[發明專利]高精度激光功率閉環控制器

無效

• 申請號: 201410184010.5
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN104009383A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 田英干;廖洋;亓秀芹
• 申請（專利權）人: 蘇州固德聚峰激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高精度激光功率閉環控制器。

背景技術

一般的激光器本身的功率穩定性約在百分之幾的范圍，不能直接應用。需要采取一些特殊措施才能使其穩定度達到工業應用的水平。引起激光功率起伏的原因有電源電流波動、腔鏡和腔體支架形變、激光模式跳變、自發輻射、激活介質增益系數以及腔體損耗系數的變化等。

穩定激光功率主要有兩個途徑：

(1)穩定激光器本身。通過電源調整、腔內空氣隔離、頻率穩定以及選用溫度系數小的支架等方法，可將激光器輸出功率控制在1％附近。

(2)穩定激光器的輸出光束。不管什么原因引起的激光功率變化，反映在輸出光束上是一個合成的效果，即光功率無規律的起伏。通過光反饋的方法直接對激光輸出光束進行調制，以抵消激光束的這種功率起伏。

激光功率的不穩定性是目前尚未完滿解決的問題。已有報道采用光電反饋控制電源、光電晶體的方法對激光的輸出功率進行穩定控制(CN85200008，CN200710109674.5)，此處我們使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機；調節中性密度濾光片的方法。該中性密度濾光片型激光功率穩定裝置的特點是：可調節任何波長，任意大小的激光功率，結構簡單，操作方便，調節功率穩定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率在緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1％的穩定功率輸出。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度激光功率閉環控制器，使用可編程邏輯控制器控制步進電機，調節圓形連續可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器。當激光輸出功率緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1％的穩定功率輸出。

本發明的技術解決方案如下：

一種高精度激光功率閉環控制器，其特征在于包括使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機，調節圓形連續可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器，實現激光功率的長時間穩定輸出。

所述激光器(1)的輸出光束(8)經圓形連續可變金屬型中性密度濾光片(2)反射和透射，反射光(9)投射到光電探頭(3)上，此信號經放大電路(4)后輸入可編程邏輯控制器(7)，通過預先設定的程序將控制信號傳遞給步進電機驅動器(6)，再由驅動器控制步進電機(5)的轉動，從而帶動中性減光板(2)轉動，使其達到合適的衰減量以保證獲得穩定的激光光束(10)。

光電探頭接收的反射光信號隨激光器輸出功率而浮動，并且與光束最后的輸出成線性互補關系。適合調節任何波長，任意大小的激光功率，結構簡單，操作方便，調節功率穩定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率在緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1％的穩定功率輸出。

系統通電后自動復位待命，當設定好所需要的激光功率值時，系統快速驅動步進電機，調節中性密度濾光片正轉或反轉，尋找所需穩定的激光功率。當激光功率存在波動時，系統自動調節中性密度濾光片，使輸出功率維持在恒定值，抵消不穩定因素的影響。由于步進電機的機械運動較慢，故需另增加延時程序，調節延時的長短可改變單位時間調節次數。

與以往的技術相比較，本發明的優點在于：

1.適合調節任何波長，任意大小的激光功率，

2.調節功率穩定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1％的穩定功率輸出。

3.結構簡單，操作方便，編程簡單。

4.系統的設計、安裝、調試工作量少，維修方便，性能價格比高

5.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。

附圖說明

圖1是本發明高精度激光功率閉環控制器的示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

對北京科學儀器廠生產的He-Ne激光器用相干公司PM3激光功率計測量，連續24小時內功率變8.3％。加裝本裝置后仍用上述功率計測量24小時，功率變化0.8％。本裝置使用中性密度濾光片是對可見光范圍內各種激光設計的，如果是中紅外或CO₂激光器可將中性密度濾光片改為硅、鍺材料，光電探頭在CO₂激光器時改為熱釋電探測器，并以半導體致冷降溫，可以得到更加穩定的光輸出。