脉冲激光系统及其驱动方法技术方案

本发明专利技术公开一种脉冲激光系统及其驱动方法。其中，该方法包括：由控制器根据从数据服务器提供的工件的加工条件信息确定将要照射到工件上的合适激光束的脉冲能量和曝光时间；由控制器确定从光束监测装置发出的光束的平均输出功率和能量是否处于设定光束的平均输出功率和能量范围内；由控制器基于确定的信息设定适于加工工件的脉冲能量和光束平均输出功率；以及计算空载时间，从而使测量的平均功率中的变化最小化，以使测量的光束平均功率遵循设定的光束平均输出功率并且将计算出的空载时间提供给触发脉冲生成器，其中，空载时间是光束未曝光在工件上时的时段。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种。其中，该方法包括：由控制器根据从数据服务器提供的工件的加工条件信息确定将要照射到工件上的合适激光束的脉冲能量和曝光时间；由控制器确定从光束监测装置发出的光束的平均输出功率和能量是否处于设定光束的平均输出功率和能量范围内；由控制器基于确定的信息设定适于加工工件的脉冲能量和光束平均输出功率；以及计算空载时间，从而使测量的平均功率中的变化最小化，以使测量的光束平均功率遵循设定的光束平均输出功率并且将计算出的空载时间提供给触发脉冲生成器，其中，空载时间是光束未曝光在工件上时的时段。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2012年12月26日提交的题为“”的韩国专利申请序号第10-2012-0153491号的权益，通过引用将本申请的全部内容结合在此。
本专利技术涉及，更具体地，涉及一种能够同时使激光束的平均输出功率以及脉冲对脉冲能量(pulse-to-pulse energy)变化稳定的。
技术介绍
通常，在使用激光器的工艺中，激光功率或者能量在时间上的稳定性被视为一项重要的因素。为了获得激光器的稳定性，通过激光二极管和直接调节用于诸如气体等介质的泵浦能的方法来控制激光器的输出功率或者能量。在使用钻孔器等通孔的加工中，由于其特性而使用脉冲形的激光束，其中，难以使输出功率和脉冲对脉冲能量两者同时稳定。在通常情况下，为了使输出功率稳定，可在一时间段内致使脉冲能量不稳定。具体地，在加工时间段内所需的脉冲能量不足时，该加工就会停止，从而导致生 产力降低。在现有技术中，已经采用调节泵浦峰值功率或者泵浦时间的方法来控制激光介质的泵浦能。使用脉冲宽度调制(PWM)调节泵浦时间的方法是一种使用光学传感器等测量光功率变化减小的方法。由于上述方法产生根据泵浦时间改变而变化的光输出时间，所以上述方法会限于曝光时间重要的加工领域中。通过直接调节高频泵浦信号的量级可减小测量到的光功率的变化，而对于泵浦时间没有限制。然而，因为上述方法还需要控制接口，所以激光器的控制电路将变得复杂。为了使调节泵浦能量期间产生的光束脉冲的能量降低最小化，功率变化期间产生另一类型泵浦信号以增加可在加工中使用的脉冲数的方法也是可能的。然而，由于应当制备各种形式的泵浦信号等，所以该方法也使控制电路变得复杂。可替代地，为了降低脉冲对脉冲能量中的变化，一种检测光学传感器输出信号以调节泵浦能量或者光学损耗因数的方法也是可能的。然而，该方法可能也不会使脉冲与输出功率变化之间的能量变化同时稳定。【现有技术文献】【专利文献】(专利文献I)美国专利公开第2008-0023452号(专利文献2)美国专利公开第2011-0284507号(专利文献3)美国专利公开第4，856，010号(专利文献4)美国专利公开第5，982，790号
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供这样一种，该脉冲激光系统通过使用触发信号的空载时间变化(和调节)以及触发信号的脉冲宽度而能够使得激光束的平均输出功率以及脉冲之间能量变化同时稳定。根据本专利技术的不例性实施方式，提供一种脉冲激光系统，包括:激光束输送单兀，在工件上照射激光束；激光源，向激光束输送单元提供激光脉冲；电源装置，向激光源供给高频功率；触发脉冲生成器，产生触发信号以向电源装置提供产生的触发脉冲；控制器，输出允许触发脉冲生成器产生触发脉冲并且整体控制该系统的控制信号；光束监测装置，对从激光束输送单元输出的激光束进行监测以向控制器提供相关的信息；温度监测装置，对激光束输送单元的温度进行监测以向控制器提供相关的信息；以及数据服务器，向控制器提供与工件的加工相关的信息。基于现场可编程门阵列(FPGA)逻辑、数字信号处理器(DSP)以及中央处理单元(CPU)中的至少一个来配置控制器。光束监测装置可监测从激光束输送单元输出的激光束的功率、能量以及位置中的至少一个。与工件的加工相关的信息可包括激光束脉冲的峰值功率、脉冲能量、以及脉冲的开启时段。控制器可从温度监测装置接收温度信息，并且在接收的温度信息不在设定的温度范围内的情况下，可进行控制以使得激光束脉冲不曝光在工件上时的时间段的空载时间变长或者变短。根据本专利技术的另一示例性实施方式，提供一种脉冲激光系统的驱动方法，该脉冲激光系统包括激光束输送单元、激光源、电源装置、触发脉冲生成器、控制器、光束监测装置、温度监测装置以及数据服务器，该方法包括:由控制器根据从数据服务器提供的工件的加工条件信息对将要照射到工件上的合适激光束的脉冲能量和曝光时间进行确定；由控制器确定从光束监测装置发出的光束的平均输出功率和能量是否处于设定光束的平均输出功率和能量的范围内；由控制器基于确定信息来设定适合用于加工工件的脉冲能量和光束平均输出功率；并且计算空载时间，该空载时间是光束不曝光在工件上的时段，从而使得测量的平均功率变化最小化，以使得测量的光束平均功率遵循设定的光束平均输出功率并且向触发脉冲生成器提供计算出的空载时间。工件的加工条件信息可包括激光束脉冲的峰值功率、脉冲能量、以及脉冲的开启时段。该方法可进一步包括由控制器根据由数据服务器提供的工件的加工条件信息来确定激光束输送单元中的适当光束状态和温度。光束状态可包括光束的位置、大小以及形状。该方法可进一步包括由控制器确定从温度监测装置发出的温度信息是否处于设定的温度范围的范围内。当作为该确定的结果是从温度监测装置发出的温度信息不处于设定温度范围内时，控制器可进行控制以使空载时间(即，激光束脉冲的关断时段)变长或者变短。该方法可进一步包括从设定的脉冲能量计算作为触发脉冲的开启时段的脉冲宽度，并且向触发脉冲生成器提供计算出的脉冲宽度。根据下列等式计算空载时间:Lt=PwX (1-Dc)/Dc其中，Lt表示空载时间，Pw表示作为激光束曝光在工件上的时段的脉冲宽度，并且Dc表不占空比。【专利附图】【附图说明】图1是示意性地示出了根据本专利技术的示例性实施方式的脉冲激光系统的配置的示图；图2是示出了根据本专利技术的示例性实施方式执行脉冲激光系统的驱动方法的过程的流程图；图3是示出了适用于根据本专利技术的示例性实施方式的脉冲激光系统的驱动方法的空载时间与占空比之间的关联性的特征曲线图；图4A至图4D是示出了在根据本专利技术的示例性实施方式的脉冲激光系统的触发脉冲生成器内产生的触发脉冲的控制形式的示图；图5A至图是示出了根据基于现有技术的脉冲宽度调制控制的平均功率变化的每一脉冲能量(energy per pulse)变化的示图；以及图6A至图6D是示出了在应用了根据本专利技术的示例性实施方式的脉冲激光系统的驱动方法的情况下根据平均功率变化的每一脉冲能量变化的示图。【具体实施方式】本说明书和权利要求中所使用的术语和词汇不应当被解释为局限于常规的含义或者字典定义，而是应当解释为基于一定规则的有关本专利技术的技术范围的含义和概念，根据该规则，专利技术人能够适当地定义术语概念以最恰当地描述他或者她已知用于完成本专利技术的最佳方法。贯穿本说明书中，除非另有明确描述，否则，“包括”任何部件将被理解为默示地包括其他部件，而非排除任何其他部件。术语“单元”、“模块”、“装置”等指加工至少一种功能或者操作的单元，该功能或者操作可以由硬件、软件、或者硬件和软件的组合实施。在下文中，将参照附图详细地描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲激光系统，包括：激光束输送单元，将激光束照射到工件上；激光源，将激光脉冲提供给所述激光束输送单元；电源装置，向所述激光源提供高频功率；触发脉冲生成器，产生触发脉冲以向所述电源装置提供产生的所述触发脉冲；控制器，输出允许所述触发脉冲生成器产生所述触发脉冲并且整体控制所述系统的控制信号；光束监测装置，对所述激光束输送单元输出的所述激光束进行监测以向所述控制器提供相关的信息；温度监测装置，对所述激光束输送单元的温度进行监测以向所述控制器提供相关的信息；以及数据服务器，向所述控制器提供与所述工件的加工相关的信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵成殷，千世炅，崔相焕，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR