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基于舌簧继电器和电信号实现激光光波控制系统

小序

舌簧继电器是一种电子节制器件,平日利用于自动节制电路中。它是使用密封在管内,具有触点簧片和衔铁磁路双重感化的舌簧的动作来开,闭或转换线路的继电器。湿簧继电器是将舌簧片和触点均密封在管内,并经由过程管底水银槽中水银的毛细感化,而使水银膜潮湿触点的舌簧继电器。本文将湿簧继电器利用于激光节制领域,对付湿簧继电器本身来说是一种新的利用与设计。对付激光光波的节制,它作为一种中心媒质建立外部电旌旗灯号与激光光波的节制关系,实现了对激光波形,波形周期的节制,该规划在激光光源外进行节制,对激光本身的特点没有影响,可以削减激光的掉真度,并且对光源的要求限定很少,使实验规划具有普遍机动性。同时也具有稳定性高,输出波形不易发生畸变,驱动功率低等优点。

使用电旌旗灯号对激光光波进行节制的措施,多是使用某些晶体材料在外加电场感化下折射率发生变更的电光效应,此种措施的主要问题是必要较高的驱动功率,稳定性较差,光波轻易发生畸变等。而湿簧继电用具有触点无哆嗦,经久稳定等优点,使本设计系统具有较高的稳定性,而作为触点的舌簧片被封结在冲有氮气玻璃管内,也使得设计有较好的温度稳定性。且可以获得较好的输出波形,布局简单,资源低廉,易于实现。

1、 湿簧继电器基础事情道理

湿簧继电器是一种电子节制器件,它由湿簧管和驱动线圈组成,布局如图1,

湿簧管是湿簧继电器的核心,它充有必然量的水银,寄托动簧片的毛细管感化,可使处于湿簧管下真个水银上升,从而使动,静触点被水银膜润湿。当在线圈两端加上必然的电压,线圈中就会流过必然的电流,从而孕育发生电磁效应,动簧片就会在电磁力吸引的感化下吸向静簧片,从而使动簧片与静簧片吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消掉,动簧片就会返回原本的位置,使动簧片与静簧片分开。

在本实验中,使激光光路对准在静簧片右侧面,由于湿簧继电器中的水银寄托动簧片的毛细管感化上升,当动簧片运动至静簧片右侧与他打仗时是经由过程动簧片上的水银与静簧片打仗,将光斑对准在静簧片的右侧可以使得光节制速率较快,并且经由过程附着在动簧片上的水银珠来盖住光路,以获得较大年夜的消光比。将激光对准在动簧片右侧时,湿簧继电器布局如图2所示。当线圈两端不加电压时,光路为开的状态。当线圈通有电压时,因为动簧片向静簧片吸合,同时水银因为毛细管感化上升至动簧片与静簧片的打仗点,使光路被隐瞒住,光路为关的状态。经由过程在线圈上加载旌旗灯号,使光路处于开关状态,从而实现激光光波的节制。

2、 实验系统设计

2.1 对光光路的设计

本实验系统必要经由过程准直器来完成对光路的调节,光纤准直器由尾纤与自聚焦透镜正确定位而成。它可以将光纤内的传输光改变成准直光,或将外界平行光耦合至单模光纤内。设计中,经由过程准直器将光斑定位于静簧片的右侧。准直器与湿簧继电器整体实验平台什物如图3,图4所示,此中准直器可以经由过程旋钮进行高度,水平位置,水平角度等的调节,从而对光路进行周详的调节,使得对光结果达到最好。同时,将湿簧继电器固定在可调的平台上,该平台也可以进行高度,水平位置,水平角度等的调节,以使得对光路的调节更为方便周详。

在对光时,为了便于对光可以选择红光激光源进行粗调,之后可以选择其他随意率性激光源,这使本设计规划对光源的要求限定较少,表现了实验规划的机动性与普遍性。经由过程准直器和放置湿簧继电器的平台上的微调旋钮进行微调。调节历程中,经由过程功率计对光路中各部分的光功率进行丈量以完成光路的调节。在本实验中选择1 550nm波长激光源进行结果丈量。

线圈上加载旌旗灯号源来对光路进行节制。所用驱动电压为3V阁下即可,应用交流脉冲旌旗灯号源对光路进行节制,可以改变交流脉冲源的频率来对激光输出光波形,激光光波周期的进行节制。

2.2 实验整系一切的设计

实验系统如图5所示,选择稳定的1550nm波长激光源作为光源,经由过程准直器对光路,使得激光输出光对准在静簧片右侧面,经由过程另一个准直器接管经由过程湿簧继电器的光,在准直器输出端加入光放大年夜器,以使得输出光便于在示波器上察看。将光放大年夜器输出光接入带有光口的示波器进行探测,实验系统中所选用的示波器为HP83430A。应用交流旌旗灯号源对湿簧继电器的进行节制,将交流脉冲旌旗灯号源加载到湿簧继电器的驱动线圈两端,以实现对湿簧继电器簧片等的节制。同时将该交流脉冲旌旗灯号源的同步时钟输入到示波器上,作为示波器的触发时钟,以使得示波器与节制旌旗灯号源到达同步状态。节制旌旗灯号源为HP 813lA。

3 、实验结果阐发

由于红光激光源便于察看,首先使用红光激光源对光路进行粗调,之后,使用1550nm波长激光源作为本实验的光源进行进一步的丈量,1550nm波长激光源的输出光功率为4.01dBm,颠末对光后,当光路中没有湿簧继电器时,第二个准直器接管到的光功率为4.99dBm。当光路中加入湿簧继电器后,对经由过程EDFA进行放大年夜后的接管光功率进行丈量,当湿簧继电器的簧片没有接通时,光路处于开的状态时,接管光功率为一8.43dBm, 当湿簧继电器的簧片接通时,光路处于关的状态时,接管光功率为一13.56dBm,消光比为5.1dB。

交流旌旗灯号源为周期脉冲旌旗灯号,察看脉冲旌旗灯号周期不应时,输出激光波形,与周期的环境。被选择的周期为3ms,驱动电压为3v时,将该旌旗灯号加载到湿簧继电器的驱动线圈上,以节制湿簧继电器簧片与水银的运动。当该旌旗灯号加载到线圈后,经由过程该系统的光就被该交流旌旗灯号源所节制。示波器上颠末旌旗灯号源节制的波形如图6所示,节制光周期为3ms,与交流旌旗灯号源频率相同,此中,上升光阴为1.65ms,下降光阴为1.35ms,光波幅度差为经光电转换后的1100uW。波形为近似正弦波形。这是由于上升光阴与下降光阴之和与旌旗灯号源的周期邻近,全部波形由上升沿和下降沿组成。

当交流旌旗灯号源周期为40ms时,驱动电压为3v。示波器上颠末旌旗灯号源节制的波形如图7所示,节制光周期为40ms,与交流旌旗灯号源频率相同,此中,上升光阴为1.3ms,下降光阴为1.55ms,节制深度经光电转换后为890uW。波形为方波。周期为40ms.该输出波形稳定,受外界影响较小,且波形较好,应用的驱动电压也较低,这也充分表现证明了该规划的优点。

由以上结果可以阐发获得,使用湿簧继电器作为媒质经由过程准直器对光后,可以实现外部电旌旗灯号对激光光波形,周期的节制。波形可以为正弦波,方波等。当外加旌旗灯号源周期为3ms时,可以获得正弦波,当外加旌旗灯号大年夜于3ms时,波形即为方波。激光光波的周期由旌旗灯号源节制与旌旗灯号源相同。

4 、结 论

经由过程阐发察看湿簧继电器的内部布局,使用湿簧继电器簧片与水银的运动,形成对经由过程此中的光路进行节制,因为湿簧继电器是经由过程交流旌旗灯号源节制的,以是此交流旌旗灯号源也对光路进行了节制,该节制措施具有较低的驱动电压,高的稳定性,和较好的温度稳定性。同时对光源的要求限定很少,具有普遍适用性和机动性。而其具备布局简单,价格低廉等优点,对实验的进一步钻研和产品的研发等具有很好的上风。同时,本文也是对湿簧继电器的进一步钻研和利用。

责任编辑:gt

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