CN108390721B - 一种激光器内部信号传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种激光器内部信号传输系统，主控制系统和第一基本输出单元，其中，主控制系统包括驱动电路和发射器，第一基本输出单元包括接收器和信号还原电路，驱动电路用于对激光器内部的主控制器信号进行转换，发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，接收器用于将所述光信号转换为电信号，信号还原电路用于将电信号还原为目标信号。通过光纤传输信号，使信号在机柜中不会再受到干扰，由于使用光纤传输信号，信号本质上是在基本输出单元端重建的，几乎不存在电平损失，光信号的传输在机柜内受距离的影响可以忽略不计，当多个发射器进行串联或并联连接时，由同一个信号控制发射器的输出时，信号传输的时间也严格同步。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器内部信号传输系统。
背景技术
激光器，尤其是光纤激光器内部具有较为复杂的电控系统。高功率的光纤激光器往往是由功率较低的基本输出单元组合，而获得大的输出功率。单个基本输出单元的输出功率的提高往往伴随着较高的技术难度，所以提高高功率光纤激光器输出功率，最有效而直接的方式就是增加基本输出单元的数量。随着光纤激光器的功率等级越来越高，基本功率模块的数量也越来越多，所以高功率光纤激光器的体积也越来越大，结果其内部信号的传输距离也越来越长。对于电控系统来说，较长的信号传输距离使信号线路容易受到干扰，产生误报警、模拟量上的噪声严重、信号电平损失较大等问题。更为重要的是，基本输出单元与主控制器之间的距离不同，使得主控制器信号送达到每个基本输出单元的时间不一致，将造成总的输出功率达到额定输出值的时间延长。这种影响在高频率、小占空比输出的情况下尤为明显。
当前针对这类问题的解决方法通常为使用带屏蔽的线缆作为激光器内部的信号连接线，并使信号线与载流量大的功率线缆尽可能分开的方式。这种方式虽然也能够部分解决上述问题，但是对设计人员的水平和经验要求较高，且难以解决信号电平损失和信号不同步的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种激光器内部信号传输系统，用以解决现有技术中信号电平损失和信号不同步的缺陷，实现信号的传输时间同步。
本发明实施例提供一种激光器内部信号传输系统，包括主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括接收器和信号还原电路，所述驱动电路的输入端与所述激光器内部的主控制器信号连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原电路的输出端输出目标信号；
所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号。
本发明实施例还提供一种激光器内部信号传输系统，包括主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括模数转换单元、驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括数模转换单元、接收器和信号还原电路，所述模数转换单元的输入端与所述激光器内部的主控器信号连接，所述模数转换单元的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原单元的输出端与所述数模转换单元的输入端连接，所述数模转换单元的输出端输出目标信号；
所述模数转换单元用于将模拟信号转换为数字信号，所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号，所述数模转换单元用于将所述目标信号转换为模拟信号。
本发明实施例提供的一种激光器内部信号传输系统，通过光纤传输信号，使信号在机柜中不会再受到干扰，由于使用光纤传输信号，信号本质上是在基本输出单元端重建的，几乎不存在电平损失，光信号的传输在机柜内受距离的影响可以忽略不计，当多个发射器进行串联或并联连接时，由同一个信号控制发射器的输出时，信号传输的时间也严格同步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中激光器内部信号传输示意图；
图2为本发明一实施例一种激光器内部信号传输系统的传输示意图；
图3为本发明一实施例一种激光器内部信号传输系统中发射器串联连接传输示意图；
图4为本发明一实施例一种激光器内部信号传输系统中发射器并联连接传输示意图；
图5为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中一种传输示意图；
图6为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中又一种传输示意图；
图7为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中再一种传输示意图；
图8为本发明再一实施例一种激光器内部信号传输系统中模拟信号传输示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为现有技术中激光器内部信号传输示意图，如图1所示，激光器内部主控器信号由导线传输，激光器基本输出单元端接收到的目标信号可能会有电平损失，实际应用条件下可达到0.2V以上，并且周围电路产生的电磁场会在信号上产生干扰；除此之外，激光发射模块和第一激光接收模块必须是同一参考电平。
图2为本发明实施例一种激光器内部信号传输系统的传输示意图，如图2所示，该信号传输系统包括主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括接收器和信号还原电路，所述驱动电路的输入端与所述激光器内部的主控制器信号连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原电路的输出端输出目标信号；
所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号。
首先，激光器内部主控信号通过驱动电路变换，再通过发射器转换为光信号，光信号经过光线传输，在第一基本输出单元的接收器接收后变换为电信号，电信号通过信号还原单元还原为目标信号，该激光器内部主控信号可以是数字量，也可以是模拟量，不论是哪一种信号，都可以通过本发明实施例提供的内部信号传输系统进行传输。最后得到的目标信号与原始激光器内部主控信号的电平可能存在细微的误差，但是通过优化驱动电路和优选器件可以减少激光器内部主控信号与目标信号之间的误差，以确保满足实际应用需求，使这种误差在可以接受的范围内。尤其是当激光器内部主控制器信号为模拟信号时，通过光纤传输最后得到的目标信号与原始激光器内部主控信号的误差可以比导线传输时的误差小的多。这一点对于使用模拟量控制激光器输出功率的控制方式来说，非常有利。
主控制系统发射的光信号，经过光线传输，传输到第一基本输出单元，由于光信号的传播不会受到电磁波的干扰，使用光纤传输信号替代了原有的线缆传输，使信号在机柜不会再受到干扰；另外，使用光纤传输信号，信号本质上是在基本输出单元端重建的，所以就不存在电平损失的问题。最后，通过光纤传输信号，使得原始信号和激光输出模块接收到的信号之间实现了隔离。
在上述实施例的基础上，优选地，所述第一基本输出单元为N个，且每一第一基本输出单元之间相互独立，所述主控制系统中所述发射器的个数为N，每一发射器通过每一光纤与每一第一基本输出单元连接，每一发射器串联连接或并联连接，N为正整数，且N≥2。
图3为本发明一实施例一种激光器内部信号传输系统中发射器串联连接传输示意图，如图3所示，如果要将一个激光器内部主控器信号传输到多个第一基本输出单元，并且使第一基本输出单元接收信号之间的延时尽可能小，可以将多个第一基本输出单元进行串联连接，由一个驱动电路驱动多个发射器的输出，由多根光纤传输信号，再由多个第一基本输出单元中的接收器对应接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号，并由对应的信号还原电路将电信号还原为目标信号。
图4为本发明一实施例一种激光器内部信号传输系统中发射器并联连接传输示意图，如图4所示，若要将通过一个激光器内部主控器信号传输到三个第一基本输出单元，并使每个第一基本输出单元接收信号之间的延时尽可能小，那么可以将三个发射器进行并联驱动，由一个主控制系统中的驱动电路驱动三个发射器的输出，由三根光纤传输信号，再由三个接收器对应接收光信号，并由对应的信号还原电路将信号对应还原。
综上，当传输的信号是数字信号时，如果要将一个激光器内部主控制器传输到多个第一基本输出单元时，主控制系统内部的多个发射器可以串联也可以并联。当传输的信号是模拟信号时，如果要将一个激光器内部主控制器传输到多个第一基本输出单元时，主控制系统内部的多个发射器就只能是并联连接。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：若干个第二基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述主控制系统的一端通过任一光纤与所述任一第一基本输出单元的一端相连，所述任一第一基本输出单元的另一端通过导线或光纤与任一第二基本输出单元串联。
图5为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中一种传输示意图，如图5所示，第二基本输出单元也是可以进行激光的接收和输出的，第二基本输出单元的内部结构可以与第一基本输出单元的内部结构相同，也可以不同。
一般来说，当第一基本输出单元和第二基本输出单元距离相隔较近的时候，可以选择导线，也可以选择光纤，当第一基本输出单元和第二基本输出单元距离较远的时候，就选择用光纤连接。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：若干个第三基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述主控制系统的一端通过任一光纤与所述任一第一基本输出单元的一端相连，所述任一第一基本输出单元的另一端通过导线同时与多个第三基本输出单元相连，所述多个第三基本输出单元之间相互独立。
图6为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中又一种传输示意图，如图6所示，在每个第一基本输出单元的后面同时连接有2个第三基本输出单元，并且当第三基本输出单元与第一基本输出单元距离较近的时候，可以采用导线传输，即光纤传输与导线传输可以混用。
图7为本发明又一实施例一种激光器内部信号传输系统中再一种传输示意图，如图7所示，根据实际传输需要，第一基本输出单元可以根据需要随时选择连接的个数和连接的方式。
图8为本发明又一实施例提供的一种激光器内部信号传输系统的结构示意图，如图8所示，该信号传输系统包括：主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括模数转换单元、驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括数模转换单元、接收器和信号还原电路，所述模数转换单元的输入端与所述激光器内部的主控器信号连接，所述模数转换单元的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原单元的输出端与所述数模转换单元的输入端连接，所述数模转换单元的输出端输出目标信号；
所述模数转换单元用于将模拟信号转换为数字信号，所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号。
在进行模拟信号传输时，主控制系统内包含模数转换单元，先将模拟信号通过模数转换单元转换为数字量。当激光器内部的主控器信号为模拟信号时，需要先通过模数转换单元将该主控器信号转换为数字信号，驱动电路对数字信号进行转换，发射器将转换后的数字信号变为光信号，然后通过光纤进行传输，接收器将接收到的光信号转换为电信号，然后信号还原电路将电信号还原为目标信号，数模转换单元将该目标信号还原为模拟量。
模数转换单元在驱动电路之前，数模转换单元在信号还原电路之后。第一激光输出单元之间通过导线传输信号。该方式适合于主控制系统距离第一激光输出单元较远，而第一激光输出单元之间的距离较近，且第一激光输出单元数量不多的情况。
同理，模数转换后的的数字信号也可以通过光纤传输到多个第一激光输出单元，然后收到信号的多个第一激光输出单元，通过数模转换获得模拟量后，也可以通过导线将模拟量信号传输给临近的第一激光输出单元。
优选地，还包括：所述第一基本输出单元为Q个，且每一第一基本输出单元之间相互独立，所述模数转换单元通过Q根光纤分别与每一第一基本输出单元中的数模转换单元相连，Q为正整数，且Q≥2。
优选地，还包括：若干个第二基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述任一第一基本输出单元中信号还原电路的输出端通过导线同时与多个第二基本输出单元串联，所述多个第二基本输出单元之间相互独立。
优选地，还包括：若干个第三基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述任一第一基本输出单元中信号还原电路的输出端通过导线与任一第二基本输出单元串联，对于任意两个相邻的第三基本输出单元之间串联连接。
当对模拟信号进行传输时，主控制系统中增加了模数转换单元，第一激光接收模块中增加了数模转换单元，其它所有连接方式都与数字信号传输时的连接方式相同，不难想到，还可以在第一基本输出单元后面并联或串联连接第三基本输出单元，其具体的连接结构与上述实施例中的连接结构相同，在此不再赘述。
需要说明的是，第三基本输出单元的内部结构可以与第一基本输出单元、第二基本输出单元相同，也可以不同。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种激光器内部信号传输系统，其特征在于，包括主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括接收器和信号还原电路，所述驱动电路的输入端与所述激光器内部的主控制器信号连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原电路的输出端输出目标信号；
所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号；
所述第一基本输出单元为N个，且每一第一基本输出单元之间相互独立，所述主控制系统中所述发射器的个数为N，每一发射器通过每一光纤与每一第一基本输出单元连接，每一发射器串联连接，N为正整数，且N≥2。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，还包括：若干个第二基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述主控制系统的一端通过任一光纤与所述任一第一基本输出单元的一端相连，所述任一第一基本输出单元的另一端通过导线或光纤与任一第二基本输出单元串联。
3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，还包括：若干个第三基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述主控制系统的一端通过任一光纤与所述任一第一基本输出单元的一端相连，所述任一第一基本输出单元的另一端通过导线同时与多个第三基本输出单元相连，所述多个第三基本输出单元之间相互独立。
4.一种激光器内部信号传输系统，其特征在于，包括主控制系统和第一基本输出单元，其中，所述主控制系统包括模数转换单元、驱动电路和发射器，所述第一基本输出单元包括数模转换单元、接收器和信号还原电路，所述模数转换单元的输入端与所述激光器内部的主控器信号连接，所述模数转换单元的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述发射器的输入端连接，所述发射器的输出端通过光纤与所述接收器的输入端连接，所述接收器的输出端与所述信号还原电路的输入端连接，所述信号还原单元的输出端与所述数模转换单元的输入端连接，所述数模转换单元的输出端输出目标信号；
所述模数转换单元用于将模拟信号转换为数字信号，所述驱动电路用于对所述激光器内部的主控制器信号进行转换，所述发射器用于将转换后的主控制器信号变为光信号，所述接收器用于将所述光信号转换为电信号，所述信号还原电路用于将所述电信号还原为目标信号，所述数模转换单元用于将所述目标信号转换为模拟信号；
所述第一基本输出单元为N个，且每一第一基本输出单元之间相互独立，所述主控制系统中所述发射器的个数为N，每一发射器通过每一光纤与每一第一基本输出单元连接，每一发射器串联连接，N为正整数，且N≥2。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，还包括：若干个第二基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述任一第一基本输出单元中信号还原电路的输出端通过导线同时与多个第二基本输出单元串联，所述多个第二基本输出单元之间相互独立。
6.根据权利要求4所述系统，其特征在于，还包括：若干个第三基本输出单元，对于任一第一基本输出单元，所述任一第一基本输出单元中信号还原电路的输出端通过导线与任一第二基本输出单元串联，对于任意两个相邻的第三基本输出单元之间串联连接。
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| CN108390721A (zh) | 2018-08-10 |
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