Система сбора информации об импульсном воздействии лазерного излучения на оптически прозрачные кристаллы

Уважаемые члены государственной аттестационной комиссии, предлагаю вашему вниманию дипломный проект на тему: «Система сбора информации об импульсном воздействии лазерного излучения на оптически прозрачные кристаллы».

В настоящее время в научных исследованиях для преобразования частот светового излучения используются оптически прозрачные кристаллы. Замечено, что при облучении лазером такого кристалла происходит генерация второй гармоники светового пучка.

В последнее время это явление было обнаружено и в некоторых стеклах. Для понимания причины генерации второй гармоники в стёклах требуется исследование процессов, происходящих в них при воздействии на стекло импульса лазерного излучения. В случае выяснения этой причины появляется возможность использования стёкол в приборах преобразования частоты вместо оптически прозрачных кристаллов.

С экономической точки зрения замена кристалла стеклом выгодна, так как оно гораздо дешевле оптически прозрачного кристалла.

В данном проекте была поставлена задача спроектировать установку, автоматически собирающую данные о второй гармонике, получающейся после освещения лазерным импульсом исследуемого стекла.

На плакате № 2 приведена сравнительная таблица существующих устройств для обработки и сбора информации. Из неё видно, что у спроектированного устройства большее быстродействие, более высокая чувствительность и больший объём ОЗУ.

На плакате № 3 алгоритм работы устройства:

1. Облучение объекта лазерным импульсом.

2. Приём светового импульса после прохождения через объект и преобразование его в электрический сигнал с усилением до нужного уровня.

3. Перевод аналогового электрического сигнала в цифровой код.

4. Сохранение цифрового кода в ОЗУ.

5. Передача данных из ОЗУ в ПК через com-порт.

В соответствии с этим алгоритмом была спроектирована функциональная схема установки (плакат № 4). Она состоит из ФЭУ, который преобразует световой сигнал в электрический, усилителя AD8350, АЦП AD9050, который преобразует входной аналоговый сигнал в бинарный код, ОЗУ, где хранятся оцифрованные данные, и микроконтроллера ARM A7, который используется в качестве устройства управления. Принципиальная схема показана на плакате №5.

На плакате № 6 представлена блок схема работы устройства.

Блоки 2-3 – делает оператор.

Блок 4 - АЦП и усилитель готовы к работе.

Блоки 5-6 - Запускается лазер, выдает импульс света, который проходит через среду, усиливается в ФЭУ, усилителе и сразу оцифровывается в АЦП, из которого получившийся цифровой код пишется во внешнюю память. УУ записывает в память 2000 слов данных, после чего запись прекращается.

Блоки 7-8 - Считываются данные, записанные в память в предыдущем блоке. После считывания данные передаются через в  com порт в компьютер

Плакат № 7 - схема устройства управления, выполненная в программе Triscend FastChip., на плакате № 8 можно увидеть блок схему работы устройства управления.

На плакате № 9 показаны временные диаграммы работы устройства. В первой половине происходит запись данных в память, во второй половине данные читаются из ОЗУ и передаются в ПК через com-порт.

Плакат № 10 - результаты работы системы. Здесь показан исходный синусоидальный сигнал, и он же, построенный программой Maple после обработки устройством.

Экономические показатели можно увидеть на плакате №11. Здесь показано из чего складывается стоимость устройства и сравнивается цена изделия и затраты на его эксплуатацию.

Вывод: При выполнении данного дипломного проекты были спроектированы и реализованы основные блоки системы сбора данных об импульсном воздействии лазерного излучения на оптически прозрачные кристаллы.