基于ARM的准分子激光光场均匀性测量

　　1引言

　　准分子激光作为准分子激光近视治疗仪、光刻系统、激光打标系统等设备的主要光源，要求其光场分布尽量均匀[1]。由于准分子激光在大体积、高电压、高气压下运转，易导致放电不均匀，若准分子激光的工作气体比例发生变化，则在输出脉冲能量变化的同时，光束截面的强度也会发生相当大的变化[2]。因此，测量准分子激光的光场均匀性很重要。

　　ARM 是一种新型的微控制器，体积小、处理速度快[3]。采用ARM 作为控制器可以提高测量系统的性能，减少外围电路的设计，提供更好的人机接口。USB 接口是1994 年由 Intel、IBM、Microsoft 等公司推出的计算机外设互联协议，和 RS -232 串口相比，它具有速度快、即插即用、接口体积小巧等优点[4]。本 文 选用了三星公司的ARM9 芯 片S3C2440A 作为测量系统的控制器，利用它内部集成的 USB 模块将测量结果传输给计算机，计算机端实现测量结果的实时显示和保存，为被测系统的实时控制提供依据，同时为以后的数据分析提供方便。

　　2测量方案整体设计

　　准分子激光发出的是光脉冲序列，在实际应用中是采用一定数量的光脉冲对系统进行照明。为了测量光场均匀性，应该在不同的位置对相同数量的光脉冲进行测量。

　　测量系统的方案设计如图1 所示: 准分子激光器发出的光脉冲1 被分光镜分解成光脉冲2 和光脉冲3。光脉冲2 用于统计光脉冲的个数，光脉冲3的能量被累加，以此测量光场均匀性。

　　光脉冲2 首先被光脉冲探测器转换为电流信号I1，然后经I / V 转换、放大器放大后变成了和光脉冲具有相同频率的电脉冲V2。在电脉冲V2 的下降沿将使 S3C2440A 产生外部中断。S3C2440A 的外部中断处理函数将对光脉冲的数量进行计数，以此来控制积分器的开启和放电。对于光脉冲3，它首先被 光探测器线性地转换为电压信号V3，电压信号V3 体现了此位置处的光脉冲能量。然后积分器将电压信号 V3 积分，用于统计该位置处一定数量光脉冲的总能量，同时将积分后的电压 V4 输出到模数转化器 AD7677。

　　开启测量系统后，S3C2440A 首先对光脉冲个数置零，然后开启外部中断。开启准分子激光器后，S3C2440A 会检测到光脉冲的输入，开启积分器，同时对光脉冲个数计数。当光脉冲个数达到需要测量的数量时，S3C2440A 从 AD7677 中采集转换后的电压值，并对积分器放电，同时将测量结果发送到计算机，完成该位置光场能量的测量。然后，S3C2440A归零光脉冲个数，控制二维扫描平台移动到下一个测量位置，进行能量测量。如此反复，测出所有位置能量，最后计算光场均匀性。