CN102255234B - 激光器首脉冲抑制控制方法及系统和激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光器首脉冲抑制控制系统及方法和激光器，该方法包括：获取抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组；按照设定时间间隔，依次调用调制控制电压数组中的每一个调制控制电压；对调制控制电压进行数模转换，变为模拟调制控制电压；输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制。本发明在激光器每次开启时，不断依次调用初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的所有调制控制电压，抑制控制激光器首脉冲每个时间间隔内输出与调制控制电压相对应的按照预设线性规律变化的功率，从而有效的对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲线性释放，提高了激光器标记的质量。

Description

激光器首脉冲抑制控制方法及系统和激光器
【技术领域】
本发明涉及一种激光器脉冲控制方法及装置，尤其涉及一种激光器首脉冲抑制控制方法及系统和激光器。
【背景技术】
YAG激光器在进行激光标记时，为了使YAG激光器的激光光束输出、激光光束关闭以及激光光束的强弱受计算机等控制设备控制信号的控制，一般采用声光调Q技术，将几十兆赫高频振荡的电信号经过Q驱动功率放大器的调幅调制电路的调制放大后输入到Q头，Q头中压电晶体将高频振荡的电信号耦合转化为超声波机械振动信号。
激光光束从压电晶体表面的法线方向入射，当有高频振荡电信号时，光束偏离激光谐振腔的轴向，不能形成激光振荡，阻止激光通过晶体，即激光光束关闭。当没有高频振荡的电信号时，激光通过晶体，形成激光振荡，即激光光束输出。当调整Q头外部调制控制信号电压(作用在Q驱动功率放大器的调幅调制电路，用于调制高频振荡电信号幅值)大小时，高频振荡电信号也就随调制控制信号大小发生幅值变化，通过Q头的压电晶体就能改变激光振荡的强弱，即改变激光光束输出强弱变化。
当激光关闭后，再次开启激光时的第一个脉冲称为首脉冲，激光首脉冲能量比后续的脉冲能量大很多。如果让Q头全部放开，首脉冲将造成在激光标记产品加工应用中首点“很重”。为了解决这个问题，传统方法采用线性逐步释放开Q头的外部调制控制信号电压的方法，即将激光首脉冲能量进行抑制控制，逐步释放，来解决该问题。
由于传统方法采用固步线性逐步释放开Q头的外部调制控制信号电压方法，因为Q头释放特性和Q驱动功率放大器的调幅调制电路特性存在非线性，引起激光首脉冲能量逐步释放不呈线性，造成首脉冲抑制效果不佳。
又因每个Q头释放特性和每个Q驱动功率放大器的调幅调制电路特性不一致，造成批量生产中激光系统首脉冲抑制性能不一致；
以上问题在激光雕刻对激光功率敏感的材料，例如手机按键时，合格率非常低，在雕刻高档汽车按键等产品时，甚至不能满足客户需求，大大降低了激光器标记的质量。
【发明内容】
有鉴于此，有必要针对上述激光首脉冲释放不成线性影响激光标记质量的问题，提出一种使激光首脉冲线性释放的激光首脉冲抑制控制方法。
此外，还提供一种使激光首脉冲线性释放的激光首脉冲抑制控制系统和激光器。
一种激光器首脉冲抑制控制系统，包括：
调制控制电压存储模块，用于存储初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放的调制控制电压数组；
控制模块，用于按照设定时间间隔从调制控制电压存储模块依次调用调制控制电压数组中的每一个调制控制电压，
数模转换模块，用于依次接收每一个调制控制电压并对其进行数模转换，转换为模拟调制控制电压；
输出模块，用于将模拟调制控制电压输出，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
优选的，还包括：
调制控制电压获取模块，用于初始获取抑制控制激光首脉冲功率按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组，并交由调制控制电压存储模块进行存储。
优选的，所述调制控制电压获取模块包括：
激光功率测量单元，用于激光器开启时实时测量激光器首脉冲功率；
调制控制电压测量单元，用于根据激光功率测量单元测量的激光首脉冲功率，测量激光器首脉冲功率按照预设线性规律变化每个功率所对应的调制控制电压。
优选的，所述调制控制电压数组为由所有调制控制电压依次组成的一维数组。
优选的，所述输出模块将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制，经调制控制电压调制的后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，对激光器首脉冲进行抑制控制。
一种激光器首脉冲抑制控制方法，包括如下步骤：
获取抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组；
按照设定时间间隔，依次调用调制控制电压数组中的每一个调制控制电压；
对调制控制电压进行数模转换，变为模拟调制控制电压；
输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制。
优选的，所述获取调制控制电压数组的步骤具体为：
开启激光器；
调整调制控制电压，使激光器首脉冲输出，测量激光器首脉冲功率；
设定激光器首脉冲输出功率满足的线性规律，获取激光器首脉冲输出功率按照预设线性规律变化时每一个功率所对应的调制控制电压；
将所有调制控制电压按照顺序组成一维调制控制电压数组。
优选的，所述输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制的步骤具体为：
将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制；
将经调制控制电压调制的后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
优选的，获取调制控制数组后，激光器以后开启时，只需不断依次调用调制控制电压数组中全部调制控制电压，进行数模转换后输出对激光首脉冲进行抑制控制即可。
一种激光器，包括Q头驱动器以及与Q头驱动器相连的带Q头激光器腔体，所述Q头驱动器具有调幅调制电路，还包括与所述Q头驱动器相连的如权利要求1至5任一所述的激光器首脉冲抑制控制系统。
上述激光器首脉冲抑制控制系统及方法和激光器，在激光器每次开启时，不断依次调用初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组中的所有调制控制电压，抑制控制激光器首脉冲每个时间间隔内输出与调制控制电压相对应的按照预设线性规律变化的功率，从而有效的对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲线性释放，提高了激光器标记的质量。
【附图说明】
图1是一个实施例中激光首脉冲抑制控制系统结构示意图；
图2是另一个实施例中的激光首脉冲抑制控制系统结构示意图；
图3是一个实施例中的激光器首脉冲抑制控制方法流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1是一个实施例中激光首脉冲抑制控制系统结构示意图。该系统包括调制控制电压存储模块100、控制模块200、数模转换模块300以及输出模块400。
调制控制电压存储模块100用于存储初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放的调制控制电压数组。
调制控制电压存储模块100中存储了加在Q驱动放大器调幅调制电路上用于调制高频振荡信号对激光器首脉冲进行抑制控制的调制控制电压数组，该调制控制电压数组为一维数组，数组中的调制控制电压抑制控制首脉冲按照预设线性规律释放。
控制模块200用于按照设定时间间隔从调制控制电压存储模块100依次调出调制控制电压数组中的每一个调制控制电压。
控制模块200在激光器再次开启时，以查表的方式首先从调制控制电压存储模块100存储的调制控制电压数组中调用第一个调制控制电压，对激光器首脉冲进行抑制控制。设定时间间隔(可根据需求更改)后，再调用第二个调制控制电压，反复进行，直到将所有调制控制电压依次全部调出，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
数模转换模块300用于依次接收每一个调制控制电压并对其进行数模转换，转换为模拟调制控制电压。
输出模块400用于将模拟调制控制电压输出，对激光器首脉冲进行抑制控制。
输出模块400用于将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制。经调制控制电压调制的后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，从而对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
图2是另一个实施例中的激光首脉冲抑制控制系统结构示意图，该实施例中系统还包括调制控制电压获取模块500。
调制控制电压获取模块500用于初始获取抑制控制激光首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组交由调制控制电压存储模块100进行存储。
该实施例中，调制控制电压获取模块500包括激光功率测量单元510和调制控制电压测量单元520。
激光功率测量单元510在激光器开启时，用于实时测量激光器首脉冲功率。调制控制电压测量单元520根据激光功率测量单元510测量的激光首脉冲功率，测量激光器首脉冲功率按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压交由调制控制电压存储模块100进行存储。
该实施例中，调制控制电压测量单元520测量正常出光的激光器，设定激光首脉冲输出功率按照0、1、2、……22(0为激光器将要出光的零界值，22为激光器首脉冲最大功率，提前测量获得)的线性规律变化，测量激光首脉冲每一个功率所对应的加在Q驱动功率放大器调制调幅电路上的调制控制电压。其调制控制电压测量结果如下表所示：
 调制控制电压(V)   3.87   3.3   3.15   3.03   2.92   2.86   2.82   2.78   2.76   2.75   2.72   2.69
 首脉冲功率(W)   0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
 调制控制电压(V)   2.66   2.63   2.61   2.59   2.56   2.53   2.5   2.47   2.43   2.42   2.3
 首脉冲功率(W)   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22
调制控制电压测量单元520将所有调制控制电压按照顺序组成一维数组，交由调制控制电压存储模块100进行存储。
在其他实施例中，还可根据需要，设定激光首脉冲输出功率按照任意其他线性规律变化，测量所对应的Q驱动功率放大器调制调幅电路上的调制控制电压。
上述系统，调制控制电压测量单元520只需在初始配置时，获取调制控制电压数组，交由调制控制电压存储模块100存储即可。在激光器以后的重启中，控制单元200只需不断从调制控制电压存储模块100中调用调制控制电压，进行数模转换后输出对激光首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
此外，提供一种激光器首脉冲抑制控制方法。
图3是一个实施例中的激光器首脉冲抑制控制方法流程图，该方法包括如下步骤：
S31：获取抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组。
该实施例中，获取抑制控制激光器首脉冲线性释放的调制控制电压数组具体为：
开启激光器；调整调制控制电压，使激光器首脉冲输出，测量激光器首脉冲功率。
设定激光器首脉冲输出功率满足的线性规律，获取使激光器首脉冲输出功率按照预设线性规律变化时每一个功率所对应的调制控制电压。
该实施例中，设定激光首脉冲输出功率按照0、1、2、……22(0为激光器将要出光的零界值，22为激光器首脉冲最大功率，提前测量获得)的线性规律变化，测量激光首脉冲每一个功率所对应的加在Q驱动功率放大器调制调幅电路上的调制控制电压。其调制控制电压测量结果如下表所示：
  调制控制电压(V)   3.87   3.3   3.15   3.03   2.92   2.86   2.82   2.78   2.76   2.75   2.72   2.69
首脉冲功率(W) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
  调制控制电压(V)   2.66   2.63   2.61   2.59   2.56   2.53   2.5   2.47   2.43   2.42   2.3
  首脉冲功率(W)   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22
将所有调制控制电压按照顺序组成一维调制控制电压数组。
S32：按照设定时间间隔，依次调用调制控制电压数组中的调制控制电压。
该实施例中，激光器以后每次开启时，以查表的方式首先从调制控制电压数组中调用第一个调制控制电压，对激光器首脉冲进行抑制控制，设定时间间隔(可根据需求更改)后，再调用第二个调制控制电压，反复进行，直到将所有调制控制电压依次全部调出，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
S33：对调制控制电压进行数模转换，变为模拟调制控制电压。
S34：输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制。
该实施例中，将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制。将经调制控制电压调制的后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，从而对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
该方法在初始获取调制控制数组后，激光器每次开启时，只需不断依次调用调制控制电压数组中全部调制控制电压，进行数模转换后输出对激光首脉冲进行抑制控制，即可使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
此外，还提供一种激光器，该激光器包括Q头驱动器和与Q头驱动器相连的带Q头激光器腔体，Q头驱动器具有调幅调制电路，以及与所述Q头驱动器相连的上述激光器首脉冲抑制控制系统。
上述激光器首脉冲抑制控制系统及方法和激光器，在激光器每次开启时，不断依次调用初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组中的所有调制控制电压，抑制控制激光器首脉冲每个时间间隔内输出与调制控制电压相对应的按照预设线性规律变化的功率，从而有效的对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲线性释放，提高了激光器标记的质量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种激光器首脉冲抑制控制系统，其特征在于，包括：
调制控制电压存储模块，用于存储初始获取的抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放的调制控制电压数组；
控制模块，用于按照设定时间间隔从调制控制电压存储模块依次调用调制控制电压数组中的每一个调制控制电压，
数模转换模块，用于依次接收每一个调制控制电压并对其进行数模转换，转换为模拟调制控制电压；
输出模块，用于将模拟调制控制电压输出，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放；
调制控制电压获取模块，用于初始获取抑制控制激光首脉冲功率按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压数组，并交由调制控制电压存储模块进行存储。
2.根据权利要求1所述的激光器首脉冲抑制控制系统，其特征在于，所述调制控制电压获取模块包括：
激光功率测量单元，用于激光器开启时实时测量激光器首脉冲功率；
调制控制电压测量单元，用于根据激光功率测量单元测量的激光首脉冲功率，测量激光器首脉冲功率按照预设线性规律变化每个功率所对应的调制控制电压。
3.根据权利要求1所述的激光器首脉冲抑制控制系统，其特征在于，所述调制控制电压数组为由所有调制控制电压依次组成的一维数组。
4.根据权利要求1所述的激光器首脉冲抑制控制系统，其特征在于，所述输出模块将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制，经调制控制电压调制后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，对激光器首脉冲进行抑制控制。
5.一种激光器首脉冲抑制控制方法，包括如下步骤：
获取抑制控制激光器首脉冲按照预设线性规律释放所对应的调制控制电压 数组；
按照设定时间间隔，依次调用调制控制电压数组中的每一个调制控制电压；
对调制控制电压进行数模转换，变为模拟调制控制电压；
输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制；
所述获取调制控制电压数组的步骤具体为：
开启激光器；
调整调制控制电压，使激光器首脉冲输出，测量激光器首脉冲功率；
设定激光器首脉冲输出功率满足的线性规律，获取激光器首脉冲输出功率按照预设线性规律变化时每一个功率所对应的调制控制电压；
将所有调制控制电压按照顺序组成一维调制控制电压数组。
6.根据权利要求5所述的激光器首脉冲抑制控制方法，其特征在于，所述输出模拟调制控制电压对激光器首脉冲进行抑制控制的步骤具体为：
将模拟调制控制电压输出到Q驱动功率放大器，通过Q驱动功率放大器调幅调制电路对高频振荡电信号进行调幅调制；
将经调制控制电压调制后的高频振荡电信号输入到带Q头的激光器腔体，控制激光器首脉冲输出与调幅调制电压对应的能量，对激光器首脉冲进行抑制控制，使激光器首脉冲按照预设线性规律释放。
7.根据权利要求5所述的激光器首脉冲抑制控制方法，其特征在于，获取调制控制数组后，激光器以后开启时，只需不断依次调用调制控制电压数组中全部调制控制电压，进行数模转换后输出对激光首脉冲进行抑制控制即可。
8.一种激光器，包括Q头驱动器以及与Q头驱动器相连的带Q头激光器腔体，所述Q头驱动器具有调幅调制电路，其特征在于，还包括与所述Q头驱动器相连的如权利要求1至4任一所述的激光器首脉冲抑制控制系统。 
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