單光子時間分辨成像光譜儀中光路控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、前沿科學(xué)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對短時間壽命、極弱光學(xué)信號的關(guān)鍵物質(zhì)產(chǎn)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(shù)和影像技術(shù)是人們認(rèn)識客觀世界的重要手段，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足當(dāng)前科學(xué)家的需求。單光子時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技術(shù)相結(jié)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(xué)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(yīng)運而生。
　　本文設(shè)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?？刂葡到y(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(diào)制匯聚到單光子探測器。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實現(xiàn)二值顯示。
　　然后，根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)，設(shè)計了DMD專用的DDR2 SDRAM應(yīng)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(fù)雜的操作命令。應(yīng)用接口會自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令的同步。
　　最后，設(shè)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(chǔ)，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