CN108512026A - 多路脉冲激光同步合成器 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种多路脉冲激光同步合成器，它包括激光发生器、同步控制器、合束器、控制板卡和电源模块；激光发生器和同步控制器均安装在控制板卡上，同步控制器的输出端与激光发生器的控制端电连接，同步控制器用于调节激光发生器每路激光输出的脉冲延时；所述控制板卡的输入端与激光发生器的控制端电连接，所述控制板卡用于控制激光发生器输出的重频和功率；所述激光发生器的输出端与合束器相连，所述合束器用于将延时调节后的激光合束输出。本发明通过调节每一路激光器输出脉宽的衍射，采用多路激光实现同步合成，达到直径合成的效果，并且减小了实现高峰值功率激光输出的难度和成本，提高了可靠性。

Description

多路脉冲激光同步合成器

技术领域

本发明涉及激光合成技术，尤其是一种多路脉冲激光同步合成器，属于激光合成技术领域。

背景技术

高功率脉冲激光器广泛应用于激光清洗、激光深雕方面。目前高功率脉冲激光多采用直接泵浦产生和多路非同步合成方法，然而这种方法对泵浦散热、增益光纤数值孔径等要求很高，而且单根光纤所能承受的单脉冲能量有限，能承受高峰值功率的增益光纤价格昂贵。目前也有多路非同步合成器，它是采用合束器多输出的多路激光进行合成，但是由于输出光脉冲不能确定完全重合，因此其输出的峰值功率很难保证为单台激光器峰值功率之和，对于需要高峰值功率的合成需求，这种非同步合成不可采用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明 针对激光直径合成难度和成本高、可靠性低以及激光非同步合成难实现1+1=2的高峰值功率输出的缺点，而提供一种具有较好可靠性的多路脉冲激光同步合成器。

本发明的技术方案：多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，包括激光发生器、同步控制器、合束器、控制板卡和电源模块；所述激光发生器和同步控制器均安装在控制板卡上，所述同步控制器的输出端与激光发生器的控制端电连接，所述同步控制器用于调节激光发生器每路激光输出的脉冲延时；所述控制板卡的输入端与激光发生器的控制端电连接，所述控制板卡用于控制激光发生器输出的重频和功率；所述激光发生器的输出端与合束器相连，所述合束器用于将延时调节后的激光合束输出；所述电源模块同时为激光发生器、同步控制器和控制板卡供电；所述同步控制器包括控制器外壳、控制装置、驱动装置、储电装置，所述控制器外壳内部上表面设置有所述控制装置，所述控制器外壳内部一侧设置有所述驱动装置，所述控制器外壳内部下表面设置有所述储电装置,所述控制装置包括电路盒、电路板、控制芯片、电源开关、显示屏、显示驱动芯片、调节旋钮，所述驱动装置包括激光驱动芯片、温度传感器、温度信号转换芯片、散热风扇、风扇控制芯片、输出插座，所述储电装置包括蓄电池、电流控制芯片、电源连接座、吸收电容，所述控制器外壳内部上表面设置有所述电路盒，所述电路盒内部上表面设置有所述电路板，所述电路板下侧设置有所述控制芯片、所述显示驱动芯片、所述激光驱动芯片、所述温度信号转换芯片、所述风扇控制芯片、所述电流控制芯片，所述电路盒上侧设置有所述电源开关，所述电源开关一侧设置有所述调节旋钮，所述调节旋钮远离所述电源开关一侧设置有所述显示屏，所述电路盒下侧设置有所述温度传感器，所述控制器外壳内部下表面设置有所述蓄电池，所述蓄电池一侧设置有所述吸收电容，所述控制器外壳内部一侧设置有所述散热风扇，所述控制器外壳前侧设置有所述输出插座，所述输出插座一侧设置有所述电源连接座，所述控制芯片与所述显示屏、所述显示驱动芯片、所述激光驱动芯片、所述温度传感器、所述温度信号转换芯片、所述散热风扇、所述风扇控制芯片、所述电流控制芯片、所述吸收电容通过电连接；所述控制板卡包括支撑板、微处理器、储存器，所述支撑板上面四角设置有螺栓孔，所述螺栓孔下面设置有绝缘垫，所述支撑板中间设置有所述微处理器，所述微处理器上方设置有第一定位孔，所述微处理器一侧设置有纽扣电池，所述纽扣电池下方设置有上连接线，所述上连接线下方设置有测试键，所述测试键一侧设置有指示灯，所述指示灯一侧设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器下方设置有第二定位孔，所述微处理器远离所述纽扣电池的一侧设置有所述储存器，所述储存器一侧设置有外联接口，所述支撑板下面设置有第一插座，所述第一插座一侧设置有第二插座，所述第二插座上方设置有下连接线，所述微处理器分别与所述储存器、所述外联接口、所述第一定位孔、所述指示灯、所述蜂鸣器和所述纽扣电池使用电连接，所述支撑板呈长方形，所述螺栓孔穿过所述支撑板，所述上连接线粘贴在所述支撑板上表面，所述微处理器和所述第一插座使用插拔连接，所述储存器和所述第二插座使用插拔连接。

本发明中，所述同步控制器是将所述电源连接座连接电源线，通过打开所述电源开关使所述控制芯片通电，所述控制芯片通电之后控制所述显示驱动芯片启动所述显示屏显示本装置的运行参数，将所述输出插座连接输出激光发射器，所述控制芯片控制所述电流控制芯片启动对接入线路的电流进行控制，所述控制芯片将电能传输到所述吸收电容进行电能稳定，所述控制芯片控制所述激光驱动芯片对激光发射器输出控制信号，所述温度传感器接收所述控制器外壳内部温度信号传输到所述温度信号转换芯片转换为电信号，所述控制芯片控制所述风扇控制芯片启动所述散热风扇对所述控制器外壳内部进行散热。

本发明中，所述控制板卡是将所述支撑板上的所述第一定位孔和所述第二定位孔分别插入相应的定位销内，将所述微处理器插入所述第一插座，将所述储存器插入所述第二插座，按下所述测试键，所述上连接线将所述第一定位孔、所述微处理器、所述纽扣电池和所述第二定位孔连通，所述微处理器采集电流信号，如果安装正确，则所述微处理器点亮所述指示灯，表示合格，如果安装错误，则所述微处理器启动所述蜂鸣器报警，表示装反了，将所述第一定位孔与所述第二定位孔位置调换重新安装。

优化地，为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，所述控制器外壳与所述电路盒、所述电源开关、所述显示屏、所述散热风扇、所述蓄电池、所述吸收电容通过螺钉紧固相连。

为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，所述电路板与所述控制芯片、所述显示驱动芯片、所述激光驱动芯片、所述温度信号转换芯片、所述风扇控制芯片、所述电流控制芯片通过焊接连接。

为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，所述电路盒与所述电路板通过螺钉紧固相连。

为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，所述电路盒与所述温度传感器通过螺钉紧固相连。

为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，所述控制器外壳与所述调节旋钮通过转动连接。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述第一定位孔和所述第二定位孔穿过所述支撑板。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述下连接线粘贴在所述支撑板下表面。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述第一插座和所述第二插座分别焊接在所述支撑板上。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述绝缘垫粘贴在所述螺栓孔下。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述上连接线分别连接所述第一定位孔、所述第一插座、所述纽扣电池、所述测试键、所述指示灯、所述蜂鸣器和所述第二定位孔。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，所述下连接线分别连接所述第一插座、所述第二插座和所述外联接口。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明针对现有激光直径合成难度高、可靠性低、一级激光非同步合成难实现1+1=2的高峰值功率输出的缺点，通过调节每一路激光器输出脉宽的衍射，采用多路激光实现同步合成，达到直径合成的效果，并且减小了实现高峰值功率激光输出的难度和成本，提高了可靠性。

2、可以实现对激光设备进行全自动输电控制，并且可以对控制器内部进行自动温度感应，在温度过高时进行散热控制。

3、本发明直接将检测安装定位是否正确的电路设置在支撑板上，避免了使用专用设备装夹后进行检测，加快了测试速度，提高了控制板卡安装检测的便利性。

附图说明

图1为本发明多路脉冲激光同步合成器的结构框图；

图2为本发明中同步控制器的主视结构示意图；

图3为本发明中同步控制器的俯视图；

图4为本发明中同步控制器的电路结构流程框图；

图5为本发明中控制板卡的结构示意图；

图6为本发明中控制板卡的仰视图；

图7为本发明中控制板卡的电路结构流程框图。

图中，1、控制器外壳；2、控制装置；3、电路盒；4、电路板；5、控制芯片；6、电源开关；7、显示屏；8、显示驱动芯片；9、调节旋钮；10、驱动装置；11、激光驱动芯片；12、温度传感器；13、温度信号转换芯片；14、散热风扇；15、风扇控制芯片；16、输出插座；17、储电装置；18、蓄电池；19、电流控制芯片；20、电源连接座；21、吸收电容；22、支撑板；23、螺栓孔；24、第二定位孔；25、测试键；26、指示灯；27、蜂鸣器；28、外联接口；29、储存器；30、微处理器；31、第一定位孔；32、纽扣电池；33、上连接线；34、下连接线；35、绝缘垫；36、第一插座；37、第二插座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-图7所示，本发明的多路脉冲激光同步合成器，包括激光发生器、同步控制器、合束器、控制板卡和电源模块；所述激光发生器和同步控制器均安装在控制板卡上，所述同步控制器的输出端与激光发生器的控制端电连接，所述同步控制器用于调节激光发生器每路激光输出的脉冲延时；所述控制板卡的输入端与激光发生器的控制端电连接，所述控制板卡用于控制激光发生器输出的重频和功率；所述激光发生器的输出端与合束器相连，所述合束器用于将延时调节后的激光合束输出；所述电源模块同时为激光发生器、同步控制器和控制板卡供电。所述同步控制器包括控制器外壳1、控制装置2、驱动装置10、储电装置17，储电装置17作用在于实现本装置的电能储存功能，控制器外壳1内部上表面设置有控制装置2，控制装置2作用在于实现本装置的电控功能，控制器外壳1内部一侧设置有驱动装置10，驱动装置10作用在于实现本装置的激光驱动功能，控制器外壳1内部下表面设置有储电装置17,控制装置2包括电路盒3、电路板4、控制芯片5、电源开关6、显示屏7、显示驱动芯片8、调节旋钮9，控制芯片5型号为IC697CPM790，显示屏7型号为M077C，显示驱动芯片8型号为ME2604，驱动装置10包括激光驱动芯片11、温度传感器12、温度信号转换芯片13、散热风扇14、风扇控制芯片15、输出插座16，激光驱动芯片11型号为SY88932LMITR，温度传感器12型号为DS1624S，温度信号转换芯片13型号为SY Z1-W3-P1，散热风扇14型号为BMR A-1，风扇控制芯片15型号为BEC8206BA4K，储电装置17包括蓄电池18、电流控制芯片19、电源连接座20、吸收电容21，电流控制芯片19型号为PT2210，吸收电容21型号为ESD5Z5V-2/TR，控制器外壳1内部上表面设置有电路盒3，电路盒3内部上表面设置有电路板4，电路板4下侧设置有控制芯片5、显示驱动芯片8、激光驱动芯片11、温度信号转换芯片13、风扇控制芯片15、电流控制芯片19，电路盒3上侧设置有电源开关6，电源开关6一侧设置有调节旋钮9，调节旋钮9远离电源开关6一侧设置有显示屏7，电路盒3下侧设置有温度传感器12，温度传感器12作用在于感应控制器外壳1内部温度，控制器外壳1内部下表面设置有蓄电池18，蓄电池18作用在于储存电能，蓄电池18一侧设置有吸收电容21，控制器外壳1内部一侧设置有散热风扇14，散热风扇14作用在于对控制器内部进行散热，控制器外壳1前侧设置有输出插座16，输出插座16一侧设置有电源连接座20，控制芯片5与显示屏7、显示驱动芯片8、激光驱动芯片11、温度传感器12、温度信号转换芯片13、散热风扇14、风扇控制芯片15、电流控制芯片19、吸收电容21通过电连接。

所述控制板卡包括支撑板22、微处理器30、储存器29，支撑板22上面四角设置有螺栓孔23，固定连接支撑板22，螺栓孔23下面设置有绝缘垫35，防止漏电，支撑板22中间设置有微处理器30，微处理器30型号为586型，微处理器30上方设置有第一定位孔31，定位支撑板22一个方向，微处理器30一侧设置有纽扣电池32，提供定位电力，纽扣电池32下方设置有上连接线33，传递定位电流，上连接线33下方设置有测试键25，方便控制定位电流，测试键25一侧设置有指示灯26，显示正确安装，指示灯26一侧设置有蜂鸣器27，报警安装错误，蜂鸣器27下方设置有第二定位孔24，定位支撑板22另一个方向，微处理器30远离纽扣电池32的一侧设置有储存器29，储存信息，储存器29一侧设置有外联接口28，微处理器30与外界通信的接口，支撑板22下面设置有第一插座36，支撑微处理器30，第一插座36一侧设置有第二插座37，支撑储存器29，第二插座37上方设置有下连接线34，传输数据，微处理器30分别与储存器29、外联接口28、第一定位孔31、指示灯26、蜂鸣器27和纽扣电池32使用电连接，便于数据和信号传输，支撑板22呈长方形，增加支撑支撑面积，螺栓孔23穿过支撑板22，保证连接螺栓穿过支撑板22，上连接线33粘贴在支撑板22上表面，不容易脱落，微处理器30和第一插座36使用插拔连接，便于拆装更换微处理器30，储存器29和第二插座37使用插拔连接，便于拆装更换储存器29。

上述控制板卡中，将支撑板22上的第一定位孔31和第二定位孔24分别插入相应的带电定位销内，将微处理器30插入第一插座36，将储存器29插入第二插座37，按下测试键25，上连接线33将第一定位孔31、微处理器30、纽扣电池32和第二定位孔24连通，微处理器30采集电流信号，如果安装正确，则微处理器30点亮指示灯26，表示合格，如果安装错误，则微处理器30启动蜂鸣器27报警，表示装反了，将第一定位孔31与第二定位孔24位置调换重新安装。

为了进一步提高控制板卡安装检测的便利性，第一定位孔31和第二定位孔24穿过支撑板22，保证定位销可靠定位，下连接线34粘贴在支撑板22下表面，牢固可靠，第一插座36和第二插座37分别焊接在支撑板22上，结实耐用，绝缘垫35粘贴在螺栓孔23下，延长使用寿命，上连接线33分别连接第一定位孔31、第一插座36、纽扣电池32、测试键25、指示灯26、蜂鸣器27和第二定位孔24，保证定位电流传输，下连接线34分别连接第一插座36、第二插座37和外联接口28，保证数据传输。

上述同步控制器结构中，将电源连接座20连接电源线，通过打开电源开关6使控制芯片5通电，控制芯片5通电之后控制显示驱动芯片8启动显示屏7显示本装置的运行参数，将输出插座16连接输出激光发射器，控制芯片5控制电流控制芯片19启动对接入线路的电流进行控制，控制芯片5将电能传输到吸收电容21进行电能稳定，控制芯片5控制激光驱动芯片11对激光发射器输出控制信号，温度传感器12接收控制器外壳1内部温度信号传输到温度信号转换芯片13转换为电信号，控制芯片5控制风扇控制芯片15启动散热风扇14对控制器外壳1内部进行散热。

为了进一步实现对激光设备进行全自动电路控制，并且可以对控制器内部进行散热操作，控制器外壳1与电路盒3、电源开关6、显示屏7、散热风扇14、蓄电池18、吸收电容21通过螺钉紧固相连，电路板4与控制芯片5、显示驱动芯片8、激光驱动芯片11、温度信号转换芯片13、风扇控制芯片15、电流控制芯片19通过焊接连接，电路盒3与电路板4通过螺钉紧固相连，电路盒3与温度传感器12通过螺钉紧固相连，控制器外壳1与调节旋钮9通过转动连接。

本发明通过调节每路激光器输出脉冲的延时，实现多路激光同步合成，即降低了直接产生高峰值功率激光的条件，又实现了高峰值功率输出的目的。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。

Claims (10)

1.多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，包括激光发生器、同步控制器、合束器、控制板卡和电源模块；所述激光发生器和同步控制器均安装在控制板卡上，所述同步控制器的输出端与激光发生器的控制端电连接，所述同步控制器用于调节激光发生器每路激光输出的脉冲延时；所述控制板卡的输入端与激光发生器的控制端电连接，所述控制板卡用于控制激光发生器输出的重频和功率；所述激光发生器的输出端与合束器相连，所述合束器用于将延时调节后的激光合束输出；所述电源模块同时为激光发生器、同步控制器和控制板卡供电；所述同步控制器包括控制器外壳（1）、控制装置（2）、驱动装置（10）、储电装置（17），所述控制器外壳（1）内部上表面设置有所述控制装置（2），所述控制器外壳（1）内部一侧设置有所述驱动装置（10），所述控制器外壳（1）内部下表面设置有所述储电装置（17），所述控制装置（2）包括电路盒（3）、电路板（4）、控制芯片（5）、电源开关（6）、显示屏（7）、显示驱动芯片（8）、调节旋钮（9），所述驱动装置（10）包括激光驱动芯片（11）、温度传感器（12）、温度信号转换芯片（13）、散热风扇（14）、风扇控制芯片（15）、输出插座（16），所述储电装置（17）包括蓄电池（18）、电流控制芯片（19）、电源连接座（20）、吸收电容（21），所述控制器外壳（1）内部上表面设置有所述电路盒（3），所述电路盒（3）内部上表面设置有所述电路板（4），所述电路板（4）下侧设置有所述控制芯片（5）、所述显示驱动芯片（8）、所述激光驱动芯片（11）、所述温度信号转换芯片（13）、所述风扇控制芯片（15）、所述电流控制芯片（19），所述电路盒（3）上侧设置有所述电源开关（6），所述电源开关（6）一侧设置有所述调节旋钮（9），所述调节旋钮（9）远离所述电源开关（6）一侧设置有所述显示屏（7），所述电路盒（3）下侧设置有所述温度传感器（12），所述控制器外壳（1）内部下表面设置有所述蓄电池（18），所述蓄电池（18）一侧设置有所述吸收电容（21），所述控制器外壳（1）内部一侧设置有所述散热风扇（14），所述控制器外壳（1）前侧设置有所述输出插座（16），所述输出插座（16）一侧设置有所述电源连接座（20），所述控制芯片（5）与所述显示屏（7）、所述显示驱动芯片（8）、所述激光驱动芯片（11）、所述温度传感器（12）、所述温度信号转换芯片（13）、所述散热风扇（14）、所述风扇控制芯片（15）、所述电流控制芯片（19）、所述吸收电容（21）通过电连接；所述控制板卡包括支撑板（22）、微处理器（30）、储存器（29），所述支撑板（22）上面四角设置有螺栓孔（23），所述螺栓孔（23）下面设置有绝缘垫（35），所述支撑板（22）中间设置有所述微处理器（30），所述微处理器（30）上方设置有第一定位孔（31），所述微处理器（30）一侧设置有纽扣电池（32），所述纽扣电池（32）下方设置有上连接线（33），所述上连接线（33）下方设置有测试键（25），所述测试键（25）一侧设置有指示灯（26），所述指示灯（26）一侧设置有蜂鸣器（27），所述蜂鸣器（27）下方设置有第二定位孔（24），所述微处理器（30）远离所述纽扣电池（32）的一侧设置有所述储存器（29），所述储存器（29）一侧设置有外联接口（28），所述支撑板（22）下面设置有第一插座（36），所述第一插座（36）一侧设置有第二插座（37），所述第二插座（37）上方设置有下连接线（34），所述微处理器（30）分别与所述储存器（29）、所述外联接口（28）、所述第一定位孔（31）、所述指示灯（26）、所述蜂鸣器（27）和所述纽扣电池（32）使用电连接，所述支撑板（22）呈长方形，所述螺栓孔（23）穿过所述支撑板（22），所述上连接线（33）粘贴在所述支撑板（22）上表面，所述微处理器（30）和所述第一插座（36）使用插拔连接，所述储存器（29）和所述第二插座（37）使用插拔连接。

2.根据权利要求1所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述激光发生器为至少四个。

3.根据权利要求2所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述的合束器为三个。

4.根据权利要求3所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述控制器外壳（1）与所述电路盒（3）、所述电源开关（6）、所述显示屏（7）、所述散热风扇（14）、所述蓄电池（18）、所述吸收电容（21）通过螺钉紧固相连；所述电路板（4）与所述控制芯片（5）、所述显示驱动芯片（8）、所述激光驱动芯片（11）、所述温度信号转换芯片（13）、所述风扇控制芯片（15）、所述电流控制芯片（19）通过焊接连接。

5.根据权利要求4所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述电路盒（3）与所述电路板（4）通过螺钉紧固相连；所述电路盒（3）与所述温度传感器（12）通过螺钉紧固相连。

6.根据权利要求5所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述控制器外壳（1）与所述调节旋钮（9）通过转动连接。

7.根据权利要求6所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述第一定位孔（31）和所述第二定位孔（24）穿过所述支撑板（22）；所述下连接线（34）粘贴在所述支撑板（22）下表面。

8.根据权利要求7所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述第一插座（36）和所述第二插座（37）分别焊接在所述支撑板（22）上；所述绝缘垫（35）粘贴在所述螺栓孔（23）下。

9.根据权利要求8所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述上连接线（33）分别连接所述第一定位孔（31）、所述第一插座（36）、所述纽扣电池（32）、所述测试键（25）、所述指示灯（26）、所述蜂鸣器（27）和所述第二定位孔（24）。

10.根据权利要求9所述的多路脉冲激光同步合成器，其特征在于，所述下连接线（34）分别连接所述第一插座（36）、所述第二插座（37）和所述外联接口（28）。