声光调Q固体激光器以及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种声光调Q固体激光器以及控制方法，包括分束镜、激光晶体以及声光Q开关、输出镜、窄带滤波片、光电传感器、MCU控制板、声光Q驱动，光通过窄带滤波片后，传输到光电传感器上，所述光电传感器与MCU控制板相连接，所述MCU控制板与所述声光Q驱动相连接，所述声光Q驱动与声光Q开关控制连接。本发明专利技术光电传感器实时测量激光单脉冲能量，同时接测量结果反馈到MCU控制板上，MCU控制板通过实时反馈的功率数据和标准功率做比较，然后当超出一定范围为，对激光器的出光功率进行修正，从而来实现激光器功率的稳定输出。

Acousto-optic Q solid state laser and its control method

The invention discloses an acoustooptic Q-switched solid-state laser and a control method thereof, including beam splitting mirror, laser crystal and acoustooptic Q-switch, output mirror, narrow-band filter, photoelectric sensor, MCU control board and acoustooptic Q-drive. Light is transmitted to photoelectric sensor after passing through narrow-band filter plate, and the photoelectric sensor and MCU control board are described. The MCU control board is connected with the acoustooptic Q drive, and the acoustooptic Q drive is connected with the acoustooptic Q switch. The photoelectric sensor of the invention measures the laser single pulse energy in real time, and the measurement result is fed back to the MCU control board. The MCU control board compares the real-time feedback power data with the standard power, and then corrects the output power of the laser when it exceeds a certain range, so as to realize the stable transmission of the laser power. Out.

【技术实现步骤摘要】
声光调Q固体激光器以及控制方法
本专利技术涉及激光器
，特别是涉及一种声光调Q固体激光器以及控制方法。
技术介绍
声光调Q固体激光器具有出光频率快，峰值功率高，出光状态稳定的优点，因此广泛应用到测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气监测、光谱研究、外科和眼科手术、脉冲全息照相等多个方面。在工业加工方面的应用，根据激光束与材料相互作用机理，激光加工分为激光热加工和光化学加工两类，激光热加工是只利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工；光化学反应加工是将激光束照射到物体上，借助高密度高能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。在工业加工领域当利用激光对物体进行加工的时候，最理想的情况希望所出射的脉冲具有良好的一致性，这样在加工过程中才能保重加工产品质量的一致性。但是由于固体激光器的特有性质，固体激光器在间断启停过程中，或者每次启动过程中整个脉冲序列的前部和后部都具有一定的能力起伏，主要原因是激光器出光状态是由Q驱动决定的，当激光器低于Q值状态时候，泵浦光持续给激光晶体泵浦功率，激光晶体除了自发辐射外，没有别的能量释放地方。所以激光晶体的热焦距具有f1，当激光器的Q值瞬间升高后，激光晶体出射激光，这时候相应晶体的热透镜焦距为f2，固体激光器光斑大小可以使用ABCD矩阵，其中f1和f2对应不同的光斑大小，这时候相应的提取效率就发生变化，虽然处于深稳附近的激光功率变化比较小，但不是所有的激光器都会在深稳的位置使用，所有这就造成了能量的起伏，这里说的能量起伏是一个长期的能量起伏，抛开首脉冲时间后的功率起伏。同时在一天范围内长期的激光器的功率起伏还受到环境温度的影响，当在早晚温差较大，激光器的出光功率也会有比较大的起伏。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种声光调Q固体激光器以及控制方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种声光调Q固体激光器，包括分束镜A、激光晶体B以及声光Q开关C、输出镜D、窄带滤波片E、光电传感器F、MCU控制板G、声光Q驱动H，光通过窄带滤波片E后，传输到光电传感器F上，所述光电传感器F与MCU控制板G相连接，所述MCU控制板G与所述声光Q驱动H相连接，所述声光Q驱动H与声光Q开关C控制连接。其中，所述分束镜A的面向激光器内侧为99％的高反膜。相应地，还提供一种声光调Q固体激光器控制方法，所述激光器包括分束镜A、激光晶体B以及声光Q开关C、输出镜D、窄带滤波片E、光电传感器F、MCU控制板G、声光Q驱动H，光通过窄带滤波片E后，传输到光电传感器F上，所述光电传感器F与MCU控制板G相连接，所述MCU控制板G与所述声光Q驱动H相连接，所述声光Q驱动H与声光Q开关C控制连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为，F光电传感器实时测量激光单脉冲能量，同时接测量结果反馈到MCU控制板上，MCU控制板通过实时反馈的功率数据和标准功率做比较，然后当超出一定范围为，对激光器的出光功率进行修正，从而来实现激光器功率的稳定输出。附图说明图1所示为本申请的结构示意图；图2所示为本申请激光器的控制逻辑图；图中，A-分束镜，B-激光晶体，C-声光Q开关，D-输出镜，E-窄带滤波片，F-光电传感器，G-MCU控制板，H-声光Q驱动。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，本专利技术提供了一种声光调Q固体激光器，包括分束镜A、激光晶体B以及声光Q开关C、输出镜D、窄带滤波片E、光电传感器F、MCU控制板G、声光Q驱动H，其中ABCD表示为固体激光器的腔体组成，整体激光器简化为有ABCD部分组成，但不仅局限于简单腔体组合，其他复杂形势的激光器也符合相应设计要求。在本设计中A为分束镜，代替标准激光器中的后反射镜，D为激光器输出镜，激光在激光器腔体内由A至D进行传播，在D位置激光部分反射部分透射后，透射部分形成激光输出，另一部分返回到腔体内由D到A再次通过增益晶体继续放大。其中在激光成腔后在A有少部分光透射到探测器F上，进行相应测量。光通过窄带滤波片E后，传输到光电传感器F上，所述光电传感器F与MCU控制板G相连接，所述MCU控制板G与所述声光Q驱动H相连接，所述声光Q驱动H与声光Q开关C控制连接。ABCD组成激光器部分，其中A，B，D是激光器的主要组成部分，其之间的相互位置没有必然关系，只要AB距离、BD距离和B晶体热焦距之间满足激光器稳腔条件即可，C的位置无要求。EF和A之间距离没有严格限定，通常根据激光器尺寸要求进行设计，小于50mm即可，其余部件对位置无要求。需要说明的是，其中A为分束镜，其中在面向激光器内侧为99％的高反膜，主要用于激光器成腔，其中1％主要用于监视激光器的单脉冲能量。E为窄带滤波片，主要用于过滤杂散光，让激光功率达到光电传感器F上，光电传感器F的主要作用为实时测量激光单脉冲能量，同时接测量结果反馈到MCU控制板G上，G为MCU控制板主要作用通过实时反馈的功率数据和标准功率做比较，然后当超出一定范围，对激光器的出光功率进行修正，从而来实现激光器功率的稳定输出。激光器的修正方法为：通过调节激光器的Q参数，来改变激光工作晶体内部的激光储能，从而修正相应的出光脉冲能量，具体方法为不断调节Q开关的储能时间，这样可以调整储能大小，最终调整出光能量。MCU控制板的内部程序使用FPGA进行编写，程序能够对管脚来的信号进行实时监测，做出比较判断后再修改相应储能时间。声光Q开光H，实时接收来自MCU控制板G的输出信号，不断改变声光Q开关C的开关时间，这样就可以实现对功率的实时控制。通过F-G-H-C-F的闭环控制从而实现了对激光出光功率的精准控制。如图2所示，当激光器接受到外触发信号或外触发门信号后激光器开始工作，每个激光器在长时间关断后再次开启或者是首次开启的时候都会有首脉冲现象，首脉冲峰值功率高，对激光器中的器件有非常大的危害，所以需要抑制首脉冲的出现。为了抑制首脉冲，需要给定Q的首脉冲抑制时间，首脉冲抑制时间根据激光器泵浦能量来决定，在本案中可以确认抑制时间为T1，当经过时间T1后，MCU控制板开始采集激光器的脉冲能量，其中测量结果需要和基准功率做比较，这里基准功率的定义为，在首脉冲抑制时间T1结束后，在Q初始时间作用下，500个脉冲点(或者500ms，选取最短时间T2为相应条件)所对应的平均功率为基准功率，然后将基准功率设定一个范围，后续功率相对于基准功率上下限进行比较进行修订。当经历T1和T2时间以后，激光器的出光功率根据基准功率进行修正。相应地，还提供一种声光调Q固体激光器控制方法。其中出光功率通过调整Q的开关时间来确定，其中Q的开门初始时间为在非脉冲能量控制下，单脉冲能量下降到平均能量85％时候的Q开门时间，这样当能量有起伏的时候可以通过Q的开门时间来拟补相应的功率起伏。整个闭环逻辑可以控制激光器的功率在一个长期稳定的状态下稳定工作，可以最大提高在非稳定区域中激光器的稳定性。以上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声光调Q固体激光器，其特征在于，包括分束镜(A)、激光晶体(B)以及声光Q开关(C)、输出镜(D)、窄带滤波片(E)、光电传感器(F)、MCU控制板(G)、声光Q驱动(H)，光通过窄带滤波片(E)后，传输到光电传感器(F)上，所述光电传感器(F)与MCU控制板(G)相连接，所述MCU控制板(G)与所述声光Q驱动(H)相连接，所述声光Q驱动(H)与声光Q开关(C)控制连接。

【技术特征摘要】
1.一种声光调Q固体激光器，其特征在于，包括分束镜(A)、激光晶体(B)以及声光Q开关(C)、输出镜(D)、窄带滤波片(E)、光电传感器(F)、MCU控制板(G)、声光Q驱动(H)，光通过窄带滤波片(E)后，传输到光电传感器(F)上，所述光电传感器(F)与MCU控制板(G)相连接，所述MCU控制板(G)与所述声光Q驱动(H)相连接，所述声光Q驱动(H)与声光Q开关(C)控制连接。2.根据权利要求1所述的声光调Q固体激光器，其特征在于，所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光，王家赞，
申请(专利权)人：国科世纪激光技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12