[发明专利]一种转盘式机械快门同步时序控制方法

说明书

技术领域

本发明提出一种转盘式机械快门同步时序控制方法，与转盘式机械快门装置配套使用，在脉冲激光器光束及光谱特性测试等应用中控制激光器的发射时序，实现高重复频率激光器单脉冲或多脉冲选取。

背景技术

在高重复频率激光器光谱及光束特性测试系统中，由于测试装置响应时间大于激光器周期，测试结果存在多个脉冲叠加，测量过程中脉冲激光器能量、光谱及光斑漂移对测量结果产生影响。所以需要在激光器频率不变情况下，通过快门装置实现激光器单脉冲选取，当激光器频率达到上千赫兹时，要求快门时间从毫秒到微秒量级，尽管现有技术如电光效应开关、饱和染料吸收体开关、旋转反射镜开关等也可以达到毫微秒，但这些开关仅仅适用于某些特定的领域，技术难度大，成本高，并且对光束有衰减，不适合脉冲激光器单脉冲选取，特别是在脉冲激光器光谱及光束特性测试等应用中，快门对光束信息的改变对测试结果有影响。

转盘式机械快门（李新阳，王春鸿，鲜浩等，中国发明专利“高重复频率高精度转盘式机械快门装置”，申请号：03149542.7，授权公开号：CN 1570569A，授权公告日：2005.01.26）可以达到上千赫兹的开关重复频率和微秒级的开关时间设置精度；一种应用在该机械快门上的同步时序控制方法（李新阳，王春鸿，鲜浩等，中国发明专利“一种转盘式机械快门同步时序控制方法及其应用”，申请号：03149543.5，授权公开号：CN 1570570 A，授权公告日：2005.01.26）主要应用在激光雷达、激光测距、空间激光通讯、自适应光学中的人造导星等领域，控制方法没有考虑激光器光斑尺寸，光束信息的遮挡会使快门后的激光器光束信息发生改变，另外，该控制方法也不能实现快门后激光频率与脉冲分布形式可调。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，设计一种转盘式机械快门同步时序控制方法，实现高重复频率脉冲激光器单脉冲或多脉冲选取。

本发明的技术解决方案：一种转盘式机械快门同步时序控制方法，其特征在于设计步骤如下：

（1）脉冲激光器工作在外部触发模式下，所需脉冲激光器工作频率f已知，通过测量得到脉冲激光器脉冲宽度△t、光斑水平方向尺寸×垂直方向尺寸，即H×V及输出光脉冲与脉冲激光器外部触发信号延时△T1；

（2）用于同步电信号输出的U型光开关位于转盘垂直轴下方，可上下调节，实现转盘尺寸可变。

（3）转盘式机械快门的转盘设计：转盘边缘的外孔用于生成电信号，转盘内孔为通光孔；通过转盘式机械快门的转速、U型光开关长度及脉冲激光器最高重复频率f_max确定所需转盘半径；转盘半径确定后，根据所需激光器工作频率f、光斑尺寸、脉冲宽度和转盘式机械快门转速、长度计算确定转盘内孔及转盘边缘的外孔个数和尺寸，同时确定相对于转盘转动方向的转盘内孔前沿与对称方向上的转盘边缘的外孔前沿在同一直线上；

（4）计算转盘内孔内径处转过距离所用时间△T2，其中a是大于1的常数，确保激光光束信息不被转盘遮挡；

（5）测量转盘式机械快门中U型光开关与转盘中心间距离相对转盘垂直轴的夹角△θ，与转盘转动方向同向时，△θ为正值，否则为负值，同时计算转盘转过角度△θ时所用时间△T3；