百皮秒级三维选通成像时序控制系统

为克服传统选通成像控制系统功能简单、结构单一、时序控制精度不高的不足,提出了一种基于FPGA和延时线应用技术的百ps级三维选通成像控制系统,其中,FPGA控制精度为10 ns,延时线精度高达150 ps。为提高系统的可操作性,设计了上位机界面程序,可灵活改变系统各控制参数。通过微控制器的程序设计,完成USB上下位机的通信和系统各部件的控制,通过FPGA硬件语言描述产生ns级时序粗调信号,延时线产生百ps级精调信号。另外增加了像增强器MCP增益控制和脉冲激光器功率控制,并对控制信息进行实时显示。实验室测试和整机实验均表明系统设计正确,USB传输稳定,可有效产生时序触发信号,并完成MCP增益、激光器功率控制,可稳定工作于三维选通成像等技术领域。     

一种无扫描三维成像激光雷达的实验研究

研究了一种无扫描三维成像激光雷达.采用脉冲固体激光器作为发射光源,而带有像增强器的CCD(ICCD)作为成像探测器.激光器发射光脉冲的同时用随时间单调变化的高压调制ICCD中的像增强器,使其产生随时间单调变化的增益调制,这样不同距离的目标回波被放大的程度不同.通过对被放大信号能量的比较分析,就可以解算符个脉冲的飞行时间,从而得到各个脉冲对应的距离.结果验证了这种成像系统可有效地消除回波强度不均匀性的影响.通过室内成像实验验证系统成像,在35～41 m的距离上成功地获取了目标的距离像,测距精度可达1 m以下.     

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一.距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现.在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象.在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像.     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

低时间抖动的增益开关型被动调Q激光器

被动调Q激光器的输出抖动一般较大,为了降低这一输出时间抖动,同时实现激光器的小型化,可以根据增益开关工作原理,利用电源控制抽运功率密度变化,实现被动调Q情况下的增益开关.根据这一原理研制了环形激光二极管(LD)抽运增益开关调Q激光器.这种新型被动调Q激光器的输出能量为30 mJ,输出脉冲宽度约16 ns.实验中将传统的两套抽运源减少为一套,通过控制电源波形直接形成抽运功率的增益台阶脉冲,减少了影响时间跳动的因素.多发次统计测量结果表明,激光脉冲与电源输出外触发信号的时间抖动小于1 μs.根据测量的抽运预脉冲功率稳定性和阶跃脉冲的瞬时抽运功率计算的输出抖动与实验结果基本相符.     

采用高速A／D和FPGA的视频角翠码器

基于高速A/D和FPGA,针对PAL制黑白全电视信号的特点而提出来的视频解码器的设计方案,基于采样时钟的高精度定时器与选通脉冲发生器,利用选通脉冲实现对全电视信号中特定同步信息的提取,可以产生各种同步时序信号,实现对全电视信号的解码。     

高精度激光脉位控制器

开发研制了一种基于8098单片机的高精度激光脉位控制器,充分利用8098单片机强大的输出/输入和中断功能,提供精确的、可调的脉冲激光电源触发信号,精确控制激光器的脉冲输出,可以实现激光脉冲的PPM调制.即可以控制两台激光器同步工作,也可以控制两台激光器交替工作.     

第三讲 同步信号发生器及视频信号处理电路

一、同步信号发生器图1为松下MC-20摄录机同步脉冲发生器工作方框图。它包括IC 310视频信号编码器、IC312时钟脉冲发生器、IC701数字化自动控制信息处理电路、IC201CCD同步信号发生器。IC311同步脉冲发生器主要由分频器和脉冲检测电路构成。F_(ck)是同步脉冲发生器的时种信号,来源于CCD驱动脉冲发生器内的时钟振荡电路取值606f_H。F_(ck)经多路分频后,产生行频、半行频以及帧频脉冲,加到行检测和垂直检测电路。在时序和脉宽上处理后,形成行推动脉冲HD、宽行推动脉冲WHD、箝位脉冲CP、垂直推动脉冲VD。复合检测电路对行、垂直检测电路的部分输出进行逻辑加工处理,分三路供出基准脉冲。该三路脉冲分别是复合消隐脉冲C.BLK、色同步选通脉冲BFP和复     

一种用于脉冲延时发生器中消除触发抖动的方法

针对延时脉冲发生器在外触发模式下,触发信号与时钟信号不同步造成的随机抖动问题,提出了一种随机抖动消除方法。该方法在FPGA(Field-Programmable Gate Array, FPGA)内部设计多路并行TDC(Time-to-Digital Converter, TDC)对随机抖动进行实时精确测量,然后通过数字延时和压控模拟延时电路进行相应随机抖动的补偿,从而提高了脉冲延时的分辨率和精度。测试结果表明,测量模块造成脉冲的抖动为18.9 ps,抖动补偿模块的抖动为4.2 ps,最终系统的抖动为19.3 ps。     

用于近贴聚焦微通道板象增强器的新颖控制电路

近贴聚焦微通道板(MCP)象增强器由于具有高的时间和空间分辨率、宽广的光谱和输入强度动态范围、高的增益以及能记录单次瞬变现象,经常被用作超高速的光快门(光闸)。 微通道板象增强器与控制其快门作用的选通脉冲发生器相结合,便构成具有高的光增益和快速响应的超高速相机。本文比较了对一个典型第二代象增强器(18mm,ITT-F4111型象增强器)进行脉冲控制的三种方式。在此基础上,提出了在象增强器的光阴极进行选通的、能产生大幅度毫微秒脉冲的新颖控制电路。实验表明,用这种控制发生器,相机的曝光时间可达到约2 ns。文中还讨论了控制发生器与象增强器之间的匹配,并提出一个简单而有效的方法,借此可以消除在单次摄影中必须绝对避免的多次曝光现象。     

激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究

在脉冲式激光测距技术中,回波信号幅度和上升时间变化引起的时间晃动误差是影响激光测距精度的主要因素之一.针对时间晃动误差带来的测距精度低的难题,在分析了时间晃动误差和总结一般时刻判别技术的基础上,设计了由高速比较电路,单稳态脉冲展宽电路、脉冲延时电路和快符合电路组成的双阈值时刻判别电路,并对电路进行了误差分析.与一般的时...     

低抖动Q开关光电转换及触发系统设计

"Z-Pinch"装置对其激光触发气体闭合开关有严格时序要求。为实现四倍频Nd:YAG激光器出光时刻的精确控制,开展了激光器Q开关光电转换及触发系统的研究。采用AVAGO公司的高速光电转换器件AVAGO2316TZ,将接收到的光信号转换成模拟电压信号,并以PECL(positive emitted-couple-logic)电平形式实现该电信号的板级传输与处理,最终,该信号作为IXYS公司的IXDD415的控制端,以实现低抖动,快前沿的电脉冲输出用以驱动Q开关。电路中采用了电感、电容、RC网络滤波方法,有效减小电源噪声对抖动的影响。该光电转换及触发系统在Z装置单路样机中得到应用,测试结果表明均方根抖动为70 ps,时延极差<1 ns。     

GS-DFB半导体激光器的光自注入技术

报道了一种光脉冲自注入的新方法 ,它能使增益开关 DFB激光器输出光脉冲的时间抖动从 5.7ps减小到 1.2 ps,分析了注入光延迟时间及功率对时间抖动的影响 ,指出为取得抑制时间抖动的最佳效果 ,必须选择合适的反馈光脉冲延迟时间和适当的反馈光功率。实验中观察到在增益开关 DFB激光器光脉冲建立期间注入反馈光时 ,输出光脉冲会发生严重畸变。     

Timing Jitter Measurement of Intrinsic Random Jitter and Sinusoidal Jitter Using Frequency Division

This paper presents a new method for measuring random timing jitter or sinusoidal timing jitter in signals of telecommunication devices. The method uses a divide-by-M circuit to reduce the frequency and the number of clock samples, and applies the Hilbert transform to measure the timing jitter. This new frequency division method is validated with experimental data from a serializer-deserializer device and a modulated signal source generating a 2.5 GHz FM signal.     

一种单次精密时序电脉冲的产生方法

单次精密时序电脉冲系统是大型固体激光装置的神经中枢,大型固体激光装置需要数百路单次精密定时触发电脉冲来控制激光的运行和诊断。在一次发射周期,全装置需要的电脉冲时序持续2s以上,要求电脉冲相互间时间抖动小于100ps。因此提出了一种单次精密时序电脉冲的产生方法,按此方法研制出的多路时序触发系统已经成功应用在大型激光装置上。     

时钟抖动对射频脉宽调制性能的影响分析

在全数字发信机系统中,射频脉宽调制(RF-PWM)将基带调制信号的幅度与相位信息编码为输出脉冲的宽度和位置。由于数字信号处理器件的非理想特性,其时钟信号的上升沿和下降沿存在抖动误差,影响RF-PWM的输出信号质量。基于3种RF-PWM实现方案,本文通过公式推导确定了时钟抖动引入的非线性失真项,并给出了时钟抖动影响下不同方案输出脉冲信号底噪的数学解析式。最后利用Matlab软件,对不同方案在时钟抖动条件下的基波、奇次谐波和底噪进行仿真验证,结果证明理论推导正确;同时对信号的矢量幅度误差(EVM)和邻信道功率比(ACPR)进行仿真,分析出时钟抖动对信号带内外性能的影响。结果表明,时钟抖动引入的非线性失真主要体现为底噪的抬高;不同RF-PWM实现方案时钟抖动的影响特性各有不同,其中五电平方案对时钟抖动影响具有抑制效果,且随时间分辨力的增大而增大。     

对2R全光再生器时间抖动抑制的研究

研究了利用二次再生结构来抑制光纤自相位调制全光再生器引起的时间抖动。根据转移函数的输出特性,分析了A-A、B-B和C-C 3种类型的二次再生器对时间抖动抑制的性能,并利用分布傅里叶算法进行了仿真。理论和数值结果表明:C-C结构的二次再生器对时间抖动抑制效果最好,B-B型次之,而A-A型则会加剧再生信号的时间抖动。造成二次再生器对抑制时间抖动性能差异的主要原因是,第一级再生器会通过输出脉冲幅度的变化对第二级再生器的时间抖动造成影响。     

锁模Cr4+:YAG固体激光器脉冲的时间抖动理论性分析

固体激光器的脉冲稳定性限制了激光器在很多方面的应用.从被动锁模Cr4 :YAG激光器腔内脉冲的传播方程出发,得到了带噪声的非线性Schr(o)dinger方程,进一步分析了脉冲在激光器腔内的时间传播形式,建立了锁模Cr4 :YAG固体激光器振荡脉冲参数的线性扰动方程,推导出了脉冲参数波动的动力学方程以及时间和相位的均方根波动关系式.提出了一个减少锁模Cr4 :YAG固体激光器脉冲时间抖动的实验方案,旨为锁模Cr4 :YAG固体激光器能够用作光纤通信和量子通信中的光源提供理论上的帮助.     

增益开关F-P激光器抖动的计算和测量

为了能够精确测量增益开关激光脉冲的抖动,应用傅里叶变换和自相关函数．理论分析了谐波频谱分析法测量激光脉冲抖动的数学模型、测量原理。修正了David A．Leep等人建立的基于功率谱测量脉冲抖动的误差,推导出了普适的测量激光脉冲抖动的数学表达式,并数值模拟了不同情况下激光脉冲功率谱的表现形式;利用谐波频谱分析法测量了外连续光注入下增益开关F-P激光脉冲的抖动,时基抖动为0．905ps、振幅噪声为2．83％,并与取样示波器的测量结果进行比较。结果表明在脉冲抖动较小、且重复频率较低的情况下,利用谐波频谱分析法测量脉冲抖动具有更高的精确度。其精确度可以达到飞秒量级。     

Extremely low-amplitude modulation in a subharmonically hybrid mode-locked monolithic semiconductor laser

Negligibly small amplitude modulation and sufficiently low timing jitter are achieved simultaneously in a passively mode-locked monolithic semiconductor laser stabilized by applying an electrical signal at the second subharmonic of the pulse repetition frequency. Nearly transform-limited 33 GHz pulse trains with 0.56 ps timing jitter and -23 dBc amplitude modulation are obtained with 23 dBm driving signals at 16.5 GHz. Detailed investigations are carried out on the dependence of the amplitude modulation and timing jitter on RF driving power for the second- and third-order subharmonic cases. The excellent amplitude modulation property of the second subharmonic case with the specific laser used in this work is ascribed to the frequency response characteristics of the device.