單光子時(shí)間分辨成像光譜儀中光路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、前沿科學(xué)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對(duì)短時(shí)間壽命、極弱光學(xué)信號(hào)的關(guān)鍵物質(zhì)產(chǎn)生、傳遞過(guò)程提出了越來(lái)越高的觀測(cè)需求。傳統(tǒng)的光譜技術(shù)和影像技術(shù)是人們認(rèn)識(shí)客觀世界的重要手段，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足當(dāng)前科學(xué)家的需求。單光子時(shí)間分辨成像光譜儀成為當(dāng)前前沿科學(xué)研究領(lǐng)域急需的高端儀器裝備。它將壓縮感知理論與單光子探測(cè)技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新性地解決了維度問(wèn)題和靈敏度問(wèn)題，是基于全新原理的新一代高性能光學(xué)儀器。隨著單光子時(shí)間分辨成像光譜儀研制計(jì)劃的提出，各個(gè)分系統(tǒng)和零部件的研制需求

2、便應(yīng)運(yùn)而生。
　　本文設(shè)計(jì)的光路控制系統(tǒng)是儀器的核心部件，用于實(shí)現(xiàn)儀器核心思想壓縮感知理論的測(cè)量過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)利用數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Device，DMD)實(shí)現(xiàn)二值隨機(jī)測(cè)量矩陣，將光線調(diào)制匯聚到單光子探測(cè)器。該系統(tǒng)是連接光學(xué)和電子學(xué)的橋梁，在儀器中起到關(guān)鍵作用。
　　首先，論文設(shè)計(jì)了基于FPGA的DMD控制系統(tǒng)總體架構(gòu)。系統(tǒng)由DDR2SDRAM應(yīng)用接口和DMD控制器組成。DDR2 SDRAM

3、應(yīng)用接口為DMD顯示提供高速數(shù)據(jù)流，DMD控制器控制DMD實(shí)現(xiàn)二值顯示。
　　然后，根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)，設(shè)計(jì)了DMD專用的DDR2 SDRAM應(yīng)用接口。該接口極大地簡(jiǎn)化了用戶的操作，只需一根信號(hào)線便可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫操作，而不必了解復(fù)雜的操作命令。應(yīng)用接口會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令的同步。
　　最后，設(shè)計(jì)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(chǔ)，同樣將用戶操作降至最簡(jiǎn)。用戶只需向一根信號(hào)線發(fā)起命令，便