CN114094430A - 一种基于变频晶体换点的激光调控方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种基于变频晶体换点的激光调控方法，包括控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，以切换所述变频晶体用以接收基频光的工作点位；控制基频光经变频晶体当前的工作点位进入变频晶体，以使基频光转换为倍频光输出；检测所述变频晶体输出的倍频光的指标信息，并得到第一指标信息；判断所述第一指标信息是否达到第一预设要求，若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求时停止。通过对换点后的倍频光进行性能优化调控，能够获得性能稳定的激光光束，从而满足精密检测测量、精密加工等领域需求。

Description

一种基于变频晶体换点的激光调控方法及存储介质

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种基于变频晶体换点的激光调控方法及存储介质。

背景技术

紫外激光器因其所具有的波长短、光斑小、聚集性好、峰值功率高等优点被广泛应用于工业、医疗、军事、探测、科学研究等领域。为了能够获得高功率的激光，通常会借助激光器中的变频晶体材料（即：变频晶体或倍频晶体）对激光波长进行变频处理，如将532nm光变频产生266nm光。受紫外激光波长较短、倍频晶体材料自身缺陷、所在光路位置等因素的影响，倍频晶体在长期运行时极易受到损伤，致使倍频晶体出现坏点，而坏点的出现则会导致激光质量变差、激光器使用寿命缩短等。

鉴于，被激光光束破坏的面积（或者坏点的面积）仅占倍频晶体的截面面积的一小部分，现有技术中通常会对倍频晶体进行换点处理，以期使倍频晶体或激光器能够满足长时间稳定运行应用的要求。然而，换点后往往会伴随着光束质量和光束功率的改变，就精密检测测量、精密加工等对光束要求甚高的领域而言，这会直接影响到检测或加工的精度、激光器或设备应用的稳定性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于倍频晶体换点的激光调控方法以及计算机可读存储介质，以降低换点对光束带来的影响。

根据第一方面，一种实施例中提供一种基于变频晶体换点的激光调控方法，包括：

换点步骤，控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，以切换所述变频晶体用以接收基频光的工作点位；

变频步骤，控制基频光经变频晶体当前的工作点位进入变频晶体，以使基频光转换为倍频光输出；

倍频光检测步骤，检测所述变频晶体输出的倍频光的指标信息，并得到第一指标信息；

调控步骤，判断所述第一指标信息是否达到第一预设要求，若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求时停止。

一个实施例中，所述第一指标信息包括倍频光的质量信息和功率信息，所述第一预设要求包括第一预设质量要求和第一预设功率要求，所述调控步骤包括：

判断所述倍频光的质量信息和功率信息是否达到第一预设要求，若所述倍频光的质量信息未达到第一预设质量要求和/或功率信息未达到第一预设功率要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述倍频光的质量信息达到第一预设质量要求以及功率信息达到第一预设功率要求。

一个实施例中，所述调控步骤包括：

若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则在预设周期内调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求；

若所述第一指标信息在预设周期后仍未达到第一预设要求，则执行所述换点步骤。

一个实施例中，还包括基频光检测步骤，所述基频光检测步骤包括：

检测所述基频光的指标信息，并得到第二指标信息；

判断所述第二指标信息是否达到第二预设要求，若所述第二指标信息未达到第二预设要求，则关闭所述基频光输出。

一个实施例中，所述第二指标信息包括基频光的质量信息和功率信息，所述第二预设要求包括第二预设质量要求和第二预设功率要求，所述判断所述第二指标信息是否达到第二预设要求，若所述第二指标信息未达到第二预设要求，则关闭所述基频光输出，包括：

判断所述基频光的质量信息和功率信息是否达到第二预设要求，若所述基频光的质量信息未达到第二预设质量要求和/或功率信息未达到第二预设功率要求，则关闭所述基频光输出。

一个实施例中，所述控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动之前，还包括：

截断进入所述变频晶体的基频光，或关闭所述基频光输出。

一个实施例中，所述截断进入所述变频晶体的基频光，包括：

驱动一光路模块在所述变频晶体的基频光接收端运动，所述光路模块具有第一镜部和第二镜部，所述光路模块被构造成能够择一地将第一镜部和第二镜部切换至基频光的光路上；其中，所述第一镜部用于基频光透射并进入变频晶体，所述第二镜部用于截断基频光。

一个实施例中，所述控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，包括：

驱动一移动平台带动所述变频晶体在预设平面坐标系中移动。

一个实施例中，还包括倍频光稳定步骤，所述倍频光稳定步骤包括：

监测并调控所述变频晶体输出的倍频光的指向，以使所述倍频光能够沿预设路径输出。

根据第二方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行，以实现第一方面所述的激光调控方法。

依据上述实施例的基于变频晶体换点的激光调控方法，包括控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，以切换所述变频晶体用以接收基频光的工作点位；控制基频光经变频晶体当前的工作点位进入变频晶体，以使基频光转换为倍频光输出；检测所述变频晶体输出的倍频光的指标信息，并得到第一指标信息；判断所述第一指标信息是否达到第一预设要求，若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求时停止。通过对换点后的倍频光进行性能优化调控，能够获得性能稳定的激光光束，从而满足精密检测测量、精密加工等领域需求。

附图说明

图1为一种实施例的激光器中组成部件的结构分布示意图。

图2为一种实施例的激光器的光路系统原理图。

图3为一种实施例的激光器的控制系统原理框图。

图4为一种实施例的激光器中倍频光优化装置的光路系统原理图。

图5为一种实施例的激光器中变频模块的光路示意图。

图6为一种实施例的激光器中第一楔形镜的光路示意图。

图7为一种实施例的激光器中第二楔形镜的结构示意图。

图8为一种实施例的激光器中第二楔形镜的光路原理示意图（一）。

图9为一种实施例的激光器中第二楔形镜的光路原理示意图（二）。

图10为一种实施例的激光调控方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本文中所用术语“基频光”是指激光光源所输出的原始激光，本文中所用术语“倍频光”是指对变频晶体材料对基频光进行变频（如倍频、合频等）处理后所输出的激光；如，以266nm激光器为例，其激光光源所输出的基频光的波长通常为532nm，经变频转换后，该激光器最终输出的倍频光的波长则为266nm；又如，以355nm激光器为例，其激光光源所输出的基频光的波长通常为1064nm，1064nm光倍频产生532nm光，再由1064nm光与532nm光合频产生355nm光，而该激光器最终输出的倍频光的波长即为355nm。

本申请提供的一种基于变频晶体换点的激光调控方法，通过对激光器换点后所输出的激光光束的性能指标进行检测，并依据检测结果对变频晶体进行温度调控，从而实现对激光光束的性能优化，能够确保激光器稳定地输出高质量的激光光束。

请参阅图1至图9，一种实施例提供了一种激光器，例如一种266nm激光器；该激光器包括倍频光优化装置A、基频光检测装置B、光束稳定装置C和控制装置D；下面分别说明。

请参阅图1至图5，倍频光优化装置A主要用于接收激光光源E输出的基频光，并将基频光变频转换为倍频光输出；同时，用于对倍频光的性能进行优化调控。该倍频光优化装置A包括变频模块10、第一检测模块20和温控模块30。

请参阅图1、图2、图4和图5，变频模块10主要用于接收激光光源输出的基频光，并将基频光变频转换为倍频光输出，如将532nm基频光变频转换为266nm倍频光输出；当然，但根据实际需要，基频光及其变频转换输出的倍频光也可以是其他波长，这取决于对激光光源和变频模块10的具体选择。该变频模块10包括变频晶体11、换点机构12和调温件13。其中，变频晶体11可以根据实际情况采用二倍频晶体、四倍频晶体等；该类倍频晶体通常是可以由BBO晶体、CLBO晶体等以单独或级联的方式组合而成的；借助变频晶体11可以将基频光变频转换为倍频光输出。

该换点机构12主要为一能够带动变频晶体11在预设平面坐标系进行二维移动（如上下方向或左右方向）的机械结构件，其可以由用于承载变频晶体11的移动平台、用于驱使移动平台进行二维移动以带动变频晶体11同步维移动的动力输出器件以及因应需要而存在的其他部件组合搭建而成；借助换点机构13可驱使变频晶体11运动停留在预设平面坐标系中的预设位置，从而实现对变频晶体11的工作点位的切换，使变频晶体11的其中一个工作点位处于基频光的光路中或者用以接收基频光。需要说明的是，变频晶体11的工作点位是指基频光能够照射在变频晶体11上的点，该工作点位通常为多个，并且在预设平面坐标系中具有对应的坐标位置，亦可理解为变频晶体11的工作点位也是指变频模块10的工作点位。

该调温件13设置在变频控制晶体11的外部，其可以由半导体加热/制冷元件、保温元件等组合搭建而成，主要用于实现对变频晶体11的温度调节，如加热、制冷以及保温等；具体实施时，该调温件13的主体部分可采用筒柱状结构，其具有用于套设变频晶体11的内部空间以及分别位于变频晶体11的出光侧和入光侧的光出入口，光出入口能够为基频光入射至变频晶体11和变频晶体11输出倍频光提供结构便利。由于变频晶体11的温度与其对基频光的转换性能之间具有对应关系；因此，借助调温件13可以对变频晶体11温度的调节并保持在合适的温度值或温度范围内，以使得变频晶体11转换输出的倍频光的性能产生相对应的变化。

请参阅图1、图2和图4，第一检测模块20主要用于对变频模块10所输出的倍频光进行检测，以获取倍频光的指标信息（如倍频光的质量信息、功率信息或者其他性能信息；为便于描述，将该指标信息定义为第一指标信息），该第一检测模块20布置在变频模块10的倍频光输出端侧，可通过接收至少一部分倍频光（如少量的倍频光）来获取第一指标信息。第一检测模块20包括第一质量检测件21和第一功率检测件22。

该第一质量检测件21可以采用包含有CDD等元器件的能量计量器件，用于检测并获取第一指标信息中的质量信息（即：倍频光的质量信息）；第一功率检测件22可以采用如光电探测器等功率计量器件，用于检测并获取第一指标信息中的功率信息（即：倍频光的功率信息）。具体实施时，在变频模块10的倍频光输出端侧（具体如变频晶体11的出光侧）设置第一光路模块40，该第一光路模块40可以是分光镜等光学元件或者光学元件的集合，借助第一光路模块40将变频模块10输出的倍频光进行分光处理，使倍频光的一部分被反射，并形成沿第一路径输出的第一激光L1和沿第二路径输出的第二激光L2；同时，使倍频光的另一部分透射，并形成沿第三路径输出的第三激光L3；第一质量检测件21布置在第一路径上，以便通过接收第一激光L1，来获取倍频光的质量信息；而第一功率检测件22则布置在第二路径上，以便通过接收第二激光L2，来获取倍频光的功率信息。

需要说明的是，第一路径和第二路径可以理解为是第一光路模块40能够沿两个不同方向或两个不同角度对光束进行反射时而自然形成的激光传播路径。

其他实施例中，第一质量检测件21和第一功率检测件22也可根据实际需求择一地选择配置，或者采用能够对倍频光的其他性能指标进行检测的功能件来替代第一质量检测件21和第一功率检测件22。

请参阅图1和图2，温控模块30主要用于对变频模块10的温度进行调节控制，实现对变频模块10（具体为变频晶体11）温度的自动优化，从而变频晶体11的变频转换性能，进而实现对倍频光的性能优化调节。本实施例中，温控模块30主要由包含有数据处理器件在内的相关功能元件组合搭建而成，其具有信息/数据的分析、比对、判断以及温度指令输出等功能，变频模块10（具体为调温件13）和第一检测模块20分别与温控模块30信号连接，从而使变频模块10、第一检测模块20和温控模块30共同形成一个闭环的温度调控系统；温控模块30可通过第一检测模块20对倍频光的性能进行实时监控，在温控模块30接收到第一检测模块20所检测的第一指标信息后，通过对第一指标信息的分析以及将第一指标信息与预定要求（为便于描述，将该要求定义为第一预设要求）进行比较，即可判断第一指标信息是否达到第一预设要求；在第一指标信息未达到第一预设要求时（如倍频光的质量变差、功率下降等），即可调控变频模块10的温度，直至第一指标信息达到第一预设要求时，即停止对变频模块10的温度调节，使得变频模块10保持在当前温度，从而完成对倍频光的性能优化。

具体实施时，可将温控模块30与后台设备（如PC端）进行连接，在倍频光的性能优化过程中，通过温控模块30将第一检测模块20所实时获取的第一指标信息、变频模块10的温度信息等数据以日志的形式传递给后台设备；若第一指标信息在一定的调节周期内始终无法达到第一预设要求时，则表示变频模块10当前的工作点位使用时间过长，已接近其使用寿命，此时后台设备可控制变频模块10进行换点动作，以将变频模块10由当前工作点位切换至下一个工作点位。

另一个实施例中，也可将后台设备的相关功能集成在温控模块30上，使温控模块30同时具备数据存储和控制指令输出等功能，通过将变频模块10的调温件13和换点机构12与温控模块30进行连接，不但可以使温控模块30具备对变频模块10进行温度调控的能力，也可直接对变频模块10进行换点控制。该种实施例下，虽然会增加温控模块30的系统结构和运行方法的复杂性，但有利于对温控模块30、乃至倍频光优化装置A整体进行智能化和集成化设计。

其他实施例中，温控模块30也可以采用能够通过接收外部控制指令来调控变频模块10的温度的开关模块；此时，可设置独立于温控模块30的控制模块，该控制模块可以由如数据处理器等功能器件组合而成，借助控制模块将变频模块10、第一检测模块20和温控模块20组合形成一个闭环温度调节控制系统；通过控制模块来控制第一检测模块20对倍频光进行实时监控，并通过获取第一检测模块20输出的第一指标信息，将第一指标信息与第一预设要求进行分析比较；当第一指标信息未达到第一预设要求时（如倍频光的质量变差、功率下降等），控制模块即可向温控模块30下发温度调节指令，借助温控模块30对变频模块10的温度进行调节，直至第一指标信息达到第一预设要求后，控制温控模块30停止对变频模块10的温度调控，使变频模块10保持在当前的温度，从而完成倍频光的性能优化。与前述实施例类似，在第一指标信息始终无法达到第一预设要求时，可外部控制装置或者控制模块本身来控制变频模块10切换工作点位。

请参阅图1至图3，基频光检测装置B主要用于接收激光光源E输出的基频光的至少一部分（如少量基频光），通过对基频光的检测来获取基频光的指标信息（如基频光的质量信息、功率信息或其他性信息等，为便于描述，将该指标信息定义为第二指标信息）。该基频光检测装置B包括第二检测模块70和第二光路模块80；其中，第二光路模块80可以是分光镜等光学元件或者光学元件的集合，其布置在变频模块10的基频光接收端与激光光源E之间，用于对激光光束进行分光处理，使得基频光在经过第二光路模块80时，一部分基频光（如大部分基频光）能够透射而出，以形成沿第六路径输出并被变频模块10接收的第六激光L6，从而借助变频模块10将第六激光L6变频转换为倍频光输出；而另一部分基频光（如少量基频光）则被第二光路模块80反射，以形成沿第七路径输出的第七激光L7；第二检测模块70布置在第七路径上，用于接收第一激光L7，以便通过对第七激光L7的检测，来最终获取基频光的第二指标信息。

请参阅图1至图3，光束稳定装置C主要用于通过接收倍频光优化装置A最终输出的倍频光，来实现对倍频光的监测和调控，以确保激光器输出的激光的执行性和稳定性。该光束稳定装置C包括第一自动调节反射镜90、第二自动调节反射镜100、第一四象限探测器110、第二四象限探测器120和分束镜130；其中，第一自动调节反射镜90布置在第三激光L3的光路中，用于分离变频模块10输出光束中的倍频光和基频光，以使基频光透射而沿第五路径输出第五激光L5，并使倍频光反射而沿第四路径输出第四激光L4；第二自动调节反射镜100布置在第四激光L4的光路中，用于将第四激光L1的一部分透射至第一四象限探测器110，并将第四激光L1的另一部分反射至分束镜130上，从而借助分束镜130将该部分第四激光L1的一部分分光到第二四象限探测器120、另一部分则从激光器本体中输出。具体实施时，可将第一自动调节反射镜90、第二自动调节反射镜100、第一四象限探测器110和第二四象限探测器120组合形成一个闭环系统，借助光束稳定装置C可实现对第四激光L1（即：激光器最终输出的激光）的指向性进行调整，使激光器经换点及优化输出的激光的指向性不变。由于光束稳定装置C对光束指向性的调节，属于现有技术，在此不作赘述。

请参阅图3，控制装置D可以根据实际情况采用微控制器、数据处理器等现有功能器件或功能器件的集合，主要起到对倍频光优化装置A、基频光检测装置B、光束稳定装置C以及激光光源E进行协调管理和控制，包括但不限于各装置的启闭控制、信号的接收与反馈以及数据信息的存储、分析和比对等。通过该控制装置D可获取第一检测模块10输出的第一指标信息，并判断第一指标信息是否到达第一预设要求；当第一指标信息未达到第一预设要求时，控制装置D可向温控模块30输出调温指令，使温控模块30调节变频模块10的温度，以优化倍频光的性能；若第一指标信息在预设周期内始终无法达到第一预设要求，则可控制激光光源E关闭基频光输出（或者借助第二光路模块80截断进入变频模块10的基频光，而后控制变频模块10切换工作点位。同时，通过该控制装置D获取第二检测模块70输出的第二指标信息，并判断第二指标信息是否达到第二预设要求（该第二预设要求可以是基于基频光的质量、功率等性能而预先设定的数值或数值范围）；当第二指标信息未达到第二预设要求时，则可判定激光光源C工作不稳定、激光光源C所输出的基频光无法满足变频转换的要求等；此时，控制装置D即可控制激光光源C关闭基频光输出。

当然，一些实施例中，也可省略控制装置D，通过对各个装置自身的功能性能配置，实现各装置之间的配合与协调，或者借助其中一个装置来取代控制装置D的功能，如通过对倍频光优化装置A的温控模块30的功能配置，将其与基频光检测装置B、光束稳定装置C和激光光源E进行连接，实现各装置之间的功能配合。

综上所述，在激光器处于正常工作状态时，可利用倍频光优化装置A中的第一检测模块20对倍频光进行实时监测、利用光束稳定装置C对激光器所输出的激光的指向性进行实时检测、利用基频光检测装置B中的第二检测模块80对基频光进行实时监测；一方面，各个装置之间可以起到相互监控的目的，一旦激光器出现故障或者所输出的激光不能满足使用要求时，即可准确迅速地对激光器的故障点进行排查；另一方面，在激光器换点后，若出现输出激光的功率下降、质量变差以及光束指向性发生变化等情况时，可通过对各个装置的联动控制，自动完成激光光束性能和指向性的优化调控，有效地提高了激光器的稳定性。

一个实施例中，请参阅图1、图2和图4，该激光器还包括第一激光收集模块60，固定设置在第五路径上，用于收集第五激光L5，以实现对未被转换的基频光的屏蔽，防止基频光照射到倍频光优化装置A内的其他部件或者对最终被应用的倍频光造成干扰。通常，第一激光收集模块60是指如激光光束吸收器等能够对激光进行收集，并使得激光无法逃离的装置或材料。

由于变频晶体11为非线性光学晶体，将基频光聚焦后入射到变频晶体11中，在满足相位匹配的条件下，通常从变频晶体11中出射的激光光束中会有经过非线性过程后剩余的基频光和变频转换产生的倍频光；换而言之，变频晶体11通常是无法一次性将基频光全部变频转换为倍频光的，故变频晶体11输出的激光光束中同时存在倍频光和基频光。鉴于此，如何增加变频模块10的变频转换效率，以将基频光最大化地转换为倍频光，实现对基频光的充分利用，已然成为本申请或行业内需要面对和解决的技术问题。

一个实施例中，请参阅图5，变频模块10还包括反光件14和分光件15；其中，变频晶体11具有相对设置的两端，为便于描述，将其中一端定义为变频晶体11的第一端、将与第一端相对的另一端定义为第二端；反光件14采用对基频光和倍频光均具有较高反射率的光学元件，如凹面反光镜或平面反光镜等；该反光件14布置在变频晶体11的第一端侧，用于反射由变频晶体11的第一端输出的倍频光和剩余未被转换的基频光，使得倍频光和未被转换的基频光再次入射由变频晶体11的第一端入射至变频晶体11，从而使未被转换的基频光再行经一次变频转换过程，最终将基频光最大化地转换为倍频光。分光件15采用对基频光具有较高透射率、对倍频光具有较高反射率的光学元件，如具有相应性能的分光镜；在对分光件15进行具体选择配置时，可通过对分光件15的两个相对的表面（为便于描述，将其中一个表面定义为第一镜面15a、另一个表面定义为第二镜面15b）进行处理（如镀设具有相应功能的材料膜层等），使第一镜面15a和第二镜面15b均对基频光具有较高的透射率，而第二镜面15b则对倍频光具有较高的反射率。

如此，将分光件15布置在变频晶体11的第二端侧（如位于激光光源与变频晶体11之间），由激光光源发出的基频光通过分光件15的第一镜面15a和第二镜面15b透射而出，并由变频晶体11的第二端入射至变频晶体11，从而将基频光进行一次变频转换；在反光件14的配合下，未被转换的基频光和倍频光再次进入变频晶体11进行二次变频转换，从而使得基频光最大化地被转换为倍频光，而倍频光的全部则从变频晶体11的第二端侧输出，此时，利用分光件15的第二镜面15b对倍频光的反射，该改变倍频光的光路，使其至少一部分能够入射至第一检测模块20。基于此，通过配置的分光件15和反光件14可有效提高变频模块10的转换效率，使基频光能够被充分或最大化地转换为倍频光，提高基频光的利用率。

一个实施例中，请参阅图1、图2和图6，第一光路模块40包括一楔形镜，用于反射一部分倍频光，以直接沿不同路径输出第一激光L1和第二激光L2，以为第一质量检测件21和第一功率检测件22分别获取倍频光的质量信息和功率信息创造条件，并且同时能够透射另一部分倍频光，以为倍频光的应用或者最终输出创造条件；该第一楔形镜固定设置在变频模块10的倍频光输出端侧，其具有倾斜分布且分设于第一楔形镜前后两侧的第一表面40a和第二表面40b；其中，就第一楔形镜整体而言，第一表面40a和第二表面40b中的至少一者应该为倾斜设置的斜面，从而使得第一楔形镜具有一定的楔角（即：第一表面40a与第二表面40b处于非平行分布的状态，两者之间存在一定的夹角，该夹角即为第一楔形镜的楔角），根据第一质量检测件21和第一功率检测件22在装置整体中的分布情况或者根据装置整体的应用时所处的空间环境等实际需求，第一楔形镜的楔角可根据需要进行选择，如3°；如此，当倍频光入射至第一楔形镜时，可通过第一表面40a对倍频光的一部分进行反射，形成第一光束；而通过第一表面40a进入第一楔形镜内的一部分倍频光则可在第二表面40b处被反射，使得该部分倍频光再次透过第一表面40a输出，形成第二光束，由于楔角的存在，使得第一光束和第二光束的光路会出现一定的偏移，从而可借助第一光束和第二光束可分为作为第一激光L1和第二激光L2。与此同时，经第二表面40b透射的倍频光则可形成第三光束，而该第三光束则可作为第三激光L3（相应地，其光路或者输出方向可定义为第三路径）。

通过配置的第一楔形镜可同时实现第一激光L1、第二激光L2和第三激光L3的输出，从而满足第一质量检测件21和第一功率检测件22同时探测倍频光并获取第一指标信息的需求，并且为大部分倍频光的输出以及后续的校准、应用等提供了结构支持；鉴于第一楔形镜的结构及功能特点，可以有效降低倍频光优化装置A整体的结构复杂性、减少光学元件的配置数量；具体实施时，第一楔形镜可采用压缩石棉纤维（即：Compressed AsbestosFibre，缩写CaF）材质或熔融石英材质。

一个实施例中，请参阅图1、图2、图7、图8和图9，第二光路模块80具有第一镜部81、第二镜部82和驱动件（图中未示出）；其中，第一镜部81可以采用如分束镜等能够对基频光进行分光处理的光学元件或者功能结构，激光光源E输出的基频光在经过第一镜部81时，该第一镜部81能够透射基频光的一部分以输出第六激光L6，同时能够反射基频光的另一部分以输出第七激光L7。第二镜部82可以采用如反射镜等能够对基频光进行全反射的光学元件或者功能结构，并且第一镜部81对基频光的反射角度（或方向）与第二镜部82对基频光的反射角度（或方向）存在一定的偏差，以避免两者所反射的基频光沿同一路径传播，从而使得第二镜部82能够对全部基频光进行反射以沿第八路径输出第八激光L8；第二镜部82也可采用如激光光束吸收器等对激光进行收集，并使得激光无法逃离的装置或材料，从而能够截断进入变频模块80的基频光；驱动件的动力输出端耦合至将第一镜部81与第二镜部82，借助驱动件80可将第二光路模块80（或者第一镜部81和第二镜部82）以可相对于变频模块10运动的形式（如平移、旋转等形式）布置在变频模块10的基频光接收端，以便能够将第一镜部81和第二镜部82择一地切换至基频光的光路中。

在倍频光优化装置A中的变频模块10需要进行换点前，通过对驱动件的控制使其驱使第二光路模块80运动，以将第二镜部82切换至基频光的光路中（即：变频模块10的基频光接收端与激光光源E之间），从而借助第二镜部82对基频光的全反射作用或者对基频光的收集作用，来截断进入变频晶体10的基频光；以便于变频模块10进行后续的换点。当换点完成后或者需要激光器输出激光时，则可利用驱动件将第一镜部81切换至基频光的光路中，使基频光能够被第二检测模块70检测以及被变频模块10接收并变频转换。如此，通过对第二光路模块80的结构设置，可使得起到近似于光闸和分束镜的双重作用；一方面，在激光器进行换点时，无需关闭激光光源A，不但能够提升激光器的换点效率，而且使得激光光源A可避免因频繁启闭而受损或使用寿命缩短；另一方面，降低激光器的配置成本和结构复杂性，尤其是能够降低因引入光闸而增加的成本。

一个实施例中，请参阅图7至图9，第二光路模块80包括第二楔形镜，该第二楔形镜的整体结构与前文所述的第一楔形镜的结构类似；差别点在于，在第二楔形镜用以接收基频光的一面按等面积比例或其他比例划分形成有第一面域80a和第二面域80b；其中，第一面域80a设有增透膜，该增透膜以镀层或贴附等形式覆盖第一面域80a设置，以构造形成第一镜部81；而通过选择不同性能参数（如透光率和反光率）的增透膜，可使得第一镜部81具备能够透射大部分基频光，以输出被变频模块10接收及变频转换的第六激光L6，而小部分基频光则可被第一镜部81反射从而输出能够被第二检测模块70接收的第七激光L7；例如，选择532nm增透膜（R<0.01），可使得1%的532nm基频光被增透膜（或第一镜部81）反射而输出第七激光L7，而99%的532nm基频光则可透射而输出第六激光L6。相适应地，第二面域80b设有高反膜，该高反膜以镀层或贴附等形式覆盖第二面域80b设置，以构造形成第二镜部82；通过选择不同性能参数（如反光率）的高反膜，可最大化地对基频光进行全反射，从而彻底屏蔽或阻断进入变频模块10的基频光；例如，选择532nm高反膜（R>99.9），可使得近乎100%的532nm基频光被高反膜（或第二镜部82）反射。

具体实施时，可将第二楔形镜以倾斜的方式布置在变频模块10的基频光接收端与激光光源E之间，将驱动件的动力端耦合至第二楔形镜，同时确保基频光的光轴不会经过第二楔形镜的中心点。如此，即可借助驱动件驱使第二楔形镜绕预设的转动轴线（如第二楔形镜的中心线）进行旋转运动，从而将第一镜部81与第二镜部82择一地切换至基频光的光路中，由于第二楔形镜楔角的存在，使得第一镜部81反射输出的第七激光L7的光路和第二镜部82反射输出的第八激光L8的光路存在方向或者角度差异，从而为第二检测模块70以及其他关联部件的空间布置创造条件。基于此，通过设置的增透膜和高反膜来分别构造形成第一镜部81和第二镜部82，不但可以有效增强第二光路模块80主体部分（即：第二楔形镜）的整体性，减小第二光路模块80的尺寸及在激光器内的占用空间，也为降低激光器的结构复杂性以及配置成本等创造了条件。

一个实施例中，请参阅图7至图9，第二楔形镜用于基频光透射而出的一面（可定义为第二楔形镜的出光面）采用平面，该出光面与第二楔形镜的中心线呈垂直设置，而第二楔形镜用于接收基频光的一面（可定义为第二楔形镜的入光面）则与出光面呈倾斜设置，可使得第二楔形镜在出光面与入光面之间形成有一定角度的楔角，如3°；此时，可顺着第二楔形镜的入光面的倾斜方向划分形成第一面域80a和第二面域80b，从而使得增透膜与高反膜（或者第一镜部81与第二镜部82）是顺着入光面的倾斜方向排布的。由此，在将第一镜部81与第二镜部82分别切换至基频光的光路中时，可确保两者对基频光的反射角度存在偏差。

一个实施例中，请参阅图1和图2，基频光检测装置B还包括固定设置在第八路径的第二激光收集模块140，该第二激光收集模块140可参考实施例一中的第一激光收集模块130进行选择设置，主要用于收集第八激光L8；以在激光器进行换点的过程中，能够屏蔽激光光源E所输出的全部基频光，避免被截断的基频光照射到激光器的其他部件或者向激光器外部泄漏。

一个实施例中，请参阅图1和图2，第二检测模块70包括光路转换件71、第二质量检测件72和第二功率检测件73；其中，光路转换件71采用现有的分光器件，如分光镜；该光路转换件71布置第七路径上，用于将第七激光L7分光转换为第一基频激光L9和第二基频激光L10并且沿其不同方向输出，如使第七激光L7的一部分被反射并得到第一基频激光L9，第七激光L7的另一部分则被透射并得到第二基频激光L10；第二质量检测件72可参考实施例一中的第一质量检测件21进行选择配置，该第二质量检测件72布置在第一基频激光L9的光路上，以通过接收第一基频激光L9来实现对基频光的质量信息的检测及获取；第二功率检测件73则可参考实施例一种的第一功率检测件22进行选择配置，该第二功率检测件73布置在第二基频激光L10的光路上，以通过接收第二基频激光L10实现对基频光的功率信息的检测及获取。相适应地，第二预设要求则包括基频光预设质量要求和基频光预设功率要求。

其他实施例中，第二质量检测件72和第二功率检测件73也可择一地选择设置，此时可以省略光路转换件71，将第二质量检测件72或者第二功率检测件73布置在第七路径上，通过直接接受第七激光L7，实现对基频光的相关性能指标的检测及获取，从而满足不同的应用需求。

需要说明的是，图1、图2、图4、图5、图6、图8和图9中，带箭头的点划线代表基频光光束，带箭头的虚线代表倍频光光束，带箭头的实线代表变频晶体输出的激光光束（该激光通常包括倍频光和未被变频转换的基频光），未带箭头的粗实线代表信号连接线；另外，图5中，为区别基频光、倍频光等的传播原理，将基频光光束、变频光光束以及变频晶体输出的激光光束等以并行分离的方式进行示意，并不代表各条光束一定是沿不同路径传播的。

基于激光器的整体结构架构，本申请实施例还提供了一种基于变频晶体换点的激光调控方法，请参阅图10并结合图1和图2，该激光调控方法包括步骤100至步骤800；下面分别说明。

步骤100，截断进入变频模块10的基频光。

具体为，可以通过自动控制或人工操控等手段控制激光光源关闭基频光输出，亦或者驱动一光路模块在变频晶体11的基频光接收端运动，借助光路模块阻断激光光源E输出的基频光，该光路模块可以是如光闸等光路切换器件；本实施例中，该光路模块为第二楔形镜。具体实施时，可控制第二楔形镜镜旋转，将第二镜部82切换至基频光的光路中，从而全部基频光被第二激光收集模块140收集，完成基频光的截断。

步骤200，换点步骤，控制变频晶体11在预设平面坐标系中移动，以切换变频晶体11用以接收基频光的工作点位。

具体为，驱动以移动平台带动变频晶体11在预设平面坐标系中移动；具体实施时，该移动平台即为换点机构12；基于温控模块30在优化装置内功能配置的差异，利用温控模块30，或者配置的控制模块，亦或者外部控制装置，按预设的程序驱使换点机构12动作，从而使其带动变频模块10的主体部分（即：包括变频晶体11）在预设平面坐标系中移动，以将变频晶体11的其中一个工作点位切换至预定坐标位置（该位置处于基频光的光路上），将此时的工作点位视为变频晶体11的当前工作点位。

步骤300，变频步骤，控制基频光经变频晶体11当前的工作点位进入变频晶体11，以将基频光变频转换为倍频光输出。

具体为，重新开启激光光源或者解除光路切换器件对基频光的截断，使基频光经变频晶体11的当前工作点位进入变频晶体，从而利用变频晶体11将接收的变频光变频转换为倍频光输出。具体实施时，控制第二楔形镜旋转，将第一镜部81切换至基频光的光路中，使基频光重新进入变频晶体11。

步骤400，倍频光检测步骤，检测变频晶体输出的倍频光的指标信息，并得到第一指标信息。

具体为，利用设置于变频晶体11的倍频光输出端侧的第一光路模块40对倍频光进行分光，使得倍频光的一部分分别入射第一质量检测件21和第一功率检测件22，通过第一质量检测件21和第一功率检测件22分别接收变频晶体11输出的至少部分倍频光，实现对倍频光的质量信息和功率信息的检测及获取，故该第一指标信息包括倍频光的质量信息和功率信息。

步骤500，调控步骤，判断第一指标信息是否达到第一预设要求，若第一指标信息未达到第一预设要求，则调节变频晶体11的温度，直至第一指标信息达到第一预设要求时停止。

具体为，基于温控模块30在优化装置内功能配置的差异，利用温控模块30，或者配置的控制模块，亦或者外部控制装置，获取第一质量检测件21输出的倍频光质量信息以及第一功率检测件20输出的倍频光功率信息；判断倍频光质量信息和倍频光功率信息是否达到第一预设要求，该第一预设要求包括倍频光的预设质量要求和倍频光的预设功率要求，预设质量要求是一个预先设定的质量目标范围，其包括下限质量值和上限质量值；相应地，预设功率要求也是一个预设设定的功率目标范围，其包括下限功率值和上限功率值。

当倍频光的质量信息未达到第一预设要求中的预设质量要求时，和/或倍频光的功率信息未达到第一预设要求中的预设功率要求时，在预设周期内通过温控模块30来调节变频晶体11的温度，直至倍频光的质量信息达到预设质量要求，且倍频光的功率信息达到预设功率要求后，停止对变频晶体11的温度调节并使变频晶体11的温度保持在当前温度值，从而实现对倍频光性能的优化调节。当然，可能存在倍频光的质量信息先行达到预设质量要求或者倍频光的功率信息先行达到预设功率要求的情况，此时，可继续调节变频晶体11的温度，直至倍频光的质量信息和功率信息同时达到第一预设要求中对应的要求。

在预设周期后，若倍频光的质量信息和功率信息无法同时达到第一预设要求，则重新执行步骤100。

需要说明的是，所述及的“预设周期”是指针对变频晶体11的温度进行调节的一个周期，该周期可以是一个温度范围，在对变频晶体11的温度进行调节时，使变频晶体11的实际温度值遍历该温度范围内所预先设定的每个温度值；例如，该温度范围的下限值为30℃、上限值为70℃，范围内设定的温度值为35℃、40℃、50℃、55℃、60℃、65℃；如此，在预设周期内调节变频晶体11的温度，即是指将变频晶体11的温度调节至温度范围内的预先设置一个或多个温度值。该周期也可以是一个时间段，即在该时间段内对变频晶体11按一个定量温度值逐渐加温或降温。

步骤600，倍频光稳定步骤，监测并调控变频晶体11输出的倍频光的指向，以使倍频光能够沿预设路径输出。

具体为，当第一指标信息达到第一预设要求且调控步骤停止后，控制光束稳定装置C校准激光的光路，使得激光器最终输出的激光光束的指向性保持不变，从而实现激光器输出激光，以正常使用。

一个实施例中，该激光调控方法还包括基频光检测步骤，该基频光检测步骤包括步骤700和步骤800。

步骤700，检测基频光的指标信息，并得到第二指标信息。

具体为，激光器正常工作或者激光光源E正常输出基频光并被变频晶体11接收的状态下，利用第二质量检测件72和第二功率检测件73对基频光进行检测，以分别获取基频光的质量信息和功率信息，故第二指标信息包括基频光的质量信息和功率信息。具体实施时，第二楔形镜旋转的第一镜部81应当保持在基频光的光路中。

步骤800，判断第二指标信息是否达到第二预设要求，若第二指标信息未达到第二预设要求，则关闭基频光输出。

具体为，基于温控模块30在优化装置内功能配置的差异，利用温控模块30，或者配置的控制模块，亦或者外部控制装置，获取第二质量检测件72输出的基频光的质量信息以及第二功率检测件73输出的基频光功率信息；判断基频光的质量信息和功率信息是否达到第二预设要求，该第二预设要求则包括基频光预设质量要求和基频光预设功率要求，并且质量要求和功率要求可以是一个固定的目标值，也可以一个目标区间。当基频光的质量信息和功率信息中的任意一者或两者未达到与之对应的基频光预设质量要求和基频光预设功率要求时，则控制激光光源E关闭基频光输出。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种基于变频晶体换点的激光调控方法，其特征在于，包括：

换点步骤，控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，以切换所述变频晶体用以接收基频光的工作点位；

变频步骤，控制基频光经变频晶体当前的工作点位进入变频晶体，以使基频光转换为倍频光输出；

倍频光检测步骤，检测所述变频晶体输出的倍频光的指标信息，并得到第一指标信息；

调控步骤，判断所述第一指标信息是否达到第一预设要求，若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求时停止。

2.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，所述第一指标信息包括倍频光的质量信息和功率信息，所述第一预设要求包括第一预设质量要求和第一预设功率要求，所述调控步骤包括：

判断所述倍频光的质量信息和功率信息是否达到第一预设要求，若所述倍频光的质量信息未达到第一预设质量要求和/或功率信息未达到第一预设功率要求，则调节所述变频晶体的温度，直至所述倍频光的质量信息达到第一预设质量要求以及功率信息达到第一预设功率要求。

3.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，所述调控步骤包括：

若所述第一指标信息未达到第一预设要求，则在预设周期内调节所述变频晶体的温度，直至所述第一指标信息达到第一预设要求；

若所述第一指标信息在预设周期后仍未达到第一预设要求，则执行所述换点步骤。

4.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，还包括基频光检测步骤，所述基频光检测步骤包括：

检测所述基频光的指标信息，并得到第二指标信息；

判断所述第二指标信息是否达到第二预设要求，若所述第二指标信息未达到第二预设要求，则关闭所述基频光输出。

5.如权利要求4所述的激光调控方法，其特征在于，所述第二指标信息包括基频光的质量信息和功率信息，所述第二预设要求包括第二预设质量要求和第二预设功率要求，所述判断所述第二指标信息是否达到第二预设要求，若所述第二指标信息未达到第二预设要求，则关闭所述基频光输出，包括：

判断所述基频光的质量信息和功率信息是否达到第二预设要求，若所述基频光的质量信息未达到第二预设质量要求和/或功率信息未达到第二预设功率要求，则关闭所述基频光输出。

6.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，所述控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动之前，还包括：

截断进入所述变频晶体的基频光，或关闭所述基频光输出。

7.如权利要求6所述的激光调控方法，其特征在于，所述截断进入所述变频晶体的基频光，包括：

驱动一光路模块在所述变频晶体的基频光接收端运动，所述光路模块具有第一镜部和第二镜部，所述光路模块被构造成能够择一地将第一镜部和第二镜部切换至基频光的光路上；其中，所述第一镜部用于基频光透射并进入变频晶体，所述第二镜部用于截断基频光。

8.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，所述控制所述变频晶体在预设平面坐标系中移动，包括：

驱动一移动平台带动所述变频晶体在预设平面坐标系中移动。

9.如权利要求1所述的激光调控方法，其特征在于，还包括倍频光稳定步骤，所述倍频光稳定步骤包括：

监测并调控所述变频晶体输出的倍频光的指向，以使所述倍频光能够沿预设路径输出。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行，以实现如权利要求1-9中任一项所述的激光调控方法。

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