[實(shí)用新型]可調(diào)諧激光器的閉環(huán)反饋智能控制系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920108975.0
• 申請(qǐng)日: 2009-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201413925Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗;李喆;陳江博;范峰;張新平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/094
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/094;H01S3/10;G05B19/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種可調(diào)諧激光器的閉環(huán)反饋智能控制系統(tǒng)，屬于光電子、激光、光學(xué)頻率變換和光電子與光通信控制應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

一直以來(lái)，通過(guò)光學(xué)參量激光器中加入可調(diào)諧的光學(xué)元件后，產(chǎn)生可調(diào)諧激光輸出，得到應(yīng)用領(lǐng)域所需要的激光頻率，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外多年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一，以及不同波段，如紫外、可見(jiàn)到近中紅外、以及THz波段的連續(xù)可調(diào)諧激光的廣泛應(yīng)用，特別是在激光醫(yī)學(xué)和生物學(xué)，激光化學(xué)和同位素分離，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，微加工技術(shù)到物質(zhì)系統(tǒng)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析的需求，使得研究者們采用不同的技術(shù)研發(fā)可調(diào)諧激光器，使得可調(diào)諧激光器輸出的波段越來(lái)越寬。目前，在可調(diào)諧激光器件中，高功率高光束質(zhì)量的連續(xù)或脈沖激光器作為泵浦光源和適合于不同波段的優(yōu)質(zhì)的非線(xiàn)性光學(xué)晶體的問(wèn)世，可調(diào)諧光學(xué)參量激光器的研究不再成為難題。但是，到目前為止，在可調(diào)諧激光器中的調(diào)諧部件，有的是采用手動(dòng)來(lái)調(diào)整放置非線(xiàn)性晶體的機(jī)械裝置，或控制諧振腔中的色散元件；有的是通過(guò)微機(jī)智能控制放置非線(xiàn)性晶體的機(jī)械裝置，或控制可調(diào)諧激光器的色散元件，以達(dá)到所需要的激光連續(xù)輸出。近年來(lái)也出現(xiàn)不少對(duì)于使用計(jì)算機(jī)/單片機(jī)控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用以調(diào)諧激光器的輸出光波長(zhǎng)的報(bào)道和實(shí)驗(yàn)。但是大多只能局限于專(zhuān)用/專(zhuān)有設(shè)備，作用某一種晶體的專(zhuān)用角度調(diào)諧控制系統(tǒng)。而且其功能上大都不夠完善，不能完成諸如自動(dòng)定標(biāo)、輸出波長(zhǎng)檢測(cè)等復(fù)雜操作。而這些在實(shí)際操作中，不管是手動(dòng)或智能控制都不能直接測(cè)量可調(diào)諧激光器輸出的激光，必須通過(guò)檢測(cè)設(shè)備將輸出激光的能量和波長(zhǎng)檢測(cè)出來(lái)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有的調(diào)諧控制系統(tǒng)的不能完成輸出波長(zhǎng)自動(dòng)定標(biāo)、輸出波長(zhǎng)檢測(cè)復(fù)雜的缺陷，提出了一種可調(diào)諧激光器的閉環(huán)反饋智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用閉環(huán)反饋控制，自動(dòng)控制可調(diào)諧激光器輸出的激光參數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。本系統(tǒng)包括抽運(yùn)源、可調(diào)諧激光器、分光鏡、光柵單色儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、非線(xiàn)性晶體、用于放置非線(xiàn)性晶體的機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、以及主機(jī)。其中：由抽運(yùn)源發(fā)出的激光抽運(yùn)可調(diào)諧激光器，由可調(diào)諧激光器輸出的激光經(jīng)分光鏡后一部分輸出應(yīng)用，另一部分被光柵單色儀接收，經(jīng)后續(xù)的電路來(lái)形成閉環(huán)控制，具體為：光柵單色儀的輸出端與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，接收輸出激光的參數(shù)，以精確反饋給通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)通訊部分與主機(jī)相連，通訊部分通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與放置非線(xiàn)性晶體的機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)相連.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)光柵單色儀采集分光鏡的輸出激光參數(shù)，并經(jīng)通訊部分傳送給主機(jī)，主機(jī)將采集的激光參數(shù)與在主機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)置的激光參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)二者之間的差值形成控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過(guò)通訊部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制非線(xiàn)性晶體的角度，調(diào)節(jié)激光的輸出參數(shù)與主機(jī)內(nèi)預(yù)先設(shè)置的激光參數(shù)一致，形成閉環(huán)控制。

所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次連接的光電探頭、放大器、增益控制器、噪聲消除、可控積分器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，光電探頭接收光柵單色儀的輸出激光，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與通訊部分相連。

所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器，分別與機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，控制機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的角度。

本實(shí)用新型以計(jì)算機(jī)為主機(jī)完成對(duì)整個(gè)光路系統(tǒng)激光輸出參數(shù)的閉環(huán)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)激光器的輸出波長(zhǎng)的自動(dòng)定標(biāo)、自動(dòng)的完成功率檢測(cè)和調(diào)節(jié)、波長(zhǎng)和功率監(jiān)測(cè)報(bào)警等多種功能。

閉環(huán)反饋智能控制系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足人機(jī)對(duì)話(huà)，對(duì)可調(diào)諧激光器輸出的波長(zhǎng)進(jìn)行控制，并同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集檢測(cè)設(shè)備將檢測(cè)的輸出波長(zhǎng)反饋給通信機(jī)構(gòu)，再進(jìn)一步精確控制輸出的激光。該閉路反饋智能控制系統(tǒng)只適用于非線(xiàn)性晶體的角度調(diào)諧激光系統(tǒng)，可以按照需要，方便地在主機(jī)上輸入不同非線(xiàn)性晶體的調(diào)諧角度數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，也就是整合機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)控制器、單色儀、功率計(jì)等設(shè)備，以計(jì)算機(jī)為主機(jī)對(duì)其統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光器的輸出波長(zhǎng)的自動(dòng)定標(biāo)、智能的波長(zhǎng)輸出、自動(dòng)功率檢測(cè)和調(diào)節(jié)、波長(zhǎng)和功率監(jiān)測(cè)等多種功能于一身的軟、硬件系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1可調(diào)諧激光器閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)原理圖的俯視圖

圖2可調(diào)諧激光器閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖3可調(diào)諧激光器的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖