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专利号: 2024116036810
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,包括依次设置的激光信号发射模块(100)、激光传输调整模块(200)和光谱信号解调模块(300);

激光信号发射模块(100)用于加密传输信息,并将加密后的传输信息调制至激光中进行发射;激光传输调整模块(200)用于传输激光信号发射模块(100)发射的信号,光谱信号解调模块(300)用于接收激光传输调整模块(200)传输的信号并进行传输信息的解密;

所述激光信号发射模块(100)包括:固体激光器(119)、第一单片机(102)、调制单元、探头(112)、光传输单元和可升降的样品池(117);

所述固体激光器(119)、探头(112)、调制单元均与第一单片机(102)电性相连;所述调制单元用于调制光路、调制第一单片机(102)的随机数生成与固体激光器(119)的基础参数;所述样品池(117)能在第一高度状态、第二高度状态两种位置状态间切换;当所述样品池(117)处于第一高度状态时,所述固体激光器(119)直接照射样品池(117)的样品,以使激光对样品进行烧灼;所述探头(112)位于样品池(117)一侧,用于探测激光烧蚀样品所产生的等离子体;所述第一单片机(102)能够生成随机数和干扰数据,并且能够将生成的随机数和干扰数据、探测的等离子体信息以及所需传输信息一并调制至激光中,以对传输信息进行加密;当所述样品池(117)处于第二高度状态时,所述固体激光器(119)和光传输单元能够形成第一光学通道,以将加密后的传输信息进行发射。

2.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述调制单元包括第一调制器(109)和第二调制器(110),所述第一调制器(109)用于调制第一单片机(102)的随机数生成与固体激光器(119)的基础参数;所述第二调制器(110)用于调制光路;

所述光传输单元包括依次设置的透射型光栅(118)、道威棱镜(116)、第一透镜(115)、第一反射镜(113)和三棱反射镜(111);所述透射型光栅(118)、道威棱镜(116)、第一透镜(115)和三棱反射镜(111)均设置有可调底座;

所述透射型光栅(118)用于调制输出激光载波的波段;所述道威棱镜(116)用于调制激光载波的相位,所述第一透镜(115)用于汇聚光束,所述第一反射镜(113)和三棱反射镜(111)均用于调制激光载波的传输方向。

3.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述信号加密传输系统还包括第一外壳(101);所述第一外壳(101)将激光信号发射模块(100)罩设在内,所述第一外壳(101)上设置有靠近样品池(117)的透明门(114)和总发射口,所述总发射口与第一光学通道相通,以便激光载波射出第一外壳(101)外。

4.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述激光信号发射模块(100)还包括第一电力单元、内置计算机(108)和可操作的第一显示屏(107);

所述第一电力单元用于给激光信号发射模块(100)的用电件提供电力;

所述内置计算机(108)设置两个接口,分别用于外接设备和数据传输;

所述第一显示屏(107)能够显示第一电力单元的电源类型、样品池(117)的升降情况、第一单片机(102)运行参数、光传输单元的运行参数和内置计算机(108)参数,且能够对第一单片机(102)运行参数、光传输单元的运行参数和内置计算机(108)参数进行调整。

5.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述激光传输调整模块(200)用于接收激光信号发射模块(100)发射的激光载波,并对激光载波进行方向调节和信号增强后输出;

所述激光传输调整模块(200)包括:用于形成第二光学通道的第二透镜(213)、光路调节器(211)、第三透镜(210)和三角棱镜(209);所述第二透镜(213)和第三透镜(210)呈拐角分布,且所述光路调节器(211)位于第二透镜(213)和第三透镜(210)之间;所述光路调节器(211)的倾角能够改变,所述三角棱镜(209)位于第三透镜(210)远离光路调节器(211)侧。

6. 根据权利要求5所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于, 所述激光传输调整模块(200)还包括:第二单片机(203)和CCD相机(212),所述CCD相机(212)和光路调节器(211)均与第二单片机(203)电性连接;所述CCD相机(212)位于第二透镜(213)和光路调节器(211)之间,且能够监测激光载波的光学特性;所述第二单片机(203)能够处理CCD相机(212)的监测数据,并对光路调节器(211)的倾角进行调整。

7.根据权利要求5所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述激光传输调整模块(200)还包括第二电力单元,所述第二电力单元用于给激光传输调整模块(200)的用电件提供电力;

所述信号加密传输系统还包括第二外壳(201),所述第二外壳(201)将所述激光传输调整模块(200)罩设在内,所述第二外壳(201)上设置中间入射口和中间出射口;所述第二透镜(213)正对中间入射口,所述三角棱镜(209)的出光方向正对中间出射口。

8.根据权利要求7所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述激光传输调整模块(200)为相邻的多个,所述激光传输调整模块(200)与第二外壳(201)一一对应,多个所述激光传输调整模块(200)形成光学通路。

9.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述光谱信号解调模块(300)用于将接收的激光载波信号进行解调和解码,以解密传输信息;

所述光谱信号解调模块(300)包括光谱仪接收口(302)、四通道光谱仪(303)、单片机解码器(304)和单片机解调器(310);所述光谱仪接收口(302)用于接收激光载波并传递至四通道光谱仪(303)内;所述四通道光谱仪(303)用于根据设定范围解调接收到的激光载波;

所述单片机解码器(304)分别与四通道光谱仪(303)和单片机解调器(310)电性连接;所述单片机解码器(304)内有设定的解码系统,用于对四通道光谱仪(303)的激光载波进行随机数和干扰数据的解码;所述单片机解调器(310)用于对激光载波信号所包含信息进行解读,以获取解密后的传输信息。

10.根据权利要求1所述的基于激光诱导击穿光谱与单片机的信号加密传输系统,其特征在于,所述信号加密传输系统还包括第三外壳(301),所述第三外壳(301)将光谱信号解调模块(300)罩设在内,且设置有总接收口,所述第三外壳(301)上设置有可操作的第三显示屏(305)和外接接口(311),所述第三显示屏(305)用于显示解调和解码的工作过程,并可触屏操作;所述外接接口(311)用于外接计算机设备;

所述光谱信号解调模块(300)还设置有第四透镜(313)、第三反射镜(312)和第三电力单元,所述第四透镜(313)正对总接收口,所述第三反射镜(312)位于第四透镜(313)和光谱仪接收口(302)之间,以形成第三光学通道;所述第三电力单元用于给光谱信号解调模块(300)的用电件进行供电。