單光子時間分辨成像光譜儀中光路控制系統(tǒng)的設計.pdf

1、前沿科學與高新技術產業(yè)對短時間壽命、極弱光學信號的關鍵物質產生、傳遞過程提出了越來越高的觀測需求。傳統(tǒng)的光譜技術和影像技術是人們認識客觀世界的重要手段，但是遠遠無法滿足當前科學家的需求。單光子時間分辨成像光譜儀成為當前前沿科學研究領域急需的高端儀器裝備。它將壓縮感知理論與單光子探測技術相結合，創(chuàng)新性地解決了維度問題和靈敏度問題，是基于全新原理的新一代高性能光學儀器。隨著單光子時間分辨成像光譜儀研制計劃的提出，各個分系統(tǒng)和零部件的研制需求

2、便應運而生。
　　本文設計的光路控制系統(tǒng)是儀器的核心部件，用于實現(xiàn)儀器核心思想壓縮感知理論的測量過程。控制系統(tǒng)利用數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Device，DMD)實現(xiàn)二值隨機測量矩陣，將光線調制匯聚到單光子探測器。該系統(tǒng)是連接光學和電子學的橋梁，在儀器中起到關鍵作用。
　　首先，論文設計了基于FPGA的DMD控制系統(tǒng)總體架構。系統(tǒng)由DDR2SDRAM應用接口和DMD控制器組成。DDR2 SDRAM

3、應用接口為DMD顯示提供高速數(shù)據(jù)流，DMD控制器控制DMD實現(xiàn)二值顯示。
　　然后，根據(jù)系統(tǒng)總體架構，設計了DMD專用的DDR2 SDRAM應用接口。該接口極大地簡化了用戶的操作，只需一根信號線便可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫操作，而不必了解復雜的操作命令。應用接口會自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令的同步。
　　最后，設計了壓縮感知專用的DMD控制器?？刂破饕訢MD接口芯片DDC4100為基礎，同樣將用戶操作降至最簡。用戶只需向一根信號線發(fā)起命令，便