一种二氧化碳激光器稳定方法技术

本发明专利技术涉及二氧化碳激光器稳定方法，可有效解决射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性问题，其解决的技术方案是，1）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）利用控制卡识别的输入占空比信号PWM来调整射频功率源进而控制激光器的功率大小；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，通过与探头连接的光电转化器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制，本发明专利技术大大提高了射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性，是射频二氧化碳激光器的输出功率稳定方法上的创新。

A carbon dioxide laser stabilization method

The invention relates to a carbon dioxide laser stabilization method, which can effectively solve the output power stability of the radio frequency carbon dioxide laser. The solution is that 1) the optical signal detected by the probe of the radio frequency carbon dioxide laser is converted to the signal identified by the photoelectric converter; and 2) the control card is used. The input duty ratio signal PWM is identified to adjust the RF power source and control the power of the laser. 3) a light needle with a reflecting surface is added to the light path, and the reflecting surface of the reflected light needle is in a 45 degree angle with the beam. The energy of the reflected power can be calculated by the photoelectric converter connected with the probe and then converted into a whole. The energy of the beam; 4) the stability control of the power output can be completed by the adjustment of the input signal. The invention greatly improves the output power stability of the RF carbon dioxide laser, and is an innovation in the output power stabilization method of the RF carbon dioxide laser.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳激光器稳定方法
本专利技术涉及光电应用领域，特别是一种二氧化碳激光器稳定方法。
技术介绍
射频二氧化碳激光器在很多应用领域得到了广泛的应用，主要从事打标、切孔、切割等非金属加工。在一般应用过程中从生产厂家采购的激光器是可以满足普通需求的。如一般的飞行打标，静态打标等。但在某些敏感材料的加工上，激光功率的微小变化都会影响到对这些材料的加工效果，因此，二氧化碳激光器激光功率如何更加稳定是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种二氧化碳激光器稳定方法，可有效解决射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性问题。本专利技术解决的技术方案是，包括以下步骤：1）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）射频二氧化碳激光器工作时，利用控制卡识别的输入占空比信号PWM来调整射频功率源进而控制激光器的功率大小，则激光器就可输出对应的二氧化碳激光功率；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，反射光针在氮气保护下，快速扫过激光器发出的光束，可将光束反射到能量测量探头中，通过与探头连接的光电转换器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）通过设定脉冲宽度调制信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制。本专利技术针对射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性提出了一个新的方法，有效解决了在某些敏感材料的加工上，激光功率的微小变化都会影响到对这些材料的加工效果，大大提高了射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性，使用效果好，是射频二氧化碳激光器的输出功率稳定方法上的创新。附图说明图1为本专利技术的激光功率稳定方法框示图。图2为本专利技术反射光针控制示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。由图1-2给出，本专利技术包括以下步骤：1）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）射频二氧化碳激光器工作时，利用控制卡识别的输入占空比信号PWM来调整射频功率源进而控制激光器的功率大小，则激光器就可输出对应的二氧化碳激光功率；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，反射光针在氮气保护下，快速扫过激光器发出的光束，可将光束反射到能量测量探头中，通过与探头连接的光电转换器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）通过设定脉冲宽度调制信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制。为了保证使用效果，所述的反射光针表面用氮气做保护气体。所述的反射光针与变频器相连接，变频器与变频器控制器相连，反射光针每圈都是变速旋转，由变频器控制器控制。所述的反射光针与伺服电机相连接，伺服电机与伺服电机控制器相连，反射光针每圈都是变速旋转，由伺服电机控制器控制。所述的反射光针的反射面做镀金处理，保证反射率达到99.5%以上。所述的伺服电机控制器型号为CambridgeTechnologyInc.Model6230H。所述的变频器控制器为单片机控制器或可编程逻辑控制器。所述的探头是专门用于测量二氧化碳波长的探头。所述的控制卡为IPG-YLP激光器控制卡。实施例11）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）100W射频二氧化碳激光器工作时，由控制卡提供一个70W输入占空比信号PWM，激光器即可输出70W的光束；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，反射光针在氮气保护下，快速扫过激光器发出的光束，可将光束反射到能量测量探头中，此探头是专门用于测量二氧化碳10.6μｍ波长的探头，通过与探头连接的光电转换器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）这样就可以通过设定ＰＷＭ信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，即当检测信号得出能量高于70W的能量时，反馈信号就会降低70W的PWM信号（69.5W），低于70W的能量时，会提高70W的PWM信号（70.4W），这样就可以将功率的稳定性稳定在±0.25W以内。本专利技术的使用情况是，反射光针调整功率的基本工作原理：一般射频二氧化碳激光器工作时，由外部控制单元提供一个输入占空比信号PWM，则激光器就可输出对应的二氧化碳激光功率，例如100W二氧化碳激光器工作时PWM与功率对应的表如下：PWM10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%功率（W）102030405060708090100表1PWM与实际功率对照表（参考）注：由于各激光器生产厂家的工艺不同且每台激光器也有个性差异，此表仅作参考，定性使用时可作一定参考。以100W二氧化碳激光器在70%PWM时为例说明工作原理：控制卡提供70%的占空比信号，则功率电源就提供给激光器一定的射频能量，激光器即可输出70W左右的光束，此时，在光路上加入一个带反射面的光针（如图2所示），反射光针的反射面与光束呈45°夹角。可将光束反射到能量测量探头中，此探头是专门用于测量二氧化碳10.6μｍ波长的探头，通过与探头连接的电路。可以计算出反射功率的能量，进而还算成整体光束的能量。这样就可以通过设定70％ＰＷＭ信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制。即当检测信号得出能量高于70%的能量时，反馈信号就会降低70%的PWM信号（69.5%），低于70%的能量时，会提高70%PWM的信号（70.4%），这样就可以将功率的稳定性稳定在±0.25%以内；而一般的射频二氧化碳激光器，以100W激光器为例，功率的变化范围在0.5W以内（一般射频二氧化碳的稳定性±5%，以100W为例即为功率稳定性为±5W）。在反光针的设计上，要将反射面做镀金处理，保证反射率达到99.5%以上。另外更重要的一点是驱动反光针的电机选用性能较高的小伺服电机，并由变频器或伺服电机控制器进行控制，还需要注意以下两点：1、当反射光针通过光束时，要提高通过的速度，快速扫过，以免影响光束的加工时的模式（即反射光针的速度模式都是变速运动，反射光针以正常速度旋转至光束边缘时就要提高速度通过，扫过光束后再减速旋转）；2、反射光针的反射面必须保持清洁干净，以提高反射效率，因此在反射光针表面加入清洁氮气作为保护气体，在工作时，对光针表面做清洁处理。本专利技术针对射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性提出了一个新的方法，有效解决了在某些敏感材料的加工上，激光功率的微小变化都会影响到对这些材料的加工效果，大大提高了射频二氧化碳激光器的输出功率稳定性，使用效果好，是射频二氧化碳激光器的输出功率稳定方法上的创新，具有良好的经济和社会效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）射频二氧化碳激光器工作时，利用控制卡识别的输入占空比信号PWM来调整射频功率源进而控制激光器的功率大小，则激光器就可输出对应的二氧化碳激光功率；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，反射光针在氮气保护下，快速扫过激光器发出的光束，可将光束反射到能量测量探头中，通过与探头连接的光电转换器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）通过设定脉冲宽度调制信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将射频二氧化碳激光器的探头检测到的光信号通过光电转换器转换成控制卡可识别的信号；2）射频二氧化碳激光器工作时，利用控制卡识别的输入占空比信号PWM来调整射频功率源进而控制激光器的功率大小，则激光器就可输出对应的二氧化碳激光功率；3）在光路上加入一个带反射面的光针，反射光针的反射面与光束呈45°夹角，反射光针在氮气保护下，快速扫过激光器发出的光束，可将光束反射到能量测量探头中，通过与探头连接的光电转换器，可以计算出反射功率的能量，进而换算成整体光束的能量；4）通过设定脉冲宽度调制信号与所测实际的激光能量差值就可调整输入信号的大小，对输入信号的调整即可完成对功率输出的稳定性控制。2.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，所述的反射光针表面用氮气做保护气体。3.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，所述的反射光针与变频器相连接，变频器与变频器控制器相连，反射光针每圈都是变速旋转，由变频器控制器控制。4.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，所述的反射光针与伺服电机相连接，伺服电机与伺服电机控制器相连，反射光针每圈都是变速旋转，由伺服电机控制器控制。5.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器稳定方法，其特征在于，所述的反射光针的反射面做镀金处理，保证反射率达到9...

【专利技术属性】
技术研发人员：程剑军，赵学民，姜家书，张忠国，张志国，管荣国，赵克芬，丁乔威，苏文，张会霞，
申请(专利权)人：河南羚锐制药股份有限公司，武汉晶石成光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41