一种随机触发控制方法、随机触发控制系统及激光系统

摘要

本申请提供一种随机触发控制方法、随机触发控制系统及激光系统，其中随机触发控制方法包括以下步骤：接收TRIG信号并对TRIG信号预处理；在每个TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；判断从开始计时t1时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔ta时间输出第一出光信号；判断从开始计时t1时间内接收到下一个TRIG信号时，则延时tb时间后输出第一出光信号。通过上述步骤使得TRIG信号不受激光器的设置频率的限制，保证了控制逻辑的一致性，避免产生“丢点”现象。

权利要求

1.一种随机触发控制方法，其特征在于：包括以下步骤：接收TRIG信号并对所述TRIG信号预处理；在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；

判断从开始计时t1时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔ta时间输出第一出光信号；

判断从开始计时t1时间内接收到下一个TRIG信号时，则延时tb时间输出第一出光信号；

所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；

t1、ta、tb为预设值且满足：

2.根据权利要求1所述的随机触发控制方法，其特征在于：对所述TRIG信号预处理的方法具体为：对所述TRIG信号进行两级同步处理。

3.一种随机触发控制系统，其特征在于：包括FPGA模块(100)；所述FPGA模块(100)包括接收单元(101)、处理单元(102)、输出单元(103)以及时钟单元(104)；

所述接收单元(101)配置用于接收TRIG信号；

所述输出单元(103)配置用于输出第一出光信号与第二出光信号；

所述时钟单元(104)配置用于在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始时计并输出时钟数据；所述时钟数据包括开始计时信息以及计时时间；

所述处理单元(102)配置用于：对所述TRIG信号预处理；获取时钟数据；当获取到所述开始计时信息时，则控制所述输出单元(103)输出第二出光信号；判断所述计时时间大于t1时，则控制所述输出单元(103)每隔ta时间输出第一出光信号；判断所述计时时间小于或等于t1时，则在tb时间后控制所述输出单元(103)输出第一出光信号；

所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；

t1、ta、tb为预设值且满足：

4.一种激光系统，其特征在于：包括激光模块(200)以及如权利要求3所述的一种的随机触发控制系统；

所述激光模块(200)包括一级光纤调制器(201)、第一驱动单元(202)；二级空间调制器(203)、第二驱动单元(204)；以及泵浦源(205)；

所述第一驱动单元(202)用于接收所述第一出光信号并控制所述一级光纤调制器(201)开启；所述第二驱动单元(204)用于接收所述第二出光信号并控制所述二级空间调制器(203)开启；

所述泵浦源(205)用于输出信号光，所述信号光经过所述一级光纤调制器(201)以及二级空间调制器(203)后输出激光。

说明书

一种随机触发控制方法、随机触发控制系统及激光系统

技术领域

[0001] 本公开一般涉及控制领域，具体一种随机触发控制方法、随机触发控制系统及激光系统。

背景技术

[0002] 皮秒激光器的外控接口通常具有TRIG接口，用于接收TRIG信号；激光器内部设有FPGA模块以及用于出光的一级光纤调制器以及二级空间调制器；

[0003] FPGA模块通过输出第一出光信号与第二出光信号分别控制以一级光纤调制器以及二级空间调制器开启，进而控制激光器输出激光。

[0004] 现有技术中，激光器触发的控制方法为：首先在FPGA内设定好第一出光信号与第二出光信号的频率，其中第一出光信号为第二出光信号的整数倍；当FPGA模块获取到TRIG
信号且第二出光信号的上升沿触发时，则FPGA模块输出该第一出光信号与第二出光信号，
控制两个调制器开启，进而控制输出激光。

[0005] 这种方式下，外控信号TRIG的频率要与出光信号的设定频率匹配，否则会导致出光混乱，限制了TRIG信号的频率。而在此基础上即使加入激光器固定频率同步信号，令外部
信号生成时参考此同步信号，虽然可确保每次重启系统后出光时间的一致性(POD模式)，但
是TRIG信号的频率依然要小于等于激光器出光信号的设定频率；正因为激光器设定频率的
存在，导致当TRIG信号和“设定频率”不同步时，会出现丢点现象。

发明内容

[0006] 鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种通过TRIG信号控制出光信号的一种随机触发控制方法、随机触发控制系统及激光系统。

[0007] 第一方面本申请提供一种随机触发控制方法，包括以下步骤：

[0008] 接收TRIG信号并对所述TRIG信号预处理；在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；

[0009] 判断从开始计时t1时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔ta时间输出第一出光信号；

[0010] 判断从开始计时t1时间内接收到下一个TRIG信号时，则延时tb时间后输出第一出光信号。

[0011] 根据本申请实施例提供的技术方案，所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；

[0012] t1、ta、tb为预设值且满足：

[0013] 根据本申请实施例提供的技术方案，对所述TRIG信号预处理的方法具体为：对所述TRIG信号进行两级同步处理。

[0014] 第二方面本申请提供一种随机触发控制系统，包括FPGA模块；所述FPGA模块包括接收单元、处理单元、输出单元以及时钟单元；

[0015] 所述接收单元配置用于接收TRIG信号；

[0016] 所述输出单元配置用于输出第一出光信号与第二出光信号；

[0017] 所述时钟单元配置用于在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始时计并输出时钟数据；所述时钟数据包括开始计时信息以及计时时间；

[0018] 所述处理单元配置用于：对所述TRIG信号预处理；获取时钟数据；当获取到所述开始计时信息时，则控制所述输出单元输出第二出光信号；判断所述计时时间大于t1时，则控
制所述输出单元每隔ta时间输出第一出光信号；判断所述计时时间小于或等于t1时，则在tb
时间后控制所述输出单元输出第一出光信号。

[0019] 根据本申请实施例提供的技术方案，所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；t1、ta、tb为预设值且满足：

[0020] 第三方面本申请提供一种激光系统，包括激光模块以及如上述所述随机触发控制系统；

[0021] 所述激光模块包括一级光纤调制器、第一驱动单元；二级空间调制器、第二驱动单元；以及泵浦源；

[0022] 所述第一驱动单元用于接收所述第一出光信号并控制所述一级光纤调制器开启；所述第二驱动单元用于接收所述第二出光信号并控制所述二级空间调制器开启；

[0023] 所述泵浦源用于输出信号光，所述信号光经过所述一级光纤调制器以及二级空间调制器后输出激光。

[0024] 本申请的有益效果在于：基于本申请提供的技术方案，使得TRIG信号的频率不受限制，即当每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；当下一个
TRIG信号到来的时间超过t1时间时，则持续ta时间停止接收TRIG信号并输出第一出光信号；
当下一个TRIG信号在t1时间内到来时，则在tb时间后输出第一出光信号。上述方式中，第一
出光信号与第二出光信号通过跟随TRIG信号以及其对应的逻辑关系而生成，避免了现有技
术中具有“设定频率”的出光信号与TRIG信号不同步时出现丢点现象。本申请中TRIG信号不
受“设定频率”的限制，保证了控制逻辑的一致性。

附图说明

[0025] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0026] 图1为本申请提供的一种随机触发控制方法的流程图；

[0027] 图2为本申请提供的一种随机触发控制系统的原理图；

[0028] 图3为本申请提供的一种激光系统的原理图。

[0029] 图中标号：

[0030] 100、FPGA模块；101、接收单元；102；处理单元；103、输出单元；104、时钟单元；200、激光模块；201、一级光纤调制器；202、第一驱动单元；203、二级空间调制器；204、第二驱动
单元；205、泵浦源。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了
便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

[0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0033] 实施例1

[0034] 请参考图1为本申请提供的一种随机触发控制方法的流程图，包括以下步骤：

[0035] S100：接收TRIG信号并对所述TRIG信号预处理；在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；

[0036] S200：判断从开始计时t1时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔ta时间输出第一出光信号；

[0037] 判断从开始计时t1时间内接收到下一个TRIG信号时，则延时tb时间后输出第一出光信号。

[0038] 本领域工作人员可以知道的是，TRIG信号为外部触发信号，例如TRIG接口采用信号边沿触发的方式可实现对激光器的出光控制；

[0039] 所述第一出光信号可用于开启所述激光器的一级光纤调制器，第二出光信号可用于开启所述激光器的二级空间调制器。

[0040] 工作原理：现有技术中，需要首先在FPGA模块内设定好第一出光信号与第二出光信号的频率，同时保证第一出光信号频率是第二出光信号频率的整数倍。当FPGA模块获取
到TRIG信号且第二出光信号的上升沿触发时，则FPGA模块输出该第一出光信号与第二出光
信号，控制两个调制器开启，进而控制输出激光；由于外控信号TRIG的频率要与出光信号的
“设定频率”匹配，否则会导致出光混乱，限制了TRIG信号的频率，同时当TRIG信号波动或其
频率与设定频率不匹配时，会导致“丢点”现象。

[0041] 而本申请提供的一种随机触发控制方法，使得TRIG信号的频率不受限制，即当每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；当下一个TRIG信号到来
的时间超过t1时间时，则每隔ta时间输出第一出光信号；当下一个TRIG信号在t1时间内到来
时，则延时tb时间后输出第一出光信号。因此上述方式中无需固定设置第一出光信号及第
二出光信号的频率，即：可直接跟随TRIG信号以及上述逻辑关系对应输出第一出光信号以
及第二出光信号，进而可控制一级光纤调制器与二级空间调制器的开启和关闭并对应输出
激光；保证了控制逻辑的一致性，避免产生“丢点”现象。

[0042] 进一步的，一级光纤调制器通常速度较快，可控精度在皮秒级；二级空间调制器速度相对较慢；上述方法中，由于在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第
二出光信号，因此当TRIG频率大于二级空间调制器的门限值后，出光只和一级光纤调制器
有关，和二级空间调制器无关，这就使得激光器可以在较高的频率下运行，避免二级空间调
制器的开关切换带来的射频不稳定性，这是普通TRIG触发模式无法达到的。

[0043] 同时，由于皮秒激光器的一级光纤调制器出光能量是有损坏的门限的，对于泵浦光来说，频率越低能量越高，由于频率与时间成反比，因此持续憋光易使得一级光纤调制器
损坏；本申请中通过判断从开始计时t1时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔ta时间输
出第一出光信号；使得可避免泵浦光能量超过门限值，避免造成调制器损坏。

[0044] 由于二级空间调制器的生效需要一定的响应时间，因此在开始计时t1时间内，控制第一出光信号延时tb时间输出，使得可预留给所述二级空间调制器tb的就绪时间，使得出
光更稳定。

[0045] 作为优选的，所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；

[0046] t1、ta、tb为预设值且满足：

[0047] 具体的，f1、f2、t1、ta、tb均为设定值，为了便于说明本申请的工作原理，以f1＝300K、f2＝2M为例；

[0048] t1、ta、tb满足：

[0049] 本实施例中，t1取4us、ta取1us；tb取250ns，具体步骤如下：

[0050] S100：接收TRIG信号并对所述TRIG信号预处理；在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始计时并输出第二出光信号；

[0051] S200：判断从开始计时4us时间内未接收到下一个TRIG信号时，则每隔1us输出第一出光信号；

[0052] 判断从开始计时4us时间内接收到下一个TRIG信号时，则在250ns时间后输出第一出光信号。

[0053] 例如：下一个TRIG信号4us时间内未到来，则每隔1us输出一个第一出光信号，直至下一个TRIG信号到来。为了便于说明该技术方案，以下一个TRIG信号在6.1us到来为例：即
在开始计时4us时刻、5us时刻、6us时刻输出第一出光信号，而在6.1us时刻随着下一个TRIG
信号开始计时，再次重复上述判断过程。

[0054] 又例如：下一个TRIG信号在开始计时3us时刻到来，则在此时刻延时250ns输出第一出光信号，即在开始计时3.25us时刻输出第一出光信号。

[0055] 作为优选的，对所述TRIG信号预处理的方法具体为：对所述TRIG信号进行两级同步处理。

[0056] 实施例2

[0057] 本实施例提供一种随机触发控制系统，如图2所示，包括FPGA模块100；所述FPGA模块100包括接收单元101、处理单元102、输出单元103以及时钟单元104；

[0058] 所述接收单元101配置用于接收TRIG信号；

[0059] 所述输出单元103配置用于输出第一出光信号与第二出光信号；

[0060] 所述时钟单元104配置用于在每个所述TRIG信号的上升沿到来时刻开始时计并输出时钟数据；所述时钟数据包括开始计时信息以及计时时间；

[0061] 所述处理单元102配置用于：对所述TRIG信号预处理；获取时钟数据；当获取到所述开始计时信息时，则控制所述输出单元103输出第二出光信号；判断所述计时时间大于t1
时，则控制所述输出单元103每隔ta时间输出第一出光信号；判断所述计时时间小于或等于
t1时，则在tb时间后控制所述输出单元103输出第一出光信号。

[0062] 工作原理：使用时只需让系统通过总线向所述FPGA模块100发送“随机触发模式”协议指令，此处地址码为2C，数据码为4。FPGA模块100收到指令后将状态调整的“随机触发
模式”，并开始控制所述接收单元101监测外部TRIG信号；

[0063] 随机触发模式具体为：

[0064] 当所述接收单元101获取到外部TRIG信号时，将其发送至处理单元101，处理单元101对TRIG信号进行预处理并获取相应的时钟数据；

[0065] 当获取到所述开始计时信息时，所述处理单元控制所述输出单元103输出第二出光信号；判断所述计时时间大于t1时，则控制所述输出单元103每隔ta时间输出第一出光信
号；判断所述计时时间小于或等于t1时，则在tb时间后控制所述输出单元103输出第一出光
信号。

[0066] 作为优选的，所述TRIG信号的频率f满足：f1≤f≤f2；

[0067] t1、ta、tb为预设值且满足：

[0068] 具体的，f1、f2、t1、ta、tb均为设定值，以f1＝300K、f2＝2M为例：

[0069] t1、ta、tb满足：

[0070] 本实施例中，t1取4us、ta取1us；tb取250ns；具体为：

[0071] 所述处理单元102配置用于：对所述TRIG信号预处理；获取时钟数据；当获取到所述开始计时信息时，则控制所述输出单元103输出第二出光信号；判断所述计时时间大于
4us时，则控制所述输出单元103每隔ta时间输出第一出光信号；判断所述计时时间小于或
等于4us时，则在250ns时间后控制所述输出单元103输出第一出光信号。

[0072] 实施例3

[0073] 本实施例提供一种激光系统，如图3所示，包括激光模块200以及如上述所述随机触发控制系统；

[0074] 所述激光模块200包括一级光纤调制器201、第一驱动单元202；二级空间调制器203、第二驱动单元204；以及泵浦源205；

[0075] 所述第一驱动单元202用于接收所述第一出光信号并控制所述一级光纤调制器201开启；所述第二驱动单元204用于接收所述第二出光信号并控制所述二级空间调制器
203开启；

[0076] 所述泵浦源205用于输出信号光，所述信号光经过所述一级光纤调制器201以及二级空间调制器203后输出激光。

[0077] 工作原理：

[0078] 当所述接收单元101获取到外部TRIG信号时，将其发送至处理单元101，处理单元101对TRIG信号进行预处理并获取相应的时钟数据；

[0079] 当获取到所述开始计时信息时，所述处理单元控制所述输出单元103输出第二出光信号并发送至所述第二驱动单元203，所述第二驱动单元控制所述二级空间调制器203开
启；

[0080] 判断所述计时时间大于t1时，则控制所述输出单元103每隔ta时间输出第一出光信号；判断所述计时时间小于或等于t1时，则在tb时间后控制所述输出单元103输出第一出光
信号。当所述第一驱动单元接受到第一出光信号后，控制所述一级光纤调制器201开启。

[0081] 当所述泵浦源205输出的信号光，经过开启状态下的所述一级光纤调制器201以及二级空间调制器203后输出激光。

[0082] 具体的，所述一级光纤调制器201与二级空间调制器203均为声光调制器；

[0083] 其中，一级光纤调制器201精度较高，速度快，最小门限值为25ns；例如：每隔10us出一个25ns宽度的第一出光信号，就可以做一个基础重频100KHz的出光；每隔500ns出一个
25ns宽度的第一出光信号，就可以做一个基础重频2MHz的出光。

[0084] 其中，一级光纤调制器201速度相对较慢，最小门限值为400‑600ns。

[0085] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术
方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行
任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功
能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。