CN102610990B - 基于模数轨迹控制的激光器预热方法 - Google Patents

Abstract

基于模数轨迹控制的激光器预热方法属于激光应用技术领域；该方法首先确定激光管每换一个模所需要的温度变化值，尔后确定稳频转换点的温度以及激光管初始温度，根据以上数据，规划激光管预热模数轨迹，在特定时间点上监测激光器预热阶段的换模数M与轨迹上的模数点N_i(i＝0，1，2...n)的差值，其中n为激光管从开始预热到完成预热需要走过的模数值，控制器根据二者差值调整激光器的加热电压，使M的值与N_i的值保持相等，激光器的模数计数值M＝n时预热完成，即可进入到稳频控制阶段；该方法可以降低预热过程中对于温度实时测量的要求，有利于精确判断稳频转换点，增强激光器的稳频精确度。

Description

基于模数轨迹控制的激光器预热方法

技术领域

本发明属于激光应用技术领域，主要涉及一种基于模数轨迹控制的激光器预热方法。

背景技术

在激光应用技术领域，激光器预热控制算法会影响到激光器的稳频精确度，其表现在稳频转换点温度影响激光器输出光的频率。传统的激光器预热使用恒值加热的方法，若激光器所处环境温度差异较大，便难以获得预期的预热效果。近几年，哈尔滨工业大学提出了一种基于温度轨迹控制的塞曼稳频激光器预热方法。这种方法可显著减小预热时间，提高稳频效率，同时可在不同温度环境下兼顾预热效率和稳频精确度。但由于激光管的测温传感器放置于激光管的外壁且预热过程中激光管升温迅速，该传感器无法准确而实时地测量激光管内部温度值，进而影响激光器稳频转换点的判断和激光器的预热效果。

发明内容

为克服上述不足，本发明提出了一种基于模数轨迹控制的激光器预热方法，该方法可以降低预热过程中对于温度实时测量的要求，精确判断稳频转换点，增强激光器的稳频精确度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)激光管自然预热至热平衡状态，该状态下激光管的温度为T_b，在此期间记录激光管的温度T、出射的双频激光的光功率P₁和P₂以及功率差ΔP＝P₁-P₂；

(2)根据功率差ΔP与温度T之间的关系，计算出激光管每换一个模升高的温度T_δ；

(3)确定激光器的稳频控制点温度T_set’且T_set＞T_b；

(4)开启激光器，测量激光管初始温度T₀，并根据T₀和T_set规划激光管预热过程的模数轨迹曲线，该曲线上的整数模数点N_i与相应的时间点t_i由以下公式进行描述：

$N_i=\frac{T_{\mathrm{set}}-T_0}{T_{\mathrm{\δ}}}(1-e^{-t_i/t_c})$

式中：i＝0，1，2...n，n为激光管从开始预热到完成预热需要走过的模数值，t_c为预热时间常数，且t_c＞0；

(5)激光器进入预热阶段，根据ΔP的变化情况记录激光器的换模数量M；

(6)在时间点t_i上监测M与N_i之间的差值，并将差值输入到控制器中，控制器根据此差值调整加热电压V_h的大小，使得M的值与N_i的值保持相等；当换模数量M＝n时，激光器预热过程结束，进入稳频控制阶段。

本发明的有益效果是，降低预热过程中对于温度实时测量的要求，精确判断稳频转换点，增强激光器的稳频精确度。

附图说明

附图为激光管预热模数轨迹示意图。

图中1.预热模数曲线，2.第i个模数点，3.第i+1个模数点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

一种基于模数轨迹控制的激光器预热方法，该方法步骤如下：

(1)激光管自然预热至热平衡状态，该状态下激光管的温度为T_b，在此期间记录激光管的温度T、出射的双频激光的光功率P₁和P₂以及功率差ΔP＝P₁-P₂；

(2)根据功率差ΔP与温度T之间的关系，计算出激光管每换一个模升高的温度T_δ；

(3)确定激光器的稳频控制点温度T_set，且T_set＞T_b；

(4)开启激光器，测量激光管初始温度T₀，并根据T₀和T_set规划激光管预热过程的模数轨迹曲线，该曲线上的整数模数点N_i与相应的时间点t_i由以下公式进行描述：

$N_i=\frac{T_{\mathrm{set}}-T_0}{T_{\mathrm{\δ}}}(1-e^{-t_i/t_c})$

式中：i＝0，1，2...n，n为激光管从开始预热到完成预热需要走过的模数值，t_c为预热时间常数，且t_c＞0；

(5)激光器进入预热阶段，根据ΔP的变化情况记录激光器的换模数量M；

(6)在时间点t_i上监测M与N_i之间的差值，并将差值输入到控制器中，控制器根据此差值调整加热电压V_h的大小，使得M的值与N_i的值保持相等；当换模数量M＝n时，激光器预热过程结束，进入稳频控制阶段。

Claims (1)

1.一种基于模数轨迹控制的激光器预热方法，其特征是：该方法步骤如下：

(1)激光管自然预热至热平衡状态，该状态下激光管的温度为T_b，在此期间记录激光管的温度T、出射的双频激光的光功率P₁和P₂以及功率差ΔP＝P₁-P₂；

(2)根据功率差ΔP与温度T之间的关系，计算出激光管每换一个模升高的温度T_δ；

(3)确定激光器的稳频控制点温度T_set，且T_set＞T_b；

(4)开启激光器，测量激光管初始温度T₀，并根据T₀和T_set规划激光管预热过程的模数轨迹曲线，该曲线上的整数模数点N_i与相应的时间点t_i由以下公式进行描述：

$N_i=\frac{T_{\mathrm{set}}-T_0}{T_{\mathrm{\δ}}}(1-e^{-t_i/t_c})$

式中：i＝0，1，2...n，n为激光管从开始预热到完成预热需要走过的模数值，t_c为预热时间常数，且t_c＞0；

(5)激光器进入预热过程，根据ΔP的变化情况记录激光器的换模数量M；

(6)在时间点t_i上监测M与N_i之间的差值，并将差值输入到控制器中，控制器根据此差值调整加热电压V_h的大小，使得M的值与N_i的值保持相等；当换模数量M＝n时，激光器预热过程结束，进入稳频控制阶段。

Images