超短光脉冲能量计
超短光脉冲能量计
一、任务
利用单片机数据采集和处理，设计制作一台超短光脉冲能量计，能实时测量可见光波段、持续时间在微秒及纳秒量级的超短光脉冲能量。
二、要求
1．基本要求
（1）自制一个闪光灯，闪光频率约每分钟10-60次左右(可调)；
（2）掌握光电转换的基本原理与技术，用光敏元件将光脉冲信号转换成电脉冲信号；
（3）通过A/D转换，对上述电脉冲进行峰值保持与采样，用单片机采集并显示能量数据；
（4）不需要定标，只要做到相对测量即可。
2．发挥部分
（1）采用多路采样，能同时测量多路（例如四路）超短光脉冲能量。
（2）能测量的脉冲宽度达到皮秒（10 12秒）量级。
三、评分标准
设计报告
项目主要内容分数系统方案方案描述
15 电路与程序设计电路设计
电路仿真
10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
12
设计报告结构及规范性 摘要
设计报告正文的结构 图表的规范性
8
总分
40 基本
要求 实际自己制作完成情况
50 发挥 部分
（1） 15 （2）
10 特色与创新 5 总分
30
激光谐振腔的设计及调节
一：简介
1988年Maker 提出的三镜折叠腔成了LD 泵浦固体激光器广泛采用的一种腔型[2]，结构如图1所示。固体激光介质一端切成平面，镀双色膜，形成一个腔镜M 1，另一端切成布氏角，凹面镜M 2以一定的倾斜角θ放置，用以补偿由布氏面引入的像散，M 3为输出耦合平面镜。利用这种腔型，端面泵浦可获得较高的泵浦效率，且消除了腔内的任何标准具效应。短臂（M 1到M 2）内特别是晶体内可获得很好的紧聚集，长臂（M 2到M 3）内适合放置各种锁模和调Q 元件。
图1 典型的三镜折叠腔
倾斜的凹面镜和布氏角切割的晶体都会引入像散，在实际的激光腔设计中，元件的像散是必须考虑的因素。
二、设计部分任务
对LD 泵浦Cr: LiSAF 激光器的光腔进行设计。Cr:LiSAF 晶体长d =3mm ，折射率n =1.41，一端布儒斯特角切割，凹面镜曲率半径R =100mm ，激光波长
λ=850nm 。设计时要考虑平行光斜入射凹面镜时沿子午面和沿弧矢面传播光束的
θ Pump
M 3
M 2
d 1
d 2
d
M 1
反射矩阵是不同的，同时也要考虑晶体布氏面产生的像散。设晶体至腔镜M2的距离为d1，腔镜M3至腔镜M2的距离为d2。使用Matlab语言或C语言进行程序设计。
要求：
1、固定长臂，画出谐振腔的稳区随短臂（d1）和入射角θ的变化图（取d2=400mm、
600mm、800mm、1000mm四种情况分别计算，角度θ从0?开始，步长为0.5?；
d1在（R/2-d）附近取值。）
2、列表提供满足像散补偿的腔参数（至少3组）（取d2=1000mm）
序号d1(mm
)
θ(°) ωt(μm) ωs(μm) Gt Gs
三、调节部分任务
半外腔He-Ne激光器调试（电子楼C312），调节至出光，记录时间。
四、评分标准
激光谐振腔设计
项目主要内容分数设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
10
设计方案方案描述20 程序设计程序源代码25 计算结果
计算结果正确及完整性
结果分析
35 合计90
He-Ne
激光器
调试
半外腔He-Ne激光器调试，调节至出光，记录时间30 总分120
高年级竞赛题目
1：云网络指纹考勤机
1.1 任务
目前，市面上指纹考勤系统常见的是脱机型产品,单机就可完成考勤全部过程,使用方便,得以广泛应用。脱机型产品在对考勤信息进行统计时都是USB导出数据或RS232/485网络与管理计算机连接起来，对于考勤地点比较分散、距离较远、需要多台考勤终端的单位来说，RS232/485串口通讯不能完成远距离的网络数据传输。基于TCP/IP协议的网络架构技术已经广泛应用于公司、校园、工厂等各种环境，编写TCP/IP应用程序，可方便地将设备连入以太网，实现实时数据的网络传输。基于这一背景下，我们需要设计一款传统考勤机和互联网相结合的全新考勤系统---云网络指纹考勤机，以实现考勤点分散的使用场合下考勤数据的统一管理。
系统框架说明：STM32考勤主机+ 路由器（做端口映射，数据转发，从而实现外网访问）+ 云服务器+ 电脑考勤管理软件
1.2 要求
1.2.1基本要求
1.脱机指纹录入，认证，删除功能
2.考勤数据查询、显示和数据导出表格功能
3.实现PC上位机管理软件：完成对人员管理、特殊情况管理、导出考勤数
据进行处理，存储并对考勤数据进行分类管理，实现对考勤记录的查询、统计、报表生成、打印等功能。
1.2.2发挥部分
1.指纹数据存储在云盘，任何一个考勤终端录入指纹，所有考勤终端共享。
2.防考勤作弊功能：打卡时候自动拍照存档，考勤人员随时可以查阅打卡
人的打卡时间及拍照信息。
3.出差人员考勤，手机APP借助GPS定位+手机拍照功能实现出差定点考
勤功能。
1.3 评分标准
设计报告项目主要内容满分系统方案总体方案框架设计 4
理论分析与计算涉及技术分析、器件造型、方案论证 6
电路与程序设计总体电路图程序设计 4
测试方案与测试结果测试数据完整性、测试结果分析 4
设计报告结构及规范性
摘要，设计报告正文的结构，图表的
规范性
2
合计20
基本要求完成（1) 6 完成（2) 24 完成（3) 20 合计50
发挥部分完成（1) 10 完成（2) 20 完成（3) 15 其他 5 合计50
总分120
2多功能智能蓝灯音箱
2.1 任务
蓝牙作为智能手机的标配设备，智能手机普通率几乎达100%。利用智能手机普通率高的这一优势，可以把传统设备与智能手机结合起来实现智能化设备。现在我们要设计一款多功能智能蓝牙音箱，把传统音箱与智能手机的优势紧密结合起来，让音箱不只单纯的播放音乐功能，让它变得更智能，更人性化。
2.2 要求
2.2.1基本要求
1.支持适配器、锂电池供电，充电功能、OLED屏显示播放及操作信息。
2.支持离线模式播放TF卡音乐、蓝牙模式连接手机，播放手机音乐。
3.支持硬件FM收音功能、具备闹钟功能。
2.2.2发挥部分
1.支持语音识别控制操作
2.实现手机APP端功能：定时，FM调频，定时闹钟设置
3.具备台灯功能，触摸感应灯光，作为晚上在床头的好伴侣，灯光亮度可
调节，触摸式调节灯光，通过用户在手机调控LED灯的颜色变化。2.3 评分标准
设计报告项目主要内容满分系统方案总体方案框架设计 4
理论分析与计算涉及技术分析、器件造型、方案论证 6
电路与程序设计总体电路图程序设计 4
测试方案与测试结果测试数据完整性、测试结果分析 4
设计报告结构及规范性
摘要，设计报告正文的结构，图表的
规范性
2
合计20
基本要求完成（1) 6 完成（2) 24 完成（3) 20 合计50
发挥部分完成（1) 10 完成（2) 20 完成（3) 15 其他 5 合计50
总分120
3：基于STM32的物联网智能大棚种植系统
3.1 任务
物联网是基于传感器技术的新型网络技术，在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农民及时发现问题，准确地捕捉发生问题的位置，对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制，使得投入资源利用精准化、效率最大化。现在我们需要设计一套基于无线传感网络的温室大棚种植系统，采用不同的传感器和执行机构对土壤水分，空气温湿度和光照强度，二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测，系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态，保证作物的增产增收。
3.2 要求
3.2.1基本要求
1．实现对大棚土壤水分含量，大棚空气温度湿，环境光照，二氧化碳浓度，实时采集，采用Zigbee/433M/2.4G实现传感器节点组网；传感器
节点数据传递给大棚中控机，由终端端显示在LCD屏上。
2．大棚中控机具备数据分析能力，可以根据传感器返回的数据分析决定是否启动自动灌溉系统，加温系统，充二氧化碳系统，通风系统。
3．中控WIFI通信功能，实现手机APP端远程查看大棚环境参数，设置工作参数，远程调节大棚内大棚温度湿度、光照强度符以符合作物生长
所需。
3.2.2发挥部分
1．实时采集分析温度、湿度、光照强度等数据，数据上传到云服务器存储，用户可实时查看数据或历史数据。
2．支持视频远程监控观察大棚内作物生长情况。
3．实现PC上位机管理软件，实现对大棚环境实时数据，历史数据查询，对自动灌溉系统，加温系统，充二氧化碳系统，通风系统进行控制，远
程视频监控查看功能。
3.3 评分标准
设计报告项目主要内容满分系统方案总体方案框架设计 4
理论分析与计算涉及技术分析、器件造型、方案论证 6
电路与程序设计总体电路图程序设计 4
测试方案与测试结果测试数据完整性、测试结果分析 4
设计报告结构及规范性
摘要，设计报告正文的结构，图表的规
范性
2
合计20
基本要求完成（1) 6 完成（2) 24 完成（3) 20 合计50
发挥部分完成（1) 10 完成（2) 20 完成（3) 15 其他 5 合计50
总分120
4题目：基于STM32的物联网无线病房呼叫管理系统
4.1 任务
该无线系统由以STM32系列微控制器+ CC2530 (ZigBee)为平台的无线传感网组成。系统主要由两部分构成：第一部分：STM32和ZigBee协调器等组成的监控终端，完成整个系统的监控与管理；第二部分：便携式病人终端、护士终端及路由节点组成，完成呼叫、服务确认和评价等信息的传递。
4.2 要求
4.2.1基本要求
1.实现总台监控终端的协调器与病房节点使用Zigbee组网进传输数据，演
示节点数量不少于10个，并能实时显示当前病房节点开启情况。
2.病房床位使用实际情况，病人唤醒信息实时在大屏LED显示。
3.实现上位机管理系统，对呼叫数据，处理情况，病人评价信息的管理。
4.2.2发挥部分
1.病人节点、护士终端节点设计有适当的低功耗处理方式，以提高节点电
池续航能力，减少更换电池带的维护工作。
2.增加云服务器，在总台监控终端上增加网络功能，可以把系统数据上传
到云服务器，采用MySQL数据库进行存储，并实现与PC管理软件进
行数据对接。
3.具备语音识别唤叫功能。
4.3 评分标准
设计报告项目主要内容满分系统方案总体方案框架设计 4
理论分析与计算涉及技术分析、器件造型、方案论证 6
电路与程序设计总体电路图程序设计 4
测试方案与测试结果测试数据完整性、测试结果分析 4
设计报告结构及规范性
摘要，设计报告正文的结构，图表的规
范性
2
合计20
基本要求完成（1) 6 完成（2) 24 完成（3) 20 合计50
发挥完成（1) 10 完成（2) 20
部分完成（3) 15 其他 5 合计50
总分120
低年级组竞赛题目
A.基于四运放LM324的波形设计综合
一、任务
使用1片四运放芯片LM324组成电路的框图如图所示，要求实现下述功能：
二、要求
1. 基本要求
使用低频信号源U i1=0.1sin(2πf0t)V、f0=500Hz的正弦波信号，加至加法器的一个输入端，加法器的另一输入端加入自制振荡器产生的信号，T1=0.5ms，允许T1有±5%的误差。
要求加法器的输出电压U i2=10U i1+U o1。U i2经过选频滤波器滤除U o1的频率分量，选出f0信号为U o2，U o2是峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真，U o2信号再经过比较器在1kΩ负载上得到峰峰值2V的输出电压U o3。电源只能使用+12V和+5V两种单电源，由稳压电源供给。电阻电容自选。
要求预留U i1、U i2、U o1、U o2、U o3的测试端子。
2. 发挥部分
自己制作稳压电源。
三、评分标准
设计报告
项目主要内容分数系统方案比较与选择
方案描述
10 电路与程序设计电路设计
电路仿真
10
测试方案与测试结果测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
12 设计报告结构及规范性摘要
设计报告正文的结构图表的规范性
8
合计40基本
要求
实际自己制作完成情况60
发挥部分电路与程序设计等10
实际制作完成情况10 合计20
总分120
B.智能往返小车的设计与制作
一、任务
不用单片机，设计与制作一个基于模\数电路的智能小车，并实现往返控制。
二、要求
1、基本要求
小车在如图所示的跑道上自动往返行驶，跑道表面贴有白纸，在1、2、3、4处贴有黑胶带。车子从起跑线出发到达终点线停车10秒，然后返回到起点，停车。减速区行驶时间要求大于15秒，快速区行驶时间小于8秒，终点线停车要求车子中心与黑线的距离尽量小。
2、发挥部分
车子能记录显示黑线条数，去时显示“0-1-2-3-4”返回时数字依次递减。
三、评分标准
设计报告
项目主要内容分数系统方案比较与选择
方案描述
10 电路与程序设计电路设计
电路仿真
10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
12 设计报告结构及规范性摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
8 合计40
基本
要求
实际自己制作完成情况60
发挥部分电路与程序设计等10
实际制作完成情况10 合计20
总分120
C.无线防盗防火监控系统
一、任务
设计并制作一个无线防盗防火监控系统，实现对室内非法入侵和烟雾的实时控制及报警功能。
二、要求
1.基本要求
（1）监控分机：制作两个以上的测试监控分机，每个分机均利用相应传感器，检测室内非法入侵（开关量）和烟雾浓度（开关量），将所获信息无线传回监控主机。
（2）监控主机：主机可设置分机的状态（布防、撤防、灭火等），当主机检测到室内有非法入侵时，可启动报警设备并控制分机拍照（可以只给出控制信号，以
LED指示）；主机当接收到烟雾报警信息时，可无线控制风扇运转，降低烟雾浓度。
（3）传送距离不小于5m。
2.发挥部分
（1）增加发射距离。
（2）增加分机。
（3）增加远距离信息传输（如通过有线电话或移动通信系统）。
（4）其它创新设计。
三、评分标准
设计报告
项目主要内容分数系统方案比较与选择
方案描述
10 电路与程序设计电路设计
电路仿真
10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
12 设计报告结构及规范性摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
8 合计40
基本
要求
实际自己制作完成情况60
发挥部分电路与程序设计等10
实际制作完成情况10 合计20
总分120
脉冲宽度的测量
第一章绪论 §1－1研究本课题的意义 脉冲宽度的测量，实质是时间的测量，在生产和科学研究中，经常要测量时间，例如，完成第一生产工序所需要的时间，周期性信号的周期，激光测距和雷达测量目标距离，也是测量电磁波从目标反射回来的时间来确定目标的距离，运动物体行程的时间等等都说明时间测量的重要性。 §1－2时间测量的方法 常见的时间测量仪表有运动会上用的秒表和家庭用的时钟，个人用的手表，这些机械式仪表读数不太精确，分辨力不太高，例如手表的分辨力为秒百米赛跑的计时秒表也只能分辨到0.01秒，如果要测量微秒，机械式的秒表是办不到的，只有采用电子式仪表要测量。 §1－3电子计时的工作原理 随着电子技术的飞速发展，新的电子元器件的出现，为制造先进的仪器仪表奠定基础。电子计时器的工作原理是由一基准的时钟脉冲源，目前时钟频率可达到几千兆赫，如计算机的主振频率可达到几个GHz，它的一个周期的时间为零点几个毫微秒，用这种时钟脉冲来测量时间，其分辨力可达到10－9秒。 电子计时器的工作原理框图1－1所示，用一个门电路来控制时钟脉冲通过，例如用一个电子开关使门打开，使时钟脉冲通过门电路送到计数器，进行计数，经过一段时间发出一个信号使门电路关闭。无时钟脉冲通过，计数器停止计数，计数器计的数通过译码、显示器、显示电路及可用数字显示这段时间
时钟 脉冲 图1-1 计时电路框图 电子计数仪的优点：精度高、使用方便、读数直观、测量范围大，可远距离传输 §1－4时间测量仪的应用 数字式时间测量仪是生产和科学实验中不缺少的基本仪表，在测量速度、加速度、动量、冲量、频率和周期等方面都得到广泛应用。 第二章方案论证 §2－1设计任务 输入被测电压幅度：0.1～10V 输入信号的脉冲宽度≧100us 测量误差≦1% 可测量周期性信号的周期 §2－2脉冲宽度测量的工作原理 脉冲宽度的测量，实质上是时间的测量，其电路组成包括输入通道，时基电路、主控门电路、控制电路、计数与显示电路五大部分组成。如图2－1所示
单个阿秒光脉冲产生方法的研究
单个阿秒光脉冲产生方法研究 自动化学院杨梅 201422070125 摘要：阿秒光脉冲可以作为超快测量的探针，将成为一种非常有潜力的测量手段。阿秒脉冲产生方法有多种，本题目主要研究其中的激光与等离子体相互作用产生阿秒光脉冲的方法。通常产生的阿秒光脉冲都是脉冲链，而测量中可能需要单个阿秒脉冲，因此本研究主要探索单个阿秒脉冲产生的方法。本研究主要利用PIC粒子模拟方法研究超强激光与等离子体作用时阿秒脉冲产生机制，进而探索如何通过对激光和等离子体的控制实现单个阿秒光脉冲。本文主要得到如下成果：研究了同一光强时，不同等离子体密度下的谐波辐射，研究发现密度增加时产生的阿秒脉冲对比度提高 关键词：高次谐波，等离子体，阿秒脉冲，超短脉冲激光 Abstract：Generation of high-order harmonics from laser-matter interaction is an important method to produce attosecond pulse. In the interaction of laser pulses with the surface of plasma, ultra-short wavelength radiation can be generated to obtain attosecond light pulse. Thus, laser-driven high-order harmonic generation is a hot topic in the high-field laser physics. In this thesis, we analyze the interaction of strong laser pulse with solid density plasma surface, and study the characteristics of high-order harmonic radiation using numerical methods with a PIC simulation. The main results are as follows: Harmonic generation with the same intensity, different plasma densities is studied. We find that the contrast ratio of the atto-second laser puase is improved when the density of the target is increased; We also analyze the mechanism of the generation of the quasi-single attosecond pulse and we conclude that it is in relation with the damage to the structure of the the target. Keywords: high-order harmonics, plasma, attosecond pulse, ultra-short laser pulse
单片机脉冲信号测量
郑州工业应用技术学院 课程设计说明书 题单片机脉冲信号测量 姓名： 院（系）：信息工程学院专业班级：计算 机科学与技术学号： 指导教师： 成绩： 时间：年月日至年月日
摘要 脉冲信号测量仪是一种常用的设备，它可以测量脉冲信号的脉冲宽度，频率等参数，并用十进制数字显示出来。利用定时器的门控信号GATE进行控制可以 实现脉冲宽度的测量。在单片机应用系统中，为了便于对LED显示器进行管理，需要建立一个显示缓冲区。本文介绍了基于单片机AT89C51的脉冲信号参数测量仪的设计。该设计可以对脉冲信号的宽度，频率等参数进行测量。 关键词：脉冲信号；频率；宽度；单片机AT89C51
目录 摘要............................................................... I 目录............................................................... II 第一章技术背景及意义 (1) 第二章设计方案及原理 (2) 第三章硬件设计任务 (3) 第四章软件结论 (12) 第五章参考文献 (13) 第六章附录 (14)
第一章技术背景及意义 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。由于单片机稳定可靠、物美价廉、功耗低，所以单片机的应用日益广泛深入，涉及到各行各业，如工业自动化、智能仪表与集成智能传感器、家用电器等领域。单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统的设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在使用单片机通过软件就能实现了。随着单片机应用的推广普及，单片机控制技术将不断发展，日益完善。因此，本课程设计旨在巩固所学的关于单片机的软件及硬件方面的知识，激发广大学生对单片机的兴趣，提高学生的创造能力，动手能力和将所学知识运用于实践的能力。 中断功能是一种应用比较广泛的功能，它指的是当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生了某一件事（如一个电平的变化，一个脉冲沿的发生或定时器计数溢出等）请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方继续原来的工作，这样的过程称为中断。本文中用到了定时器T0溢出中断，以实现软件延时。脉冲信号测量仪是一种常用的设备，它可以测量脉冲信号的脉冲宽度，脉冲频率等参数。
阿秒激光器
Liaoning Normal University 题目：阿秒激光器 学院：物理与电子技术学院 专业：物理学（师范类） 学生姓名：陈思音(20111125020078) 张晓蕾(20111125020016) 何芳君(20111125020060) 指导教师：李成仁
2012年11月 阿秒激光器 [摘要] 超短脉冲激光正在进行着从飞秒(1fs=15 10-s) 10-s)向阿秒(1as=18 的跨越，这一跨越对激光原理和激光应用来说都有很重要的意义。文章主要介绍了阿秒脉冲的原理、测量方法以及阿秒激光器的应用和对科学发展的意义。 [Abstract] Ultrashort pulse laser is crossing from femtosecond(1fs=1015-s)to attosecond(1as=1018-s),the leap have significantly influence on Principle and Application of Laser.The article mainly introduces that the principle of attosecond pulses,the measuring method and the application of attosecond laser and its influence on the scientific development. [关键词] 超短脉冲、阿秒脉冲、高次谐波、应用、飞秒技术、振荡周期 一、引言 正如激光的发明引起了光学领域的一场巨大的革命一样，超短脉
基于脉冲周期测量
\\ 单片机原理与应用课程设 计 脉冲周期的测量 学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 07电子1Z 姓 名： 张秀银 学 号： 07311126 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 一、课程设计的目的和意义 (2) 二、程序设计的具体要求 (2) 三、程序设计的硬件连接 (2) 四、软件设计流程及描述 (5) 五、程序清单 (9) 六、调试与分析 (13) 七、课程设计的体会 (13) 八参考文献 (14)
一、程序设计的目的和意义 （1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力 （2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。 二、程序设计的具体要求 利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。 设计要求的技术指标有： 1、输入脉冲幅度：0-5v 2、周期量测量范围：0.1ms—50ms 3、测量精度：正负1% 4、显示方式：四位数字显示 三、程序设计的硬件连接h 1 总体框图 被测信号 晶振电路89C51 单片机控制器4位数码管显示 7407 列驱动
2 信号源的产生： 被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图 带RC电路的环形振荡器 电路如图所示。其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。电位器R w 要求不大于1KΩ。电路利用电容C充放电过程，控制D点电 压V D ，从而控制与非门的自动启闭，。形成多谐振荡，电容C的充电时间t w1 、 放电时间t w2 和总的振荡周期T分别为： t w1≈0.94RC, t w2 ≈1.26RC ，。T≈2.2RC 调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平V T 的时 刻。在V T 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。而且V T 本身也不够稳定，易 受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms 3 数码显示电路 采用的为共阴极。 P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。
脉冲周期的测量程序
单片机原理与应用课程设 计 脉冲周期的测量 学院名称： 电气信息工程学院 班 级： 08通信1w 姓 名： 戚张剑 学 号： 08313135 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 一、课程设计的目的和意义 (3) 二、程序设计的具体要求 (3) 三、程序设计的硬件连接 (3) 四、软件设计流程及描述 (7) 五、程序清单 (12) 六、调试与分析 (16) 七、课程设计的体会 (16) 八、参考文献 (17) 九、装配图 (18)
一、程序设计的目的和意义 （1）目的：通过本次课程设计，巩固和加深“单片机原理与应用”中的理论知识，了解和应用单片机仿真系统，结合软硬件，基本掌握单片机的应用的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，并且提高自身查找和运用资料能力 （2）意义：通过本次课程设计，理论知识系统化，从中或得一些实战工作经验，提高个人与团体合作的能力。 二、程序设计的具体要求 利用单片机AT89C51单片机的T0、T1的定时/计数功能，完成对待测信号的周期进行测量，测量的结果通过8位动态数码管显示出来。 设计要求的技术指标有： 1、输入脉冲幅度：0-5v 2、周期量测量范围：0.1ms—50ms 3、测量精度：正负1% 4、显示方式：四位数字显示 三、程序设计的硬件连接h 1 总体框图 被测信号 晶振电路89C51 单片机控制器4位数码管显示 7407 列驱动
2 信号源的产生： 被测信号源用的是带RC电路的环形振荡器电路图 带RC电路的环形振荡器 电路如图所示。其中G4用于整形，以改善输出波形，R为限流电阻，一般取100Ω，。电位器R w 要求不大于1KΩ。电路利用电容C充放电过程，控制D点电 压V D ，从而控制与非门的自动启闭，。形成多谐振荡，电容C的充电时间t w1 、 放电时间t w2 和总的振荡周期T分别为： t w1≈0.94RC, t w2 ≈1.26RC ，。T≈2.2RC 调节R和C的值，可改变输出信号的振荡频率。 以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阀值电平V T 的时 刻。在V T 附近电容器的充放电速度已经很缓慢，。而且V T 本身也不够稳定，易 受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。 信号源电路由RC振荡器构成，电阻选510欧姆，电容选择0.1uf,，产生矩形波后通过非门整形，非门由与非门74LS00构成，实际电路中用到四个与非门，使得整形更好，波形更稳定。根据公式T=2.2*RC ,计算可得周期为112.2ms 3 数码显示电路 采用的为共阴极。 P0口来送段选信号，P0口内部并没有带上拉电阻，在接收数码管时需要在两者之间加一排阻，降低电流来保护P0口。利用了P2.0~P2.3来送位选信号即哪一个数码管来亮，且送低电平时有效，数码管用动态显示的方式来显示测量的周期值。
高能量单阿秒脉冲光源产生、 控制及应用
第三届全国原子分子光物理青年科学家论坛
高能量单阿秒脉冲光源产生、 高能量单阿秒脉冲光源产生 控制及应用
兰鹏飞
2013年10月27日
报告内容
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个人简历 主要研究工作 总结与讨论
学 习 工 作 简 历
?2000-2004： 2000 2004 华中科技大学，物理学院，学士 华中科技大学 物理学院 学士 ?2004-2009： 华中科技大学，国家光电实验室(筹)，博士 ?2009-2012： 华中科技大学，国家光电实验室(筹)，留校工作 华中科技大学 国家光电实验室(筹) 留校工作 ?2009-2011： 日本RIKEN， 国际特别研究员 ?2011-2013： 日本RIKEN， 协力研究员 ?2013-至今： 华中科技大学物理学院，教授 日本RIKEN， 客座研究员
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主要科研工作
阿秒脉冲量子控制新机制的研究 高能量单阿秒脉冲产生的实验研究
研究背景
Nobel Lecture: Passion for precision
Precision measurements have always appealed to me as one of the most beautiful aspects of physics. With better measuring tools, one can look where no one has looked before. More than once, seemingly minute differences between measurement and theory have led to major advances in f d fundamental t l knowThe k Th birth bi th of f modern d science i it lf is itself i intimately i ti t l linked li k d to t the art of accurate measurements.ledge.
——— Theodor W. H?nsch
zs
10-21s
as
10-18 s
fs
10-15 s
ps p
10-12 s
Femtochemistry: A.Zewail
超短光脉冲能量计
超短光脉冲能量计 一、任务 利用单片机数据采集和处理，设计制作一台超短光脉冲能量计，能实时测量可见光波段、持续时间在微秒及纳秒量级的超短光脉冲能量。 二、要求 1．基本要求 （1）自制一个闪光灯，闪光频率约每分钟10-60次左右(可调)； （2）掌握光电转换的基本原理与技术，用光敏元件将光脉冲信号转换成电脉冲信号； （3）通过A/D转换，对上述电脉冲进行峰值保持与采样，用单片机采集并显示能量数据； （4）不需要定标，只要做到相对测量即可。 2．发挥部分 （1）采用多路采样，能同时测量多路（例如四路）超短光脉冲能量。 （2）能测量的脉冲宽度达到皮秒（10 12秒）量级。 三、评分标准 设计报告 项目主要内容分数系统方案方案描述 15 电路与程序设计电路设计 电路仿真 10 测试方案与测试结果测试方案及测试条件 测试结果完整性 测试结果分析 12
设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 8 总分 40 基本 要求 实际自己制作完成情况 50 发挥 部分 （1） 15 （2） 10 特色与创新 5 总分 30 激光谐振腔的设计及调节 一：简介 1988年Maker 提出的三镜折叠腔成了LD 泵浦固体激光器广泛采用的一种腔型[2]，结构如图1所示。固体激光介质一端切成平面，镀双色膜，形成一个腔镜M 1，另一端切成布氏角，凹面镜M 2以一定的倾斜角θ放置，用以补偿由布氏面引入的像散，M 3为输出耦合平面镜。利用这种腔型，端面泵浦可获得较高的泵浦效率，且消除了腔内的任何标准具效应。短臂（M 1到M 2）内特别是晶体内可获得很好的紧聚集，长臂（M 2到M 3）内适合放置各种锁模和调Q 元件。 图1 典型的三镜折叠腔 倾斜的凹面镜和布氏角切割的晶体都会引入像散，在实际的激光腔设计中，元件的像散是必须考虑的因素。 二、设计部分任务 对LD 泵浦Cr: LiSAF 激光器的光腔进行设计。Cr:LiSAF 晶体长d =3mm ，折射率n =1.41，一端布儒斯特角切割，凹面镜曲率半径R =100mm ，激光波长 λ=850nm 。设计时要考虑平行光斜入射凹面镜时沿子午面和沿弧矢面传播光束的 θ Pump M 3 M 2 d 1 d 2 d M 1
脉冲飞行时间测量
摘要 脉冲飞行时间测量法是脉冲激光测距的关键技术，它广泛运用于激光测距。脉冲激光测距是通过测量激光脉冲发射信号（主波）和接收信号（回波）之间的时间间隔，就可以得知空间物体的距离。主波和回波被光电探测器接收，再放大整形后，通过门电路，开启和关闭计数器，计数器对基准脉冲计数，计得的脉冲数目就代表所要测的飞行时间。脉冲飞行时间的测量关键在于对回波信号的正确处理，其时间测量技术主要在于：采用时刻鉴别法判定计时点，时间间隔测量法测量主波和回波的时间间隔，模数转换技术提高测量精度、减小计时误差。本文设计的时间测量电路由光电探测电路、放大电路、阈值电路、门电路、LED显示电路、单片机主控制电路构成。各模块电路采用集成芯片，LED动态扫描显示，测时精度为1us。 关键词:单片机；脉冲激光测距；脉冲飞行时间；计数器；LED动态扫描
ABSTRACT Pulse flight time measurement method was the key technique that the pulse laser measured the distance, which was made use of in laser to measure to be apart from extensively. The pulse laser measuring the distance that passed to measure time interval between transmiting (main wave) and then receiving (reflection) , so the distance of the space object could be known. Both of main wave and reflecting wave were received by the photoelectric detector, then passed an electric circuit after enlarging again orthopedics to open and close to a count-machine , and a count-machine to count to the basis pulse, which was accounted of the pulse number which was the flight time. The key of the flight time measurement was the right processing of the reflecting wave, and its time measurement technique mainly lay in:Adopting time distinguishing judged to time point, time interval measurement measure between main wave and reflecting wave's interval, analog signals and digital signals conversion technique improved measuring accuracy and reduced the error of the measuring time. Time measurement circuit include the the photoelectric detecting circuit,enlarging circuit, the doorsill circuit,Logic circuit,LED circuit,Microcontroller active control circuit.Each mold circuit adopted integration chip, and the LED dynamic scan and manifestation, while measuring accuracy is 1us. Keyword:Microcontroller;The pulse laser measuring distance;the pulse flight time; the count-machine; the LED dynamic scan
进入用阿秒的时间量级来测量物理现象
微量重元素的相同厚度的轻元素标样,测重元素的强度和元素含量之间的工作曲线,以进行定量分析.但这种方法需要制备多种标样.目前商用无标样定量分析软件还不能应用于生物样品的分析,因此需要发展新的分析软件进行无标样定量分析. 参考文献 [1]Jans sens K.Microsc opi c X ray Flu orescence Anal ysi s.New York: Wiley,2000 [2]李学军等.物理,1993,22:553[Li X J et a l.W uli(Physics), 1993,22:553(in Chinese)] [3]刘亚雯.物理,1993,22:614[Liu Y W.Wuli(Physics),1993,22: 614(in Chi nese)] [4]赵利敏,冼鼎昌.物理,1997,26:312[Zhao L M,Xian D C.Wu li (Physics),1997,26:312(in Ch inese)] [5]Sparks Jr.C J.Synch rotron Radia ti on Research.Wini ck H,Don iach S(eds.).Ne w York:Plenu m Press,1980.459 [6]谢中信等.X射线光谱分析.北京:科学出版社,1987.76[Xie Z X e t a l.X ray S pectru m Analysis.Beiji ng:Scien ce Press,1987. 76(i n Chine se)][7]Blokhi n M A,Sh veitser I G.Hand b ook of X ray S pectroscopy.Mos co w:Science Pre ss,1982(i n Ru ssian) [8]Grieken R E Markowicz.Han db ook of X ray Spectrometry.Marcal Dek ker,Ne w Y ork:1993 [9]S mi th J V e t a l.In:Brown J D,Pack wood RH ed s.Proc.11th ICX OM.1986.163 [10]吴应荣等.核技术,1997,20:291[Wu Y R e t a l.Nu cl.Techn ol.,1997,20:291(in Chi nese)] [11]刘亚雯等.光谱学与光谱分析,1997,17:288[Liu Y W e t al. S pectroscopy an d Spectroscopic Analysis,1997,17:288(in Chine se)] [12]Engstrom P e t al.Nucl.Ins trm.me thods,1991,A302:514 [13]王夔等,生命科学中的微量元素(第二版).北京:中国计量 出版社,1996.13[Wan g K e t al.Trace Ele men ts in Li fe S cien ce. Beiji ng:Chinese Metrology Pre ss(Second ed iton),1996.13(i n Chi nese)] [14]Ki rb y R E et al.J.Vac.Sci.Techn ol.,1993,A11:2687 [15]沙因等.北京同步辐射装置年报,1998 1999,246[S ha Y et al.An nu al Reports of Beij ing S yn chrotron Rad iation Facilities, 1998 1999,246(in Chin ese)] 物理新闻 进入用阿秒的时间量级来测量物理现象 (Attosecond Physics Has Arrived) 最近在奥地利-加拿大-德国联合研究室以F.Krausz教授为首的研究小组第一次探测和测量到一个孤立的阿秒(10-18s)量级的脉冲.他们产生的这个脉冲的持续时间是650阿秒,其频率处于电磁波谱的软X射线范围.利用它能测量单个电子从原子内剥离的图像,这是一个阿秒量级的物理现象. 他们的物理实验以及其他许多研究组的工作(如:Bartels et a l.,Nature13July2000;Christov et a l.,Phys.Rev.Lett.11June 2001;Paul et al.,Science1July2001)表明,阿秒物理学已成为物理学中短时间尺度的前沿,在这一方面,它将代替飞秒(10-15s)的时间尺度.科学研究表明,不同的时间尺度可以研究不同的物理现象,正如当年的频闪光灯可以拍摄水滴在落下时的瞬间相片,飞秒级脉冲可以捕捉到在多原子或分子间进行快速化学反应过程的各种图像,而现在的阿秒级脉冲是拍摄和记录在原子内电子快速活动的各种图像的强有力工具. (云中客摘自维也纳科技研究所内部报告:011-43-1-58801-38711,29Nov.2001) 信息服务 微波材料及其应用2002国际会议预告 微波材料及其应用2002国际会议(Microwave Materials and Their Applications2002) 将于2002年9月1 3日在英国历史名城约克举行.该会议的目的是希望与会者能在微波材料的 研究、开发与应用等领域交流最新的进展.会议内容包括:(1)微波材料:制备、表征、新材料; (2)介电性质的模拟计算;(3)测量技术;(4)电磁场模型;(5)微波材料在通信、成像、生物领 域中的应用;(6)集成系统. 欢迎国内有关领域的同行参加.论文摘要截止时间为2002年4月10日.有关消息请查看http: https://www.360docs.net/doc/4314571017.html, MMA2002 ,或同大会主席R.Freer教授(E-mail:robert.freer@ https://www.360docs.net/doc/4314571017.html,)和N.Alford教授(E-mail:alfordn@https://www.360docs.net/doc/4314571017.html,)联系. 112 物理
超短脉冲激光技术(钱列加老师)
5．6 (3) 一．概述 (3) 1．飞秒激光脉冲的特性 (3) 2．飞秒脉冲的传输 (5) 3．光束空间传输 (6) 4．脉冲传输的数值模拟 (6) 5．时空效应 (9) 5.1自相位调制 (10) 5.2相位调制对有限光束的影响——自聚焦 (11) 二．飞秒光学 (13) 1．简介 (13) 2．色散元件 (13) 2.1 膜层色散 (13) 2.2 材料体色散 (13) 2.3 角色散元件 (14) 3．群速度色散的补偿及控制 (14) 4．聚焦元件 (16) 4.1 透镜的色差 (16) 4.2 脉冲畸变与PTD效应 (16) 三．飞秒激光器 (18) 1．锁模简介 (18) 2．克尔透镜锁模 (18) 3．飞秒激光振荡器 (20) 4．光纤孤子激光器 (21) 四．飞秒脉冲的放大与压缩 (23) 1．简介 (23) 2．飞秒脉冲放大的困难 (25) 3．啁啾脉冲放大技术 (26) 4．CP A放大器的设计 (27) 4.1 CP A激光系统的工作脉宽 (27) 4.2 高增益的前置放大器 (27) 4.3 装置的色散控制 (28) 4.4 设计多程CP A放大器的理论模型 (31) 五．脉冲整形 (34) 1．脉冲整形 (34) 2．飞秒光脉冲整形的物理基础 (34) (1)线性滤波 (34) (2)脉冲整形装置 (35) (3)脉冲整形的控制 (38) 3．几种典型的空间光调制器 (39) (1)可编程液晶空间光调制器(LC SLM) (39) A．电寻址方式 (39) B．光寻址方式 (40) (2)声光调制器 (41)
(3)变形镜 (41) 4．脉冲压缩 (42) 2.1 波导介质中的SPM (42) 2.2 级联非线性压缩脉冲 (43) 六．脉冲时间诊断技术 (45) 1．强度相关 (45) (1) 多次平均测量 (45) (2) 单次工作方式 (47) (3) 三次相关法 (48) 2．干涉相关 (49) 3．脉冲振幅与位相的重建 (50) 七．大口径高功率激光装置 (53) 1．高能量的PW钛宝石/钕玻璃混合系统 (55) 2．关键技术问题 (56) 2.1 高阶色散 (57) 2.2 光谱窄化和漂移引起的光谱畸变 (57) 2.3 非线性自位相调制SPM (58) 2.4 自发辐射放大ASE (58) 3．光参量啁啾脉冲放大(OPCPA) (58) 3.1 大口径高能钕玻璃泵浦的OPCPA 系统 (62) 3.2 小口径低能量高重复率OPCPA 系统 (63) 4．展望 (64) 4.1 峰值功率的理论极限 (64) 4.2 光学元件的限制 (65) 4.3 非线性B积分的限制 (65)
脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量_宋建辉
第17卷 第5期2009年5月 光学精密工程 Optics and P recision Engineering V ol.17 N o.5 M ay 2009 收稿日期:2008-07-28;修订日期:2008-09-24. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o.50275040) 文章编号 1004-924X(2009)05-1046-05 脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量 宋建辉,袁 峰,丁振良 (哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在现场可编程门阵列(F PGA )中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行/粗值0测量,保证大的动态测量范围。利用FPG A 内部锁相环产生N 路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到T clk /N 。利用FlipFlop 锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8L s,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71ps 以内,基本满足实际应用的精度要求。关 键 词:激光测距;时间间隔测量;多相采样;延迟链中图分类号:T N247 文献标识码:A High precision time interval measurement in pulsed laser ranging SONG Jian -hui,YU AN Feng,DING Zhen -liang (Dep ar tment of Automatic Testing and Control ,H arbin I nstitute of Technology ,H ar bin 150001,China)Abstract:T he hig h accuracy time interval measurement is a key technique to a pulsed laser r anging.In this paper ,a new high precision tim e interval m easurement m ethod combining w ith a pulse counting method,a m ult-i phase sam pling and a delay metho d is proposed to use in the mult-i level time interval measurem ent in a Field Pro gramm ing Gate Array(FPGA).The pluse counting metho d is used to rea-l ize the coarse counter to g uarantee a larg e dynamic rang e,and a Phase Locked Loop(PLL)in the FP -GA is used to generate the N clo ck pulses w ith the sam e fr equency and uniform distr ibution phase as counting clocks.Based on the equal precision frequency measuring ,the resolution of the time conver -sion is impr oved to T clk /N .M oreover,a latch Flip Flops is used to for m a delay chain to m easure the fine tim e interval.Experiments show that the proposed metho d has so lved the problem of the trad-i tional m ult-i phase sam pling appr oach,to w hich phase shift resolution is decr eased w ith the frequency increasing,so that the fine reso lution can be o btained by limiting delay lines and no increase of co unt -ing clo cks.T he test results show that the m aximum m easuring time of the module is 163.8L s,the conversio n tim e is short and the standard erro r of the m easur em ent is less than 71ps w hen repeated measurem ents ar e carried out,w hich can satisfy the requir em ents of higher precision systems.Key words:laser rang ing ;time inter val measurement;mult-i phase sampling ;delay line
脉冲测量翻译
毕业论文（设计） 英文翻译 原文标题DEVELOPMENT AND EVALUATION OF A HIGH RESOLUTION MEASURING SYSTEM FOR A SWITCHING IMPULSE MEASUREMENT 学生姓名CCC 学号XXX1340031 专业年级X6电X一班 指导教师XXX 二ＯXXX 年四月十三日
高分辨率开关脉冲测量系统的发展与评估 Hong Tang Anders Bergman 瑞典国家试验研究院 摘要：本文介绍了开发高精确度和评价高压脉冲波动测量系统。噪音度小于0.05％，峰值测量不确定性的估计优于M.1％;时间参数的测量比1％更好。 引言 带有前端时间和半值时间为250/25000ps的高压脉冲开关主要被用在工业高电压和实验室从而用来测试和观察高电压设备的充电现象。IEC60060-2[1]要求一个测量系统的峰值测量不确定度应小于1％，时间参数测量不确定度不超过5％。在实际中，高电压脉冲测量总是与干扰问题，温度上升，元件非线性度和大规模测量电路及执行曲线中的附加参数有关。因此，即使对使用脉冲波动（通常在频率范围为DC至5千赫）来改善测量系统的准确性对工程师和电子计量来说都是难的SP（瑞典国家试验研究院）已经发明了一个200kv的高精度脉冲波动测量系统。本文主要讨论测量系统的设计及执行步骤等细节。 测量系统的描述 测量系统电路图如图1所示。大体上是一个RC型电路被用作分压器。为了获得恒定的高频和低频，测量系统应当符合公式（1）条件： R1C1=R2C LOW（1） 组合低压C LOW由低压电容C2和测量系统中的其他电容组成。电阻R1和R2在电路中用于阻尼谐振。由于只有输入电压产生的短暂的电流，所以电阻负载不会过重，因此所需要电阻的电阻值相当低。R是为了避免高频波动而附加在测量电缆中，分压器的低频主要依靠电路中的电容。压缩气体圆柱配置电容C1被用作高压电容器。压缩气体电容器的使用是为了保证它呈现出低tun6价值，低温度系数，邻近效应可以忽略不计。这提供了一个优良的高频性能非常明确的高压电容器。NPO（也指COG）陶瓷低压电容器C2的温度系数小于为30ppm/"C。低电压手臂端的低电压对RC电路获得好的测量结果具有重大的意义。因此电 路板的设计已经尽最大的努力获得低电感。尽可能确保所有组件和它们之间的联系表现出低电感耦合。 图1 测量系统框图 图2显示了不同时间尺度的测量系统阶跃响应。从传输特性，稳定时间计算为小于3.7ps的（比IEC60060-2 的需要低10个百分点），响应时间为430ns。一个电缆分频器频率执行带宽可以达到50kHz。
高能阿秒脉冲聚焦及光谱分析复合系统设计
第３８卷 第２期２０１４年３月 激 光 技 术ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ，２０１４ 文章编号：１００１－３８０６（２０１４）０２－０２５１－０４ 高能阿秒脉冲聚焦及光谱分析复合系统设计 王 超，王 兴，田进寿，卢 裕，曹希斌，王俊锋，徐向晏，温文龙 （中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安７１０１１９） 摘要：为了减小阿秒脉冲聚焦反射过程的能量损失、降低阿秒脉冲测量过程中由聚焦像差引起的测量误差以 及提高阿秒光脉冲光谱分析监测的可操作性，采用各环节性能分别优化的方法，设计了一种高能阿秒光脉冲聚焦及光谱分析复合系统，聚焦及光谱分析元件分别采用镀金掠入射型超环面镜和掠入射型凹面聚焦光栅，并给出了其具体结构和特性参量。结果表明，此系统适用于以短脉宽、高能量阿秒脉冲为新型探针的阿秒光谱学研究。 关键词：光谱学；阿秒脉冲；平场光谱仪；超环面镜；像散 中图分类号：Ｏ４３３；Ｏ４３７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０畅７５１０／ｊｇｊｓ畅ｉｓｓｎ畅１００１－３８０６畅２０１４畅０２畅０２２ Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｏｍｂｉｎｅｄｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍ－ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｆｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅ ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＷＡＮＧＸｉｎｇ，ＴＩＡＮＪｉｎｓｈｏｕ，ＬＵＹｕ，ＣＡＯＸｉｂｉｎ， ＷＡＮＧＪｕｎｆｅｎｇ，ＸＵＸｉａｎｇｙａｎ，ＷＥＮＷｅｎｌｏｎｇ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｉｅｎｔＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｈｏｔｏｎｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡ－ｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ’ａｎ７１０１１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅｓｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓｉｎｔｈｅｆｏｃｕｓｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅｆｏｃｕｓｉｎｇａｂｅｒｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｓｗｅｌｌａｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｃｏｍｂｉｎｅｄｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍ－ａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｔｅｐ－ｂｙ－ｓｔｅｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍ－ａｎａｌｙｚｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｇｏｌｄ－ｃｏａｔｅｄｇｒａｚｉｎｇｉｎｃｉｄｅｎｃｅｔｏｒｏｉｄａｌｍｉｒｒｏｒａｎｄｇｒａｚｉｎｇｉｎｃｉｄｅｎｃｅｃｏｎｃａｖｅｆｏｃｕｓｉｎｇｇｒａｔｉｎｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｃａｎｆｉｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｐｌａｔｆｏｒｍｏｆａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｕｓｉｎｇｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｓｈｏｒｔａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅａｓｂａｓｉｃｐｒｏｂｅｔｏｏｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄｐｕｌｓｅ；ｆｌａｔ－ｆｉｅｌｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ；ｔｏｒｏｉｄａｌｍｉｒｒｏｒ；ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ 作者简介：王 超（１９８０－），男，博士，主要从事原子、分子与光物理方面的研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｉｇｏｄｗａｎｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ收稿日期：２０１３－０４－２３；收到修改稿日期：２０１３－０５－２４ 引 言 随着飞秒脉冲产生及控制技术的成熟，如空心 光纤脉冲压缩技术和载波包络相位锁定技术的出现，促成了可重复性良好的超短超强疏周期飞秒脉冲产生技术的出现，而这使得光学已经从微扰非线性光学机制阶段进入非微扰非线性光学机制———强场非线性光学（或称为极端非线性光学）机制阶段［１］ 。其中，法国原子能委员会光子、原子和分子研究所以及奥地利维也纳理工大学于２００１年首次报道在实验上通过高阶谐波产生过程，成功产生了 阿秒光脉冲（１ａｓ＝１０ －１８ ｓ），拉开了以这种新型光源 为探测工具的阿秒研究热潮 ［２－８］ 。截至目前，阿秒光 脉冲宽度已达到６７ａｓ［９］ ，单能量却仅仅达到亚纳焦 量级，基于这个水平虽然已经开展了一些原子内部俄歇电子弛豫等现象的诊断研究，但这样的能量距离其被预测所具有的广泛应用层面还存在着一定的差距。因此，产生脉宽更短、能量更高的阿秒光脉冲必将是当前和今后较长一段时间内阿秒科学界的主要目标之一。根据脉冲时间宽度（脉宽τｐ）与其对应频谱宽度Δν之间由傅里叶变换所决定的约束关系τｐ?Δ ν≈０．４４可知（这里考虑的是变换限定脉冲的情况），阿秒光脉冲在时间宽度上的缩短直接意味着其频谱的变宽，这使得用于阿秒光脉冲传输及特性分析测等关键部件的性能也要作相应的匹配调整。当前，在脉宽为几百个阿秒的阿秒脉冲的聚