[发明专利]一种光学相控阵电光扫描控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术-激光扫描领域，具体涉及一种一种光学相控阵电光扫描控制系统。

背景技术

激光扫描技术是激光应用的关键，被广泛应用于激光雷达、激光制导、激光显示等领域。激光扫描是指按照一定的轨迹和要求在空间移动激光束，实现激光束扫描的方式有机械式、声光式和电光式。电光扫描是利用电光效应改变光束在空间的传播方向。基于电光效应的光学相控阵技术是一种新的光束控制技术，其基本结构由若干个阵元构成，工作原理类似于微波相控阵，通过电压来控制每个阵元中光的相位延迟改变光束的传播方向。光学相控阵具有精确稳定，扫描速度快，方向任意控制，通过程序控制多光束同时扫描等优点。

一方面，由于制造光学相控阵工艺的限制，光学相控阵各个阵元有细微差异，因而每个阵元出射端光场的实际附加相位与理论计算值出现误差，必须通过各阵元控制电压的细微调整才能实现激光束的精确扫描。另一方面，当阵元的响应时间一定时，激光束扫描的速度取决于阵元外加电压的更新速率，在阵元的响应时间内，外加电压的更新速度越快、精度越高，激光束扫描的速度越快。因此，相应的电控系统设计成为光学相控阵电光扫描的关键。

发明内容

本发明旨在提出一种使用CPLD控制数模转换模块输出精确模拟电压的一种光学相控阵电光扫描控制系统。

本发明的技术方案在于：

一种光学相控阵电光扫描控制系统，由CPLD核心控制单元、手动控制单元、串口通信单元、数模转换单元、存储单元、光学相控阵以及电源模块组成：其中，手动控制单元、串口通信单元、数模转换单元以及存储单元均与CPLD核心控制单元相连接，数模转换单元与光学相控阵相连接;电源模块与其分别连接。

优选地，所述的数模转换单元由基准电压芯片REF5010、运算放大器以及数模转换芯片AD544构成。

优选地，所述的串口通信单元采用MAX3232作为驱动芯片，与串口接口相连。

更优选地，所述的电源模块采用12V稳压电源与手动控制单元连接；通过SPX1117-5与数模转换芯片连接；通过SPXlll7-2.5与SPXlll7-3.3给CPLD核心控制单元连接；通过MAX660与运算放大器相连。

或者优选地，所述的CPLD核心控制单元采用Altera的EPM1270型号。

本发明的技术效果在于：

通过本发明提供的方式控制的数模转换模块工作稳定，输出电压稳定，输出纹波小，且数模转换模块温飘小且可靠性强。

附图说明

图1为本发明光学相控阵电光扫描控制系统的结构示意图。

具体实施方式

一种光学相控阵电光扫描控制系统，由CPLD核心控制单元、手动控制单元、串口通信单元、数模转换单元、存储单元、光学相控阵以及电源模块组成：其中，手动控制单元、串口通信单元、数模转换单元以及存储单元均与CPLD核心控制单元相连接，数模转换单元与光学相控阵相连接;电源模块与其分别连接。

其中，数模转换单元由基准电压芯片REF5010、运算放大器以及数模转换芯片AD544构成。串口通信单元采用MAX3232作为驱动芯片，与串口接口相连。电源模块采用12V稳压电源与手动控制单元连接；通过SPX1117-5与数模转换芯片连接；通过SPXlll7-2.5与SPXlll7-3.3给CPLD核心控制单元连接；通过MAX660与运算放大器相连。CPLD核心控制单元采用Altera的EPM1270型号。

本发明通过CPLD对数模转换模块进行控制，将数字信号转换成对应的模拟电压，控制光学相控阵扫描，CPLD与计算机的通信采用串口通信方式，利用串口通信对电控系统的系统误差进行快速校准。存储单元存储已校准的电压数据，用以自动或者手动扫描的电压数据的快速读取。控制键盘对CPLD进行手动控制，选择自动扫描或者手动扫描，在自动扫描时可选择扫描速度。数模转换单元接受CPLD发送的数字控制信号和数字电压信号，输出对应模拟电压。

手动控制系统采用12V稳压电源供电，额定电流为1A，电路中使用SPXlll7-5芯片将12V电平转换成5V电平，为数模转换芯片供电，使用SPXlll7-2．5与SPXlll7-3．3分别将5V电平转换为2．5V和3．3V电平，用以CPLD供电。在数模转化模块上则使用MAX660可将5V电平转换成一5V电平，用来给数模转换部分的运算放大器供电。