许多研究实验需要准确控制激光。LabSmith LC880 可编程实验控制器可处理激光定时控制的各个方面,从简单的脉冲到对 2 脉冲实验进行排序等等。
在本应用说明中,我们将讨论如何使用 LC880 实现脉冲 Nd:YAG 激光控制系统。除了控制激光的闪光灯和 Q 开关外,我们还将扩展系统以包括安全联锁和启用开关。
生成激光脉冲流
对于第一个实验,我们将生成 10 Hz 的 30 µs 脉冲流。根据制造商的规格,激光将在闪光灯点亮后 193 µs 达到粒子数反转。由于 Q 开关需要 1µs 才能启动,我们将在闪光灯点亮后 192 µs 触发它。图 1a 显示了此实验的时序图。
我们将使用通道 A 提供 10 Hz 时钟脉冲流(即周期为 100 ms)来脉冲激光闪光灯。通道 C 将控制 Q 开关。可以在对话框中设置定时模式(图 2),并且可以使用 C 样式逻辑分配输入通道逻辑。
为了帮助组织实验,我们将定义全局变量来表示通道 A 和 C 的输出:
LaserClock = outA;
QSwitchOut = outC;
通常,分配容易记住的变量名称并完整记录实验以使其以后更容易理解是一种很好的做法。
通道 C 将向 Q 开关提供延迟信号。在延迟脉冲模式下,通道 C (inC) 将接收来自激光时钟 (outA) 的信号,然后在 192 µs 后触发 Q 开关。此实验的 LC880 编程如图 1b 所示。

图 1a:产生 10 Hz 激光脉冲流的时序图。

图 1b:用于生成 10 Hz 激光脉冲流的编程。
门控控制信号
制造商建议使用 30 µs 脉冲来激活闪光灯和 Q 开关。我们可以通过使用通道 B(在延迟脉冲模式下运行)来门控第一个示例中的脉冲。如图 2 所示,LaserClock (outA) 将触发通道 B,然后在最小延迟(< 50 ns)后向闪光灯发送 30 µs 脉冲。为了表示闪光灯的输出,我们将引入变量:
FlashLampOut = outB; 通道 C 将再次控制 Q 开关。此通道仍可由 LaserClock 直接触发,如我们的第一个示例所示。但是,在闪光灯点亮后 192 µs 触发 Q 开关是最合理的 - 因此,outA 触发 inB,outB 触发 inC。虽然 LC880 的精度在两种布置下都相同,但仔细注意事件耦合的方式可以使复杂实验中的编程更容易。此示例的 LC880 编程如图 3b 所示。

图 2:可以在对话框中或通过 C 样式分配输入通道设置。

图 3a:使用延迟触发通道门控控制信号。

图 3b:门控信号编程。
添加安全联锁和 Q 开关启用
最后,我们将引入两个开关,一个安全联锁和一个 Q 开关启用,关闭时连接到 LC880 的短路 in1 和 in2 接地。系统仅在联锁关闭时运行。在联锁关闭且 Q 开关禁用的情况下,激光可以脉冲以达到热平衡而不发出任何光。一旦系统稳定下来,操作员就可以启用 Q 开关,然后
脉冲流将开始。我们将定义这些全局变量(注意:LC880 输入通常在内部弱拉高以简化开关的使用):
InterlockOK = not in1;
//关闭开关将 in1 拉低。
QSwitchEnable = not in2;
//关闭开关将 in2 拉低。
我们希望通道 B 保持禁用状态,直到联锁关闭。通道 C 应处于禁用状态,直到 Q 启用开关关闭。那么,通道 B 和 C 的逻辑是:
inB = LaserClock AND InterlockOK;
inC = FlashLampOut AND QSwitchEnable;
整个程序如图 3c 所示。

结论
LC880 的准确定时允许对激光器和其他实验室设备进行复杂的控制。组合逻辑使您可以轻松地有序地扩展实验。无论是控制材料去除、PIV 还是 2 脉冲实验,LC880 都是快速设置激光器和获得可靠实验结果的不可或缺的工具。