專利名稱：用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子同步時序控制技術領域，特別是涉及太瓦級飛秒激 光放大裝置中所需的高精度電子同步時序控制系纟l
背景技術：
飛秒超強激光是近十年來激光技術和物理學最前沿的研究內(nèi)容之 一，由于這一研究領域的持續(xù)快速發(fā)展，目前人們在實驗室已能得到
10"W/cn^量級的光場強度。在這種超高強度光場的作用下，物質(zhì)將表現(xiàn) 出前所未有的極端非線性效應，并導致出許多全新的物理現(xiàn)象和物理問 題，從而為人們?nèi)〉脛?chuàng)新的學術思想提供了重要的前沿研究平臺。目前， 這種飛秒超強激光平臺不僅已成為人們認識自然科學新規(guī)律的重要工具 之一，同時也推動著許多新學科，如臺面核物理、實驗室天體物理、超 快X射線激光、快點火激光核聚變等學科的形成和快速發(fā)展，是近十年 來最具有突破性意義的基礎科學研究課題之一。
基于啁啾脈沖放大技術原理的太瓦級飛秒激光放大系統(tǒng)是目前實驗 室獲得飛秒超強激光的最主要的裝置，該裝置除了要求具備高精密的光 學系統(tǒng)元件外，還要求具備高精密的電控系統(tǒng)，因為欲實現(xiàn)激光放大， 種子光與泵浦光必須同步，各級放大單元之間也必須同步，同時種子光、 泵浦光以及各級放大單元之間也需有特定的時序，所有這些都必須通過 高精度的電子控制系統(tǒng)來完成，電控系統(tǒng)的性能將直接決定著整個激光 脈沖放大裝置的成功與否，其精度也直接控制著最終輸出的脈沖能量的 大小和穩(wěn)定性。因此，電子同步時序控制系統(tǒng)對于太瓦級飛秒激光放大 裝置是極其重要的，追求這樣高精度的電控系統(tǒng)是極具價值的。
不同結(jié)構(gòu)的飛秒激光放大裝置所需的電子同步時序控制系統(tǒng)也是有 很大區(qū)別的?，F(xiàn)在常見的太瓦級飛秒激光放大裝置中各放大級的泵浦源 所用激光器的脈沖重復頻率是相同的，甚至是相同類型的激光器，此類 飛秒激光放大裝置所需的電控系統(tǒng)相對簡單，例如美國光語物理公司商品化的飛秒激光放大裝置，其各級放大所用的泵浦源均是相同脈沖重復
頻率的YAG (釔鋁石榴石)激光器，它的電子同步時序控制系統(tǒng)僅由一 個方波信號發(fā)生器、 一個200ps左右的延時器和兩個樸克爾盒同步驅(qū)動 器組成。當前，由于某些特殊需要， 一些太瓦級飛秒激光放大裝置中各 放大級泵浦源激光器的脈沖重復頻率是不同的，甚至是不同類型的激光 器，此類飛秒激光放大裝置所需電控系統(tǒng)就相對復雜的多，例如，初級 放大所用的泵浦源是輸出脈沖重復頻率為lkHz的由半導體連續(xù)泵浦的 激光器，而后面的放大級所用的泵浦源是脈沖重復頻率為10Hz的YAG 激光器，該飛秒激光放大裝置所需的電子同步時序控制系統(tǒng)就是本發(fā)明 所涉及的電控系統(tǒng)，目前尚未見此類型的飛秒激光放大裝置所需電控系 統(tǒng)的產(chǎn)品，本發(fā)明就是針對此類型的太瓦級飛秒激光放大裝置而設計的。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種既能用于各放 大級所用泵浦源輸出脈沖重復頻率相同的飛秒激光放大裝置，又能用于 初級放大所用的泵浦源輸出脈沖重復頻率與后面的放大級不同的飛秒激 光放大裝置的電子同步時序控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于飛秒激光放大裝置中的電子 同步時序控制系統(tǒng)，包括
一個方波信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生總時鐘控制信號；
一個光電探測器，用于接收種子激光的鎖模信號；
四個延時器，用于產(chǎn)生不同時序的信號，分別為第一延時器、第二 延時器、第三延時器和多路延時器；
一個倍頻器，用于產(chǎn)生較高頻率的信號，所述倍頻器的倍頻原理是 通過輸入信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方式實現(xiàn)渝入信號到輸出信 號的倍頻過程；
兩個樸克爾盒同步驅(qū)動器，分別為第一樸克爾盒同步驅(qū)動器，用于 控制一個樸克爾盒進行激光脈沖選單與倒空；第二樸克爾盒同步驅(qū)動器， 用于控制另 一個樸克爾盒進行激光脈沖選單。
進一步所述方波信號發(fā)生器輸出的信號分為三路，第 一路輸入第 一延時器，
第二^各輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的氙燈開關觸發(fā)輸入 端，第三路輸入飛秒激光放大裝置中的第二 YAG激光器的氙燈開關觸發(fā) 輸入端；
所述第一延時器輸出的信號分為兩路，第一路輸入所述倍頻器，第 二路輸入所述第二延時器；
所述第二延時器輸出的信號輸入所述第J^卜克爾盒同步驅(qū)動器的外 觸發(fā)豸餘入端；
所述倍頻器包括外控脈沖信號發(fā)生器、脈沖信號合成器，所述外控 脈沖信號發(fā)生器的輸入端與所述脈沖信號合成器的第一輸入端相連通， 所述外控脈沖信號發(fā)生器的輸出端與所述脈沖信號合成器的第二輸入端 相連通，所述倍頻器輸出的信號分為兩路，第一路輸入飛秒激光放大裝 置中的LD泵浦的kHz激光器的Q開關觸發(fā)輸入端，第二路輸入所述第 三延時器；
所述第三延時器輸出的信號輸入所述第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的外 觸發(fā)l命入端；
所述第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器的第 一延時輸出端輸出的信號輸入飛 秒激光放大裝置中的第一樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端，第二延時輸出端 輸出的信號輸入第一樸克爾盒的倒空觸發(fā)輸入端；
所述光電探測器輸出的信號分為兩路，第 一路輸入所述第二樸克爾 盒同步驅(qū)動器的RF輸入端，第二路輸入所述第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的 RF輸入端；
所述第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激 光放大裝置中的第二樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端，同步輸出端輸出的信 號輸入所述多路延時器的外觸發(fā)輸入端；
所述多路延時器的第 一延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激光放大裝 置中的第二 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端，第二延時輸出端輸出的信 號輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端。
進一步
所述方波信號發(fā)生器輸出的信號的頻率為10Hz;所述光電探測器采用PIN光電二極管，是快響應光電二極管，其對
光波響應的峰值波長為760nm;
所述第一延時器是180ns 240^is延時連續(xù)可調(diào)；
所述第二延時器和第三延時器是2ps ~ 4|is延時連續(xù)可調(diào)；
所述多路延時器的各路延時輸出相對于輸入信號均是O ~ 2ps延時連
續(xù)可調(diào)；
所述倍頻器的輸入頻率為lOHz,輸出頻率為lkHz;
所述第一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸 入是所述光電探測器輸出的70MHz 80MHz鎖模電脈沖信號，其內(nèi)置延 時器是0 ~ l|_is延時連續(xù)可調(diào)。
進一步
所述方波信號發(fā)生器的輸出阻抗為50Q ，絕對頻率穩(wěn)定度為5 x l(T
6Hz;
所述光電探測器的響應頻率高達2GHz,其輸出電脈沖序列的峰值電 壓高于IV。
進一步
所述第一延時器的輸出信號和輸入信號之間的相對延時抖動量不高 于20ns;
所述第二延時器和第三延時器各自的延時抖動量均低于400ps,兩延 時器輸出信號相對應的上升沿之間的相對延時抖動量低于100ps;
所述多路延時器的各路延時抖動量均低于200ps;
所述第一延時器、第二延時器和第三延時器輸出信號的高電平脈沖 寬度均為600ns。
進一步
所述倍頻器是通過輸入10Hz信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方 式實現(xiàn)10Hz到lkHz的倍頻過程，其輸出信號的絕對頻率穩(wěn)定度為 O.OlHz,輸出為標準TTL信號，輸出阻抗為50Q，輸入10Hz信號的上 升沿和其輸出lkHz信號的某一上升沿同步，輸出信號的這一上升沿相對 于輸入信號的上升沿延時20ns左右，延時抖動量低于50ps。進一步
所述第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)
輸入信號的高電平脈沖寬度低于lps，輸出信號與外觸發(fā)輸入信號的頻率 相等，其內(nèi)置延時器的延時抖動量低于100ps。
已有的電子同步時序控制技術所適用的太瓦級飛秒激光放大裝置都 只是各放大級的泵浦激光器的脈沖重復頻率相同(甚至是相同類型的激 光器)的情況，而本發(fā)明除了適用于已有技術所涉及的激光放大裝置類 型外，主要還適用于放大裝置中各放大級的泵浦激光器的脈沖重復頻率 不同(甚至是不同類型的激光器)的情況，因此與已有技術相比，本發(fā) 明具有更大的適用范圍。本發(fā)明中的倍頻器所采用的倍頻技術，與已有
的鎖相環(huán)(PLL)倍頻技術相比，其輸入信號上升沿與輸出信號某一上升 沿之間的同步精度要比PLL高2~3個數(shù)量級，從而能夠更好的保證兩種 類型激光器之間的精確同步觸發(fā)。倍頻器如果采用PLL,由于精度不夠， 是不能滿足裝置要求的。
由于高精密的電子同步時序控制系統(tǒng)是太瓦級飛秒激光放大裝置中 不可或缺的一部分，因此本發(fā)明為放大裝置輸出穩(wěn)定、高能量和高質(zhì)量 的飛秒激光脈沖提供了必要可靠的保證，同時也填補了國際上目前尚無 此類相關產(chǎn)品的空白。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明 圖1為本發(fā)明所適用的太瓦級飛秒激光放大裝置的原理圖； 圖2為本發(fā)明用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)原 理圖3為本發(fā)明用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)中 信號端口連接示意圖4為本發(fā)明用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)中 倍頻器的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明所適用的太瓦級飛秒激光放大裝置再生腔內(nèi)激光脈沖 的振蕩放大及倒空過程圖。
具體實施例方式
實施例1:
如圖1所示， 一種太瓦級飛秒激光放大裝置包括一個振蕩器、 一個 展寬器、 一個預放大器、 一個主放大器和一個壓縮器。振蕩器由功率穩(wěn) 定的連續(xù)泵浦激光器泵浦，產(chǎn)生70MHz-80MHz的飛秒鎖模脈沖序列， 它為整個放大裝置提供最初始的種子激光脈沖，脈沖的重復頻域一般不 受外控，它的部分激光由光電探測器接收并轉(zhuǎn)化為電脈沖序列，從而形 成了一個穩(wěn)定的時鐘頻率信號源。展寬器用來將飛秒脈沖展寬成啁啾脈 沖，這里沒有泵浦源參與，不涉及時間同步問題。預放大器為lkHz的再 生放大器，由LD泵浦的kHz激光器泵浦，再生放大器中的放大激光的 選單和倒空由第一樸克爾盒完成。預放大器輸出的放大激光脈沖經(jīng)過第 二樸克爾盒選單后注入到后面的主放大器，主放大器為10Hz的多通放大 器，由第一 YAG激光器和第二 YAG激光器雙向泵浦。從主放大器輸出 的放大激光脈沖最后進入壓縮器進行壓縮，壓縮器中無泵浦源參與，脈 沖重復頻率也無需再加以改變，因此這里不必考慮時間同步問題。從壓 縮器輸出的脈沖即為放大后的太瓦級飛秒激光
如圖2至圖4所示，本發(fā)明提供一種用于飛秒激光放大裝置中的電 子同步時序控制系統(tǒng)，包括
一個方波信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生總時鐘控制信號；
一個光電探測器，用于接收種子激光的鎖模信號；
四個延時器，用于產(chǎn)生不同時序的信號，分別為第一延時器、第二 延時器、第三延時器和多路延時器；
一個倍頻器，用于產(chǎn)生較高頻率的信號，倍頻器的倍頻原理是通過 輸入信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方式實現(xiàn)渝入信號到輸出信號的 倍頻過程；
兩個樸克爾盒同步驅(qū)動器，分別為第一樸克爾盒同步驅(qū)動器，用于 控制一個樸克爾盒進行激光脈沖選單與倒空；第二樸克爾盒同步驅(qū)動器， 用于控制另 一個樸克爾盒進行激光脈沖選單。
方波信號發(fā)生器輸出端口 4輸出的信號分為三路，第一路輸入第一 延時器的輸入端口 9,第二路輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的氙燈開關觸發(fā)輸入端21,用于觸發(fā)第一YAG激光器的氙燈開關，第 三路輸入飛秒激光放大裝置中的第二 YAG激光器的氛燈開關觸發(fā)輸入端 25，用于觸發(fā)第二 YAG激光器的氙燈開關；
第一延時器輸出的信號分為兩路，第一路輸入倍頻器的輸入端口 3， 第二路輸入第二延時器的輸入端口 5;
第二延時器輸出的信號輸入第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入 端口 12;
倍頻器包括外控脈沖信號發(fā)生器、脈沖信號合成器，外控脈沖信號 發(fā)生器的輸入端與脈沖信號合成器的第一輸入端相連通，外控脈沖信號 發(fā)生器的輸出端與脈沖信號合成器的第二輸入端相連通，倍頻器輸出的 信號分為兩路，第一路輸入飛秒激光放大裝置中的LD泵浦的kHz激光 器的Q開關觸發(fā)輸入端口 29,第二路輸入第三延時器的輸入端口 6;
第三延時器輸出端口 2輸出的信號輸入第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的 外觸發(fā)輸入端口 17;
第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器的第 一延時輸出端口 19輸出的信號輸入飛 秒激光放大裝置中的第一樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端口 22,第二延時輸 出端口 20輸出的信號輸入第一樸克爾盒的倒空觸發(fā)輸入端口 24;
光電探測器(具體為PIN光電二級管)電信號輸出端口 15輸出的信 號分為兩if各，第一路輸入第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入端口 11, 第二路輸入第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入端口 16;
第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的延時輸出端口 14輸出的信號輸入飛秒激 光放大裝置中的第二樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端口 18,同步輸出端口 13 輸出的信號輸入多路延時器的外觸發(fā)輸入端口 30;
多路延時器的第 一延時輸出端口 31輸出的信號輸入飛秒激光放大裝 置中的第二 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端口 27,第二延時輸出端口 32輸出的信號輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的Q開關觸 發(fā)輸入端口 23。
方波信號發(fā)生器輸出的信號的頻率為10Hz;
光電探測器采用PIN光電二極管，是快響應光電二極管，其對光波 響應的峰值波長為760nm;
第 一延時器是180ps ~ 240|as延時連續(xù)可調(diào)；第二延時器和第三延時器是2ps ~ 4ps延時連續(xù)可調(diào)； 多路延時器的各路延時輸出相對于輸入信號均是O ~ 2ps延時連續(xù)可
調(diào)；
倍頻器的輸入頻率為lOHz，輸出頻率為lkHz;
第一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入是 光電探測器輸出的70MHz 80MHz鎖模電脈沖信號，其內(nèi)置延時器是 0~ lps延時連續(xù)可調(diào)。
方波信號發(fā)生器的輸出阻抗為50Q ,絕對頻率穩(wěn)定度為5 x 10—6Hz;
光電探測器的響應頻率高達2GHz，其輸出電脈沖序列的峰值電壓高 于IV。
第一延時器的輸出信號和輸入信號之間的相對延時抖動量不高于 20ns;
第二延時器和第三延時器各自的延時抖動量均低于400ps，兩延時器 輸出信號相對應的上升沿之間的相對延時抖動量低于100ps; 多路延時器的各路延時抖動量均低于200ps;
第一延時器、第二延時器和第三延時器輸出信號的高電平脈沖寬度 均為600ns。
倍頻器的倍頻原理并非常用的鎖相環(huán)(PLL)技術，而是通過輸入 10Hz信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方式實現(xiàn)10Hz到lkHz的倍頻過 程，其輸出信號的絕對頻率穩(wěn)定度為0.01Hz,輸出為標準TTL信號，輸 出阻抗為輸入10Hz信號的上升沿和其輸出lkHz信號的某一上升 沿同步，輸出信號的這一上升沿相對于輸入信號的上升沿延時20ns左右， 延時抖動量低于50ps。
第一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入 信號的高電平脈沖寬度低于lps,輸出信號與外觸發(fā)輸入信號的頻率相 等，其內(nèi)置延時器的延時抖動量低于100ps。
將系統(tǒng)中的各個信號端口按圖3所示的方式連接，具體的連接方式 以及各部分功能元件的參數(shù)設置如下(各端口均為BNC(Bayonet Neill Concelma&同軸電纜接口)接口 )
將方波信號發(fā)生器的輸出端口 4輸出的10Hz信號分成三路，其中兩 路分別接入第一YAG激光器的氮燈觸發(fā)輸入端口 21和第二 YAG激光器的氙燈觸發(fā)輸入端口 25，第三鴻4妄入第一延時器的輸入端口 9，第一延 時器的輸出端口 10輸出的信號分兩路分別接入倍頻器的輸入端口 3和第 二延時器的輸入端口 5,將倍頻器的輸出端口 7輸出的信號接入半導體泵 浦的kHz激光器的Q開關觸發(fā)輸入端口 29,同時將倍頻器的輸出端口 7 輸出的信號接入第三延時器的輸入端口 6，將第三延時器的輸出端口 2輸 出的信號接入第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)端口 17，將第二延時器 的輸出端口 1輸出的信號接入第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入端 口 12,將PIN光電探測器輸出的信號同時接7^—樸克爾盒同步驅(qū)動器 的RF輸入端口 16和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入端口 11,將第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器的第一延時輸出端口 19和第二延時輸出端口 20 輸出的延時信號分別接入第一樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端口 22和倒空觸 發(fā)輸入端口 24,將第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的延時輸出端口 14輸出的延 時信號接入第二樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端口 18，將第二樸克爾盒同步 驅(qū)動器的同步輸出端口 13輸出的同步信號接入多路延時器的外觸發(fā)輸入 端口 30,最后將多路延時器的第一延時輸出端口 31和第二延時輸出端口 32輸出的兩路延時信號分別接入第二 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端 口 27和第一 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端口 23。
如圖4所示，從第一延時器的輸出端口輸出的10Hz的脈沖信號被分 為兩路，其中一路作為觸發(fā)信號輸入一受外部信號控制的脈沖信號發(fā)生 器，然后由其產(chǎn)生一系列脈沖信號，觸發(fā)信號和輸出脈沖信號的時序如 下10Hz脈沖信號的上升沿觸發(fā)信號發(fā)生器，它在延時lms后產(chǎn)生第l 個脈沖信號，并在延時2ms后產(chǎn)生第2個脈沖信號，延時3ms產(chǎn)生第3 個脈沖信號，……。以此延時下去， 一次觸發(fā)共產(chǎn)生99個脈沖信號，在 第99個脈沖信號產(chǎn)生后lms，發(fā)生器又一次受10Hz信號的下一個脈沖 的觸發(fā)，從而再產(chǎn)生延時間隔為lms的99個脈沖。由信號發(fā)生器產(chǎn)生的 脈沖序列與10Hz的脈沖信號共同輸入一脈沖信號合成器中，由它合成產(chǎn) 生每秒lk個脈沖的lkHz脈沖信號。
從該電路的設計原理可以看出，10Hz信號的脈沖總是與受其觸發(fā)而 輸出的lkHz信號中的某些脈沖完全同步的(沒有相對時間抖動)，這是 該電路的精華所在，它所實現(xiàn)的這個同步精度是PLL所無法比擬的。用 該電路中的10Hz信號和lkHz信號分別控制兩臺脈沖激光器的輸出，可高精度的實現(xiàn)兩束激光脈沖的時間同步。
當上述連接過程完畢后，首先調(diào)節(jié)進入PIN光電探測器的激光能量， 使其輸出電脈沖信號的峰值電壓高于1V;調(diào)節(jié)第一延時器的延時，使其
延:器的延時，使其延口口時值等于LD泵浦的kHz激光器的激光脈沖輸出 時刻與其觸發(fā)Q開關的電脈沖信號之間的延時，第二延時器的延時也設 定在這個值上；調(diào)節(jié)第一樸克爾盒同步驅(qū)動器內(nèi)的兩個內(nèi)置延時器，先 調(diào)節(jié)第一延時輸出的延時，使第一樸克爾盒實現(xiàn)lkHz激光脈沖選單，然 后調(diào)節(jié)第二延時輸出的延時，當太瓦級飛秒激光放大裝置再生腔內(nèi)的激
光脈沖振蕩放大到最大值時，使第一樸克爾盒將腔內(nèi)的激光脈沖瞬間導 出，實現(xiàn)放大激光脈沖的倒空，如圖5所示。調(diào)節(jié)第二樸克爾盒同步驅(qū) 動器的延時輸出，使第二樸克爾盒實現(xiàn)從1kHz到10Hz的激光脈沖選單； 分別調(diào)節(jié)多路延時器第一延時輸出端口 31和第二延時輸出端口 32的兩 路延時輸出，直至多通放大過程輸出的激光脈沖能量達到最大最穩(wěn)時為 止。
實施例2:
各個信號端口的連接方式以及各部分功能元件的參數(shù)設置如實施例 1。但對于不同類型的激光器有不同的頻率要求，方波信號發(fā)生器的輸出 頻率可以不是10Hz，而是M(M的值可以是1， 2， 3，…)Hz，即主放 大器所用泵浦激光的重復頻率；倍頻器的輸出頻率也不一定是lkHz,而 是MxN (N的值可以是2， 3, 4,…)Hz,即預;改大器所用泵浦激光的 重復頻率。同時，對于不同類型的激光器要求有不同的延時值，第一延 時器可以不同于上述的180^is-240(is延時范圍，第二延時器和第三延時 器也可以不同于上述的2ps ~ 4ps延時范圍，而且第二延時器和第三延時 器的延時設置也可以不同，可以根據(jù)實際需要而確定。
權利要求
1.一種用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于包括一個方波信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生總時鐘控制信號；一個光電探測器，用于接收種子激光的鎖模信號；四個延時器，用于產(chǎn)生不同時序的信號，分別為第一延時器、第二延時器、第三延時器和多路延時器；一個倍頻器，用于產(chǎn)生較高頻率的信號，所述倍頻器的倍頻原理是通過輸入信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方式實現(xiàn)輸入信號到輸出信號的倍頻過程；兩個撲克爾盒同步驅(qū)動器，分別為第一撲克爾盒同步驅(qū)動器，用于控制一個撲克爾盒進行激光脈沖選單與倒空；第二撲克爾盒同步驅(qū)動器，用于控制另一個撲克爾盒進行激光脈沖選單。
2. 根據(jù)權利要求l所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述方波信號發(fā)生器輸出的信號分為三路，第一路輸入第一延時器，第二路輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的氣燈開關觸發(fā)輸入端，第三路輸入飛秒激光放大裝置中的第二 YAG激光器的氙燈開關觸發(fā)輸入端；所述第一延時器輸出的信號分為兩路，第一路輸入所述倍頻器，第二路輸入所述第二延時器；所述第二延時器輸出的信號輸入所述第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入端；所述倍頻器包括外控脈沖信號發(fā)生器、脈沖信號合成器，所述外控脈沖信號發(fā)生器的輸入端與所述脈沖信號合成器的第一輸入端相連通，所述外控脈沖信號發(fā)生器的輸出端與所述脈沖信號合成器的第二輸入端相連通，所述倍頻器輸出的信號分為兩路，第一路輸入飛秒激光放大裝置中的LD泵浦的kHz激光器的Q開關觸發(fā)輸入端，第二路輸入所述第三延時器；所述第三延時器輸出的信號輸/^斤述第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入端；所述第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的第一延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激光放大裝置中的第一樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端，第二延時輸出端輸出的信號輸入第 一樸克爾盒的倒空觸發(fā)輸入端；所述光電探測器輸出的信號分為兩路，第一路輸入所述第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入端，第二路輸入所述第一樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入端；所述第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激光放大裝置中的第二樸克爾盒的選單觸發(fā)輸入端，同步輸出端輸出的信號輸入所述多路延時器的外觸發(fā)輸入端；所述多路延時器的第 一延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激光放大裝置中的第二 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端，第二延時輸出端輸出的信號輸入飛秒激光放大裝置中的第一 YAG激光器的Q開關觸發(fā)輸入端。
3. 根據(jù)權利要求2所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述方波信號發(fā)生器輸出的信號的頻率為10Hz;所述光電探測器為PIN光電探測器，是快響應光電二極管，其對光波響應的峰值波長為760nm;所述第一延時器是180ps ~ 240ps延時連續(xù)可調(diào)；所述第二延時器和第三延時器是2ps ~ 4(xs延時連續(xù)可調(diào)；所述多路延時器的各路延時輸出相對于輸入信號均是0~2(is延時連續(xù)可調(diào)；所述倍頻器的輸入頻率為10Hz，輸出頻率為lkHz;所述第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的RF輸入是所述光電探測器輸出的70MHz~ 80MHz鎖模電脈沖信號，其內(nèi)置延時器是0 ~ ljis延時連續(xù)可調(diào)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述方波信號發(fā)生器的輸出阻抗為50Q ，絕對頻率穩(wěn)定度為5 x10_oHz;所述光電探測器的響應頻率高達2GHz,其輸出電脈沖序列的峰值電壓高于IV。
5. 根據(jù)權利要求4所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一延時器的輸出信號和輸入信號之間的相對延時抖動量不高于20ns;所述第二延時器和第三延時器各自的延時抖動量均低于400ps，兩延時器輸出信號相對應的上升沿之間的相對延時抖動量低于100ps;所述多路延時器的各路延時抖動量均低于200ps;所述第 一延時器、第二延時器和第三延時器輸出信號的高電平脈沖寬度均為600ns。
6. 根據(jù)權利要求5所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述倍頻器是通過輸入10Hz信號的上升沿定時觸發(fā)分頻開關的方式實現(xiàn)10Hz到lkHz的倍頻過程，其輸出信號的絕對頻率穩(wěn)定度為O.OlHz，輸出為標準TTL信號，輸出阻抗為50。，輸入10Hz信號的上升沿和其輸出lkHz信號的某一上升沿同步，輸出信號的這一上升沿相對于輸入信號的上升沿延時20ns左右，延時抖動量低于50ps。
7. 根據(jù)權利要求4所述的用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，其特征在于所述第 一樸克爾盒同步驅(qū)動器和第二樸克爾盒同步驅(qū)動器的外觸發(fā)輸入信號的高電平脈沖寬度低于lps，輸出信號與外觸發(fā)輸入信號的頻率相等，其內(nèi)置延時器的延時抖動量低于100ps。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于飛秒激光放大裝置中的電子同步時序控制系統(tǒng)，包括一個方波信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生總時鐘控制信號；一個光電探測器，用于接收種子激光的鎖模信號；四個延時器，用于產(chǎn)生不同時序的信號，分別為第一延時器、第二延時器、第三延時器和多路延時器；一個倍頻器，用于產(chǎn)生較高頻率的信號；兩個撲克爾盒同步驅(qū)動器，分別為第一撲克爾盒同步驅(qū)動器，用于控制一個撲克爾盒進行激光脈沖選單與倒空；第二撲克爾盒同步驅(qū)動器，用于控制另一個撲克爾盒進行激光脈沖選單。本發(fā)明除了適用于已有技術所涉及的激光放大裝置類型外，主要還適用于放大裝置中各放大級的泵浦源所用激光器的脈沖重復頻率不同的情況，具有更大的適用范圍。
文檔編號G02F1/35GK101599611SQ20081011458
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2008年6月6日
發(fā)明者鵬 王, 王兆華, 環(huán) 趙, 魏志義 申請人:中國科學院物理研究所