一种激光器、MCU控制器及激光能量自适应调整方法

一种激光器、mcu控制器及激光能量自适应调整方法
技术领域
1.本技术涉及一种激光器、mcu控制器及激光能量自适应调整方法，属于激光控制领域。


背景技术：

2.在激光技术领域中，非线性光学晶体切割都具有相位匹配角度，激光腔在长时间的运行过程中，激光腔内的相位匹配角度会随着外部环境或者机械机构的微小变化而改变，从而导致激光输出的不稳定性。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种新型自适应激光能量调整电路，可操作性强，效果显著，在保证了激光长期稳定输出的前提下，可以大大降低激光器维护成本。
4.本发明旨在自适应补偿外部因素对腔体的扰动，来达到长期稳定激光输出的作用。通过mcu控制器来调整激光晶体温度，使激光谐振腔达到最优，从而可以实现长期稳定激光输出。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种激光器，包括激光腔、激光控制单元；
6.所述激光腔包括泵浦源、非线性激光晶体、恒温控制器；
7.所述激光控制单元包括mcu微控单元、激光能量监测单元、激光开光控制单元；
8.所述mcu微控单元分别与所述恒温控制器、所述激光能量监测单元、所述激光开光控制单元电连接；
9.所述恒温控制器用于测量所述非线性晶体的温度并输出温度测量值以及调整非线性激光晶体温度；
10.所述mcu微控单元用于调控非线性激光晶体的匹配角度。
11.可选地，所述mcu微控单元包括接收模块、处理模块、反馈模块；
12.其中所述接收模块与激光能量监测单元激连接，用于接收激光能量监测单元输出的能量值信号；
13.所述处理模块用于对接收的数据进行处理分析；
14.所述反馈模块与所述恒温控制器连接，根据处理模块分析结果输出反馈信号。
15.所述激光能量监测单元包括激光能量计。
16.可选地，所述激光能量监测单元与所述激光腔电连接，用于监测输出的激光能量；
17.所述激光开光控制单元与泵浦源电连接，用于触发泵浦源输出激光。
18.可选地，所述恒温控制器连续测量所述非线性激光晶体温度，输出温度信号；
19.可选地，所述激光能量监测单元连续监测输出的激光能量。
20.本技术的另一个方面，提供一种mcu控制器，所述mcu控制器包括接收模块、处理模块、反馈模块；
21.所述接收模块用于接收监测信号；
22.所述处理模块与接收模块电连接，接收所述接收模块的信号数据，进行处理分析；
23.所述反馈模块与处理模块电连接，接收处理模块输出的处理分析结果，输出执行信号；
24.所述mcu控制器用于上述的激光器中。
25.可选地，所述接收模块包括rs232接口i、所述rs232接口i与所述激光能量监测单元连接，用于接收所述激光能量监测单元的能量值；
26.所述处理模块用于存储每个晶体温度点对应的能量值、判断晶体温度值、选取最优晶体温度值。
27.所述反馈模块用于接收处理模块输出的处理分析结果，输出执行信号；所述反馈模块包括rs232接口ii和bnc接口，其中所述rs232接口ii与所述恒温控制器连接，用于设置恒温控制器的温度值；所述bnc接口与所述激光开光控制单元连接，反馈模块输出ttl信号控制激光开关控制单元。
28.本技术的再一个方面，提供一种激光能量自适应调整方法，所述方法包括：
29.激光器中的mcu微控单元根据激光腔输出的激光能量以及非线性激光晶体的温度，调节非线性激光晶体的温度，实现激光与激光晶体的匹配角度相适应；
30.其中所述激光器选自上述的激光器；
31.所述激光器中包括上述的mcu控制器。
32.可选地，所述方法具体包括：
33.(1)恒温控制器监测所述非线性激光晶体的温度，并输出温度信号；
34.(2)激光能量监测单元监测激光输出能量，并输出能量信号；
35.(3)mcu控制单元接收温度信号和能量信号，处理分析补偿调控；并输出处理分析后的调整温度；
36.(4)恒温控制器接收到mcu控制单元输出的调整温度信号，调整所述非线性激光晶体的温度，通过激光能量监测单元监测激光输出能量的稳定性。
37.可选地，所述方法具体包括：
38.mcu微控单元通过反馈模块控制所述非线性激光晶体的温度，待所述温度恒定后，mcu微控单元触发激光开光控制单元，控制激光能量输出，通过接收模块接收激光能量监测单元的能量监测结果，经过处理模块处理分析，由反馈模块反馈执行信号，调整恒温控制器的温度，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应。
39.可选地，所述处理模块在一定的温度范围内，从某一温度开始，按一定的温度变化量δt，增加或减少，找到能量的最高点。
40.所述处理模块处理分析的方法包括：
41.在35℃～50℃的温度范围内的任一温度条件下，触发激光电源，获取激光能量值j1，对所述非线性激光晶体的温度变化方向按照增加温度方向施加δt温度变化量，达到温度t，所述温度t稳定后获取激光能量值j2，根据j2与j1的大小关系调整所述非线性激光晶体的温度，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应；
42.可选地，当j2＝j1时，维持所述非线性激光晶体温度t，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应；
43.可选地，当j2＞j1时，继续增加非线性激光晶体温度至j2≤j1，实现激光和非线性
激光晶体的匹配角度相适应；
44.可选地，当j2＜j1时，判断所述非线性激光晶体的温度变化方向，其中所述温度变化方向包括增加温度方向或降低温度方向；
45.当所述非线性激光晶体的温度变化方向为增加温度方向，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应的温度为t-δt；
46.当所述非线性激光晶体的温度变化方向为降低温度方向，降低所述非线性激光晶体温度2
×
δt达到温度t1，所述温度t1稳定后获取激光能量值j3，当j3＞j1时，继续降低所述非线性激光晶体温度至j3≤j1，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应；当j3＝j1时，维持所述非线性激光晶体温度t1，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应；当j3小于j1时，实现激光和非线性激光晶体的匹配角度相适应的温度为t1+δt。
47.由于非线性激光晶体的匹配角度是随着温度的变化而改变的(如图2所示)，因此激光器中配备了这套控制器。由mcu(stm32控制器)通过rs232串口控制激光晶体恒温控制器的温度，待温度恒定后，mcu触发激光电源，控制激光能量输出，通过激光能量计的能量反馈使激光和激光晶体的匹配角度达到最优，从而补偿了机械变形，外部扰动，外界温度变化等造成的激光器失调问题，从而简化了调节，节约人工，减少维护成本，保证了激光长期稳定输出。
48.本技术能产生的有益效果包括：
49.(1)本技术所提供的一种新型自适应激光能量调整电路，可操作性强，效果显著，在保证了激光长期稳定输出的前提下，可以大大降低激光器维护成本。
50.(2)新型自适应激光能量调整电路，通过激光能量计的能量反馈使激光和激光晶体的匹配角度达到最优，补偿了机械变形，外部扰动，外界温度变化等造成的激光器失调问题，从而简化了调节，节约人工，减少维护成本，保证了激光长期稳定输出。
附图说明
51.图1为实施例1提出的新型激光器的自适应激光能量调整电路结构示意图。
52.图2为非线性晶体温度与相位匹配角度的关系示意图。
53.图3为mcu微控单元中处理模块处理分析数据的流程图。
具体实施方式
54.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
55.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员都知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
56.实施例1
57.本发明提出的新型激光器，如图1所示，包括三部分：激光腔体、激光控制单元；
58.所述激光腔体包括泵浦源、激光晶体和恒温控制器；
59.所述激光控制单元包括激光能量计，激光电源，mcu控制器；
60.mcu控制器rs232串口分别与恒温控制器、激光能量计连接；
61.mcu控制器与激光电源连接，触发激光电源控制泵浦发射激光；
62.泵浦发生激光经由激光晶体。
63.实施例2
64.采用实施例1组装的激光器，进行自适应激光能量调整，具体工作原理为：非线性激光晶体的匹配角度是随着温度的变化而改变的(如图2所示)，由mcu(stm32控制器)通过rs232串口控制激光晶体恒温控制器的温度，待温度恒定后，mcu触发激光电源，控制激光能量输出，通过激光能量计的能量反馈使激光和激光晶体的匹配角度达到最优；
65.具体调整过程通过mcu中处理模块实现，具体流程图见图3，在35-50℃温度范围内任一温度条件下，触发激光电源，获取激光能量值j1，对所述激光晶体的温度变化方向按照增加温度方向施加δt温度变化量，达到温度t，所述温度t稳定后获取激光能量值j2，根据j2与j1的大小关系调整所述激光晶体的温度，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应；
66.当j2＝j1时，维持所述激光晶体温度t，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应；
67.当j2＞j1时，继续增加激光晶体温度至j2≤j1，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应；
68.当j2＜j1时，判断所述激光晶体的温度变化方向，其中所述温度变化方向包括增加温度方向或降低温度方向；
69.当所述激光晶体的温度变化方向为增加温度方向，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应的温度为t-δt；
70.当所述激光晶体的温度变化方向为降低温度方向，降低所述激光晶体温度δt1达到温度t1，其中δt1＞δt，所述温度t1稳定后获取激光能量值j3，当j3＞j1时，继续降低所述激光晶体温度至j3≤j1，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应；当j3＝j1时，维持所述激光晶体温度t1，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应；当j3小于j1时，实现激光和激光晶体的匹配角度相适应的温度为t1+δt1。
71.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。