基于放电出光时间差的激光器状态监控系统及监控方法与流程

技术特征：
1.基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，其特征在于，包括：放电信号采样模块(2)、出光信号采样模块(3)、时间测量模块(4)；所述放电信号采样模块(2)用于对激光器的放电信号stop1
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进行采样处理，采样得到放电信号stop1；所述出光信号采样模块(3)用于对激光器的出光信号stop2
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进行采样处理，采样得到出光信号stop2；所述放电信号采样模块(2)的输出端和所述出光信号采样模块(3)的输出端分别与时间测量模块(4)的两个输入端相连接，将采样得到的放电信号stop1和出光信号stop2分别发送至时间测量模块(4)；所述时间测量模块(4)对采样得到的放电信号stop1和采样得到的出光信号stop2之间进行时间差测量，得到放电出光时间差。2.根据权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，其特征在于，所述放电信号采样模块(2)包括：第一电压比较器(21)、光耦隔离器(22)、反相器(23)、d1触发器(24)、d2触发器(25)、d3触发器(26)；第一电压比较器(21)的同向输入端与电位器相连接，输入通过电位器调节的阈值电压u1；第一电压比较器(21)的反向输入端输入激光器的放电信号stop1
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；第一电压比较器(21)的输出端与光耦隔离器(22)的输入端相连接；光耦隔离器(22)的输出端与d1触发器(24)的时钟端相连接；光耦隔离器(22)的输出端还与反相器(23)的输入端相连接；反相器(23)的输出端与d3触发器(26)的时钟端相连接；d1触发器(24)的反向输出端与d2触发器(25)的时钟端相连接；d2触发器(25)的输出端与d3触发器(26)的输入端相连接；d3触发器(26)的输出端即为放电信号采样模块(2)的输出端，d3触发器(26)的输出信号即为放电信号采样模块(2)采样得到的放电信号stop1。3.根据权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，其特征在于，所述出光信号采样模块(3)包括：第二电压比较器(31)、d4触发器(32)、三极管(33)；第二电压比较器(31)的反向输入端与电位器相连接，输入通过电位器调节的阈值电压u2；第二电压比较器(31)的同向输入端输入激光器的出光信号stop2
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；第二电压比较器(31)的输出端与d4触发器(32)的时钟端相连接；d4触发器(32)的输入端连接电源；d4触发器(32)的输出端与三极管(33)的基极相连接，三极管(33)的集电极与d4触发器(32)的清零端相连接；d4触发器(32)的输出端即为出光信号采样模块(3)的输出端，d4触发器(32)的输出信号即为出光信号采样模块(3)采样得到的出光信号stop2。4.根据权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，其特征在于，还包括：触发信号采样模块(1)；所述触发信号采样模块(1)用于采集激光触发信号start
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，并将激光触发信号start
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发送至时间测量模块(4)中，作为时间测量模块(4)的触发信号start，所述时间测量模块(4)以该触发信号start作为时间差测量的基准，即当触发信号start来临时，时间测量模块(4)开始对采样得到的放电信号stop1和出光信号stop2之间进行时间差测量。5.一种应用于权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，固定激光器的放电电压，改变激光腔内气体状态即改变激光腔内气体的卤素含量，分别测量不同卤素含量所对应的放电出光时间差，得到该放电电压下的卤素含量
与放电出光时间差之间的函数关系。6.根据权利要求5所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系为：卤素含量低于卤素含量阈值p1时，卤素含量与放电出光时间差呈反比关系，即卤素含量越大，放电出光时间差越小；卤素含量等于卤素含量阈值p1时，放电出光时间差的值为极小值；卤素含量高于卤素含量阈值p1时，卤素含量与放电出光时间差呈正比关系，即卤素含量越大，放电出光时间差越大。7.一种应用于权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，固定激光腔内气体状态即固定激光腔内气体的卤素含量，改变激光器的放电电压，分别测量不同放电电压所对应的放电出光时间差，得到该卤素含量下的放电电压与放电出光时间差之间的函数关系。8.根据权利要求7所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，放电电压与放电出光时间差之间的函数关系为：放电电压与放电出光时间差呈反比关系，即放电电压越大，放电出光时间差越小。9.一种应用于权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，激光器在使用过程中，监控系统持续测量放电出光时间差，激光器状态的监控过程如下所示：s11，随着激光器的使用，放电出光时间差的值开始逐渐下降，下降至极小值min(δt)；s12，随着激光器的进一步使用，放电出光时间差下降至极小值min(δt)后，放电出光时间差的值开始逐渐上升；s13，随着激光器的继续使用，当放电出光时间差的值上升至时间差阈值t1时，对激光腔内的气体进行换气。10.一种应用于权利要求1所述的基于放电出光时间差的激光器状态监控系统的监控方法，其特征在于，激光器在使用过程中，监控系统持续测量放电出光时间差，激光器状态的监控过程如下所示：s21，随着激光器的使用，放电出光时间差的值开始逐渐下降，下降至极小值min(δt)；此时，根据卤素含量与放电出光时间差的函数关系，得到放电出光时间差的极小值min(δt)所对应的卤素含量为p
min(δt)
；s22，随着激光器的进一步使用，放电出光时间差下降至极小值min(δt)后，放电出光时间差的值开始逐渐上升；此时，根据卤素含量为p
min(δt)
下的放电电压与放电出光时间差之间的函数关系，调节放电电压，使得放电出光时间差保持稳定；s23，随着激光器的继续使用，当放电出光时间差的值上升至时间差阈值t1时，对激光腔内的气体进行换气；步骤s21中，通过固定激光器的放电电压，改变激光腔内气体状态即改变激光腔内气体的卤素含量，分别测量不同卤素含量所对应的放电出光时间差，得到该放电电压下的卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系；步骤s22中，通过固定激光腔内气体状态即固定激光腔内气体的卤素含量，改变激光器的放电电压，分别测量不同放电电压所对应的放电出光时间差，得到该卤素含量下的放电
电压与放电出光时间差之间的函数关系。

技术总结
本发明公开了基于放电出光时间差的激光器状态监控系统，能够测量放电信号和出光信号之间的放电出光时间差。基于本发明监控系统，通过固定放电电压，改变腔内气体状态即改变腔内气体的卤素含量，分别测量不同卤素含量所对应的放电出光时间差，从而得到该放电电压下的卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系；通过固定腔内气体的卤素含量，改变放电电压，分别测量不同放电电压所对应的放电出光时间差，从而得到该卤素含量下的放电电压与放电出光时间差之间的函数关系；基于卤素含量与放电出光时间差之间的函数关系以及放电电压与放电出光时间差之间的函数关系，通过对腔内气体进行换气以及对放电电压进行调节，从而稳定激光器状态。器状态。器状态。


技术研发人员：梁勖 沈启辉 施阳杰 徐一帆 林颖 邵景珍
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/12/6