CN103996970A - 灯泵固体激光器输出能量负反馈系统 - Google Patents

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孙晓军
辛诚
余莉
邹继伟
卞进田
童忠诚
汪亚夫
丁卫东
张海亮
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Abstract

本发明公开了一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，包括有激光器，激光器的前方设有依次传输光路、发射窗口，传输光路上还设有分光装置，分光装置的反射光路上设有高速积分能量传感器，高速积分能量传感器的信号输出端连接前置放大电路，前置放大电路连接数据采集系统，数据采集系统连接反馈控制系统，反馈控制系统连接线性光耦隔离电路，线性光耦隔离电路控制连接激光器。本发明结构简单，对原有的激光器系统和光路影响较小，部署灵活，易于维护，响应速度快，抗干扰能力强，能够广泛应用于工业、军事和科研的相关领域。

Description

灯泵固体激光器输出能量负反馈系统
技术领域
本发明属于光电工程领域，更具体地说是涉及一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统。
背景技术
以激光器为基础的激光技术现在已经广泛应用于工业、医疗、军事、通讯等各个领域，并形成了新的产业体系。灯泵固体激光器具有高能量存储、波长短、金属吸收率高，易于光纤传输等优点，并且可以通过调Q、锁模等方式获得短脉冲，因而应用更加广泛。灯泵固体激光器随着工作时间的增加，由于闪光灯老化、腔体污染和工作晶体的污染等原因其性能会逐渐下降，直接表现为输出能量不断降低；激光器工作期间供电电压、温度变化和光路形变等原因也可能导致其输出能量不稳定，严重影响激光器的寿命和可靠性。
发明内容
本系统是为避免上述情况中的不足之处，提供一种结构简单、易于部署、便于维护，能够提高激光器稳定性和使用寿命的输出能量负反馈系统。
    本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：包括有激光器，激光器的前方设有依次传输光路、发射窗口，传输光路上还设有分光装置，分光装置的反射光路上设有高速积分能量传感器，高速积分能量传感器的信号输出端连接前置放大电路，前置放大电路连接数据采集系统，数据采集系统连接反馈控制系统，反馈控制系统连接线性光耦隔离电路，线性光耦隔离电路控制连接激光器。
所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的分光装置包括凹透镜固定组件、分光镜固定组件、凹凸透镜组固定组件、分光镜导光孔固定组件和45°分光镜。
所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的高速积分能量传感器包括有依次连接的能量传感器、主放大模块和调理放大模块。
所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的线性耦合隔离电路采用Agilent公司生产的HCNR200/201型线性光耦器件。
所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的数据采集系统中的多功能数据采集模块利用USB总线与反馈控制系统中的上位机连接。
本发明的工作原理是：
分光装置对输出光实现固定比例分光，高速积分能量传感器接收分束输出的光信号完成光电转换和前置放大，数据采集系统通过AD转换获得放大电路输出的激光脉冲能量信号，经USB总线传输至反馈控制系统，得到激光器的工作状态。在激光器输出能量异常时，对激光器电源中参考电压参数进行调整以满足正常输出，必要时中止激光器工作，避免激光器部件受到损坏。高速线性隔离电路实现激光器电源与反馈控制系统的电气隔离。
    与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
首次提出了针对灯泵固体激光器脉冲输出能量负反馈系统，能够保证激光器在一定范围内获得稳定的脉冲能量输出；通过对激光器工作状态的监测和控制，可以避免某些极端情况对激光器的损伤，延长激光器的工作寿命；对于激光器工作状态的历史记录有助于操作人员了解激光器工作的真实情况，便于设备维护。
光路分数系统的设计在对原光路系统影响较小的情况下实现了大角度低损耗的脉冲能量分离，为该系统的广泛应用提供了便利条件。
线性高速隔离电路将采样电路和激光器工作的高电压，大电流环境隔离，保证了后续采集系统和操作人员的安全；同时，电路设计使得输入输出电压的线性度和测量范围较广，保证了系统对脉冲能量采集的准确程度。
附图说明
图1为灯泵固体激光器输出能量负反馈系统组成方框图。
图2为灯泵固体激光器输出能量负反馈系统工作示意图。
图3为数据采集和反馈控制系统功能模块框图。
具体实现方式
如图1所示，一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，包括有激光器1，激光器1的前方设有依次传输光路2、发射窗口3，传输光路2上还设有分光装置4，分光装置4的反射光路上设有高速积分能量传感器5，高速积分能量传感器5的信号输出端连接前置放大电路6，前置放大电路6连接数据采集系统7，数据采集系统7连接反馈控制系统8，反馈控制系统8连接线性光耦隔离电路9，线性光耦隔离电路9控制连接激光器1。
分光装置4包括凹透镜固定组件、分光镜固定组件、凹凸透镜组固定组件、分光镜导光孔固定组件和45°分光镜。
高速积分能量传感器5包括有依次连接的能量传感器、主放大模块和调理放大模块。
线性耦合隔离电路9采用Agilent公司生产的HCNR200/201型线性光耦器件。
数据采集系统7中的多功能数据采集模块利用USB总线与反馈控制系统8中的上位机连接。
分光装置4安置于设备传输光路2中，将原准直系统加装一分束镜从传输光路中分离出部分能量。之后由高速积分能量传感器5转换为电信号。能量传感器损伤阈值高，光敏面大，可直接包容光斑，光束无需聚焦，无光学增益，结构简单，输出电信号的脉宽相对激光脉冲获得展宽；经主放大模块和调理放大模块由数据采集系统获得激光脉冲能量信息。数据采集系统7中多功能数据采集模块，利用USB总线与上位机连接，通过AD转换获得放大电路输出的激光脉冲能量信号，反馈控制系统8对数据进行处理，得出激光器1的工作状态。在激光器1输出能量异常时，通过线性光耦隔离电路9对激光器1电源参考电压进行调整以满足正常输出，必要时中止激光器1工作，避免激光器1部件受到损坏。监控软件划分为控制管理模块、数据通信模块、数据处理模块和容错处理模块。

Claims (5)

1.一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：包括有激光器，激光器的前方设有依次传输光路、发射窗口，传输光路上还设有分光装置，分光装置的反射光路上设有高速积分能量传感器，高速积分能量传感器的信号输出端连接前置放大电路，前置放大电路连接数据采集系统，数据采集系统连接反馈控制系统，反馈控制系统连接线性光耦隔离电路，线性光耦隔离电路控制连接激光器。
2.根据权利要求1所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的分光装置包括凹透镜固定组件、分光镜固定组件、凹凸透镜组固定组件、分光镜导光孔固定组件和45°分光镜。
3.根据权利要求1所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的高速积分能量传感器包括有依次连接的能量传感器、主放大模块和调理放大模块。
4.根据权利要求1所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的线性耦合隔离电路采用Agilent公司生产的HCNR200/201型线性光耦器件。
5.根据权利要求1所述的一种灯泵固体激光器输出能量负反馈系统，其特征在于：所述的数据采集系统中的多功能数据采集模块利用USB总线与反馈控制系统中的上位机连接。
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