同步压控可调脉冲发生电路及光纤激光器制造技术

公开了一种同步压控可调脉冲发生电路及光纤激光器。本申请一实施例中，所述同步压控可调脉冲发生电路包括第一RC积分电路、脉宽调节与稳定控制电路、高速比较电路、第二RC积分电路、异或门电路、与门电路。本申请实施例满足了激光测距的需求，即脉冲信号的脉宽纳秒级，脉冲信号的脉宽纳秒范围内连续可调，并且脉冲信号与用户提供的触发时钟信号严格同步。

【技术实现步骤摘要】
同步压控可调脉冲发生电路及光纤激光器
本申请涉及激光测距
，尤其涉及一种同步压控可调脉冲发生电路及光纤激光器。
技术介绍
用于测距的光纤激光器能够输出单脉冲能量为千瓦以上的脉冲激光，为了让脉冲的峰值功率足够高，通常激光的脉宽需要被设置在纳秒范围内。同时，为了适应不同探测系统的需求，激光的脉宽需要实现纳秒范围连续可调，并且脉宽需要在宽温范围内保持稳定。光纤激光器中的同步脉冲信号发生电路产生的电脉冲信号的形状和宽度决定了光纤激光器输出的激光脉冲的形状和宽度。同时，为了让光纤激光器满足激光测距的需求，还要求输出的激光脉冲同用户提供的触发时钟信号同步，即用户提供一个触发时钟沿，激光器即可发出一个脉冲激光，且该脉冲激光同触发时钟的时间延迟严格保持不变。
技术实现思路
为了部分地或全部地解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种新的同步压控可调脉冲发生电路及光纤激光器。本申请的一个方面，提供了一种同步压控可调脉冲发生电路，包括：第一RC积分电路、脉宽调节与稳定控制电路、高速比较电路、第二RC积分电路、异或门电路、与门电路；其中，第一RC积分电路，对来自外部的同步触发时钟信号进行积分后产生第一爬坡信号并输出给所述高速比较电路；脉宽调节与稳定控制电路，产生脉宽调节电压信号并输出给所述高速比较电路，所述脉宽调节电压信号的电压值连续可调；高速比较电路，正输入端接入所述第一爬坡信号，负输入端接入所述脉宽调节电压信号，基于所述脉宽调节电压信号和所述第一爬坡信号对所述同步触发时钟信号进行延时以输出一延时时钟信号；第二RC积分电路，对所述同步触发时钟信号进行积分后产生第二爬坡信号并输出给所述异或门电路，以利用所述异或门电路的固定门翻转电压补偿所述高速比较电路内部门电路的延时；异或门电路，一输入端接入所述延时时钟信号，另一输入端接入所述第二爬坡信号，针对所述延时时钟信号和所述第二爬坡信号以正逻辑执行布尔函数从而产生第一脉冲信号并输出给所述与门电路；与门电路，一输入端接入所述同步触发时钟信号，另一输入端接入所述第一脉冲信号，通过所述同步触发时钟信号抑制所述第一脉冲信号中因所述同步触发时钟信号下降沿而产生的部分，从而输出第二脉冲信号。一些示例中，所述第一爬坡信号的电压满足如下关系：其中，Vt表示t时刻所述第一爬坡信号的电压值，V1表示所述第一RC积分电路中的电容最终可充到的电压值，RC表示所述第一RC积分电路的RC参数。一些示例中，所述高速比较电路，在所述同步触发时钟信号到达之前输出低电平；在所述同步触发时钟信号到达之时及之后，所述第一爬坡信号的电压超过所述脉宽调节电压信号并经过所述高速比较电路内部门电路的延时后，其输出电平开始翻转，输出高电平。一些示例中，所述脉宽调节与稳定控制电路，利用脉宽单调连续压控可调的特性以及脉宽随温度单调连续变化的特性，对所述第二脉冲信号的脉宽进行温度补偿，产生所述脉宽调节电压信号并输出给所述高速比较电路。一些示例中，所述脉宽调节与稳定控制电路包括：温度传感器、微控制器和数模转换器；其中，所述温度传感器，配置为测量环境温度并将测得的环境温度值传送给所述微控制器；所述微控制器，配置为基于所述环境温度值计算温度补偿的补偿电压，并根据所述补偿电压控制所述数模转换器产生相应的脉宽调节电压信号；以及所述数模转换器，配置为在所述微控制器的控制下产生脉宽调节电压信号并输出至所述高速比较电路的负输入端。一些示例中，所述脉宽调节电压信号的补偿电压基于下式确定：其中，ΔV表示t时刻的补偿电压，V1表示所述第一RC积分电路中的电容最终可充到的电压值，RC表示所述第一RC积分电路的RC参数，k表示所述第二脉冲信号的脉宽随环境温度变化的变化率，ΔT表示t时刻所述环境温度相对于预设基准温度的变化量。一些示例中，所述异或门电路，在所述第二爬坡信号的电压等于或高于自身固定门翻转电压时识别所述第二爬坡信号为高电平；在所述第二爬坡信号的电压低于自身固定门翻转电压时识别所述第二爬坡信号为低电平。一些示例中，所述第二脉冲信号的脉宽等于所述延时时钟信号的延时时长与所述第二爬坡信号的延时时长之差，所述第二爬坡信号的延时时长与所述异或门电路的固定门翻转电压直接相关，所述延时时钟信号的延时时长通过所述脉宽调节电压信号的电压值调控。一些示例中，所述第二脉冲信号为纳秒级方波信号。本申请的一个方面，提供了一种光纤激光器，包括上述的同步压控可调脉冲发生电路。本申请实施例提供的同步压控可调脉冲发生电路及包含该同步压控可调脉冲发生电路的光纤激光器，满足了激光测距的需求，即脉冲信号的脉宽纳秒级，脉冲信号的脉宽纳秒范围内连续可调，并且脉冲信号与用户提供的触发时钟信号严格同步。附图说明在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：图1为本申请一实施例光纤激光器的示例性结构图。图2为本申请一实施例提供的同步压控可调脉冲发生电路的示例性结构图。图3为本申请一实施例中RC积分电路的响应波形的示例图。图4为本申请一实施例提供的同步压控可调脉冲发生电路的示例性时序图。图5为本申请一实施例提供的同步压控可调脉冲发生电路的脉冲信号的脉宽随环境温度变化趋势的示例图。具体实施方式下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。如前文所述，光纤激光器中的同步脉冲信号发生电路产生的电脉冲信号的形状和宽度决定了光纤激光器输出的激光脉冲的形状和宽度。故而，应用于光纤激光器中的同步脉冲信号发生电路需要满足三个要求：1）脉冲信号的脉宽纳秒级；2）脉冲信号的脉宽纳秒范围内连续可调；3）脉冲信号与用户提供的触发时钟信号严格同步。为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种同步压控可调脉冲发生电路及包含该同步压控可调脉冲发生电路的光纤激光器。其中，同步压控可调脉冲发生电路可以包括：第一RC积分电路、脉宽调节与稳定控制电路、高速比较电路、第二RC积分电路、异或门电路和与门电路，先利用高速比较电路配合RC积分电路和脉宽调节与稳定控制电路实现触发时钟信号的压控连续可调延时，再利用RC积分电路配合异或门电路产生纳秒级的脉冲信号，最后通过与门电路抑制该脉冲信号中与触发时钟信号下降沿相关的部分，最终产生的脉冲信号与触发时钟信号严格同步，延迟抖动能够控制在皮秒量级。由此可见，本申请实施例提供的同步压控可调脉冲发生电路及包含该同步压控可调脉冲发生电路的光纤激光器，满足了上述三个要求，也即脉冲信号的脉宽纳秒级，脉冲信号的脉宽纳秒范围内连续可调，并且脉冲信号与用户提供的触发时钟信号严格同步。本申请实施例提供了一种光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步压控可调脉冲发生电路，包括：第一RC积分电路、脉宽调节与稳定控制电路、高速比较电路、第二RC积分电路、异或门电路、与门电路；其中，/n第一RC积分电路，对来自外部的同步触发时钟信号进行积分后产生第一爬坡信号并输出给所述高速比较电路；/n脉宽调节与稳定控制电路，产生脉宽调节电压信号并输出给所述高速比较电路，所述脉宽调节电压信号的电压值连续可调；/n高速比较电路，正输入端接入所述第一爬坡信号，负输入端接入所述脉宽调节电压信号，基于所述脉宽调节电压信号和所述第一爬坡信号对所述同步触发时钟信号进行延时以输出一延时时钟信号；/n第二RC积分电路，对所述同步触发时钟信号进行积分后产生第二爬坡信号并输出给所述异或门电路，以利用所述异或门电路的固定门翻转电压补偿所述高速比较电路内部门电路的延时；/n异或门电路，一输入端接入所述延时时钟信号，另一输入端接入所述第二爬坡信号，针对所述延时时钟信号和所述第二爬坡信号以正逻辑执行布尔函数从而产生第一脉冲信号并输出给所述与门电路；/n与门电路，一输入端接入所述同步触发时钟信号，另一输入端接入所述第一脉冲信号，通过所述同步触发时钟信号抑制所述第一脉冲信号中因所述同步触发时钟信号下降沿而产生的部分，从而输出第二脉冲信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种同步压控可调脉冲发生电路，包括：第一RC积分电路、脉宽调节与稳定控制电路、高速比较电路、第二RC积分电路、异或门电路、与门电路；其中，
第一RC积分电路，对来自外部的同步触发时钟信号进行积分后产生第一爬坡信号并输出给所述高速比较电路；
脉宽调节与稳定控制电路，产生脉宽调节电压信号并输出给所述高速比较电路，所述脉宽调节电压信号的电压值连续可调；
高速比较电路，正输入端接入所述第一爬坡信号，负输入端接入所述脉宽调节电压信号，基于所述脉宽调节电压信号和所述第一爬坡信号对所述同步触发时钟信号进行延时以输出一延时时钟信号；
第二RC积分电路，对所述同步触发时钟信号进行积分后产生第二爬坡信号并输出给所述异或门电路，以利用所述异或门电路的固定门翻转电压补偿所述高速比较电路内部门电路的延时；
异或门电路，一输入端接入所述延时时钟信号，另一输入端接入所述第二爬坡信号，针对所述延时时钟信号和所述第二爬坡信号以正逻辑执行布尔函数从而产生第一脉冲信号并输出给所述与门电路；
与门电路，一输入端接入所述同步触发时钟信号，另一输入端接入所述第一脉冲信号，通过所述同步触发时钟信号抑制所述第一脉冲信号中因所述同步触发时钟信号下降沿而产生的部分，从而输出第二脉冲信号。


2.根据权利要求1所述的同步压控可调脉冲发生电路，其中，所述第一爬坡信号的电压满足如下关系：



其中，Vt表示t时刻所述第一爬坡信号的电压值，V1表示所述第一RC积分电路中的电容最终可充到的电压值，RC表示所述第一RC积分电路的RC参数。


3.根据权利要求1所述的同步压控可调脉冲发生电路，其中，所述高速比较电路，在所述同步触发时钟信号到达之前输出低电平；在所述同步触发时钟信号到达之时及之后，所述第一爬坡信号的电压超过所述脉宽调节电压信号并经过所述高速比较电路内部门电路的延时后，其输出电平开始翻转，输出高电平。


4.根据权利要求1所述的同步压控可调脉冲发生电路，其中，所述脉宽调节与稳定控制电路，利用脉宽单调连续压...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤吓雄，丁广雷，王晓强，
申请(专利权)人：深圳市海创光学有限公司，福建海创光电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44