一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法技术

本发明专利技术提出了一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法。本发明专利技术实时监测激光器输出功率与目标功率之间的误差，当误差的绝对值大于预设的调整阈值时，对储能时间参数、倍频温度参数和\或泵浦电流参数中的一个或多个参数进行遍历，并使用使光功率量化误差低于调整阈值的参数对激光器进行调整以便控制激光器输出功率与目标功率之间的误差。本发明专利技术通过实时监控和调整光功率，在不需要人工参与的情况下，自动优化参数实现了激光的恒功率输出，具有成本低、灵活性高、控制精度高等优点，更加适合一些要求很严格的打标、切割等应用。

【技术实现步骤摘要】
一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法
本专利技术涉及半导体激光器
，特别是涉及一种调Q半导体激光器的恒功率输出控制方法。
技术介绍
激光调Q技术的出现和应用是激光发展史上一个重大的突破。通过调Q技术，将一般输出的连续或脉冲激光能量压缩到宽度极窄脉冲中发射，从而使激光的峰值功率可提高几个数量级。这样一来，高功率、高重复频率的半导体激光器在材料加工、激光医学、激光测距、雷达、制导、高速摄影、高分辨率光谱学和核聚变等众多领域都有着广泛的应用。倍频技术是二阶非线性光学效应，被广泛应用到激光技术中。Q开关技术不仅大大增加了倍频激光器中二次谐波的转换效率，也很大程度上增加激光脉冲的峰值功率密度。光束质量问题是制约半导体激光器发展的主要因素，特别是光功率随着时间的变化更是明显，由于半导体激光器存在光衰特性，随着激光器输出功率的不断提高，这一问题更加突出。在恒功率工作方式中，目前市场上常用的就是对泵浦的电流调整，同时对泵浦进行恒温控制，从而实现光功率的稳定输出。该方案可调范围比较小，而且会影响泵浦的寿命，从而电路老化比较快、控制精度比较低、灵活性差、成本高，长期稳定性比较差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提出一种成本低、灵活性高、控制精度高的调Q半导体激光器恒功率输出的方法。本专利技术提供了一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法，其包括如下步骤：检测激光输出功率以获取与激光输出功率对应的模拟光功率信号；将模拟光功率信号量化以获取相应的光功率实测值；根据预设的光功率目标值和光功率实测值计算光功率误差量化值，并将该光功率误差量化值与预设的调整阈值比较；如果光功率误差量化值大于预设的调整阈值，则执行储能时间参数遍历调整步骤，否则使用当前参数更新，并继续实时监测光功率量化误差值；储能时间参数遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对储能时间参数进行遍历，然后利用遍历生成的储能时间参数序列依次对Q脉冲控制模块进行调整并实时检测对应的光功率误差量化值，如果储能时间参数遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则执行倍频温度遍历调整步骤，否则使用使得光功率误差量化值最小的储能时间参数实时更新Q脉冲控制模块的储能时间参数；倍频温度遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对倍频温度参数进行遍历，然后利用遍历生成的倍频温度参数序列依次对倍频温度控制模块进行调整并实时检测对应的光功率误差量化值，如果倍频温度遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则执行泵浦电流遍历调整步骤，否则使用使得光功率误差量化值最小的倍频温度参数实时更新倍频温度控制模块的倍频温度参数；执行泵浦电流遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对泵浦电流参数进行遍历，然后利用遍历生成的泵浦电流参数调整所述泵浦电流控制模块，并实时检测对应的光功率误差量化值，如果泵浦电流遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则结束并输出报警信号，否则使用使得光功率误差量化值最小的泵浦电流参数实时更新泵浦电流控制模块的泵浦电流参数。优选地，光功率目标值可以人工调整。优选地，所述的报警信号为具有一定周期的PWM信号。本专利技术可以在Q调制频率一定的情况下，能够自动通过遍历光的储能时间参数的快速检测使得光功率误差量化值最小的储能时间参数，并利用该参数对Q脉冲控制模块进行调整以便对所述激光器输出光功率进行校正，如果遍历储能时间参数无法将光功率误差量化值控制在调整阈值的范围内，则继续遍历和优化倍频温度参数以及泵浦电流参数以达到最佳的光功率输出。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步解释，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。图1是根据本专利技术实施例调Q半导体激光器恒功率输出控制装置结构图示意图。图2是根据本专利技术实施例调Q半导体激光器恒功率输出控制方法的流程图。图3是根据本专利技术实施例激光谐振腔Q值与激光振荡输出对应关系时序图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术的一种实施例调Q半导体激光器恒功率输出控制装置结构图示意图。如图1所示的一种调Q半导体激光器恒功率输出控制装置100包括：光功率采集模块11、模数转换模块12、倍频温度控制模块14、泵浦电流控制模块15、Q脉冲控制模块13、控制单元10和光路调理模块16。其中，光功率采集模块11用于检测激光输出功率以获取与激光输出功率对应的模拟光功率信号，光功率采集模块11可以为硅光电池或者光电二极管。模数转换模块12用于将模拟光功率信号量化以获取光功率实测值，其优选使用高速模数转换器件实现。倍频温度控制模块14用于调整倍频晶体的温度。倍频温度控制模块14可以只控制二倍频温度，或者同时控制二倍频、三倍频晶体温度。泵浦电流控制模块15用于改变泵浦电流的大小，其可以为输出电流可调的恒流源。Q脉冲控制模块13用于调整激光谐振腔Q值的储能时间，以改变光的储能时间，从而改变激光器输出的光功率。控制单元10，用于根据预设的光功率目标参数和光功率实测值计算光功率误差量化值，当该光功率量化误差值大于一个预设调整阈值时，对Q脉冲控制模块13、倍频温度控制模块14和\或泵浦电流控制模块15的一个或多个参数进行遍历以控制输出的光功率并基于使光功率量化误差低于调整阈值的新参数对相应模块的相应参数进行更新。光路调理模块16，用于根据光学谐振腔的输出产生具有所需功率的激光。装置100还可以包括数据存储模块17，用于存储各模块遍历的参数。数据存储模块17优选使用掉电非易失随机存储器实现，以便存储各模块的初始参数，并供控制单元10随时取出遍历的参数。参考图2，如图2所示的一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法包括以下步骤：将模拟光功率信号量化以获取相应的光功率实测值；根据预设的光功率目标值和光功率实测值计算光功率误差量化值步骤S200，获取模拟光功率信号；具体的，可以利用光功率采集模块11检测激光输出功率以获取与激光输出功率对应的模拟光功率信号。步骤S201，获取光功率实测值；具体的，可以利用模数转换模块12将模拟光功率信号量化以获取相应的光功率实测值。步骤S202，计算光功率误差量化值；具体的，可以利用控制单元10对光功率实测值和预设的功率目标值之差求绝对值以获得光功率误差量化值。步骤S203，判断光功率误差量化值是否大于预设的调整阈值。如果光功率误差量化值大于调整阈值则进入步骤S205；如果误差信号电平量化值小于等于调整阈值则进入步骤S200和S204。步骤S204，更新存储参数；具体地，可以利用控制单元10读取当前倍频温度控制模块14、泵浦电流控制模块15和/或Q脉冲控制模块13的参数，并将各模块的当前的参数覆盖存储于数据存储模块17中的原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法，其特征在于，依次包括如下步骤：检测激光输出功率以获取与激光输出功率对应的模拟光功率信号；将模拟光功率信号量化以获取相应的光功率实测值；根据预设的光功率目标值和光功率实测值计算光功率误差量化值，并将该光功率误差量化值与预设的调整阈值比较；如果光功率误差量化值大于预设的调整阈值，则执行储能时间参数遍历调整步骤，否则使用当前储能时间参数、倍频温度参数和泵浦电流参数更新初始参数，并重复以上步骤；储能时间参数遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对储能时间参数进行遍历，然后利用遍历生成的储能时间参数序列依次对Q脉冲控制模块进行调整并实时检测对应的光功率误差量化值，如果储能时间参数遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则执行倍频温度遍历调整步骤，否则使用使得光功率误差量化值最小的储能时间参数实时更新Q脉冲控制模块的储能时间参数；倍频温度遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对倍频温度参数进行遍历，然后利用遍历生成的倍频温度参数序列依次对倍频温度控制模块进行调整并实时检测对应的光功率误差量化值，如果倍频温度遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则执行泵浦电流遍历调整步骤，否则使用使得光功率误差量化值最小的倍频温度参数实时更新倍频温度控制模块的倍频温度参数；执行泵浦电流遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对泵浦电流参数进行遍历，然后利用遍历生成的泵浦电流参数调整所述泵浦电流控制模块，并实时检测对应的光功率误差量化值，如果泵浦电流遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则结束并输出报警信号，否则使用使得光功率误差量化值最小的泵浦电流参数实时更新泵浦电流控制模块的泵浦电流参数。...

【技术特征摘要】
1.一种调Q半导体激光器恒功率输出控制方法，其特征在于，依次包括如下步骤：检测激光输出功率以获取与激光输出功率对应的模拟光功率信号；将模拟光功率信号量化以获取相应的光功率实测值；根据预设的光功率目标值和光功率实测值计算光功率误差量化值，并将该光功率误差量化值与预设的调整阈值比较；如果光功率误差量化值大于预设的调整阈值，则执行储能时间参数遍历调整步骤，否则使用当前储能时间参数、倍频温度参数和泵浦电流参数更新初始参数，并重复以上步骤；储能时间参数遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对储能时间参数进行遍历，然后利用遍历生成的储能时间参数序列依次对Q脉冲控制模块进行调整并实时检测对应的光功率误差量化值，如果储能时间参数遍历已经溢出且光功率误差量化值仍然大于调整阈值，则执行倍频温度遍历调整步骤，否则使用使得光功率误差量化值最小的储能时间参数实时更新Q脉冲控制模块的储能时间参数；倍频温度遍历调整步骤包括：在规定的范围内按照一定的时序和步长对倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶孝收，胡德洲，郑全昌，黄梓能，李嘉雄，
申请(专利权)人：深圳瑞丰恒激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44