CN110112645A - 一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，包括远距离角度调整装置、光束监测装置、数据处理模块，通过光束监测装置实时检测激光器输出激光的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置。本发明还提供一种激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，能实时监控激光器工作时输出激光的参数判断激光器谐振腔反射镜是否发生移动，并能根据参数变化趋势判断激光器谐振腔镜的移动数据，反馈给反射镜调节系统实现谐振腔反射镜的快速自动调节，提高了反射镜的调节速率，提高了激光器的使用效率。

Description

一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统及方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统及方法。

背景技术

激光器谐振腔反射镜的位置和角度影响输出激光的功率和光束质量。激光器谐振腔反射镜的精确调节一直是激光器谐振腔调试中的重要环节。典型的激光器谐振腔由一片平面输出镜和一片带有曲率的反射镜组成平凹谐振腔，通过调节两片镜片的位置和角度，可以将获得预定的激光输出，将此状态下输出镜和反射镜紧固，得到满足设计要求的激光器谐振腔。但是随着激光器使用时间增加，激光器谐振腔反射镜发生微小偏转等运动，影响激光器输出功率及光束质量，若要恢复预定激光输出，则需激光器停止工作，拆开激光器重新调整谐振腔，严重影响激光器的使用效率。

为解决上述问题，亟需突破激光器谐振腔反射镜的自动调节技术，实时监控激光器工作时输出激光的参数判断激光器谐振腔反射镜是否发生移动，并能根据参数变化趋势判断激光器谐振腔镜的移动数据，反馈给反射镜调节系统实现谐振腔反射镜的快速自动调节。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供激光器谐振腔反射镜的自动调节系统及方法，能实时监控激光器工作时输出激光的参数判断激光器谐振腔反射镜是否发生移动，并能根据参数变化趋势判断激光器谐振腔镜的移动数据，反馈给反射镜调节系统实现谐振腔反射镜的快速自动调节。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，包括远距离角度调整装置、光束监测装置、数据处理模块；

所述数据处理模块分别与所述远距离角度调整装置、所述光束监测装置电性连接；经反射镜后的激光入射到输出镜，所述输出镜输出的激光进入所述光束监测装置；

所述光束监测装置用于取样监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；所述数据处理模块内置光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；所述远距离角度调整装置用于接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，并实现远距离调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

进一步地，所述光束监测装置包括光束取样镜、光斑探测器；

所述光束取样镜取样所述输出镜的输出激光的一小部分作为监测激光，所述光斑探测器采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块。

进一步地，所述光斑探测器为热释电探测器、四象限探测器或PSD探测器中的任意一种。

进一步地，所述初始质心数据为满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块解算并提取获得的质心数据，所述数据处理模块记录并存储所述初始质心数据。

进一步地，所述数据处理模块内存储的所述预设质心波动范围根据所述激光器的参数设计，使所述激光器的输出激光满足参数复合要求。

本发明还提供了一种激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，采用上述任意一项所述的自动调节系统对激光器谐振腔反射镜进行自动调节，包括以下步骤：

S1：在所述激光器运行前，在满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块解算并提取获得的质心数据为所述初始质心数据，所述数据处理模块记录并存储所述初始质心数据；根据所述激光器的参数设计所述预设质心波动范围，并存储于所述数据处理模块；

S2：所述激光器运行后，所述光束监测装置取样所述监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；

S3：所述数据处理模块内置的光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；

S4：所述远距离角度调整装置接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，实现远距离自动调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

本发明的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，通过光束监测装置实时检测激光器输出激光的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；本发明的激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，能实时监控激光器工作时输出激光的参数判断激光器谐振腔反射镜是否发生移动，并能根据参数变化趋势判断激光器谐振腔镜的移动数据，反馈给反射镜调节系统实现谐振腔反射镜的快速自动调节，提高了反射镜的调节速率，提高了激光器的使用效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统的结构示意图；

附图标记说明：1-远距离角度调整装置；2-光束监测装置；3-数据处理模块；21-光束取样镜；22-光斑探测器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明提供了一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，包括远距离角度调整装置、光束监测装置、数据处理模块；

所述数据处理模块分别与所述远距离角度调整装置、所述光束监测装置电性连接；经反射镜后的激光入射到输出镜，所述输出镜输出的激光进入所述光束监测装置；

所述光束监测装置用于取样监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；所述数据处理模块内置光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；所述远距离角度调整装置用于接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，并实现远距离调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

如图1所述，为本发明一实施例的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统的结构示意图，包括远距离角度调整装置1、光束监测装置2、数据处理模块3。

所述数据处理模块3分别与所述远距离角度调整装置1、所述光束监测装置2电性连接；经反射镜后的激光入射到输出镜，所述输出镜输出的激光进入所述光束监测装置2；

在本实施例中，所述光束监测装置2包括光束取样镜21、光斑探测器22，所述光束取样镜21取样所述输出镜的输出激光的一小部分作为监测激光，所述光斑探测器22采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块3。

其中，所述光斑探测器22为热释电探测器、四象限探测器或PSD探测器等类型的激光光斑探测器中的任意一种。

所述数据处理模块3内置光斑图像提取算法，将光斑探测器22采集到的光斑解算成表示光斑能量分布的数字信号，并提取光斑的质心坐标。所述数据处理模块3解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置1；所述远距离角度调整装置1用于接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，并实现远距离调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

其中，所述初始质心数据为满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块3解算并提取获得的质心数据，所述数据处理模块3记录并存储所述初始质心数据。

一般来说，激光器谐振腔不可能绝对意义上的准直，都允许有小范围的波动，保证输出激光参数符合要求，具体的波动范围与激光器具体参数有关，不同激光器不一样。所以，所述数据处理模块3内存储的所述预设质心波动范围根据所述激光器的参数设计，使所述激光器的输出激光满足参数复合要求。

本发明的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，通过光束监测装置实时检测激光器输出激光的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置，实现反射镜的高效、自动调节。

本发明还提供了一种激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，采用上述自动调节系统对激光器谐振腔反射镜进行自动调节，包括以下步骤：

S1：在所述激光器运行前，在满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块解算并提取获得的质心数据为所述初始质心数据，所述数据处理模块记录并存储所述初始质心数据；根据所述激光器的参数设计所述预设质心波动范围，并存储于所述数据处理模块；

S2：所述激光器运行后，所述光束监测装置取样所述监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；

S3：所述数据处理模块内置的光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；

S4：所述远距离角度调整装置接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，实现远距离自动调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

本发明的激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，能实时监控激光器工作时输出激光的参数判断激光器谐振腔反射镜是否发生移动，并能根据参数变化趋势判断激光器谐振腔镜的移动数据，反馈给反射镜调节系统实现谐振腔反射镜的快速自动调节，提高了反射镜的调节速率，提高了激光器的使用效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，其特征在于，包括远距离角度调整装置、光束监测装置、数据处理模块；

所述数据处理模块分别与所述远距离角度调整装置、所述光束监测装置电性连接；经反射镜后的激光入射到输出镜，所述输出镜输出的激光进入所述光束监测装置；

所述光束监测装置用于取样监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；所述数据处理模块内置光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；所述远距离角度调整装置用于接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，并实现远距离调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。

2.根据权利要求1所述的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，其特征在于，所述光束监测装置包括光束取样镜、光斑探测器；

所述光束取样镜取样所述输出镜的输出激光的一小部分作为监测激光，所述光斑探测器采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块。

3.根据权利要求2所述的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，其特征在于，所述光斑探测器为热释电探测器、四象限探测器或PSD探测器中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，其特征在于，所述初始质心数据为满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块解算并提取获得的质心数据，所述数据处理模块记录并存储所述初始质心数据。

5.根据权利要求1所述的激光器谐振腔反射镜的自动调节系统，其特征在于，所述数据处理模块内存储的所述预设质心波动范围根据所述激光器的参数设计，使所述激光器的输出激光满足参数复合要求。

6.一种激光器谐振腔反射镜的自动调节方法，采用权利要求1-4中任意一项所述的自动调节系统对激光器谐振腔反射镜进行自动调节，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在所述激光器运行前，在满足输出激光指标的所述反射镜处于初始位置时，所述数据处理模块解算并提取获得的质心数据为所述初始质心数据，所述数据处理模块记录并存储所述初始质心数据；根据所述激光器的参数设计所述预设质心波动范围，并存储于所述数据处理模块；

S2：所述激光器运行后，所述光束监测装置取样所述监测激光，采集所述监测激光的光斑，并将光斑传递给所述数据处理模块；

S3：所述数据处理模块内置的光斑图像提取算法，解算并提取出所述监测激光光斑的质心数据，并将所述质心数据与初始质心数据比对，判断是否超过预设质心波动范围，若超出所述预设质心波动范围，则将质心波动量和波动方向转换为驱动信号发送给所述远距离角度调整装置；

S4：所述远距离角度调整装置接收所述数据处理模块发送的所述驱动信号，实现远距离自动调整所述反射镜的偏转和俯仰角度调节。