激光系统和用于驱动激光系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及激光系统和用于驱动激光系统的方法。本公开包括一种用于驱动激光系统的方法，其中激光系统包括：至少一个激光二极管，该至少一个激光二极管被布置用于发光；电子电路，该电子电路被配置用于通过施加电驱动电流来驱动激光二极管；以及功率传感器装置，该功率传感器装置包括用于测量光功率输出的至少一个功率传感器，其中该方法包括：将电驱动电流施加到至少一个激光二极管并维持在设定点；通过功率传感器装置来确定当前光功率输出的测量值；将当前光功率输出的测量值与目标光功率输出进行比较；以及当目标光功率输出与当前光功率输出之间的差的绝对值超过阈值时，将电驱动电流调节并维持在新的设定点。驱动电流调节并维持在新的设定点。驱动电流调节并维持在新的设定点。

【技术实现步骤摘要】
激光系统和用于驱动激光系统的方法


[0001]本公开涉及一种用于利用二极管激光器驱动激光系统的改进方法以及一种应用该改进方法的激光系统。

技术介绍

[0002]许多激光系统的关键是维持恒定的光功率输出。这可能很重要，例如在对敏感的有机材料使用激光灯的医疗领域中，或者在需要以精确的方式控制功率输出的加工行业中。
[0003]诸如在EP3901655A1中所示，激光系统将例如恒定的电驱动电流施加到激光二极管。然而，由于激光二极管会随着时间的推移而劣化，并且因为它们的有效性对外部环境也很敏感，所以供应到激光二极管的恒定电流无法确保恒定的光功率输出。借助于光功率输出传感器来检查光功率输出并将这些数据用于控制电驱动电流的反馈回路是众所周知的。在这样的常规控制方案中，可以调节驱动电流以维持从光功率输出传感器输出的恒定值。然而，该常规方法趋于将这些传感器的信号噪声传递到激光二极管本身的光功率输出上。
[0004]因此，仍然需要该
中的进一步贡献。

技术实现思路

[0005]本公开的目的提供一种用于以光功率输出随时间的波动很小的稳健方式驱动激光系统的方法。该目的利用根据本公开的激光系统和根据本公开的用于驱动激光系统的方法来实现。
[0006]根据本公开，本专利技术的用于驱动激光系统的方法，该激光系统包括：至少一个激光二极管，该至少一个激光二极管被配置并布置用于发光；电子电路，该电子电路被配置成通过施加电驱动电流来驱动至少一个激光二极管；以及功率传感器装置，该功率传感器装置包括至少一个功率传感器，该至少一个功率传感器被配置成测量至少一个激光二极管的光功率输出，该方法包括：将电驱动电流施加到至少一个激光二极管并维持在设定点；使用功率传感器装置来确定至少一个激光二极管的当前光功率输出的测量值；将当前光功率输出的测量值与目标光功率输出进行比较；以及当目标光功率输出与当前光功率输出之间的差的绝对值满足或超过阈值时，将电驱动电流调节到新的设定点。在这样的实施例中，可以在至少第一时间段内将电驱动电流维持在新的设定点。
[0007]以这种方式，功率传感器装置的信号噪声不被传递到激光二极管的光功率输出，但相对于常规恒定功率输出控制方案，以使光功率输出随时间的波动最小化的方式实现了对激光二极管的反馈。
[0008]在至少一个实施例中，电子电路包括功率传感器装置的校准数据，其中通过针对至少一个激光二极管的一组不同的光功率输出值校准先前的测量值来生成校准数据，并且其中电驱动电流的调节和维持是基于校准数据。在这样的实施例中，可以通过在一定范围(例如，0至500W)内提升光功率、同时测量和记录来自功率传感器装置中的每个功率传感器
的输出来生成校准数据。校准数据可以存储在电子电路中或作为电子电路的一部分，该电子电路被配置用于执行该方法的其余部分。生成新的校准数据可以在任何时候执行，以用于执行该方法的其余部分。
[0009]在至少一个实施例中，功率传感器装置包括多个功率传感器，该多个功率传感器中的每一个被配置成测量至少一个激光二极管的对应光功率输出。在某些这种实施例中，设定了对应目标值，其中当每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的大多数超过阈值时，调节电驱动电流。在其它实施例中，当每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的大多数超过阈值时，调节电驱动电流。在另外其它实施例中，当每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的最小值超过阈值时，调节电驱动电流。在这种实施例中，对激光二极管的反馈对比来自激光系统本身的噪声更不受影响且稳健。
[0010]在至少一个实施例中，阈值是能够调节的。在这种实施例中，可以相应地考虑和补偿诸如环境温度的对功率传感器装置和/或至少一个激光二极管的影响。
[0011]在至少一个实施例中，将至少一个功率传感器的输出数据在至少0.1秒或至少1秒的第二时间段内进行时间平均，和/或将至少一个功率传感器的输出数据在至多10秒或至多5秒的时间段内进行时间平均，其中从经时间平均的输出数据中计算激光光功率输出的测量值。在这种实施例中，可以进一步减少来自功率传感器装置的噪声。
[0012]在至少一个实施例中，在第三时间段内重复这些方法步骤，该第三时间段少于激光二极管的一周的运行时间，例如，少于48小时的运行时间，和/或其中第三时间段多于100毫秒的运行时间或多于一秒的运行时间。
[0013]在至少一个实施例中，在前一设定点与后一设定点之间的过渡在少于一秒内发生，例如，少于0.1秒内发生。
[0014]在至少一个实施例中，依据对至少一个激光二极管的电驱动电流功率的调节的阶跃幅度，来实现对电驱动电流的阶跃变化，并且其中对电驱动电流功率的调节的阶跃幅度小于10毫瓦，例如小于3毫瓦，和/或其中电驱动电流的电驱动电流功率修正的阶跃变化大于0.1毫瓦，例如大于0.3毫瓦。
[0015]在至少一个实施例中，功率传感器装置包括以下传感器中的至少一个：光电二极管传感器、光敏电阻、光电导体、光电晶体管、热电堆和微测热辐射计。
[0016]在根据本公开的至少一个实施例中，本专利技术的激光系统包括：激光二极管，该激光二极管被布置用于发光；电子电路，该电子电路被布置用于通过施加电驱动电流来驱动激光二极管；功率传感器装置，该功率传感器装置包括用于测量激光光功率输出的至少一个功率传感器，其中电子电路被配置成执行根据本公开的方法的至少一个实施例的方法步骤。激光系统的这种实施例能够使具有反馈回路的激光系统更加稳定。
[0017]在至少一个实施例中，激光系统进一步包括壳体，激光二极管、电子电路和功率传感器装置设置在该壳体中。
[0018]在至少一个实施例中，功率传感器装置的至少一个功率传感器包括多个功率传感器，该多个功率传感器中的每一个被配置成测量至少一个激光二极管的对应光功率输出。
附图说明
[0019]所描述的实施例和本文所包含的其它特征、优点和公开内容以及实现它们的方式将变得显而易见，并且通过参考与所附附图结合的本公开的各种实施例的以下描述，将更好地理解本公开，其中：
[0020]图1说明了激光系统的光学激光输出和传感器输出的示例性变化，并说明了根据本公开的方法的调节；
[0021]图2示出了根据本公开的示例性方法；以及
[0022]图3示出了根据本公开的示例性激光系统。
具体实施方式
[0023]图1说明了根据本公开的激光系统1的光功率输出12和激光系统1的激光二极管3的电驱动电流13的示例性变化(也参见图3)。为了使激光系统的光功率输出12保持在一定的期望范围内，安装了功率传感器装置5，该功率传感器装置带有用于测量光功率输出的至少一个功率传感器，并且设定了低于和高于目标光功率输出10的阈值11。电驱动电流13被设定在设定点处并保持稳定，并且至少在其间是恒定的，使得由于电驱动电流13引起的几乎为零的噪声被传递到激光二极管3，且因此被传递到激光系统1的光功率输出。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于驱动激光系统的方法，其中所述激光系统包括：至少一个激光二极管，所述激光二极管被配置并布置用于发光；电子电路，所述电子电路被配置成通过施加电驱动电流来驱动所述激光二极管；以及功率传感器装置，所述功率传感器装置包括至少一个功率传感器，所述至少一个功率传感器被配置成测量所述激光二极管的光功率输出，所述方法包括：将所述电驱动电流施加到所述激光二极管并维持在设定点；使用所述功率传感器装置来确定所述激光二极管的当前光功率输出的测量值；将所述当前光功率输出的测量值与目标光功率输出进行比较；当所述目标光功率输出与所述当前光功率输出之间的差的绝对值满足或超过阈值时，将所述电驱动电流调节到新的设定点；以及在至少第一时间段内将所述电驱动电流维持在所述新的设定点。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子电路包括所述功率传感器装置的校准数据，其中通过针对所述激光二极管的光功率输出值的不同集合以校准先前的测量值来生成所述校准数据，并且其中所述电驱动电流的调节和维持基于所述校准数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述功率传感器装置的所述至少一个功率传感器包括多个功率传感器，所述多个功率传感器中的每一个被配置成测量所述激光二极管的对应光功率输出。4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于所述多个功率传感器中的每个功率传感器，对应目标值被设定，并且其中在以下情况时调节所述电驱动电流：每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的大多数超过阈值；或者每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的最小值超过阈值；或者每个对应目标值与每个对应测量的光功率输出之间的差的绝对值中的最大值超过阈值。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述阈值是能够调节的。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，将所述至少一个功率传感器的输出数据在第二时间段内进行时间平均，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔光学分析股份有限公司，
类型：发明
国别省市：