CN111837336B - 使用控制信号定时来检测峰值激光脉冲 - Google Patents
使用控制信号定时来检测峰值激光脉冲 Download PDFInfo
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Abstract
在某些实施例中，一种用于检测峰值激光脉冲的系统包括：激光器；光电二极管，所述光电二极管被配置为检测由所述激光器发射的脉冲；以及电路系统，所述电路系统用于检测所述激光器的峰值脉冲定时。所述电路系统被配置为：基于由所述光电二极管检测到的激光脉冲来接收一系列周期性电压信号；展宽所述电压信号；并且使用周期性控制信号从经展宽的电压信号获得采样电压。所述电路系统进一步被配置为：对所述周期性控制信号的定时进行移位；针对所述控制信号的相应定时对所述采样电压进行比较；并且基于所述比较选择最优控制信号定时。
Description
技术领域
本披露涉及激光系统，并且更具体地涉及一种使用经移位的控制信号定时来检测峰值激光脉冲的系统。
背景技术
激光系统可以生成用于各种目的的一系列脉冲。许多激光系统利用具有非常短的脉冲宽度的飞秒激光器。由于这些短脉冲宽度，使用当前系统对飞秒激光脉冲进行测量和数字化可能会使用高端、昂贵的模数转换器(ADC)。然而，此类系统仍可能漏掉检测脉冲或不能准确地捕获到峰值脉冲能量水平。
发明内容
在某些实施例中，一种用于检测峰值激光脉冲的系统包括：激光器；光电二极管，所述光电二极管被配置为检测由所述激光器发射的脉冲(例如，飞秒脉冲或皮秒脉冲)；以及电路系统，所述电路系统用于检测所述激光器的峰值脉冲定时。所述电路系统被配置为：基于由所述光电二极管检测到的激光脉冲来接收一系列周期性电压信号；展宽所述电压信号；并且使用周期性控制信号从经展宽的电压信号获得采样电压。所述电路系统进一步被配置为：对所述周期性控制信号的定时进行移位；针对所述控制信号的相应定时对所述采样电压进行比较；并且基于所述比较选择最优控制信号定时。
在某些实施例中，一种设备包括被配置为进行以下操作的电路系统：基于由光电二极管检测到的激光脉冲(例如，飞秒脉冲或皮秒脉冲)来接收一系列周期性电压信号；展宽所述电压信号；以及使用周期性控制信号从经展宽的电压信号获得采样电压。所述电路系统进一步被配置为：对所述周期性控制信号的定时进行移位；针对所述控制信号的相应定时对所述采样电压进行比较；并且基于所述比较选择最优控制信号定时。
在某些实施例中，一种用于检测由激光器发射的峰值脉冲的方法，所述方法包括：基于由光电二极管检测到的激光脉冲(例如，飞秒脉冲或皮秒脉冲)来接收一系列周期性电压信号；展宽所述电压信号；以及使用一组经移位的控制信号从经展宽的电压信号获得一组采样电压。每个经移位的控制信号可以具有相对于其他控制信号的相应定时偏移。所述方法还包括基于对所述定时偏移中的每个定时偏移的所述采样电压的比较来确定最优控制信号定时。
在一些情况下，某些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，在一些方面，所有发射的激光脉冲可以被检测到并针对峰值脉冲能量水平被准确地测量。另外，在一些方面，可以以处于或高于50kHz的重复率(包括但不限于50kHz至500kHz范围内的重复率)检测到飞秒激光脉冲序列。相比于当前系统，一些方面可以以更低的成本实现这些优点。
鉴于本附图和说明书，这些和其他优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
为了更彻底地理解本披露及其优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在这些附图中相似的附图标记指示相似的特征，并且在附图中：
图1A是用于检测激光系统的峰值脉冲定时的示例系统的图。
图1B是图1A的脉冲采样器的示例实施方式的图。
图2A是用于将光学信号转换为电压信号的示例光电探测器电路的图。
图2B是用于展宽电压信号的示例积分电路的图。
图2C是用于对电压信号进行采样和保持的示例脉冲扩展电路的图。
图2D是图2C的脉冲扩展电路的示例脉冲扩展逻辑电路的图。
图3是针对来自光电探测器电路的电压信号和针对系统时钟信号的波形的示例绘图。
图4A至图4B是针对来自光电探测器电路的电压信号和针对经展宽的电压信号的波形的示例绘图。
图5是针对经展宽的电压信号和针对用于对经展宽的电压信号进行采样的控制信号的波形的示例绘图。
图6是与使用控制信号采样的电压信号相关联的波形的示例绘图。
图7A至图7E是示出了使用经移位的定时的控制信号对光电探测器电压信号的示例采样的图。
图8是示出了峰值脉冲检测系统的示例初始化过程的图。
图9是示出了用于对由峰值脉冲检测系统检测到的峰值脉冲进行计数的示例过程的图。
图10是示出了用于确定与峰值脉冲检测系统的不同控制信号定时相关联的抖动的示例过程的图。
图11是用于确定用于检测激光系统的峰值脉冲的控制信号定时的示例过程的流程图。
本领域的技术人员将理解，下述附图仅用于说明目的，而并不旨在限制申请人的披露范围。
具体实施方式
出于促进对本披露的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应当理解，并非旨在限制本披露的范围。本披露所涉及领域内的技术人员通常将能够想到对于所描述的系统、装置和方法的改变和进一步修改、以及本披露的原理的任何进一步应用。特别地，应想到关于一个实施例描述的系统、装置和/或方法可以与关于本披露的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多重复。为简单起见，在一些情况下，在整个附图中，使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
图1A是示例峰值脉冲检测系统100的图。在一些实施例中，峰值脉冲检测系统100可以确定用于检测飞秒或皮秒激光系统的峰值脉冲的最优控制信号定时。峰值脉冲检测系统100包括激光系统102、光电探测器电路104、脉冲展宽器106、脉冲采样器108和控制系统110。
激光系统102生成一系列激光脉冲，该系列激光脉冲被引向光电探测器电路104。在一些情况下，激光系统102包括飞秒或皮秒激光器，诸如基于镱(例如，掺镱玻璃或掺镱光纤)的激光器、基于铒(例如，掺铒光纤)的激光器、钛蓝宝石(TiAl2O3)激光器、基于铬(例如，Cr:LiSAF Cr:LiCAF、或Cr:LiSGAF)的激光器、紫翠宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器、基于半导体或基于染料的激光器、或另一类型的激光器。在某些示例中，激光脉冲可以在300飞秒至1.2皮秒的范围内、在500飞秒至1000飞秒的范围内、在700飞秒至900飞秒的范围内或近似800飞秒。激光系统102可以是图1A中未示出的激光系统部件。例如，在一些实施例中，激光系统102是以下各种系统或装置的部件：用于屈光手术、前段手术或后段手术的眼科激光手术系统、光学相干断层成像(OCT)系统、或其他类型的眼科诊断或手术系统、或者医疗装置。在某些示例中，激光系统102可以包括眼科激光手术系统，诸如激光系统或由Alcon制造的/>FS200激光系统。
光电探测器电路104从激光系统102接收脉冲，并将这些脉冲中的光学信息转换为电气信息。在一些实施例中，光电探测器电路104可以包括将从激光系统102接收的光学脉冲信号转换为电压脉冲信号的光电二极管。另外，在一些实施例中，除了光电二极管之外，光电探测器电路104可以包括运算放大器(opamp)电路。例如，在一些实施例中，光电探测器电路104可以被配置为类似于图2A的光电探测器电路210，并且可以被配置为产生类似于图3的波形302或图4A的波形402的电压信号输出。
脉冲展宽器106接收由光电探测器电路104生成的电压信号并展宽这些电压信号。在一些实施例中，脉冲展宽器106可以包括对从光电探测器电路接收的电压信号进行展宽的积分电路。该积分电路可以包括两个或更多个级联opamp。例如，在一些实施例中，脉冲展宽器106可以被配置为类似于图2B的积分电路220，并且可以被配置为产生类似于图4B的波形404或图5的波形502的经展宽的电压信号输出。
脉冲采样器108从脉冲展宽器106接收经展宽的电压信号，并基于所接收的经展宽的电压信号提供采样电压。脉冲采样器108可以包括基于从控制系统110接收的控制信号对经展宽的电压信号进行采样的逻辑。在一些实施例中，脉冲采样器108将采样电压保持一持续时间。例如，在一些实施例中，脉冲采样器108可以被配置为类似于图2C的脉冲扩展电路230，并且可以被配置为提供类似于图6的波形602的电压信号输出。
控制系统110将控制信号提供该脉冲采样器108，以用于对经展宽的电压信号进行采样。这些控制信号可以基于激光系统102的重复率以周期性方式生成。在一些实施例中，这些控制信号可以是与激光系统102的估计脉冲序列对准的脉冲信号。例如，控制系统110可以以基本上类似于激光系统102的标称重复率的重复率(例如，在1％至10％的重复率内)生成方波脉冲。例如，在一些实施例中，这些控制信号可以类似于图5的波形504被格式化。
此外，控制系统110从脉冲采样器108接收采样电压信号，并分析所接收的信号，以确定最优控制信号定时。例如，控制系统110可以对提供给脉冲采样器108的控制信号的定时进行移位，针对控制信号定时的不同移位对采样电压值进行比较，并基于比较选择控制信号定时。在一些实施例中，控制系统110可以使控制信号的定时移位一时间步长，并对采样电压值进行比较以确定哪个时间步长提供峰值采样电压值(该峰值采样电压值可以与将经展宽的电压信号采样到更接近峰值脉冲点相一致)。例如，控制系统110可以以如图7A至图7E中示出的5ns步长对控制信号定时进行移位，并对所得采样电压进行比较以确定最优控制信号定时移位。这些时间步长可以是另一合适的值，诸如2ns、7ns、或者是另一时间步长数量。
控制系统110包括处理器112、存储器114和接口116。示例处理器112执行指令，例如以基于数据输入生成输出数据。这些指令可以包括存储在存储器中的程序、代码、脚本或其他类型的数据。另外地或可替代地，这些指令可以被编码为预编程的或可重新编程的逻辑电路、逻辑门、或其他类型的硬件部件或固件部件。处理器112可以是或包括通用微处理器，作为专用协处理器或另一类型的数据处理设备。在一些情况下，处理器112可以被配置为执行或解译存储在存储器114中的软件、脚本、程序、功能、可执行文件或其他指令，以确定用于检测激光系统的峰值脉冲的光学控制信号定时。在一些情况下，处理器112包括多个处理器。
示例存储器114包括一个或多个计算机可读介质。例如，存储器114可以包括易失性存储器装置、非易失性存储器装置、或其组合。存储器114可以包括一个或多个只读存储器装置、随机存取存储器装置、缓冲存储器装置、或这些和其他类型的存储器装置的组合。存储器114可以存储可由处理器112执行的指令。
示例接口116提供控制系统110与一个或多个其他装置之间的通信。例如，接口116可以包括一个或多个硬件接口，该一个或多个硬件接口诸如通过键盘、鼠标、触摸屏等允许用户与控制系统110进行交互。作为另一示例，接口116可以包括网络接口(例如，无线接口或有线接口)，该网络接口允许控制系统110与脉冲采样器108之间的通信。接口116可以包括另一类型的接口。
图1B是图1A的脉冲采样器108的示例实施方式的图。在所示的示例中，与执行顺序时移和串行地获得采样电压(例如，如以下关于图11所描述的)相比，脉冲采样器108被配置为针对相应控制信号定时移位彼此并行地获得采样电压。在示例实施方式中，将控制信号划分到N个信道，并且应用N个不同的时移。这些经不同时移的控制信号然后用于对从脉冲展宽器106接收的经展宽的电压信号进行采样，并且这些不同的采样电压被提供给控制系统110以用于分析，如下所述。
图2A是用于将光学信号转换为电压信号的示例光电探测器电路210的图。示例光电探测器电路210包括(例如，从激光器)接收光学信号并将这些光学信号转换为电压信号的光电二极管212。来自光电二极管212的电压信号然后被输入到opamp 214，该opamp在端子216处提供放大的或缓冲的电压输出信号。在一些实施例中，端子216处的输出信号类似于图4A的波形402。
图2B是用于展宽电压信号的示例积分电路220的图。示例积分电路220包括接收用于进行展宽的电压信号的输入端子226。在一些实施例中，输入到端子226的电压信号可以与图2A中的端子216处的电压信号相同。226处的输入电压信号被传递到级联opamp 222、224，这些级联opamp被配置为对输入电压信号进行积分和展宽并在端子228处提供经展宽的输出电压信号。在一些实施例中，端子226处的输入信号类似于图4A的波形402，并且端子228处的输出信号类似于图4B的波形404。
图2C是用于对电压信号进行采样和保持的示例脉冲扩展电路230的图。示例脉冲扩展电路230包括脉冲扩展逻辑232，该脉冲扩展逻辑在端子236处接收电压信号，基于在端子234处接收到的控制信号对该电压信号进行采样，并在端子238处提供输出信号。脉冲扩展逻辑232可以包括一个或多个opamp或其他合适的逻辑电路。例如，在一些实施例中，脉冲扩展逻辑232包括OPA615 opamp。作为另一示例，在一些实施例中，脉冲扩展逻辑232被配置为类似于图2D的电路240。端子236处的电压信号输入可以与图2B的端子228处的电压信号相同。在一些实施例中，端子236处的电压信号输入类似于图5的波形502，端子234处的控制信号输入类似于图5的波形504，并且端子238处的输出信号类似于图6的波形602。
图2D是图2C的脉冲扩展电路的示例脉冲扩展逻辑电路240的图。脉冲扩展逻辑电路240包括输入端子242、244、246、n信道MOSFET 248、RC电路250、非反相高速opamp 252和端子254。端子242、244可以分别接收与以上关于端子234、246描述的相同的信号，并且端子254可以输出与以上关于端子238描述的相同的信号。端子246可以接收opamp 252的偏置电压。
图3是分别针对来自光电探测器电路的电压信号和针对系统时钟信号的波形302、304的示例绘图。在所示的示例中，时钟信号波形304用于对来自光电探测器电路(例如，图2A的光电探测器电路210)的波形302进行采样。采样电压可以用作激光系统的峰值脉冲能量的代表。然而，如所示出的，由于时钟信号波形304与脉冲信号波形302不完全一致，因此，采样可能不一致并且提供不准确的峰值脉冲能量水平。例如，在所示的示例中，波形302的峰值脉冲电压为约500mV，但是在所示的示例中，时钟信号在相应波形的交点处对波形进行采样，这可以提供约400mV的峰值脉冲读数。
图4A至图4B分别是针对来自光电探测器电路的电压信号和针对经展宽的电压信号的波形402、404的示例绘图。图4A中的波形402可以表示光电探测器电路(例如，图2A的光电探测器电路210)的输出电压，而图4B的波形404可以表示积分电路(例如，图2B的积分电路220)的输出。在所示的示例中，波形402的脉冲可以为约2ns，而波形404的脉冲可以为约10ns至12ns。经展宽的电压波形404可以用于在峰值脉冲检测系统(诸如图1A的峰值脉冲检测系统100)中进行采样。
图5是分别针对经展宽的电压信号和针对用于对经展宽的电压信号进行采样的控制信号的波形502、504的示例绘图。在所示的示例中，波形502是从已对从光电探测器电路(例如，图1A的光电探测器电路104)接收的电压信号进行展宽的脉冲展宽器(例如，图1A的脉冲展宽器106)输出的。波形504表示用于对经展宽的电压信号波形502进行采样的电压信号。由波形504执行的采样可以是基于波形502、504的交点。在所示的示例中，波形504是周期性方波。波形504可以另一种方式被格式化。在一些实施例中，波形502可以类似于图4B的波形404。
图6是与使用控制信号采样的电压信号相关联的波形602的示例绘图。例如，波形602可以通过使用控制信号波形504对波形502进行采样来产生。波形602可以是由脉冲采样器(例如，图1A的脉冲采样器108)基于从控制系统(例如，图1A的控制系统110)接收的控制信号(例如，图5的控制信号波形504)输出的。波形602可以指示激光系统(例如，图1A的激光系统102)的估计峰值脉冲能量水平。
图7A至图7E是示出了使用经移位的定时的控制信号对光电探测器电压信号的示例采样的图。在所示的示例中，控制信号波形702用于对经展宽的电压信号波形704进行采样，以产生波形706。波形702可以类似于图5的波形504，波形704可以类似于图5的波形502，并且波形706可以类似于图6的波形602。如图7A至图7E所示，控制信号702的定时可以被移位，以在不同点处对波形704进行采样，从而在波形706中产生不同峰值。在所示的示例中，控制信号702在标称控制信号定时周围以5ns的时间步长被移位，其中移位为+/-10ns、+/-5ns和0ns(即，标称控制信号定时)。采样波形706可以由脉冲采样器串行地获得(即，获得波形706A，然后706B，等等)，或者并行地获得(例如，同时获得波形706，诸如使用以上关于图1B描述的脉冲采样器的实施方式)。
例如，在图7A中，控制信号定时已被移位-10ns，其中这样的定时移位产生约485mV的采样电压。在图7B中，控制信号定时已被移位-5ns，其中这样的定时移位产生约560mV的采样电压。在图7C中，控制信号定时已被移位0ns(并且因此，其为标称控制信号定时)，其中这样的定时移位产生约600mV的采样电压。在图7D中，控制信号定时已被移位+5ns，其中这样的定时移位产生约620mV的采样峰值电压。在图7E中，控制信号定时已被移位+10ns，其中这样的定时移位产生约635mV的采样电压。这些采样峰值电压可以由控制系统进行分析，以确定控制信号的用于在峰值脉冲检测系统中对经展宽的电压信号进行采样的最优定时。例如，被配置为类似于图1A的控制系统110的控制系统可以确定如在图7A至图7E中示出的示例中的+10ns的移位为最优控制信号定时移位，这是因为该移位在波形706中产生最高采样电压。
图8是示出了峰值脉冲检测系统的示例初始化过程800的图。峰值脉冲检测系统可以被配置为类似于图1A的峰值脉冲检测系统100。在所示的示例中，脉冲列802表示针对其执行峰值脉冲检测的激光系统的脉冲，并且模式804表示峰值脉冲检测系统在不同时间的不同操作模式。示例搜寻模式806表示激光系统(例如，在激光系统通电时)的前期准备时期，在此期间，该激光系统正在初始化。在过渡到同步模式808之前，搜寻模式806可以持续激光系统的数量为N个的检测脉冲，在该同步模式期间，控制系统对其控制信号定时进行同步，以用于对由激光系统生成的脉冲进行采样。同步模式808也可以持续激光系统的数量为N个的检测脉冲。同步模式808存在两个示例阶段：校准模式810和正常模式812。在校准模式810期间，峰值脉冲检测系统对控制信号定时中的不同移位进行分析，以确定用于基于来自激光系统的脉冲对电压信号进行采样的最优控制信号定时。例如，在校准模式810期间，可以如以上关于图7A至图7E描述的那样来移位控制信号定时。在正常模式812期间，使用在校准模式810期间确定的最优控制信号定时来测量和分析来自激光系统的脉冲。
图9是示出了用于对由峰值脉冲检测系统检测到的峰值脉冲进行计数的示例过程900的图。峰值脉冲检测系统可以被配置为类似于图1A的峰值脉冲检测系统100。在所示的示例中，脉冲列902表示基于针对其正在执行峰值脉冲检测的激光系统的脉冲的电压信号，定时904表示用于对脉冲列902进行采样的控制信号的定时移位(以数量为n个的时间步长，例如5ns)，脉冲906表示用于在指定定时904处对脉冲列902进行采样的控制信号，计数器908表示用于对在指定定时904处的检测脉冲的数量进行跟踪的计数器，并且计数器910表示用于对在指定定时904处的未检测脉冲的数量进行跟踪的计数器。例如，在图9中，脉冲N、N+1和N+M在n+1的定时步长(例如，+5ns)处被采样，并且计数器908相应递增。然而，在n+1定时处，控制信号没有检测到脉冲N+K，因此计数器910递增，而不是计数器908递增。计数值可以用于对各种控制信号定时的抖动分析，诸如图10的过程1000。
图10是示出了用于确定与峰值脉冲检测系统的不同控制信号定时相关联的抖动的示例过程1000的图。峰值脉冲检测系统可以被配置为类似于图1A的峰值脉冲检测系统100。在所示的示例中，脉冲列1002表示基于针对其正在执行峰值脉冲检测的激光系统的脉冲的电压信号，定时1004表示用于对脉冲列1002进行采样的控制信号的定时移位(以数量为n个的时间步长，例如5ns)，脉冲1006表示用于在指定定时1004处对脉冲列1002进行采样的控制信号，并且计数器1008表示用于对用于检测峰值脉冲的指定定时1004进行跟踪的计数器。例如，脉冲列1002的脉冲N在定时n处被检测到，脉冲N+1和N+K在定时n+1处被检测到，并且脉冲N+M在定时n+2处被检测到，如在计数器1008中所示出的。在校准周期结束时，可以生成直方图1010。直方图1010可以表示针对特定定时1004检测到峰值脉冲的次数。在所示的示例中，定时n+1已检测到大多数脉冲，并且因此可以被选择作为最优控制信号定时移位。在一些情况下，例如，激光系统可以具有50kHz的脉冲重复率。如果使用控制信号在100MHz下检测到脉冲，则控制信号可以在每次峰值脉冲检测之间循环2000次。然而，在一些情况下，在检测之间可能存在略多或略少的控制信号循环。例如，在一些情况下，控制信号可以在检测到峰值脉冲之前替代地循环1999次、2001次或2002次。通过对每次峰值脉冲检测之间的循环数进行计数并创建直方图数据(如直方图1010)，可以确定最优控制信号定时。该原理同样适用于以下实施例：其中，激光系统以其他速率生成激光脉冲，诸如在50kHz至500kHz范围内，并且特别是在50kHz至250kHz之间。
图11是示出了用于确定用于检测激光系统的峰值脉冲的控制信号定时的示例过程1100的流程图。示例过程1100的操作可以由峰值脉冲检测系统(例如，图1A的峰值脉冲检测系统100)的部件执行。示例过程1100可以包括附加的或不同的操作，并且可以按所示顺序或按另一顺序来执行这些操作。在一些情况下，图11中所示的一个或多个操作被实施为包括多个操作、子过程或其他类型的例程的过程。在一些情况下，操作可以被组合、按另一顺序执行、并行执行、迭代、或以其他方式重复、或以另一方式执行。
在1102处，基于激光脉冲生成电压信号。在一些实施例中，这可以通过将激光脉冲的光能转换为电能来完成。例如，可以使用类似于图2A的光电探测器电路210的光电探测器电路来生成电压信号，该光电探测器电路包括用于将光学信号转换为电气信号的光电二极管。在1102处生成的电压信号可以类似于图4A的波形402被格式化。
在1104处，对在1102处生成的电压信号进行展宽。在一些实施例中，可以使用积分电路来展宽这些电压信号。例如，可以使用类似于图2B的积分电路220的积分电路来展宽这些电压信号，该积分电路包括级联opamp。在1104处生成的经展宽的电压信号可以类似于图4B的波形404被格式化。
在1106处，使用周期性控制信号对在1104的经展宽的电压信号进行采样。在一些实施例中，由类似于图1A的脉冲采样器108的脉冲采样器基于由类似于图1A的控制系统110的控制系统生成的控制信号来对经展宽的电压信号进行采样。这些控制信号可以具有类似于所分析的激光系统的重复率的重复率。该周期性控制信号在一些情况下可能是周期性方波信号。例如，该周期性控制信号类似于图5的波形504被格式化。在一些实施例中，对控制信号进行采样包括将采样电压保持预定的持续时间。例如，该电压可以如图6的波形602中所示那样被保持，使得其能够被控制系统110有效地读取。
在1108处，确定是否在1106处生成的一组采样电压中检测到峰值。在一些实施例中，这可以通过检测采样电压中的趋势是否发生变化来完成。参考在图7A至图7E中示出的示例，采样电压有增大的趋势。如果在特定控制信号定时(例如，图7E中的+10ns)检测到了峰值，例如，则下一个采样电压可能开始采样电压值的向下趋势。基于采样电压趋势的这种变化，可以确定是否已经检测到峰值。
如果在1108处检测到峰值，则在1109处使控制信号定时移位一时间步长，并且在1006处使用经移位的控制信号对经展宽的电压信号进行采样。然而，如果在1008处检测到峰值，则基于通过在1006处执行的采样所收集的一组采样电压来确定最优控制信号定时。在一些实施例中，这可以涉及对相应控制信号定时移位的每个采样电压进行比较，以及基于该比较选择控制信号定时移位。可以对这些采样电压进行比较，一直到最后一个时间步长移位。在一些情况下，可以将与最高采样电压相关联的控制信号定时移位选择作为最优控制信号定时。
在一些情况下，可以修改过程1100的某些操作。例如，可以在1106处利用不同的控制信号定时对经展宽的电压信号进行并行采样。例如，经展宽的电压信号可以被划分若干次，其中对经展宽的电压信号的每次划分都使用具有不同时间移位的控制信号进行采样。作为示例，可以如在图1B中所示和如上所述的那样对经展宽的电压进行划分和采样。
进一步地，在一些情况下，可以在过程1100期间执行附加操作。例如，可以对相应控制信号定时移位的脉冲数量进行计数(例如，如在图10的抖动分析中所示)，并且可以基于相应控制信号定时移位的计数来选择最优控制信号定时移位。
可以在数字电子电路系统或计算机软件、固件或硬件中实施本说明书中描述的主题和操作中的一些，包括本说明书中披露的结构及其结构等同物、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中描述的一些主题可以被实施为一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个模块，被编码在计算机可读存储介质上以由数据处理设备执行或控制其操作。计算机可读存储介质可以是或可以包括在计算机可读存储装置、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或装置、或它们中的一个或多个的组合中。而且，尽管计算机可读存储介质不是传播信号，但是计算机可读存储介质可以是以人工生成的传播信号编码的计算机程序指令的来源或目的地。计算机可读存储介质还可以是或包括在一个或多个单独的物理部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储装置)中。
本说明书中描述的一些操作可以被实施为由数据处理设备对存储在一个或多个计算机可读存储装置上或从其他来源接收的数据执行的操作。术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器，例如包括可编程处理器、计算机、片上系统、或前述中的多个或其组合。所述设备可以包括专用逻辑电路系统，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该设备还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机、或其中的一个或多个的组合的代码。
计算机系统可以包括单个计算装置或者彼此邻近或通常彼此远离地操作并且通常通过通信网络进行交互的多个计算机。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网(例如，因特网)、包括卫星链路的网络、以及对等网络(例如，自组对等网络)。该计算机系统可以包括：一个或多个数据处理设备，耦合到存储可以由一个或多个数据处理设备执行的一个或多个计算机程序的计算机可读介质；以及用于与其他计算机系统通信的一个或多个接口。
计算机程序(又称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言(包括编译或解释语言、声明性或过程语言)编写，并且可以按任何形式进行部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、对象、或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、专用于该程序的单个文件中、或多个协作文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。可以将计算机程序部署为在一台计算机上或在位于一个站点或分布在多个站点上并通过通信网络互连的多台计算机上执行。
本披露的实施例提供了用于确定用于对激光脉冲进行采样的最优控制信号定时的系统和方法，这些系统和方法可以克服常规系统和方法的局限性。将认识到，以上披露的和其他的特征和功能、或其替代方案可以根据本披露按期望组合到许多其他不同的系统或应用中。还将认识到其中各种目前没有看到或未预期到的替代方案、修改、变化或改进可以后续由本领域的技术人员做出，这些替代方案、变化和改进还旨在被权利要求所涵盖。
Claims (20)
1.一种用于检测峰值激光脉冲的系统，所述系统包括：
激光器；
光电二极管，所述光电二极管被配置为检测由所述激光器发射的脉冲；以及
电路系统，所述电路系统被配置为进行以下操作：
基于由所述光电二极管检测到的激光脉冲来接收一系列周期性电压信号；
展宽所述电压信号；
使用周期性控制信号从经展宽的电压信号获得采样电压；
对所述周期性控制信号的定时进行移位；
对每个相应控制信号定时移位的脉冲数量进行计数并生成表示针对每个相应控制信号定时移位检测到脉冲数量的直方图；
针对所述控制信号的相应定时对所述采样电压进行比较；并且
基于所述比较并基于所述直方图选择最优控制信号定时。
2.如权利要求1所述的系统，其中：
被配置为展宽所述周期性电压信号的所述电路系统包括积分电路；并且
被配置为对所述周期性控制信号进行移位的所述电路系统被配置为使所述控制信号移位多个时间步长。
3.如权利要求1所述的系统，其中，被配置为从经展宽的电压信号获得采样电压的所述电路系统被配置为将所述采样电压保持一持续时间。
4.如权利要求1所述的系统，其中，被配置为选择最优控制信号定时移位的所述电路系统被配置为选择与最高采样电压相关联的控制信号定时移位。
5.如权利要求1所述的系统，其中，被配置为选择最优控制信号定时移位的所述电路系统被配置为选择所述直方图中检测到最多脉冲的控制信号定时移位来作为所述最优控制信号定时。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述电路系统被配置为：使所述控制信号的所述定时移位多个时间步长，并且并行地获得所述采样电压，一直到最后一个时间步长。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述激光脉冲具有在300飞秒至1.2皮秒范围内的脉冲宽度。
8.一种包括电路系统的设备，所述电路系统被配置为：
基于由光电二极管检测到的激光脉冲来接收一系列周期性电压信号；
展宽所述电压信号；
使用周期性控制信号从经展宽的电压信号获得采样电压；
对所述周期性控制信号的定时进行移位；
对每个相应控制信号定时移位的脉冲数量进行计数并生成表示针对每个相应控制信号定时移位检测到脉冲数量的直方图；
针对所述控制信号的相应定时对所述采样电压进行比较；并且
基于所述比较并基于所述直方图选择最优控制信号定时。
9.如权利要求8所述的设备，其中：
所述电路系统被配置为使用积分电路来展宽所述周期性电压信号；并且
被配置为对所述周期性控制信号进行移位的所述电路系统被配置为使所述控制信号移位一时间步长。
10.如权利要求8所述的设备，其中，被配置为从经展宽的电压信号获得采样电压的所述电路系统被配置为将所述采样电压保持一持续时间。
11.如权利要求8所述的设备，其中，被配置为选择最优控制信号定时移位的所述电路系统被配置为选择与最高采样电压相关联的控制信号定时移位。
12.如权利要求8所述的设备，其中，被配置为选择最优控制信号定时移位的所述电路系统被配置为选择所述直方图中检测到最多脉冲的控制信号定时移位来作为所述最优控制信号定时移位。
13.如权利要求8所述的设备，其中，所述电路系统被配置为使所述控制信号的所述定时移位多个时间步长，并且并行地获得所述采样电压，一直到最后一个时间步长。
14.如权利要求8所述的设备，其中，所述激光脉冲具有在300飞秒至1.2皮秒范围内的脉冲宽度。
15.一种用于检测由激光器发射的峰值脉冲的方法，所述方法包括：
基于由光电二极管检测到的激光脉冲来接收一系列周期性电压信号，所述激光脉冲具有在300飞秒至1.2皮秒范围内的脉冲宽度；
展宽所述电压信号；
使用一组经移位的控制信号从经展宽的电压信号获得一组采样电压，每个经移位的控制信号具有相对于其他控制信号的相应定时移位；
对每个相应控制信号定时移位的脉冲数量进行计数并生成表示针对每个相应控制信号定时移位检测到脉冲数量的直方图；以及
基于对所述定时移位中的每个定时移位的所述采样电压的比较并基于所述直方图来确定最优控制信号定时。
16.如权利要求15所述的方法，其中，展宽所述电压信号包括将所述一系列周期性电压信号提供给积分电路。
17.如权利要求15所述的方法，其中，获得所述采样电压包括将所述采样电压保持一持续时间。
18.如权利要求15所述的方法，其中，确定最优控制信号定时包括选择与最高采样电压相关联的控制信号的定时移位。
19.如权利要求15所述的方法，其中，确定最优控制信号定时包括选择所述直方图中检测到最多脉冲的控制信号定时移位来作为所述最优控制信号定时移位。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述一组采样电压是并行获得的。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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