CN116315989B - 一种激光输出量调谐方法、系统、装置及激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光输出量调谐方法、系统、装置及激光器，包括调谐系统和激光共振腔，所述调谐系统用于对激光输出功率进行调整，所述激光共振腔沿原始激光束的光学路径布设，所述调谐方法还包括：将原始激光束分为两个个体光源；对一个个体光源进行输出功率的实时检测，获取当前光源的输出功率实时值。本发明在实施例中通过将原始激光束进行划分成两个均分的个体光源，而后对均分的个体光源的输出功率进行测量，继而可以获取全部的个体光源的输出功率，而后对个体光源的输出功率进行数据分析获得输出功率调谐信息，以此保证激光输出功率的调谐可靠。即有效的解决了现有技术中存在的因初始光源不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及激光调谐技术领域，尤其涉及一种激光输出量调谐方法、系统、装置及激光器。
背景技术
激光输出调谐是一种调节激光输出波长和频率的技术，它被广泛应用于很多领域，包括光谱分析、天文学、微纳米加工和生命科学等。
激光输出调谐一般是通过控制激光器内部的反馈机制来调节激光输出的波长和频率。
因此，激光输出调谐的调谐成败取决于反馈机制的反馈信息是否准确，但由于初始光源一般不便于进行测量，继而无法得到准确的调谐信息，因此调节角度可能不太准确，造成对激光的输出量调谐不可靠。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的因初始光源不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点，而提出的一种激光输出量调谐方法、系统、装置及激光器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种激光输出量调谐方法，其特征在于，
包括调谐系统和激光共振腔，所述调谐系统用于对激光输出功率进行调整，所述激光共振腔沿原始激光束的光学路径布设，所述调谐方法还包括：
将原始激光束分为两个个体光源；
对一个个体光源进行输出功率的实时检测，获取当前光源的输出功率实时值；
将当前光源的输出功率实时值进行反馈，获得当前光源的反馈值；
根据当前光源的反馈值进行数据分析，获取激光调谐信息；
让另一个个体光源沿原始激光束的光学路径继续输出至激光共振腔，利用调谐系统在激光共振腔内对另一个个体光源进行输出功率调谐。
在一种可行的实施例中，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
设置待测样品和吸收样品，并将待测样品和吸收样品进行并排整合，置于原始激光束的光学路径中；
让原始激光束沿光学路径分别经过待测样品和吸收样品中，获得两个个体光源；
对吸收样品的吸收信号进行测量，获得吸收信号的测量值；
根据吸收信号的测量值进行数据分析，获取原始激光束的输出功率实时值。
在一种可行的实施例中，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
沿原始激光束的光学路径上设置至少两个分束器或反射器；
将原始激光束沿光学路径经过所述分束器或反射器，分束器或反射器将原始激光束衍射成两个个体光源；
对其中一个分束器或反射器进行测量，获得输出功率的实时测量值。
本发明第二方面提供了一种激光输出量调谐系统，采用第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法，所述调谐系统还包括：
前置放大器，所述前置放大器沿所述原始激光束的光学路径进行布设，且所述前置放大器设置于激光共振腔输入端；
可调谐反射镜，所述可调谐反射镜沿所述原始激光束的光学路径进行布设，所述可调谐反射镜设置于所述前置放大器和激光共振腔内。
本发明第三方面提供了一种激光输出量调谐装置，采用第二方面中所述的一种激光输出量调谐系统或第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法，所述调谐装置还包括：
调谐光路系统，所述调谐光路系统包括：
可调谐输出镜，所述可调谐输出镜设置于所述激光共振腔内，所述可调谐输出镜和可调谐反射镜之间形成光学调谐腔；
波长选择元件，所述波长选择元件设置于所述光学调谐腔的入射端，所述波长选择元件用于筛选待调谐激光波；
光电检测器，所述光电检测器用于检测输出激光的波长；
控制系统包括：
微控制器，所述微控制器分别与光电检测器和可调谐反射镜通讯相连，所述微控制器用于让光电检测器对输出激光的波长进行测量，让可调谐反射镜实现进行调整反射比例；
数字信号处理器，所述数字信号处理器用于进行反馈值的数据分析；
数据存储器，所述数据存储器用于获取激光调谐信息。
在一种可行的实施例中，光学调谐腔和波长选择元件之间通过准直光路衔接。
在一种可行的实施例中，所述调谐装置还包括：
调谐电机，所述调谐电机与所述可调谐反射镜相连，且所述调谐电机与所述微控制器通讯相连，以实现让可调谐反射镜进行旋转调整微小角度。
本发明第四方面提供了一种激光器，采用了第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法或第三方面中任一项所述的一种激光输出量调谐装置。
在一种可行的实施例中，所述激光器为CO2激光器或半导体激光器。
本发明的有益效果为：
本发明在实施例中通过将原始激光束进行划分成两个均分的个体光源，而后对均分的个体光源的输出功率进行测量，继而可以获取全部的个体光源的输出功率，而后对个体光源的输出功率进行数据分析获得输出功率调谐信息，以此保证激光输出功率的调谐可靠。即有效的解决了现有技术中存在的因初始光源不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种激光输出量调谐方法的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种激光输出量调谐方法的部分流程示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种激光输出量调谐方法的另一部分流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例
参照图1至图3，本发明为了解决现有技术中存在的因初始光源
不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点，本发明通过将原始激光束进行划分成两个均分的个体光源，而后对均分的个体光源的输出功率进行测量，继而可以获取全部的个体光源的输出功率，而后对个体光源的输出功率进行数据分析获得输出功率调谐信息，以此保证激光输出功率的调谐可靠。即有效的解决了现有技术中存在的因初始光源不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点。
具体的，本发明第一方面提供了一种激光输出量调谐方法，
包括调谐系统和激光共振腔，所述调谐系统用于对激光输出功率进行调整，所述激光共振腔沿原始激光束的光学路径布设，所述调谐方法还包括：
将原始激光束分为两个个体光源；
对一个个体光源进行输出功率的实时检测，获取当前光源的输出功率实时值，即可通过光功率检测器对其中一个个体光源进行输出功率检测，以实现得到激光输出功率的实时值；
将当前光源的输出功率实时值进行反馈，获得当前光源的反馈值；
根据当前光源的反馈值进行数据分析，获取激光调谐信息；
让另一个个体光源沿原始激光束的光学路径继续输出至激光共振腔，利用调谐系统在激光共振腔内对另一个个体光源进行输出功率调谐。在本实施例中，本发明通过将原始激光束进行划分成两个均分的个体光源，而后对均分的个体光源的输出功率进行测量，继而可以获取全部的个体光源的输出功率，而后对个体光源的输出功率进行数据分析获得输出功率调谐信息，以此保证激光输出功率的调谐可靠。即有效的解决了现有技术中存在的因初始光源不便于测量导致对激光的输出量调谐不可靠的缺点。
参照图2，在本实施例中，为了便于理解如何将原始激光束进行拆分为两个个体光源的，在此作出如下举例，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
设置待测样品（非吸收光材料-光纤材料）和吸收样品（吸光材料-黑色的吸光布），并将待测样品和吸收样品进行并排整合，置于原始激光束的光学路径中；
让原始激光束沿光学路径分别经过待测样品和吸收样品中，获得两个个体光源；
对吸收样品的吸收信号进行测量，获得吸收信号的测量值，即可通过一个探测器对吸收样品的吸收信号进行数据测量；
根据吸收信号的测量值进行数据分析，获取原始激光束的输出功率实时值。即在本实施例中将待测样品和吸收样品置于激光束路径中，使得激光束穿过两个样品。用一个探测器测量吸收样品的吸收信号。分析吸收信号以确定激光束的输出功率，并将该功率值反馈给调谐系统。根据反馈信号调整激光器的输出功率，直到期望的输出功率达到稳定状态。
参照图3，在另一种可行的实施例中，为了便于理解如何将原始激光束进行拆分为两个个体光源的，在此作出如下举例，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
沿原始激光束的光学路径上设置至少两个分束器或反射器；
将原始激光束沿光学路径经过所述分束器或反射器，分束器或反射器将原始激光束衍射成两个个体光源；
对其中一个分束器或反射器进行测量，获得输出功率的实时测量值。
通过分束器或反射器将原始激光束分为两部分，对分束器或反射器中的原始激光束一部分进行实时测量（可经过光功率检测器），获得实时测量值，而后根据实时测量值推导出原始激光束的激光输出功率的实时值，以便于反馈至调谐系统中进行输出功率调谐。
参照图3，本发明第二方面提供了一种激光输出量调谐系统，采用第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法，所述调谐系统还包括：
前置放大器，所述前置放大器沿所述原始激光束的光学路径进行布设，且所述前置放大器设置于激光共振腔输入端；
可调谐反射镜，所述可调谐反射镜沿所述原始激光束的光学路径进行布设，所述可调谐反射镜设置于所述前置放大器和激光共振腔内。
即前置放大器和激光共振腔之间设置可调谐反射镜，反射镜旋转微小角度，通过改变反射镜的反射比例从而改变激光传输路径的光路长度，实现激光输出功率的调节。反射镜旋转调节时不同反射率的两个区域比例发生变化，实现激光输出功率的调谐。
本发明第三方面提供了一种激光输出量调谐装置，采用第二方面中所述的一种激光输出量调谐系统或第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法，所述调谐装置还包括：
调谐光路系统，所述调谐光路系统包括：
可调谐输出镜，所述可调谐输出镜设置于所述激光共振腔内，所述可调谐输出镜和可调谐反射镜之间形成光学调谐腔；
波长选择元件，所述波长选择元件设置于所述光学调谐腔的入射端，所述波长选择元件用于筛选待调谐激光波；
光电检测器，所述光电检测器用于检测输出激光的波长；即调谐光路系统包括调谐腔和波长选择元件。其中，调谐腔包括可调谐反射镜和可调谐输出镜，可调谐反射镜与可调谐输出镜之间形成光学调谐腔，波长选择元件则安置在调谐腔的入射端。光学调谐腔和波长选择元件之间通过准直光路衔接，光电检测系统则用于检测输出激光的波长。
控制系统包括：
微控制器，所述微控制器分别与光电检测器和可调谐反射镜通讯相连，所述微控制器用于让光电检测器对输出激光的波长进行测量，让可调谐反射镜实现进行调整反射比例；微控制器分析光电检测器的反馈数据并根据需要实时调整激光输出功率，反馈回路实现对激光输出功率的自适应调整。
数字信号处理器，所述数字信号处理器用于进行反馈值的数据分析；
数据存储器，所述数据存储器用于获取激光调谐信息。
在本实施例中，所述调谐装置还包括：
调谐电机，所述调谐电机与所述可调谐反射镜相连，且所述调谐电机与所述微控制器通讯相连，以实现让可调谐反射镜进行旋转调整微小角度。即通过微控制器根据调谐信息对可调谐反射镜的旋转角度进行微小调整。
本发明第四方面提供了一种激光器，采用了第一方面中任一项所述的一种激光输出量调谐方法或第三方面中任一项所述的一种激光输出量调谐装置。
在一种可行的实施例中，所述激光器为CO2激光器或半导体激光器。
以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种激光输出量调谐方法，其特征在于，包括调谐系统和激光
共振腔，所述调谐系统用于对激光输出功率进行调整，所述激光共振腔沿原始激光束的光学路径布设，所述调谐方法还包括：
将原始激光束分为两个个体光源；
对一个个体光源进行输出功率的实时检测，获取当前光源的输出功率实时值；
将当前光源的输出功率实时值进行反馈，获得当前光源的反馈值；
根据当前光源的反馈值进行数据分析，获取激光调谐信息；
让另一个个体光源沿原始激光束的光学路径继续输出至激光共振腔，利用调谐系统在激光共振腔内对另一个个体光源进行输出功率调谐。
2.根据权利要求1所述的一种激光输出量调谐方法，其特征在于，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
设置待测样品和吸收样品，并将待测样品和吸收样品进行并排整合，置于原始激光束的光学路径中；
让原始激光束沿光学路径分别经过待测样品和吸收样品中，获得两个个体光源；
对吸收样品的吸收信号进行测量，获得吸收信号的测量值；
根据吸收信号的测量值进行数据分析，获取原始激光束的输出功率实时值。
3.根据权利要求1所述的一种激光输出量调谐方法，其特征在于，所述将原始激光束分为两个个体光源的方法包括：
沿原始激光束的光学路径上设置至少两个分束器或反射器；
将原始激光束沿光学路径经过所述分束器或反射器，分束器或反射器将原始激光束衍射成两个个体光源；
对其中一个分束器或反射器进行测量，获得输出功率的实时测量值。
4.一种激光输出量调谐系统，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的一种激光输出量调谐方法，所述调谐系统还包括：
前置放大器，所述前置放大器沿所述原始激光束的光学路径进行布设，且所述前置放大器设置于激光共振腔输入端；
可调谐反射镜，所述可调谐反射镜沿所述原始激光束的光学路径进行布设，所述可调谐反射镜设置于所述前置放大器和激光共振腔内。
5.一种激光输出量调谐装置，其特征在于，采用权利要求4中所述的一种激光输出量调谐系统，所述调谐装置还包括：
调谐光路系统，所述调谐光路系统包括：
可调谐输出镜，所述可调谐输出镜设置于所述激光共振腔内，所述可调谐输出镜和可调谐反射镜之间形成光学调谐腔；
波长选择元件，所述波长选择元件设置于所述光学调谐腔的入射端，所述波长选择元件用于筛选待调谐激光波；
光电检测器，所述光电检测器用于检测输出激光的波长；
控制系统包括：
微控制器，所述微控制器分别与光电检测器和可调谐反射镜通讯相连，所述微控制器用于让光电检测器对输出激光的波长进行测量，让可调谐反射镜实现进行调整反射比例；
数字信号处理器，所述数字信号处理器用于进行反馈值的数据分析；
数据存储器，所述数据存储器用于获取激光调谐信息。
6.根据权利要求5所述的一种激光输出量调谐装置，其特征在于，光学调谐腔和波长选择元件之间通过准直光路衔接。
7.根据权利要求6所述的一种激光输出量调谐装置，其特征在于，所述调谐装置还包括：
调谐电机，所述调谐电机与所述可调谐反射镜相连，且所述调谐电机与所述微控制器通讯相连，以实现让可调谐反射镜进行旋转调整微小角度。
8.一种激光器，其特征在于，采用了权利要求1-3中任一项所述的一种激光输出量调谐方法或权利要求5-7中任一项所述的一种激光输出量调谐装置。
9. 根据权利要求 8 所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器为CO2激光器或半导体激光器。
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