[发明专利]毫秒激光器和纳秒激光器同步控制系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种激光器控制装置，进一步涉及一种毫秒激光器和纳秒激光器同步控制系统。

背景技术：

毫秒激光和纳秒激光在生物医学、材料科学、机械加工等领域内都有非常广泛的应用。毫秒激光作用到材料样本上会发生热效应，而纳秒激光作用到材料上则会发生离子效应，为了探明材料在毫秒激光和纳秒激光共同作用下的反应，需要让两种激光器同时工作。例如对同一个材料样本，在1064nm波长工作的同时，加以紫外激光诱导，使之在热效应和离子化效应两种状态可以重叠发生。

因此，需要一种毫秒激光器和纳秒激光器同步控制系统。

发明内容：

本发明解决的问题：本发明工作设计了一种毫秒和纳秒脉冲同步控制装置，在毫秒脉冲输出的同时，可以同时控制输出纳秒脉冲激光，因此在被照射材料样本上可以同时发生短脉冲和超短脉冲激光效应。

本发明的技术方案如下：

毫秒激光器和纳秒激光器同步控制系统，包括：与毫秒激光器连接的光脉冲检测器，与光脉冲检测器相连的联用控制器，与联用控制器相串接的纳秒激光机箱，所述纳秒激光机箱控制纳秒激光器。

所述光脉冲检测器由高灵敏的光电管和放大电路组成，用于检测光脉冲并将其转换为电信号。

所述联用控制器控制芯片为C8051F单片机，接收到毫秒激光脉冲信号的同时，输出CLK信号和Q信号到纳秒激光箱。

作为优选方案，所述联用控制器还包括串口通信接口，可以实现通过计算机对微处理器的控制。

光脉冲检测器与联用控制器之间通过6芯电话线连接。

联用控制器与纳秒激光控制箱之间通过的CLK和Q信号传输线为BNC线缆。

本发明首次将毫秒激光器和纳秒激光器联用，通过同步控制，具有操作简便、同步性好、脉冲误判率低等优点。

附图说明：

图1为实施例中Y2激光器的控制时序。

图2为实施例中系统构成，图中，11代表毫秒激光器，12代表光脉冲检测器，13代表样品，14代表联用控制器，15代表计算机，16代表纳秒激光机箱，17代表纳秒激光器。

图3为实施例中电路原理图。图中，2代表电源部分的稳压芯片，3代表连用控制器主控部分的微控制器，4代表联用控制器上的串口芯片，5、6代表BNC线缆。

具体实施方式：

实施例：

两台激光器，一台为华工产YAG1064长脉冲激光器，下称Y1，一台为BeamTech公司纳秒三波长激光器，为倍频激光器，可以输出波长为266nm,532nm,1064nm，脉冲长度为30ns的激光，下称Y2。激光器现有的控制方法为Y1:脚踏开关控制，为0-10Hz，脉冲长度为几个到几十个毫秒可调，Y2：脉冲控制，脉冲为30ns，由PC机控制。

设计思路：毫秒脉冲宽度远远大于纳秒脉冲，因此可以在毫秒脉冲内触发纳秒脉冲，采用高速光开光，在检测到毫秒脉冲时即刻启动微控制器的定时器，产生纳秒的脉冲时钟信号和脉冲触发信号，从而实现在毫秒脉冲发出后的任意时刻产生纳秒激光脉冲。Y2为双脉冲控制方式，给Y2输入CLK+Q信号上升沿，上升时间为10ns，高电平保持时间为20us，CLK&Q间隔为166us，频率<10Hz。Y2控制时序如图1。

设计方案：本设计系统工作原理如图2、3所示，

毫秒激光器和纳秒激光器同步控制系统，包括：与毫秒激光器11连接的光脉冲检测器12，与光脉冲检测器12相连的联用控制器14，与联用控制器相串接的纳秒激光机箱16，所述纳秒激光机箱16控制纳秒激光器17；所述联用控制器还包括串口通信接口4，可以实现通过计算机对微处理器的控制。

所述光脉冲检测器12由高灵敏的光电管和放大电路组成，用于检测光脉冲并将其转换为电信号。

所述联用控制器控制芯片为C8051F单片机，接收到毫秒激光脉冲信号的同时，输出CLK信号和Q信号到纳秒激光箱，触发Y2工作，从而实现毫秒激光和纳秒激光的同步进行。

光脉冲检测器与联用控制器之间通过6芯电话线连接。

联用控制器14与纳秒激光控制箱16之间通过的CLK和Q信号传输线为BNC线缆5、6。

工作电路如图3所示，电源部分通过稳压芯片2分别为光脉冲检测模块11和联用控制器主控模块供电，微控制器3接受光脉冲信号的同时，从5、6处输出Q信号和CLK信号，此外微处理器3和可以通过串口芯片4与计算机通信。

本发明首次将Y1和Y2联用，设计了Y1和Y2的同步控制装置，具有操作简便、同步性好、脉冲误判率低等优点。