【摘 要】
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距离选通激光成像技术能够有效的减少成像时后向散射的影响，能够破雪、破雾，因而广泛用于安防监控、精确制导等技术领域。选通成像控制系统是选通系统的核心组成部分，其研制水平
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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距离选通激光成像技术能够有效的减少成像时后向散射的影响，能够破雪、破雾，因而广泛用于安防监控、精确制导等技术领域。选通成像控制系统是选通系统的核心组成部分，其研制水平直接影响到选通成像的作用效果。本文研制了距离选通激光成像控制系统，包括百皮秒级时序控制系统、大功率半导体脉冲激光器驱动和选通像增强器高速门控开关。 百皮秒级时序控制系统基于FPGA+ARM微控制器+延时线硬件架构，其中ARM微控制器作为系统控制部件，完成USB上下位机通信、数据的传输、MCP增益和激光器功率控制及数据的实时显示等；FPGA作为时序粗调模块产生脉宽、延时、频率可调的时序触发信号，其时序精度为10ns；延时线作为时序精调模块，完成百皮秒级延时，其时序精度150ps。采用移相相与的脉宽压缩技术和百皮秒级延时线应用技术，实现精度为150ps的高精度延时和产生最小脉宽为1.274ns的TTL信号；研究了选通成像过程中CCD的闪光抖动并进行定量表征，设计并实现CCD外触发消抖时序控制技术；为提高系统的稳定性，研制时序控制箱，整合系统资源，集电源系统、时序控制系统、显示系统及各类接口于一体，提高了系统的稳定性和有效性。 采用高速电流开关技术，使用功率MOSFET实现对半导体激光器的快速开关。为使MOSFET能够快速开启，采用MOSFET栅极驱动器件FAN3122，其峰值驱动电流达11.4A。为避免寄生参数特别是寄生电感的影响，电路布局布线采用直接覆铜的设计方式和对称式的设计结构；在激光器的连接上采用直接微带线的连接方式从而有效减小引线寄生电感和电磁串扰的影响；增加采样电阻可实时监控激光器驱动电流以及采用多电阻、电容并联技术，解决大电流、大容值、大功率与小的寄生参数之间的矛盾，最后研制的驱动电路最大峰值电流100A，最小电脉宽为50ns，最大工作频率100KHz。 提出互补级联高速门控开关技术，使用功率MOSFET作为前级开关，寄生参数小，开关速度高，抗干扰能力强，实现选通像增强器低电平(-200V)的选通；使用功率晶体管作为后级开关，开关速度快，无需额外驱动，减小寄生参数，实现像增强器高电平(40V)的选通，二者互补级联方式工作，实现高电平40V和低电平-200V的大幅值国产选通像增强器高速门控开关，其最高工作频率100KHz，最大脉宽100μs，最小脉宽50ns。 最后，将各控制系统与国产ICCD整合并进行成像实验与测试，实验表明，系统稳定可靠；进行各类测试，包括时序测试、MCP增益测试等，测试结果与预期相符，从而有效证明了选通激光成像控制系统设计的可行性与正确性。
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