激光控制系统、方法及激光设备技术方案

本发明专利技术提供了激光控制系统、方法及激光设备；其中，该系统中控制器通过对多个激光模块高精度时序进行同步/异步控制，使得多个目标激光模块输出的脉冲激光在时域上重合或错开，均能实现各个目标激光模块输出的脉冲激光的高度同步，保证了峰值功率达到设定指标；当多个脉冲激光重合时，光功率叠加，得到高峰值功率；当多个脉冲激光错开时，可以得到更高重复频率，在达到高的平均功率的同时，又能输出高峰值功率；此外，通过对脉冲激光进行校正，还可以有效缓解延时误差、脉宽误差、脉冲幅度或脉冲能量误差，提高了激光输出的准确性和稳定性，从而提高了多个激光模块的控制精度。从而提高了多个激光模块的控制精度。从而提高了多个激光模块的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
激光控制系统、方法及激光设备


[0001]本专利技术涉及激光装置
，尤其是涉及激光控制系统、方法及激光设备。

技术介绍

[0002]光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑和光路免维护等优点，已广泛应用于军事、工业、医疗等领域。目前，对于单个激光器模块，其控制电路包括一个用于产生驱动信号的控制板和一个用于接收驱动信号并驱动激光器模块的驱动板；当需要多个激光器模块协同工作以输出更高功率的激光时，由于每个激光器模块通过对应的控制电路产生驱动信号进行驱动，容易出现驱动信号不同步，从而导致多个激光器模块输出的激光波形出现叠加不同步、峰值功率达不到设计指标的问题。
[0003]现有的多激光器模块控制系统，主要通过延时生成器对多个激光器模块输出的脉冲激光进行相对序控制，这种方式虽然可以实现叠加同步，但存在延时误差，降低了控制精度；同时，由于理想脉冲激光模型下，激光输出的上升沿和下降沿可看作是快速上升和下降，即上升、下降没有延时，而实际上，脉冲激光输出时其上升和下降过程必定是有延时的，从而进一步降低了多个激光器模块的控制精度。
[0004]因此，如何对多个激光器模块进行精确控制，以实现多个激光器模块输出的波形同步叠加、峰值功率达到设计指标是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供激光控制系统、方法及激光设备，以缓解上述技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种激光控制系统，该系统包括：控制器、脉冲调制模块、电源驱动模块、多个激光模块和合成输出模块；其中，脉冲调制模块和电源驱动模块的一端均与控制器连接，另一端均与多个激光模块连接，多个激光模块与合成输出模块连接；且，多个激光模块被配置为同步输出和异步输出中的任一种输出模式或者两种输出模式的组合；控制器，用于读取输出模式、预设输出功率和脉冲参数，并根据输出模式、预设输出功率和多个激光模块的额定功率确定目标激光模块的数量及每一目标激光模块的单独输出功率；以及，将数量、脉冲参数和输出模式发送至脉冲调制模块；其中，脉冲参数包括预设脉宽和预设幅度，目标激光模块用于表征当前待驱动的激光模块；脉冲调制模块，用于根据脉冲参数生成PWM信号源，并以PWM信号源为基础作分频调制，生成每一目标激光模块的基准调制信号；或者，直接以PWM信号源作为每一目标激光模块的基准调制信号，将基准调制信号分别发送至每一目标激光模块；合成输出模块，用于将多个目标激光模块的输出激光合束成激光光源并输出。
[0007]优选地，脉冲调制模块包括PWM单元和逻辑单元；其中，PWM单元的一端与控制器连接，另一端与逻辑单元连接，逻辑单元与多个激光模块连接，且，逻辑单元还与控制器连接；PWM单元，用于根据脉冲参数生成PWM信号源，并将PWM信号源发送至逻辑单元；逻辑单元，用
于在多个激光模块的异步输出模式下，对PWM信号源作分频调制，生成每一目标激光模块的基准调制信号；以及，在多个激光模块的同步输出模式下，直接以PWM信号源作为每一目标激光模块的基准调制信号，并将基准调制信号分别发送至每一目标激光模块。
[0008]优选地，目标激光模块的数量为两个以上；逻辑单元，还用于在异步输出模式下，获取控制器发送的脉冲控制命令，并根据脉冲控制命令对PWM信号源进行脉冲控制，得到两路以上的基准调制信号，并将两路以上的基准调制信号分别发送至目标激光模块，以使目标激光模块根据对应的基准调制信号输出激光；其中，基准调制信号包括以下之一：两路以上的单脉冲依时序轮换输出的PWM脉冲信号、两路以上的对称数量脉冲串依时序轮换输出的PWM脉冲信号和两路以上的非对称数量脉冲串依时序轮换输出的PWM脉冲信号。
[0009]优选地，该系统还包括激光检测模块；其中，激光检测模块与控制器连接；激光检测模块，用于采集激光光源的光源参数，并将光源参数发送至控制器；其中，光源参数包括输出脉宽和输出幅度；控制器，还用于根据光源参数和脉冲参数生成脉宽校正值和幅度校正值；以及，将脉宽校正值发送至脉冲调制模块，以使脉冲调制模块根据脉宽校正值对多个目标激光模块输出的激光的脉宽进行校正，并将幅度校正值发送至电源驱动模块，以使电源驱动模块根据幅度校正值对多个目标激光模块输出的激光的幅度进行校正。
[0010]优选地，控制器，用于将输出脉宽与预设脉宽进行比较得到脉宽偏差值，并将脉宽偏差值作为脉宽校正值；脉冲调制模块，用于根据脉宽校正值生成PWM校正信号，并将PWM校正信号发送至多个目标激光模块，以使多个目标激光模块根据PWM校正信号输出校正后的激光。
[0011]优选地，控制器，还用于根据输出幅度和预设幅度计算得到幅度偏差值，并根据幅度偏差值和目标激光模块的数量进行均摊计算得到幅度校正值；以及，根据幅度校正值生成校正驱动电流，并将校正驱动电流发送至电源驱动模块，以使电源驱动模块根据校正驱动电流调整多个目标激光模块输出的激光的幅度。
[0012]优选地，控制器，还用于生成开启使能信号和关闭使能信号，并将开启使能信号发送至多个目标激光模块，以使多个目标激光模块根据开启使能信号开启；以及，将关闭使能信号发送至非目标激光模块，以使非目标激光模块根据关闭使能信号关闭；其中，非目标激光模块为多个激光模块中除目标激光模块之外的激光模块。
[0013]优选地，激光模块包括：Tm：YAG激光器、Tm：YLF激光器、Tm：YAP激光器、Tm：LuAG激光器、Tm：LuLF激光器、Tm：LuAP激光器、Tm光纤激光器和Ho：YAG激光器中的一种或一种以上；目标激光模块的输出激光为脉冲状激光和连续状激光中的任一种或两种的结合。
[0014]第二方面，本专利技术实施例还提供一种激光控制方法，该方法应用于上述第一方面的激光控制系统；该方法包括：获取用户设定的输出模式、预设输出功率和脉冲参数，并根据输出模式、预设输出功率和多个激光模块的额定功率确定目标激光模块的数量及每一目标激光模块的单独输出功率；其中，脉冲参数包括预设脉宽和预设幅度，输出模式为同步输出和异步输出中的任一种，目标激光模块用于表征当前待驱动的激光模块；将数量、脉冲参数和输出模式发送至脉冲调制模块，以使脉冲调制模块根据脉冲参数生成PWM信号源，并以PWM信号源为基础作分频调制，生成每一目标激光模块的基准调制信号；或者，直接以PWM信号源作为每一目标激光模块的基准调制信号，将基准调制信号分别发送至每一目标激光模块；将多个目标激光模块的输出激光合束成激光光源并输出。
[0015]优选地，多个激光模块还配置有预设出光次序，将数量、脉冲参数和输出模式发送至脉冲调制模块的步骤之前，该方法还包括：获取上次发光的出光记录，并根据出光记录、预设出光次序和数量，确定多个目标激光模块对应的当前发光次序。
[0016]优选地，根据出光记录、预设出光次序和数量，确定多个目标激光模块对应的当前发光次序的步骤，包括：获取出光记录中的首位激光模块，在预设出光次序中，将首位激光模块的下一激光模块作为当前发光次序的首位目标激光模块，并根据数量和预设出光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、脉冲调制模块、电源驱动模块、多个激光模块和合成输出模块；其中，所述脉冲调制模块和所述电源驱动模块的一端均与所述控制器连接，另一端均与多个所述激光模块连接，多个所述激光模块与所述合成输出模块连接；且，多个所述激光模块被配置为同步输出和异步输出中的任一种输出模式或者两种输出模式的组合；所述控制器，用于读取输出模式、预设输出功率和脉冲参数，并根据所述输出模式、所述预设输出功率和多个所述激光模块的额定功率确定目标激光模块的数量及每一目标激光模块的单独输出功率；以及，将所述数量、所述脉冲参数和所述输出模式发送至所述脉冲调制模块；其中，所述脉冲参数包括预设脉宽和预设幅度，所述目标激光模块用于表征当前待驱动的激光模块；所述脉冲调制模块，用于根据所述脉冲参数生成PWM信号源，并以所述PWM信号源为基础作分频调制，生成每一所述目标激光模块的基准调制信号；或者，直接以所述PWM信号源作为每一所述目标激光模块的基准调制信号，将所述基准调制信号分别发送至每一所述目标激光模块；所述合成输出模块，用于将多个所述目标激光模块的输出激光合束成激光光源并输出。2.根据权利要求1所述的激光控制系统，其特征在于，所述脉冲调制模块包括PWM单元和逻辑单元；其中，所述PWM单元的一端与所述控制器连接，另一端与所述逻辑单元连接，所述逻辑单元与多个所述激光模块连接，且，所述逻辑单元还与所述控制器连接；所述PWM单元，用于根据所述脉冲参数生成PWM信号源，并将所述PWM信号源发送至所述逻辑单元；所述逻辑单元，用于在多个所述激光模块的异步输出模式下，对所述PWM信号源作分频调制，生成每一所述目标激光模块的基准调制信号；以及，在多个所述激光模块的同步输出模式下，直接以所述PWM信号源作为每一所述目标激光模块的基准调制信号，并将所述基准调制信号分别发送至每一所述目标激光模块。3.根据权利要求2所述的激光控制系统，其特征在于，所述目标激光模块的数量为两个以上；所述逻辑单元，还用于在异步输出模式下，获取所述控制器发送的脉冲控制命令，并根据所述脉冲控制命令对所述PWM信号源进行脉冲控制，得到两路以上的基准调制信号，并将两路以上的所述基准调制信号分别发送至所述目标激光模块，以使所述目标激光模块根据对应的所述基准调制信号输出激光；其中，所述基准调制信号包括以下之一：两路以上的单脉冲依时序轮换输出的PWM脉冲信号、两路以上的对称数量脉冲串依时序轮换输出的PWM脉冲信号和两路以上的非对称数量脉冲串依时序轮换输出的PWM脉冲信号。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的激光控制系统，其特征在于，所述系统还包括激光检测模块；其中，所述激光检测模块与所述控制器连接；所述激光检测模块，用于采集所述激光光源的光源参数，并将所述光源参数发送至所述控制器；其中，所述光源参数包括输出脉宽和输出幅度；所述控制器，还用于根据所述光源参数和所述脉冲参数生成脉宽校正值和幅度校正值；以及，将所述脉宽校正值发送至所述脉冲调制模块，以使所述脉冲调制模块根据所述脉宽校正值对多个所述目标激光模块输出的激光的脉宽进行校正，并将所述幅度校正值发送
至所述电源驱动模块，以使所述电源驱动模块根据所述幅度校正值对多个所述目标激光模块输出的激光的幅度进行校正。5.根据权利要求4所述的激光控制系统，其特征在于，所述控制器，用于将所述输出脉宽与所述预设脉宽进行比较得到脉宽偏差值，并将所述脉宽偏差值作为脉宽校正值；所述脉冲调制模块，用于根据所述脉宽校正值生成PWM校正信号，并将所述PWM校正信号发送至多个所述目标激光模块，以使多个所述目标激光模块根据所述PWM校正信号输出校正后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢念增，李建兴，吉恩才，李润东，田兵，朱洲，吴键斌，李洪举，
申请(专利权)人：莱凯医疗器械北京有限公司，
类型：发明
国别省市：