CN109742925A - 激光控制装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光控制装置、系统和方法。一种激光控制装置，包括：电源模块，用于提供电能；匹配调节模块，用于根据预设发射功率调节电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节输出电压；激光源模块，用于发射激光，并根据调节后的输出电压调节激光源的发射功率；检测模块，用于检测流过激光源的电流信号和激光经光电转换后的光电转换电压；反馈控制模块，用于根据电流信号、光电转换电压以及给定电压发出调节指令以使匹配调节模块反馈调节输出电压，使激光源稳定输出激光，避免电网波动、激光源模块老化等所引起的激光不稳定的情况发生。

Description

激光控制装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及激光源技术领域，特别是涉及一种激光控制装置、系统和方法。

背景技术

一般激光源控制系统中，为了实现精确的功率控制往往单闭环反馈控制系统，其控制效果较差。例如，通过检查流过激光源的电流信号，根据检测的电流信号，进行负反馈调节以实现电流单闭环控制使流过激光源的电流稳定、激光源输出激光稳定。但是其控制效果较差，不能确保激光的稳定输出。

发明内容

基于此，有必要针对单闭环反馈控制的控制效果差，不能确保激光的稳定输出问题，提供一种激光控制装置、系统和方法。

一种激光控制装置，包括：

电源模块，用于提供电能；

匹配调节模块，与所述电源模块连接，用于根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压；

激光源模块，与所述匹配调节模块连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率；

检测模块，与所述激光源连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

反馈控制模块，分别与所述检测模块、匹配调节模块连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出激光。

上述激光控制装置包括电源模块、匹配调节模块、激光源模块、检测模块和反馈控制模块，反馈控制模块，能够根据流过激光源的电流信号、激光源发射的激光的光电转换电压以及预设发射功率对应的给定电压发出调节指令以使匹配调节模块反馈调节输出电压，使激光源稳定输出激光，避免电网波动、激光源模块老化等所引起的激光不稳定的情况发生。

在其中一个实施例中，所述匹配调节模块还用于根据所述调节指令反馈调节所述功率控制单元的驱动电压，以调节流过所述激光源的电流信号；

所述激光源模块包括激光源和功率控制单元，其中，

所述激光源，与所述匹配调节模块连接，用于发射所述激光；

功率控制单元，分别与所述匹配调节模块、激光源连接，用于接收调节后的所述电流信号来调节所述激光的发射功率。

在其中一个实施例中，所述检测模块包括：

电流检测电路，用于检测流过所述激光源的所述电流信号；

光检测电路，用于对所述激光进行光电转换以检测所述激光的所述光电转换电压。

在其中一个实施例中，所述反馈控制模块包括：

存储单元，用于存储所述激光源的电流电压曲线图；

计算单元，用于计算流过所述激光源的工作电压；

比较单元，与所述计算单元连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压；

控制单元，分别与所述存储单元、比较单元连接，用于根据所述比较单元的比较结果以及所述电流电压曲线图发出所述调节指令，使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，其中所述调节指令用于指示所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

报警提示模块，与所述反馈控制模块连接，用于当所述电流信号、光电转换电压出现异常时，发出警报信号。

一种激光控制系统，包括电源模块、控制模块、多个激光控制装置及合束装置；其中，

所述电源模块，用于提供电能；

所述控制模块，分别与所述电源模块、多个所述激光控制装置连接，用于发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令，所述控制指令用于控制所述激光控制装置输出所述预设发射功率的激光；

所述激光控制装置，包括：

匹配调节模块，分别与所述控制模块、电源模块连接，用于根据所述控制指令调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压；

激光源模块，与所述匹配调节模块连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率；

检测模块，与所述激光源模块连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

反馈控制模块，分别与所述检测模块、匹配调节模块连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出所述预设功率的激光；

所述合束装置，设置在多个所述激光控制装置的激光输出端，用于对多个所述激光控制装置输出的多个所述激光进行合束处理。

上述激光控制系统，包括电源模块、控制模块、多个激光控制装置及合束装置，可以基于控制模块输出的多个控制指令，以控制多个激光控制装置均能够稳定输出预设发射功率的激光，并通过合束装置对多个预设发射功率的激光进行合束处理，以获取大功率激光，可以提高电能转换效率以及降低大功率激光源的制造成本。

在其中一个实施例中，所述反馈控制模块包括：

存储单元，用于存储所述激光源的电流电压曲线图；

计算单元，用于计算流过所述激光源的工作电压；

比较单元，与所述计算单元连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压；

控制单元，分别与所述存储单元、比较单元连接，用于根据所述比较单元的比较结果以及所述电流电压曲线图发出所述调节指令，使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，其中所述调节指令用于指示所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号。

一种激光控制方法，用于控制激光控制装置稳定输出预设功率的激光，所述方法包括：

根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压；

根据所述给定电压以驱动激光源发射所述激光；

检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令；

根据所述调节指令反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出预设发射功率的激光，或，根据所述调节指令反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号，以所述激光源稳定输出预设发射功率的激光。

上述激光控制方法，能够根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压；根据所述给定电压以驱动激光源发射所述激光；检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令；根据所述调节指令反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出预设发射功率的激光，或，根据所述调节指令反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号，以所述激光源稳定输出预设发射功率的激光。

在其中一个实施例中，所述根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令，包括：

根据所述电流信号获取所述激光源的工作电压；

比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压以获取比较结果；

根据所述比较结果和电流电压曲线图发出所述调节指令，以使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，以调节所述激光源的发射功率，使所述激光源稳定输出所述预设发射功率的激光。

在其中一个实施例中，所述根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压前，还包括：

获取所述激光控制装置的总数量和输出总功率；

根据所述总数量和输出总功率发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令；所述标识信息用于标识激光控制装置的身份信息，所述控制指令用于指示所述激光控制装置输出预设发射功率的激光。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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实施例的附图。

图1为一个实施例中激光控制装置的结构框图；

图2为另一个实施例中激光控制装置的结构框图；

图3a为一个实施例中单芯片和多芯片激光源电流电压曲线图；

图3b为一个实施例中多芯片激光源电流电压曲线；

图4为一个实施例中激光控制系统的结构框图；

图5为一个实施例中激光控制方法的流程图；

图6为一个实施例中根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令的流程图；

图7为一个实施例中激光控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一充电单元称为第二充电单元，且类似地，可将第二充电单元称为第一充电单元。第一充电单元和第二充电单元两者都是充电单元，但其不是同一充电单元。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

为了便于理解本发明，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明提供一种激光控制装置。在一实施例中，一种激光控制装置，包括电源模块110、匹配调节模块120、激光源模块130、检测模块140和反馈控制模块150。

电源模块110，用于提供电能。也即，该电源模块110能够为激光控制装置的任一模块提供电能。其中，电能的提供方式可以为输出电压或输出电流等。在本发明实施例的电能输出方式不做进一步的限定。

在一实施例中，所述电源模块110还可以包括滤波电路，该滤波电路能够对接收的直流电进行滤波，防止杂质干扰信号对驱动信号的产生干扰。具体的，滤波电路包括无源滤波电路和有源滤波电路。无源滤波电路可由无源元件(电阻、电容、电感)组成，其主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波电路也可由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成，其主要形式是有源RC滤波。

可选的，该电源模块110中还可以包括与该滤波电路连接的整流电路，该整流电路能够对调节后的直流电信号进行整流处理。具体的，整流电路可以为由多个整流二极管构成的半波整流电路、全波整流电路和桥式整流。

匹配调节模块120与所述电源模块110连接，用于根据预设发射功率调节所述电源模块110的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压。

在一实施例中，当需要驱动激光源发射激光时，可通过匹配调节模块120调节电源模块110的输出电压以获取驱动电压，该驱动电压也可以理解为门槛电压。驱动电压(门槛电压)可指激光源刚好发出激光时，加载在激光源两端的电压。

驱动电压的具体数值在本发明实施例中不做进一步的限定，可根据激光源的不同而不同，例如，驱动电压可以为3.5V、1.25V等。

当匹配调节模块120将电源模块110的输出电压调节至驱动电压时，激光源就能够正常工作以发射激光。同时，匹配调节模块120还用于调节所述电源模块110的输出电压以获取给定电压，并将该给定电压输出给激光源，以使激光源能够在理想状态下发射预设发射功率的激光。也即，匹配调节模块120还调节驱动电压以获取给定电压，以使激光源在理想状态下发射预设发射功率的激光。

预设发射功率可以理解为该激光控制器件需要发射的激光的功率。例如，该激光控制装置中，可以预设构建给定电压与预设发射功率之间的映射关系，例如，当给定电压为4V时，其激光源输出激光的输出功率可达到1W；当给定电压为4.5V时，其激光源输出激光的输出功率可达到2W。根据该映射关系，可以确定该预设发射功率对应的给定电压。匹配调节模块120可调节电源模块110的输出电压，将该电源模块110的输出电压调节至该给定电压，就可以使激光源在理想状态下发射预设发射功率的激光。

在一实施例中，该匹配调节模块120可包括变压器、放大器等具有电压调节功能的器件，或可包括电位器等具有电流调节功能的器件。例如，当匹配调节模块120包括变压器时，该变压器的第一输入端可与电源模块110连接，变压器的第二输入端可与反馈控制模块150连接，变压器的输出端与激光源连接。变压器可接收来自反馈控制模块150输出的调节指令，并根据所述调节指令对接收的经滤波处理的输出电压(直流电信号)和流过激光源的电流信号进行调节，以使该激光源能够稳定的输出预设发射功率的激光。

需要说明的是，理想状态可以理解为该激光源处于环境没有外界干扰，例如没有电网波动、激光源模块130老化等所引起的激光不稳定的情况。一般情况下，在给定电压的驱动下，激光源发射的激光是否能够达到预设发射功率，还需通过检测模块140的实时检测进行验证。当激光源发射的激光未能达到预设发射功率时，匹配调节模块120可以根据反馈控制模块150发送的调节指令反馈调节所述输出电压，以及调节流过激光源的电流信号，以使该激光源能够稳定的输出预设发射功率的激光。

激光源模块130，与所述匹配调节模块120连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率。

如图2所示，在一个实施例中，激光源模块130包括激光源131和功率控制单元133。

其中，激光源131与所述匹配调节模块120连接，用于接收所述给定电压以发射所述激光。在一实施例中，匹配调节模块120可根据反馈控制模块150发出的调节指令反馈调节电源模块110的输出电压，进而调节该给定电压，并将该给定电压输出给激光源131，激光源131接收该调节后的输出电压以能够发射预设发射功率的激光。

功率控制单元133，分别与所述匹配调节模块120、激光源131连接。在一实施例中，当在调节后的输出电压的驱动下，激光源131发射的激光的功率仍未达到预设发射功率时，匹配调节模块120还可根据反馈控制模块150发出的调节指令反馈调节功率控制单元133的驱动电压Vg，进而调节流过该激光源131的电流信号，以调节激光源131发射的激光的功率，以使激光源131发射预设发射功率的激光。

功率控制单元133可接收调节后的驱动电压Vg，调节流过该激光源131的电流信号进而调节所述激光源131的发射功率，以使激光源131稳定输出预设发射功率的激光。

具体地，功率控制单元133可以为场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)，其中，场效应晶体管可包括结型场效应管(junction FET，JFET)和金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。例如，在本实施例中，该功率控制单元133可为N沟道场效应管。

检测模块140与所述激光源131连接，用于检测流过所述激光源131的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压。

在一实施例中，该检测模块140可包括多个检测电路，其中，一个检测电路可用于检测流过该激光源131的电流信号，也即，可以理解为检测该激光源131当前状态的工作电流信号。另一个检测电路用于检测该激光源131发射的激光的光电转换信号，以获取光电转换电压。

反馈控制模块150分别与所述检测模块140、匹配调节模块120连接。反馈控制模块150可根据所述电流信号、光电转换电压以及给定电压发出所述调节指令以反馈调节所述输出电压，使所述激光源131稳定输出激光。

在一实施例中，该反馈控制模块150可以根据流过激光源131的电流信号以获取该激光源131的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果反馈调节该输出电压。一般，当增大其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应增加，当降低其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应减小。

在一实施例中，反馈控制模块150还可以根据流过激光源131的电流信号以获取该激光源131的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果反馈调节流过激光源131的电流信号。其中，调节流过激光源131的电流信号可以通过调节功率控制器件的驱动电压Vg。当增大其电流信号时，其激光的输出功率会增大，当减小其电流信号时，其激光的输出功率也会相应的减小。

在一实施例中，反馈控制模块150还可以根据流过激光源131的电流信号以获取该激光源131的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果同时反馈调节输出电流和流过激光源131的电流信号。

通过反馈调节该输出电压和/或调节功率控制器件的驱动电压Vg，可以使给定电压、工作电压以及光电转换电压保持在预设范围内，就能够时使加载在激光源131两端的工作电压和功率控制单元133的驱动电压Vg输出趋于稳定，进而使激光源131稳定输出激光。

本实施例中，激光控制装置包括电源模块110、匹配调节模块120、激光源模块130、检测模块140和反馈控制模块150，反馈控制模块150能够根据流过激光源131的电流信号、激光源131发射的激光的光电转换电压以及预设发射功率对应的给定电压发出调节指令以使匹配调节模块120反馈调节输出电压和/或调节功率控制器件的驱动电压Vg，使激光源131稳定输出激光，避免电网波动、激光源模块130老化等所引起的激光不稳定的情况发生。同时，通过调节该给定电压，可以最终使得功率控制单元133两端的电压差值最小(例如接近于零)，以减少额外的损耗和发热，提高功率控制器件的可靠性和使用寿命，降低制造和使用成本。

在一实施例中，所述检测模块140包括检测流过所述激光源131的所述电流信号的电流检测电路以及对所述激光进行光电转换以检测所述激光的所述光电转换电压的光检测电路143。

具体的，该电流检测电路可包括采样电阻。该采样电阻与激光源131串联，用于采集流过该激光源131的电流信号。同时，采样电阻的阻值R已知，当采集到流过激光源131的电流信号I时，就可以获取激光源131的工作电压，也即工作电压＝I*R。例如，流过激光源131的电流I为1.2A，设定采样电阻的阻值R为0.25欧时，则激光源131的工作电压为0.3V。

可选的，该电流检测电路可包括霍尔电流传感器。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁场强度为的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端之间)，将产生一个电势，称其为霍尔电势，其大小正比于控制电流I。霍尔电流传感器可通过测量霍尔电势的大小间接测量流过激光源131的电流的大小。

在一实施例中，该光检测电路143可以为光传感器，光传感器通常是指能敏感由紫外光到红外光的光能量，并将光能量转换成电信号的器件。可以将该光传感器设置在激光的输出端，用于接收该激光，并对该激光进行光电转换，以获取该激光的光电转换电压。

可选的，该光检测电路143可以为热敏电阻、光功率计等具有光电转换功能的器件，可以基于光检测电路143接收该激光，并对该激光进行光电转换，以获取该激光的光电转换电压。

在一实施例中，所述反馈控制模块150包括存储单元151、计算单元153、比较单元155和控制单元157。其中，存储单元151可用于存储激光源131的电流电压曲线图。图3a为一个实施例中单芯片激光源131的电流电压曲线图；图3b为一个实施例中多芯片激光源131的电流电压曲线图。激光源131的电流电压曲线图可以由激光源131的厂家提供，并可将其预先存储在存储单元151中。

其中，存储单元151还可用于存储采样电流的阻值、给定电压与预设发射功率之间的映射关系等信息。

计算单元153，用于计算流过所述激光源131的工作电压。计算单元153可与检测模块140连接，用于获取检测模块140采集的电流信号，以及采样电阻的阻值，就可以计算出所述激光源131的工作电压。

比较单元155，分别与所述计算单元153、检测模块140连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压。其中，该给定电压为预设发射功率对应的电压。比较单元155可以获取光电转换电压与给定电压的大小、光电转换电压与工作电压的大小、工作电压与给定电压的大小，并将两两之间的比较结果发送给控制单元157。

控制单元157，分别与所述存储单元151、比较单元155连接，用于根据所述比较单元155的比较结果以及所述电流电压曲线图调节所述输出电压和调节流过激光源131的电流大小使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而实现所述激光源131稳定输出激光。例如，当光电转换电压和工作电压均小于给定电压时，可以根据电流电压曲线相应的增大电源模块110的输出电压，也即增大该给定电压，当增大该输出电压时，激光源131的电压工作以及激光的光电转换电压U2也会相应的增大，通过调节，可以使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内。

若通过调节该输出电压，未能够使得光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，则该反馈控制模块150还可以反馈调节功率控制单元133的驱动电压Vg，以调节流过激光源131的电流。或，通过反馈控制模块150可以根据比较结果和电流电压曲线，同时反馈调节输出电压和功率控制单元133的驱动电压Vg，使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而使激光源131的工作电压、流过激光源131的电流与该激光源131的电流电压曲线图相匹配，可以使激光源131按预设发射功率稳定输出激光，以减少额外的损耗和发热，提高功率控制器件的可靠性和使用寿命，降低制造和使用成本。

其中，需要说明的是，预设范围可以理解为光电转换电压、工作电压和给定电压两两之间的差值均小于预设值，且能够使激光源131的工作电压、流过激光源131的电流与该激光源131的电流电压曲线图相匹配。

在一实施例中，所述激光控制装置还包括与所述反馈控制模块连接的报警提示模块(图中未示)。反馈控制模块中可存储该激光源的工作时的最大工作电流、最大光电转换信号、以及工作电流对应的输出功率等信息。

例如，反馈控制模块根据检测模块检测的电流信号与最大工作电流进行比较，若该电流信号大于最大工作电流时，则表明该电流信号异常，可以控制该报警提示模块发出警报信号。反馈控制模块根据检测模块检测的光电转换电压与最大光电转换电压进行比较，若该光电转换电压大于最大光电转换电压时，则表明该光电转换电压异常，可以控制该报警提示模块发出警报信号。

具体地，报警提示模块可以为蜂鸣器、二极管、振动器等，其警报信号可以声音、光、振动等方式呈现，在本发明实施例中，对报警提示模块的报警器件不做进一步的限定。

本实施例中，通过设置该报警提示模块，可以在激光源工作异常时发出警报信号以供工作人员及时对其进行处理，以免影响激光源的使用寿命。

如图4所示，本发明实施例还提供一种激光控制系统。在一实施例中，激光控制系统包括电源模块410、控制模块420、多个激光控制装置430及合束装置440。

电源模块410，用于提供电能。

控制模块420，分别与所述电源模块410、多个所述激光控制装置430连接，用于发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令，所述控制指令用于控制所述激光控制装置430输出所述预设发射功率的激光。

在一实施例中，控制模块420中可以存储激光控制装置430的总数量、各个激光控制装置430的标识信息以及各个激光控制装置430的最大发射功率。该标识信息可以用于标识各个激光控制装置430的身份信息。例如，该标识信息可以用数字、字母和特殊符号其中之一或其组合进行表示。

具体的，当控制模块420接收到用户输入的触发指令时，可以根据该触发指令发出多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令。其中，触发指令携带激光的输出总功率W。控制模块420可以根据该输出总功率W和激光控制装置430的总数量M发出多个控制指令至多个激光控制装置430。其中，多个激光控制装置430的数量为N，且N小于或等于M。也即，控制模块420可以根据输出总功率W和总数量M发出N个的控制指令分别至N个激光控制装置430。其中，该控制指令用于控制该激光控制装置430输出预设发射功率的激光。由于每个控制指令中都携带有激光控制装置430的标识信息，以及该激光控制装置430的预设发射功率w，进而可以根据该控制指令来控制每个激光控制装置430发个预设发射功率的激光。其中，N个激光控制装置430的预设发射功率之和等于输出总功率W。

需要说明的是，每个控制指令中的预设发射功率可以相同，也可以不同，且预设发射功率小于每个激光控制装置430的最大发射功率。

激光控制装置430，包括匹配调节模块、激光源模块、检测模块和反馈控制模块420。激光控制装置430用于接收所述控制指令，以使激光控制装置430内的激光源能够稳定发射预设发射功率的激光。

合束装置440，设置在多个所述激光控制装置430的激光输出端，用于对多个所述激光控制装置430输出的多个所述激光进行合束处理。

需要说明的是，每个控制指令中的预设发射功率可以相同，也可以不同，且预设发射功率小于每个激光控制装置430的最大发射功率。也就是说，在本发明实施例中，各个激光控制装置430中的激光源模块可以相同，也可以不同，例如，激光源模块中用于发射激光的激光源的类型、型号可以相同也可以不同，可以个根据实际需求来设定，在此，对各个激光源的类型、型号不做进一步的限定。

上述激光控制系统，包括电源模块410、控制模块420、多个激光控制装置430及合束装置440，可以基于控制模块420输出的多个控制指令，以控制多个激光控制装置430均能够稳定输出预设发射功率的激光，并通过合束装置440对多个预设发射功率的激光进行合束处理，以获取大功率激光，可以提高电能转换效率以及降低大功率激光源的制造成本。

在一实施例中，所述激光控制装置430，包括匹配调节模块431、激光源模块433、检测模块435和反馈控制模块437。

其中，匹配调节模块431，分别与所述控制模块420、电源模块410连接，用于根据所述控制指令调节所述电源模块410的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压。激光源模块433，与所述匹配调节模块431连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率。检测模块435，与所述激光源模块433连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压。反馈控制模块437，分别与所述检测模块435、匹配调节模块431连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块431反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出所述预设功率的激光。

在一个实施例中，激光源模块433包括激光源和功率控制单元。其中，激光源与所述匹配调节模块431连接，用于接收所述给定电压以发射所述激光。在一实施例中，匹配调节模块431还可根据反馈控制模块437发出的调节指令反馈调节电源模块410的输出电压，进而调节该给定电压，并将该给定电压输出给激光源，激光源接收该调节后的输出电压以能够发射预设发射功率的激光。功率控制单元，分别与所述匹配调节模块431、激光源连接。在一实施例中，当在调节后的输出电压的驱动下，激光源发射的激光的功率仍未达到预设发射功率时，匹配调节模块431还可根据反馈控制模块437发出的调节指令反馈调节功率控制单元的驱动电压Vg，进而调节流过该激光源的电流信号，以调节激光源发射的激光的功率，以使激光源发射预设发射功率的激光。

在一实施例中，当在调节后的输出电压的驱动下，激光源发射的激光的功率仍未达到预设发射功率时，匹配调节模块431还可根据反馈控制模块437发出的调节指令同时反馈输出电压和调节功率控制单元的驱动电压Vg，进而调节流过该激光源的电流信号，以调节激光源发射的激光的功率，以使激光源发射预设发射功率的激光。

在一实施例中，该反馈控制模块437可以根据流过激光源的电流信号以获取该激光源的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果反馈调节该输出电压。一般，当增大其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应增加，当降低其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应减小。

在一实施例中，反馈控制模块437还可以根据流过激光源的电流信号以获取该激光源的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果反馈调节流过激光源的电流信号。其中，调节流过激光源的电流信号可以通过调节功率控制器件的驱动电压Vg。当增大其电流信号时，其激光的输出功率会增大，当减小其电流信号时，其激光的输出功率也会相应的减小。

在一实施例中，反馈控制模块437还可以根据流过激光源的电流信号以获取该激光源的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果同时反馈调节输出电流和流过激光源的电流信号。

通过反馈调节该输出电压和调节功率控制器件的驱动电压Vg，可以使给定电压、工作电压以及光电转换电压保持在预设范围内，就能够时使加载在激光源两端的工作电压和功率控制单元的驱动电压Vg输出趋于稳定，进而使激光源稳定输出激光。

在一实施例中，所述反馈控制模块437包括存储单元、计算单元、比较单元和控制单元。其中，存储单元可用于存储激光源的电流电压曲线图。激光源的电流电压曲线图可以由激光源的厂家提供，并可将其预先存储在存储单元中。其中，存储单元还可用于存储采样电流的阻值、给定电压与预设发射功率之间的映射关系等信息。

计算单元，用于计算流过所述激光源的工作电压。计算单元可与检测模块435连接，用于获取检测模块435采集的电流信号，以及采样电阻的阻值，就可以计算出所述激光源的工作电压。

比较单元，分别与所述计算单元、检测模块435连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压。其中，该给定电压为预设发射功率对应的电压。比较单元可以获取光电转换电压与给定电压的大小、光电转换电压与工作电压的大小、工作电压与给定电压的大小，并将两两之间的比较结果发送给控制单元。

控制单元，分别与所述存储单元、比较单元连接，用于根据所述比较单元的比较结果以及所述电流电压曲线图调节所述输出电压和调节流过激光源的电流大小使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而实现所述激光源稳定输出激光。例如，当光电转换电压和工作电压均小于给定电压时，可以根据电流电压曲线相应的增大电源模块410的输出电压，也即增大该给定电压，当增大该输出电压时，激光源的电压工作以及激光的光电转换电压U2也会相应的增大，通过调节，可以使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内。

若通过调节该输出电压，未能够使得光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，则该反馈控制模块437还可以反馈调节功率控制单元的驱动电压Vg，以调节流过激光源的电流。或，通过反馈控制模块437可以根据比较结果和电流电压曲线，同时反馈调节输出电压和功率控制单元的驱动电压Vg，使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而使激光源的工作电压、流过激光源的电流与该激光源的电流电压曲线图相匹配，可以使激光源按预设发射功率稳定输出激光，以减少额外的损耗和发热，提高功率控制器件的可靠性和使用寿命，降低制造和使用成本。

其中，需要说明的是，预设范围可以理解为光电转换电压、工作电压和给定电压两两之间的差值均小于预设值，且能够使激光源的工作电压、流过激光源的电流与该激光源的电流电压曲线图相匹配。

如图5所示，本发明还提供一种激光控制方法。激光源控制方法用于控制激光控制装置稳定输出预设功率的激光。

在一实施例中，激光控制装置，包括电源模块、匹配调节模块、激光源模块、检测模块和反馈控制模块。其中，电源模块，用于提供电能；匹配调节模块，与所述电源模块连接，用于根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的电流信号；激光源模块，与所述匹配调节模块连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率；检测模块，与所述激光源连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；反馈控制模块，分别与所述检测模块、匹配调节模块连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出激光。

在一实施例中，所述激光控制方法，包括：

步骤502，根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压。

步骤504，根据所述给定电压以驱动激光源发射所述激光。

当需要驱动激光源发射激光时，可通过匹配调节模块调节电源模块的输出电压以获取驱动电压，该驱动电压也可以理解为门槛电压。驱动电压(门槛电压)可指激光源刚好发出激光时，加载在激光源两端的电压。驱动电压的具体数值在本发明实施例中不做进一步的限定，可根据激光源的不同而不同，例如，驱动电压可以为3.5V、1.25V等。当匹配调节模块将电源模块的输出电压调节至驱动电压时，激光源就能够正常工作以发射激光。

在一实施例中，匹配调节模块还用于调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，并将该给定电压输出给激光源，以使激光源能够在理想状态下发射预设发射功率的激光。也即，匹配调节模块还调节驱动电压以获取给定电压，以使激光源在理想状态下发射预设发射功率的激光。

预设发射功率可以理解为该激光控制器件需要发射的激光的功率。例如，该激光控制装置中，可以预设构建给定电压与预设发射功率之间的映射关系，例如，当给定电压为4V时，其激光源输出激光的输出功率可达到1W；当给定电压为4.5V时，其激光源输出激光的输出功率可达到2W。根据该映射关系，可以确定该预设发射功率对应的给定电压。匹配调节模块可调节电源模块的输出电压，将该电源模块的输出电压调节至该给定电压，就可以使激光源在理想状态下发射预设发射功率的激光。

步骤506，检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压。

当激光源发射激光时，可以基于检测模块，检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压。

在一实施例中，该检测模块可包括多个检测电路，其中，一个检测电路可用于检测流过该激光源的电流信号，也即，可以理解为检测该激光源当前状态的工作电流信号。另一个检测电路用于检测该激光源发射的激光的光电转换信号，以获取光电转换电压。

步骤508，根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令。

步骤510，根据所述调节指令反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出预设发射功率的激光，或，根据所述调节指令反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号，以所述激光源稳定输出预设发射功率的激光。

在一实施例中，反馈控制模块可以根据流过激光源的电流信号以获取该激光源的工作电压，并根据该工作电压、预设发射功率对应的给定电压、光电转换电压的比较结果发出调节指令。同时，可以根据所述调节指令反馈调节电源模块的所述输出电压，使所述激光源稳定输出预设发射功率的激光。一般，当增大其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应增加，当降低其输出电压时，其对应的工作电压和光电转换电压也会对应减小。

在一个实施例中，激光源模块包括激光源和功率控制单元。其中，激光源用于接收所述给定电压以发射所述激光。当在调节后的输出电压的驱动下，激光源发射的激光的功率仍未达到预设发射功率时，反馈控制模块还可以根据所述调节指令反馈调节流过所述激光源的所述电流信号，进而调节流过该激光源的电流信号，以调节激光源发射的激光的功率，以使激光源发射预设发射功率的激光。其中，调节流过激光源的电流信号可以通过调节功率控制器件的驱动电压Vg。当增大其电流信号时，其激光的输出功率会增大，当减小其电流信号时，其激光的输出功率也会相应的减小。

在一个实施例中，当在调节后的输出电压的驱动下，激光源发射的激光的功率仍未达到预设发射功率时，反馈控制模块还可以根据所述调节指令同时反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号，进而调节流过该激光源的电流信号，以调节激光源发射的激光的功率，以使激光源发射预设发射功率的激光。

通过反馈调节该输出电压和调节功率控制器件的驱动电压Vg，可以使给定电压、工作电压以及光电转换电压保持在预设范围内，就能够时使加载在激光源两端的工作电压和功率控制单元的驱动电压Vg输出趋于稳定，进而使激光源稳定输出激光。

如图6所示，在一实施例中，所述根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令，包括：

步骤602，根据所述电流信号获取所述激光源的工作电压。

根据流过该激光源的电流信号以及用于采集该电流信号的采样电阻，就可以获取激光源的工作电压。该工作电压等于电流信号与该采样电阻的阻值的成绩。

步骤604，比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压以获取比较结果。

其中，该给定电压为预设发射功率对应的电压。通过比较可以获取光电转换电压与给定电压的大小、光电转换电压与工作电压的大小、工作电压与给定电压的大小的比较结果。

步骤606，根据所述比较结果和电流电压曲线图发出所述调节指令，以使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，以调节所述激光源的发射功率，使所述激光源稳定输出所述预设发射功率的激光。

在一实施例中，激光源的电流电压曲线图可以由激光源的厂家提供，并可将其预先进行存储。根据比较结果以及所述电流电压曲线图调节所述输出电压和调节流过激光源的电流大小使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而实现所述激光源稳定输出激光。

例如，当光电转换电压和工作电压均小于给定电压时，可以根据电流电压曲线相应的增大电源模块的输出电压，也即增大该给定电压，当增大该输出电压时，激光源的电压工作以及激光的光电转换电压U2也会相应的增大，通过调节，可以使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内。

若通过调节该输出电压，未能够使得光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，则该反馈控制模块还可以反馈调节功率控制单元的驱动电压Vg，以调节流过激光源的电流。或，通过反馈控制模块可以根据比较结果和电流电压曲线，同时反馈调节输出电压和功率控制单元的驱动电压Vg，使光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，进而使激光源的工作电压、流过激光源的电流与该激光源的电流电压曲线图相匹配，可以使激光源按预设发射功率稳定输出激光，以减少额外的损耗和发热，提高功率控制器件的可靠性和使用寿命，降低制造和使用成本。

其中，需要说明的是，预设范围可以理解为光电转换电压、工作电压和给定电压两两之间的差值均小于预设值，且能够使激光源的工作电压、流过激光源的电流与该激光源的电流电压曲线图相匹配。

如图7所示，在一实施例中，激光控制方法还包括：

步骤702，获取所述激光控制装置的总数量和输出总功率。

该激光控制方法用于控制激光控制装置发射预设发射功率的激光。其中，可以预先获取激光控制装置的总数量M，以及所需要输出激光的输出总功率W。

具体地，可以接收到用户输入的触发指令，并对该触发指令进行解析，以获取该触发指令携带输出激光的输出总功率W。

步骤704，根据所述总数量和输出总功率发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令。

所述标识信息用于标识激光控制装置的身份信息，所述控制指令用于指示所述激光控制装置输出预设发射功率的激光。其中，所有激光控制装置的预设发射功率之和等于预设总功率。

在一实施例中，可以根据该输出总功率W和激光控制装置的总数量M发出多个控制指令至多个激光控制装置。其中，多个激光控制装置的数量为N，且N小于或等于M。也即，可以根据输出总功率W和总数量M发出N个的控制指令分别至N个激光控制装置。其中，该控制指令用于控制该激光控制装置输出预设发射功率的激光。由于每个控制指令中都携带有激光控制装置的标识信息，以及该激光控制装置的预设发射功率w，进而可以根据该控制指令来控制每个激光控制装置发个预设发射功率的激光。其中，N个激光控制装置的预设发射功率之和等于输出总功率W。

需要说明的是，每个控制指令中的预设发射功率可以相同，也可以不同，且预设发射功率小于每个激光控制装置的最大发射功率。

本实施例激光控制方法，可以根据多个控制指令同时控制多个激光控制装置均能够稳定输出预设发射功率的激光，并通过合束装置对多个预设发射功率的激光进行合束处理，以获取大功率激光，可以提高电能转换效率、节省控制成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种激光控制装置，其特征在于，包括：

电源模块，用于提供电能；

匹配调节模块，与所述电源模块连接，用于根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压；

激光源模块，与所述匹配调节模块连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率；

检测模块，与所述激光源连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

反馈控制模块，分别与所述检测模块、匹配调节模块连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出激光。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述匹配调节模块还用于根据所述调节指令反馈调节所述功率控制单元的驱动电压，以调节流过所述激光源的电流信号；

所述激光源模块包括激光源和功率控制单元，其中，

所述激光源，与所述匹配调节模块连接，用于发射所述激光；

功率控制单元，分别与所述匹配调节模块、激光源连接，用于接收调节后的所述电流信号来调节所述激光的发射功率。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：

电流检测电路，用于检测流过所述激光源的所述电流信号；

光检测电路，用于对所述激光进行光电转换以检测所述激光的所述光电转换电压。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反馈控制模块包括：

存储单元，用于存储所述激光源的电流电压曲线图；

计算单元，用于计算流过所述激光源的工作电压；

比较单元，与所述计算单元连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压；

控制单元，分别与所述存储单元、比较单元连接，用于根据所述比较单元的比较结果以及所述电流电压曲线图发出所述调节指令，使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，其中所述调节指令用于指示所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号。

5.根据权利要求1-4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

报警提示模块，与所述反馈控制模块连接，用于当所述电流信号、光电转换电压出现异常时，发出警报信号。

6.一种激光控制系统，其特征在于，包括电源模块、控制模块、多个激光控制装置及合束装置；其中，

所述电源模块，用于提供电能；

所述控制模块，分别与所述电源模块、多个所述激光控制装置连接，用于发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令，所述控制指令用于控制所述激光控制装置输出所述预设发射功率的激光；

所述激光控制装置，包括：

匹配调节模块，分别与所述控制模块、电源模块连接，用于根据所述控制指令调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压，以及根据调节指令反馈调节所述输出电压；

激光源模块，与所述匹配调节模块连接，用于发射激光，并根据调节后的所述输出电压调节所述激光源的发射功率；

检测模块，与所述激光源模块连接，用于检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

反馈控制模块，分别与所述检测模块、匹配调节模块连接，用于根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出所述调节指令以使所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出所述预设功率的激光；

所述合束装置，设置在多个所述激光控制装置的激光输出端，用于对多个所述激光控制装置输出的多个所述激光进行合束处理。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反馈控制模块包括：

存储单元，用于存储所述激光源的电流电压曲线图；

计算单元，用于计算流过所述激光源的工作电压；

比较单元，与所述计算单元连接，用于比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压；

控制单元，分别与所述存储单元、比较单元连接，用于根据所述比较单元的比较结果以及所述电流电压曲线图发出所述调节指令，使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，其中所述调节指令用于指示所述匹配调节模块反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号。

8.一种激光控制方法，其特征在于，用于控制激光控制装置稳定输出预设功率的激光，所述方法包括：

根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压；

根据所述给定电压以驱动激光源发射所述激光；

检测流过所述激光源的电流信号和所述激光经光电转换后的光电转换电压；

根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令；

根据所述调节指令反馈调节所述输出电压，使所述激光源稳定输出预设发射功率的激光，或，根据所述调节指令反馈调节所述输出电压和流过所述激光源的所述电流信号，以所述激光源稳定输出预设发射功率的激光。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流信号、光电转换电压以及所述给定电压发出调节指令，包括：

根据所述电流信号获取所述激光源的工作电压；

比较所述光电转换电压、工作电压和给定电压以获取比较结果；

根据所述比较结果和电流电压曲线图发出所述调节指令，以使所述光电转换电压、工作电压和给定电压均保持在预设范围内，以调节所述激光源的发射功率，使所述激光源稳定输出所述预设发射功率的激光。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据预设发射功率调节所述电源模块的输出电压以获取给定电压前，还包括：

获取所述激光控制装置的总数量和输出总功率；

根据所述总数量和输出总功率发送多个同时携带标识信息和预设发射功率的控制指令；所述标识信息用于标识激光控制装置的身份信息，所述控制指令用于指示所述激光控制装置输出预设发射功率的激光。