[发明专利]一种用于太赫兹波探测系统的光路平衡调节装置

权利要求书

1.一种用于太赫兹波探测系统的光路平衡调节装置，所述太赫兹波探测系统包括1/4波片、支撑所述1/4波片的波片镜架、沃拉斯顿棱镜、光电二极管差分电路以及锁相放大器，1/4波片接收飞秒激光并调整其偏振态，沃拉斯顿棱镜接收偏振态调整后的飞秒激光，并产生s偏振光和p偏振光；所述光电二极管差分电路接收所述s偏振光和p偏振光，并产生差分信号；所述波片镜架上设有调节旋钮，拨动调节旋钮可使得1/4波片旋转，从而调节1/4波片的出射光的偏振态；其特征在于，所述光路平衡调节装置包括开关切换电路、运算放大电路、电压转换电路、A/D转换电路、单片机控制电路、步进电机驱动电路、步进电机以及齿轮副；

所述调节旋钮上固定从动齿轮；所述步进电机的电机轴上固定与所述从动齿轮啮合的主动齿轮；

所述开关切换电路接收所述光电二极管差分电路输出的差分信号,并对所述的差分信号进行处置，当光路处在平衡调节状态时，将所述差分信号发送至运算放大电路；当光路平衡后，将所述差分信号发送至所述锁相放大器，切断运算放大电路、电压转换电路、A/D转换电路、单片机控制电路、步进电机驱动电路以及步进电机的电源，开始太赫兹波的探测；

所述运算放大电路对所述差分信号进行放大；

所述电压转换电路将放大后差分信号电压调整到0-5伏范围内；

所述A/D转换电路对电压调整后的差分信号由模拟信号转换成数字信号；

所述单片机控制电路接收到所述数字差分信号后，判断其是否在设定的阈值范围之内：如果否，向步进电机驱动电路发送光路平衡调整的信号；如果是，发送停止光路平衡调整的信号；

所述步进电机驱动电路根据所述数字差分信号的大小产生驱动步进电机运转的信号，由此驱动主动齿轮带动1/4波片转动，调节1/4波片出射的光信号的偏振态，从而使得沃拉斯顿棱镜输出的s偏振光和p偏振光照射到所述光电二极管差分电路后，差分信号的大小在所述设定的阈值范围之内；

所述开关切换电路包括4个单刀双掷开关，分别为K1，K2，K3和K4，4个单刀双掷开关的1引脚为动端，2引脚和3引脚为不动端；所述运算放大电路和电压转换电路均采用运算放大器AD822AN芯片；

所述光电二极管差分电路的差分输出端接在所述单刀双掷开关K2的1引脚，单刀双掷开关K2的2引脚串接1KΩ的电阻后接运算放大电路AD822AN芯片负输入端2引脚；单刀双掷开关K2的3引脚作为差分信号输出端口接锁相放大器的输入端；两个所述光电二极管之间引出线接单刀双掷开关K1的1引脚，单刀双掷开关K1的2引脚和3引脚均接地；所述单刀双掷开关K3和K4的3引脚均悬空；单刀双掷开关K3的1引脚接+5V电源，2引脚接运算放大电路的+5V电源引脚8；单刀双掷开关K4的1引脚接-5V电源，2引脚接运算放大电路的-5V电源引脚4；运算放大电路的AD822AN芯片的输入负端2引脚与输出端1引脚之间串接51kΩ的电阻，输入正端3引脚接地；4个所述单刀双掷开关根据光路平衡所处的调节状态进行电路切换：当光路处在平衡调节状态，单刀双掷开关K1、K2、K3和K4各自的1引脚和2引脚分别相接；当光路处在平衡状态，单刀双掷开关K1、K2、K3和K4各自的1引脚和3引脚分别相接；所述电压转换电路的AD822AN芯片负输入端6引脚串接20kΩ的电阻后接地，正输入端5引脚串接20kΩ的电阻后运算放大电路AD822AN芯片的输出端1引脚相接，正输入端5引脚串接20kΩ的电阻后与+5V电源相接，正输入端5引脚串接20kΩ的电阻后接地；输入端6引脚和输出端7引脚之间串接10kΩ的电阻，输出端7引脚接A/D转换电路的输入端；

所述A/D转换电路采用型号为TLC2543的芯片，单片机控制电路采用型号为AT89C51芯片，步进电机驱动电路采用型号为ULN2003的达林顿管，步进电机的型号为28BYJ-48；其中，A/D转换电路芯片TLC2543的1引脚AIN0与运算放大器AD822AN的输出端7引脚相连，15引脚CS、16引脚DOUT、17引脚DIN和18引脚CLOCK分别与单片机控制电路芯片AT89C51的24引脚P2.3、23引脚P2.2、22引脚P2.1、21引脚P2.0相连；达林顿管ULN2003的输入端1引脚IN1、2引脚IN2、3引脚IN3和4引脚IN4分别和单片机控制电路AT89C51的25引脚P2.4、26引脚P2.5、27引脚P2.6和28引脚P2.7相连，输出端18引脚OUT1、17引脚OUT2、16引脚OUT3和15引脚OUT4分别与步进电机的四个输入端1引脚、2引脚、3引脚和4引脚相连。