【正文】 峰值保持電路效果圖 單片機(jī)處理及顯示部分該部分主要包括AD0804的數(shù)模轉(zhuǎn)換，單片機(jī)的軟件編程，數(shù)碼管的顯示以及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置等幾部分，當(dāng)光電探測器采集的激光信號經(jīng)過濾波放大，峰值保持后將穩(wěn)定的直流信號輸送給AD0804的輸入端，經(jīng)過單片機(jī)的內(nèi)部識別轉(zhuǎn)化為功率值顯示在數(shù)碼管上。效果沒有達(dá)到預(yù)期效果。 系 統(tǒng) 帶 通 濾 波 電 路 濾 波 后 的 的 效 果 如 圖 所 示 。也深刻的認(rèn)識到理論和實(shí)踐總是有差距的，需要我們不斷地去改進(jìn)和縮小。在實(shí)時測量中，因?yàn)椴捎昧孙@示延遲，能使使用者較方便地讀出測量量。在軟件調(diào)試的過程中，如果功率檢測復(fù)位信號不能工作，即時系統(tǒng)斷電那么硬件電路中也會有少量電壓存在，這時只能通過手動進(jìn)行放電，所以功率的檢測復(fù)位環(huán)節(jié)在軟件的編程過程中是值得注意的環(huán)節(jié)。由于課題的硬件部分只是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而非工業(yè)所用，所以應(yīng)盡量減小功率的顯示數(shù)值，這樣可以更好的保證芯片不會因?yàn)殡妷哼^大而損壞。硬件電路系統(tǒng)搭建完畢后，需要進(jìn)行軟件的編寫，兩部分結(jié)合起來進(jìn)行光纖激光器光功率計(jì)檢測與顯示的整體調(diào)試，本系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機(jī)，通過在Keil開發(fā)環(huán)境下對其進(jìn)行軟件的編程，在整個系統(tǒng)開始時，需要設(shè)置A/D0804數(shù)模轉(zhuǎn)換的工作條件，在A/D0804芯片接收到信號時，A/D進(jìn)行信號的選擇，控制芯片的啟動和結(jié)果的讀取。程序采用單片機(jī)的定時器產(chǎn)生一個時鐘，作為A/DC0804 的 CLK 時鐘。? 支持多級代碼優(yōu)化，最大限度地幫助用戶精簡代碼體積。? 提供了并口、串口、A/D、D/A、定時器/計(jì)數(shù)器及中斷等資源的硬件仿真能力，能夠幫助用戶模擬實(shí)際硬件的執(zhí)行效果。其主要特點(diǎn)如下：? 具有 Windows 風(fēng)格的可視化操作界面，界面友好，使用極為方便。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標(biāo)MCU，包括指令集、片上外圍設(shè)備及外部信號等。在打標(biāo)的過程中，可以非常直觀的觀察到打標(biāo)的效果如何，以便出現(xiàn)問題時能夠及時作出調(diào)整。并且系統(tǒng)中事先設(shè)定的報(bào)警系統(tǒng)將會啟動，蜂鳴器會發(fā)出“滴.. 滴”的響聲。其中包括 keil 編譯環(huán)境以及 ARM 編程方法的學(xué)習(xí)、利用脈寬調(diào)制器（PWM）對步進(jìn)電機(jī)脈沖的控制與算法、利用計(jì)時器（ Timer）和 GPIO端口對電動機(jī)正反向的控制以及利用外部中斷的按鍵控制。 報(bào)警輸出電路為提高課題設(shè)計(jì)的實(shí)用性，課題所設(shè)計(jì)所需報(bào)警輸出提供開關(guān)量信號及聲響信號兩種方式。而將a、b、d、e和g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示“2” 。單片機(jī)輸出的功率值給數(shù)碼管顯示出示值，LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。6參考電壓：，即 Vref＝。3分辨率：8位，即分辨率為1/2 8=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0～255之間。所謂 A/D 轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC） ，是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 峰值保持電路主要由比較器、寄存器、模擬開關(guān)或傳軸門等組成，寄存器中內(nèi)容的初值為零，當(dāng)輸入信號大于初值時, 比較器輸出控制信號 , 打開模擬開關(guān)傳輸門, 將信號送人寄存器寄存并輸出。 信號放大電路如圖 所示。 下 圖 就 是 帶 通 濾 波 器 設(shè) 計(jì) 的 電 路 圖 ， 從 圖 中 可 以 看 出 為 了有 效 地 完 成 濾 波 的 任 務(wù) ， 需 要 確 定 一 些 電 阻 的 阻 值 ， 因 為 課 題 所 要 的 是 1822kHz 由 以 計(jì) 算 出 ：中 心 頻 率 fc=20kHz， 帶 寬 BW=4kHz,以 及 增 益 GAIN=2， 電 容 值 C 選 擇 103 電 容 ， 通 過 計(jì) 算 可 知R1=2kΩ ， R2=100Ω ， R3=8kΩ 確 定 后 ， 根 據(jù) 以 下 電 路 圖 搭 接 電 路 ， 完 成 濾 波 部 分 的 設(shè) 計(jì) ， 并 進(jìn)行 調(diào) 試 。濾波器的設(shè)計(jì)此時可以化為低通濾波器與高通濾波器的級聯(lián)。在這里濾波的作用將會顯得至關(guān)重要，由于激光器發(fā)出的頻率在 20kHz200kHz 的范圍內(nèi)，而我選擇測量的是 18kHz22kHz 的范圍內(nèi)的信號來進(jìn)行測量，相對于其它的光波激光信號的頻率較高，所以我決定選用帶通濾波器來完成濾波的任務(wù)，帶 通 濾 波 器 是 指 能 通 過 某 一 頻 率 范 圍 內(nèi) 的 頻 率 分 量 、 但 將 其 他 范 圍 的頻 率 分 量 衰 減 到 極 低 水 平 的 濾 波 器 ， 與 帶 阻 濾 波 器 的 概 念 相 對 。（2）響應(yīng)速度快，線性好及頻帶寬，使信號失真盡量小。從而可以用于信息的檢測。目前光纖通信系統(tǒng)中使用的光檢測器主要是移相開關(guān)二極管，即 PIN 二極管。耗盡區(qū)外產(chǎn)生的載流子一部分復(fù)合，一部分?jǐn)U散到耗盡區(qū)，被電路吸收。②載流子漂移通過耗盡區(qū)的渡越時間，設(shè)上升時間為： ，光電二極管的響應(yīng)速度主要受到耗盡區(qū)內(nèi)的載流子在電場作用下的漂dr?移通過所需時間(即渡越時間)的限制。 影響響應(yīng)速度的主要因素有： ①檢測器及其有關(guān)電路的 RC 時間常數(shù)，設(shè)它造成的脈沖前沿上升時間為： ?？梢钥闯觯憫?yīng)度、量子效率隨著波長的變化而變化。（3）量子效率量子效率表示入射光子轉(zhuǎn)換為光電子的效率。Ge―PIN 和 InGaAs―PIN 光電二極管的波長響應(yīng)范圍約為 1～。另外，I 層兩側(cè)的 P 層、N 層很薄，光生載流子的漂移時間很短，大大提高了器件的響應(yīng)速度。但這種光電二極管結(jié)構(gòu)簡單，無法降低暗電流和提高響應(yīng)度，器件的穩(wěn)定度也比較差，實(shí)際上不適合做光纖通信的檢測器。當(dāng)入射光功率變化時，光電流也隨之線性變化，從而把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。由光電二極管作成的光檢測器的核心是 PN 結(jié)的光電效應(yīng)。因而光產(chǎn)生電流中漂移分量占了主導(dǎo)地位，這就大大加快了響應(yīng)速度。由于這一摻入層的摻雜濃度低，近乎本征（Intrinsic）半導(dǎo)體，故稱 I 層，因此這種結(jié)構(gòu)成為 PIN 光電二極管。 雪崩二極管是一種負(fù)阻器件，特點(diǎn)是輸出功率大，但噪聲也很大。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖 （a）上電復(fù)位方式。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 （b）所示。復(fù)位電路如圖 所示。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖 所示。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。RXD 接地，TXD 接外部振蕩器。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。圖 STC89C52 最小系統(tǒng)電路 STC89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。單 片 機(jī) 由 芯 片 內(nèi) 僅 有 CPU 的 專 用 處 理 器 發(fā) 展 而 來 。單 片 機(jī) 是 指 一 個 集 成 在 一 塊 芯 片 上 的 完 整 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。 另 外 ， STC89X52 可 降 至 0Hz 靜 態(tài) 邏 輯 操 作 ，支 持 2 種 軟 件 可 選 擇 節(jié) 電 模 式 。硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖如圖 所示。解決的方法和措施：，并且通過多級放大濾波來解決噪聲和干擾的問題，或者通過直接接入模塊已解決類似問題。 光功率計(jì)檢測與顯示系統(tǒng)框圖如圖 所示。由于時間和能力問題功率反饋部分沒有完成。在光纖激光器系統(tǒng)中，半導(dǎo)體激光器起到泵浦原的作用，維持它的輸出功率的穩(wěn)定性尤為重要，半導(dǎo)體激光器受到微小的電流和溫度變化的影響時，將導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器輸出功率的波動，也就是半導(dǎo)體激光器的輸出功率不穩(wěn)定。脈沖光纖激光器光功率計(jì)的設(shè)計(jì)與研究5圖 雙包層脈沖光纖激光器原理圖 固態(tài)激光器一直都是近幾年國內(nèi)外激光器領(lǐng)域研究的主要產(chǎn)品之一，由于它的功率輸出反映著激光器輸出的穩(wěn)定特性，所以對其功率的研究就顯得尤為重要了。雙包層光纖激光器在產(chǎn)生高平均功率脈沖激光方面有相當(dāng)大的潛力 ,它們可以成為替代某些調(diào) 或鎖模激光器的另一種高效多用途激光器。對于連續(xù)工作的光纖激光器 ,光纖本身就是工作物質(zhì),一般采用結(jié)構(gòu)簡單的一腔結(jié)構(gòu) ,這樣無需在腔內(nèi)放置其它光學(xué)元件就可以獲得高功率的激光輸出。但實(shí)際應(yīng)用中人們一般希望使用較短光纖，所以多數(shù)情況下采用諧振腔，以引入反饋。 光纖激光器的結(jié)構(gòu)光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)由增益介質(zhì)、諧振腔與泵浦源組成。當(dāng)泵浦光通過光纖時，纖芯中的稀土離子吸收泵浦光，躍遷到激光上能級，產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。上述的基本操作過程就是脈沖光纖激光器光功率計(jì)的設(shè)計(jì)與研究的初步方向內(nèi)容以及要實(shí)現(xiàn)的基本功能。（6）通過軟件編程實(shí)現(xiàn)激光信號功率可以最終顯示在數(shù)碼管上。（2）對激光信號進(jìn)行濾波、放大。由于時間和能力問題功率反饋部分沒有完成。光纖激光的工業(yè)應(yīng)用從低功率的打標(biāo)、雕刻(十瓦、百瓦級)向更高功率的金屬和陶瓷的切割、焊接等方面發(fā)展 (千瓦到萬瓦級)，在汽車工業(yè)和船舶工業(yè)中結(jié)構(gòu)，緊湊、使用方便的高功率光纖激光器具有巨大的市場潛力，但要成功取代常規(guī)工業(yè)激光器則依賴于它能獲得優(yōu)良的光束質(zhì)量、更低的價格以及企業(yè)良好的售后服務(wù)。摻鐿雙包層光纖激光器是國際上新近發(fā)展的一種新型高功率激光器件，由于其具有光束質(zhì)量好、效率高、易于散熱和易于實(shí)現(xiàn)高功率等特點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，并已成為高精度激光加工、激光雷達(dá)系統(tǒng)、光通信及目標(biāo)指示等領(lǐng)域中相干光源的重要候選者。但總的來說，國內(nèi)研究滯后國外幾年時間，關(guān)鍵性制約因素是缺乏自主研制光纖制作設(shè)備和開發(fā)高功率泵浦半導(dǎo)體激光器的能力。國內(nèi)摻 Yb3 +雙包層光纖激光器的研究起步較晚。它推出一系列的摻 Yb 高功率光纖激光器，現(xiàn)在輸出功率有直到 50kW 的產(chǎn)品可供選擇。1964 年 和 又發(fā)表了多組份玻璃光纖中的光放大結(jié)果。 Power目錄III目 錄摘 要 .....................................................................................................................................................................IABSTRACT........................................................................................................................................................II目 錄 ..................................................................................................................................................................III第一章 緒論 ......................................................................................................................................................1 課題背景及發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................................................1 課題研究的意義 ...........................................................................................................................................2 課題研究的內(nèi)容 ............................................................................................................................................2第二章 光纖激光器光功率計(jì)的原理與設(shè)計(jì) ........................................................................................3 光纖激光器原理結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................3 光纖激光器的原理 ...............................................................................................................................3 光纖激光器的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................................................