CN116432257A - 铒玻璃激光器的优化设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铒玻璃激光器的优化设计方法及系统，涉及数据处理技术领域，该方法包括：获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别；基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建目标函数；对P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；根据目标函数和约束条件，对P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合；将最优设计参数集合作为铒玻璃激光器的优化设计结果。本发明解决了现有技术中铒玻璃激光器设计周期长，设计质量差的技术问题，达到了智能化进行铒玻璃激光器的优化设计的技术效果。

Description

铒玻璃激光器的优化设计方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种铒玻璃激光器的优化设计方法及系统。

背景技术

铒玻璃激光器作为近年来发展起来的一种人眼安全激光器产品，市场需求量剧增。目前，对铒玻璃激光器的设计主要依靠生产厂家的经验，且受限于设计人员的人力成本，设计人员的数量较少，产品的设计时间过长，设计的产品质量波动较大，无法满足市场需求。现有技术中铒玻璃激光器设计周期长，设计质量差的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种铒玻璃激光器的优化设计方法及系统，用于针对解决现有技术中铒玻璃激光器设计周期长，设计质量差的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种铒玻璃激光器的优化设计方法及系统。

本申请的第一个方面，提供了一种铒玻璃激光器的优化设计方法，所述方法包括：

获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

本申请的第二个方面，提供了一种铒玻璃激光器的优化设计系统，所述系统包括：

参数类别获得模块，所述参数类别获得模块用于获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

目标函数构建模块，所述目标函数构建模块用于基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

精度系数获得模块，所述精度系数获得模块用于采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

约束条件构建模块，所述约束条件构建模块用于基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

最优设计参数获得模块，所述最优设计参数获得模块用于根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

设计结果获得模块，所述设计结果获得模块用于将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数，然后基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数，进而采用测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数，基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件，根据目标函数和约束条件，对P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据P个设计精度系数对P个待设计参数类别的设计参数进行调整，根据目标函数计算每个解的适应度，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，然后将最优设计参数集合作为铒玻璃激光器的优化设计结果。达到了提升铒玻璃激光器的优化设计效率，提高设计质量的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种铒玻璃激光器的优化设计方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种铒玻璃激光器的优化设计方法中计算获得P个设计精度系数的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种铒玻璃激光器的优化设计方法中获得约束条件的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种铒玻璃激光器的优化设计系统结构示意图。

附图标记说明：参数类别获得模块11，目标函数构建模块12，精度系数获得模块13，约束条件构建模块14，最优设计参数获得模块15，设计结果获得模块16。

具体实施方式

本申请通过提供了一种铒玻璃激光器的优化设计方法及系统，用于针对解决现有技术中铒玻璃激光器设计周期长，设计质量差的技术问题。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种铒玻璃激光器的优化设计方法，其中，所述方法包括：

步骤S100：获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

在一个可能的实施例中，铒玻璃激光器是用于一种人眼安全激光器件产品，具有结构小巧、人眼安全、峰值能量高等优点。所述P个待设计参数类别是设计铒玻璃激光器时需要考虑的参数类别，包括铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极。P个待设计参数类别的设计参数是对每个类别对应的零部件进行设计时需要考虑的具体参数。示例性的，在设计铒玻璃激光器的聚焦镜时，需要对聚焦镜的材质类型，直径和焦距等设计参数进行确定；设计铒玻璃激光器时需要确定峰值功率、脉冲、发光面积、发射中心波长和波长随温度的漂移系数等设计参数；设计铒玻璃激光器的铒玻璃时需要考虑铒玻璃的材质，如Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃，以及考虑铒玻璃的截面尺寸，如截面尺寸在1.2mm*1.2mm以内。通过以铒玻璃激光器的不同零部件为待设计参数类别对铒玻璃激光器的设计参数进行划分，从而为后续进行激光器的优化设计提供优化对象。

步骤S200：基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

进一步的，基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数，如下式：

；

其中，

为适应度，/>

为权重，/>

为第i次测量距离的实际测量值，/>

为第i次测量距离的实际距离，/>

为第i次测试时的人眼安全评分，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的实际激光能量，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的理论激光能量，T为测试次数。

在一个实施例中，从测距精度、人眼安全和适用温度三个维度对P个待设计参数类别的设计参数进行优化，使根据设计参数设计出的铒玻璃激光器质量性能最优。所述目标函数是对P个待设计参数在三种测试下对铒玻璃激光器的质量适应程度进行量化计算的函数。所述测距精度测试是对不同距离下使用设计完成的铒玻璃激光器进行距离测试时的精度进行测试，可选的，通过设置不同测试距离使用铒玻璃激光器进行测距，根据铒玻璃激光器测得结果与实际测试距离的偏差确定铒玻璃激光器的测距精度，测试距离可以设置为3km、5km、10km。

具体而言，激光能量过大会伤害人眼，人眼安全测试是根据激光能量对人眼的伤害程度，从而确定铒玻璃激光器在设计参数下发射的激光能量对人眼的伤害程度。通过目标函数可以确定在不伤害人眼的前提下，铒玻璃激光器可以发射出的最大激光能量。所述适用温度测试是对铒玻璃激光器在[-40°C，65°C]的温度范围内的不同温度下激光能量衰减情况进行测试，铒玻璃激光器在极端温度下衰减越小，性能越好。

具体的，在进行人眼安全测试时，根据不同大小的激光能量对人眼的损伤程度设置对应的人眼安全评分，人眼安全评分的范围为[1,100]，当超过人眼能够承受的最大激光能量后，激光能量越大对应的评分越低。

步骤S300：采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

进一步的，如图2所示，采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数，本申请实施例步骤S300还包括：

步骤S310：获取所述P个待设计参数类别的预设设计参数集合，进行测试，并根据所述目标函数，计算获得预设适应度，其中，在人眼安全测试中，将测试获得的激光能量输入预设人眼安全评分表内，获得人眼安全评分；

步骤S320：采用预设调整比例，对所述预设设计参数集合内的P个待设计参数类别的设计参数依次进行调整，获得P个调整设计参数集合；

步骤S330：分别对所述P个调整设计参数集合进行测试，并根据所述目标函数，计算获得P个调整适应度；

步骤S340：根据所述P个调整适应度与所述预设适应度的偏差，计算获得所述P个设计精度系数。

在一个可能的实施例中，所述P个待设计参数类别的预设设计参数集合是由本领域技术人员根据铒玻璃激光器的生产需求进行初步设计的P个待设计参数类别的设计参数集合。根据所述预设设计参数集合进行测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，并将测试结果代入目标函数中，计算获得所述预设适应度。其中，所述预设适应度反映了按照预设设计参数集合进行设计生产的铒玻璃激光器的性能情况。

具体而言，所述预设调整比例是根据铒玻璃激光器的需求设置的对P个待设计参数类别的设计参数进行调整的范围，如预设调整比例为2%，则将设计参数的数值增大或缩小2%。通过按照所述预设调整比例，对所述预设设计参数集合内的P个待设计参数类别的设计参数依次进行调整，从而获得所述P个调整设计参数集合。进而，将所述P个调整设计参数集合中的调整设计参数输入目标函数中，经过函数计算获得所述P个调整适应度。通过分别根据所述P个调整设计参数集合对应的P个调整适应度与预设适应度之间的偏差，确定P个待设计参数类别对铒玻璃激光器性能的影响程度，偏差越大，表明同样的调整比例下，对应的待设计参数类别对铒玻璃激光器的性能影响越大，进行相应的参数设计时的设计精度要求越高，设计精度系数越大。可选的，根据铒玻璃激光器的生产需求和预算成本确定基础设计精度系数，然后将P个调整适应度与预设适应度的偏差比上预设适应度的比值作为P个偏差系数，根据P个偏差系数和基础设计精度系数获得P个设计精度系数。如，基础设计精度系数为2，偏差系数为20%，则用[2*（1+20%）]的结果，也就是2.4作为设计精度系数。

步骤S400：基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

进一步的，如图3所示，基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件，本申请实施例步骤S400还包括：

步骤S410：基于所述测距精度测试，将测距精度满足预设测距精度要求作为第一子约束条件；

步骤S420：基于所述人眼安全测试，将人眼安全评分满足预设人眼安全评分阈值作为第二子约束条件；

步骤S430：基于所述适用温度测试，将激光能量衰减率满足预设激光能量衰减率要求作为第三子约束条件；

步骤S440：整合所述第一子约束条件、第二子约束条件和第三子约束条件，获得所述约束条件。

在一个可能的实施例中，在对P个待设计参数类别的设计参数进行优化的过程中，需要对寻优进行约束，从而提升寻优效率和寻优准确度。在对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的过程中，根据所述P个待设计参数类别的设计参数设计出的铒玻璃激光器进行测距精度测试时，将测距精度满足预设测距精度要求作为第一子约束条件。在进行人眼安全测试时，将根据P个待设计参数类别的设计参数设计出的铒玻璃激光器需要满足预设人眼安全评分阈值作为第二子约束条件。在进行适用温度测试时，将激光能量衰减率满足预设激光能量衰减率要求作为第三子约束条件。也就是说，在对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的过程中，根据寻优获得的设计参数需要同时满足第一子约束条件、第二子约束条件和第三子约束条件。通过将所述第一子约束条件、第二子约束条件和第三子约束条件进行整合，可以获得所述约束条件。利用所述约束条件对P个待设计参数类别的设计参数优化过程进行约束。

步骤S500：根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

进一步的，根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，本申请实施例步骤S500还包括：

步骤S510：根据所述P个设计精度系数的大小，设置对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的P个迭代范围，迭代范围的大小与设计精度系数的大小负相关；

步骤S520：根据所述约束条件，随机生成满足所述约束条件的第一设计参数集合，并根据所述目标函数，计算获得第一适应度；

步骤S530：在所述P个迭代范围内，按照预设第一迭代数量M，对所述第一设计参数集合内的P个设计参数进行随机调整，获得M个迭代设计参数集合，M为大于1的整数；

步骤S540：根据所述目标函数，计算获得M个调整适应度，将最大的调整适应度对应的迭代设计参数集合作为第二设计参数集合，并将调整获得所述第二设计参数集合的P个调整幅度加入禁忌表内，在禁忌迭代次数内不可采用所述禁忌表内的调整幅度进行调整迭代；

步骤S550：根据所述第二设计参数集合的第二适应度，结合所述第一适应度和所述第一迭代数量M进行计算，获得第二迭代数量；

步骤S560：根据所述第二迭代数量和所述P个迭代范围，对所述第二设计参数集合进行迭代寻优优化；

步骤S570：继续进行寻优优化，直到达到预设寻优次数，将寻优过程中适应度最大的设计参数集合输出，获得所述最优设计参数集合。

在一个可能的实施例中，所述最优设计参数集合是能够生产出最佳性能的铒玻璃激光器的设计参数集合，对应的适应度最大。基于所述目标函数计算寻优过程中获得的设计参数集合对应的适应度大小，利用所述约束条件对寻优优化过程进行约束，并且，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数对所述P个待设计参数类别的设计参数进行调整，确定P个待设计参数类别的设计参数在进行迭代调整时对应的P个迭代范围，迭代范围的大小与设计精度系数的大小负相关。其中，所述P个迭代范围是对P个待设计参数类别的设计参数进行调整迭代的范围，也就是说设计参数对应的数值可以调整的范围，如某一个设计参数类别的设计参数是A，那么迭代范围是A的±10%，即在设计参数A的附近进行调整迭代。其中，设计精度系数越大，说明对应的设计参数类别对于激光器的性能影响越大，因此该设计参数类别的设计参数进行调整迭代的时候需要越精细，对应的迭代范围就越小。

在本申请的实施例中，随机生成满足所述约束条件的第一设计参数集合，根据所述第一设计参数生产的铒玻璃激光器进行测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，并将测试结果输入目标函数中进行适应度计算，获得所述第一适应度。所述预设第一迭代数量M是由本领域技术人员根据实际情况设定的迭代设计集合的个数，M为大于等于1的整数。在所述P个迭代范围内，对所述第一设计参数集合内的P个设计参数进行随机调整，直至获得M个迭代设计参数集合。

在一个实施例中，根据M个迭代设计参数集合设计的铒玻璃激光器进行测试后的数据，结合所述目标函数进行适应度计算，获得M个调整适应度。根据M个调整适应度的大小进行参数集合筛选，将最大的调整适应度对应的迭代设计参数集合作为第二设计参数集合。为了避免在寻优过程中陷入局部寻优，而一直在所述第二设计参数集合附近进行寻优，需要将调整获得所述第二设计参数集合的P个调整幅度加入禁忌表中。其中，所述P个调整幅度是将第一设计参数集合中的P个设计参数数值，调整至第二设计参数集合中的P个设计参数数值时每个设计参数的数据变化程度。示例性的，第二设计参数集合中的一个设计参数比第一设计参数集合中对应设计参数提升10%，则对应的调整幅度为1.1。所述禁忌表是对寻优优化的过程中在禁忌迭代次数内不可使用的调整幅度进行存储的表。所述禁忌迭代次数是禁忌表中添加的调整幅度不可以使用的次数，示例性的，如10次、15次等。

具体而言，在获得所述第二设计参数集合的第二适应度后，根据其与第一适应度的大小比较情况，确定对第二设计参数集合进行迭代寻优时的第二迭代数量。在确定迭代数量的过程中，为了使获得的寻优结果质量较好，可以将适应度较大的设计参数集合产生较多的后代，将适应度较小的设计参数集合产生较少的后代或者不产生后代。从而，实现了提升寻优精度和寻优效率的目标。

具体的，根据所述第二迭代数量和所述P个迭代范围对第二设计参数集合进行迭代寻优优化，当迭代次数，达到预设寻优次数时，将寻优过程中适应度最大的设计参数集合输出作为所述最优设计参数集合。其中，所述预设寻优次数是综合考虑寻优质量和寻优成本后由本领域技术人员设置的迭代寻优次数。

进一步的，根据所述P个设计精度系数的大小，设置对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的P个迭代范围，本申请实施例步骤S510还包括：

步骤S511：获取预设迭代范围；

步骤S512：分别根据所述P个设计精度系数与所述P个设计精度系数的均值的比值，对所述预设迭代范围进行调整计算，获得所述P个迭代范围。

进一步的，根据所述第二设计参数集合的第二适应度，结合所述第一适应度和所述第一迭代数量M进行计算，获得第二迭代数量，本申请实施例步骤S550包括：

步骤S551：计算所述第二适应度与所述第一适应度的比值；

步骤S552：采用所述第二适应度与所述第一适应度的比值，对所述第一迭代数量M进行调整计算，获得所述第二迭代数量。

在一个可能的实施例中，所述预设迭代范围是根据铒玻璃激光器的需求确定的进行寻优时对参数调整的范围，如5%-15%。根据所述P个设计精度系数和所述P个设计精度系数均值的比值，确定每个设计参数相对于其他设计参数对铒玻璃激光器的性能影响程度。可选的，根据P个比值乘以所述预设迭代范围，获得P个迭代范围。若比值大于1，则对应的迭代范围要大于预设迭代范围；若比值小于1，则对应的迭代范围要小于预设迭代范围。

具体而言，通过计算第二适应度与第一适应度的比值，确定分别根据第二设计参数集合与第一设计参数集合获得的铒玻璃激光器对应的性能比较情况。若第二适应度与第一适应度的比值大于1，则表明第二设计参数集合获得的铒玻璃激光器对应的性能要大于第一设计参数集合获得的铒玻璃激光器对应的性能，将比值乘以所述第一迭代数量M，获得的第二迭代数量要大于第一迭代数量M。若第二适应度与第一适应度的比值小于1，则表明第二设计参数集合获得的铒玻璃激光器对应的性能要小于第一设计参数集合获得的铒玻璃激光器对应的性能，将比值乘以所述第一迭代数量M，获得的第二迭代数量要小于第一迭代数量M。从而，实现能够获得性能较好的铒玻璃激光器的设计参数集合可以获得更多子代的目标。

步骤S600：将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

在一个可能的实施例中，通过将获得的所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。从而，实现对铒玻璃激光器的设计参数进行寻优优化的目标。

综上所述，本申请实施例至少具有如下技术效果：

本申请通过根据铒玻璃激光器的待设计参数类别进行设计参数划分，根据测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试构建寻优优化的目标函数，根据测试结果确定P个待设计参数类别分别对铒玻璃激光器性能的影响程度，获得P个设计精度系数，并根据测试确定参数寻优优化时的约束条件，从而实现提升寻优精度和寻优效率的目标，基于目标函数和约束条件进行参数寻优，获得最优设计参数集合，将其作为铒玻璃激光器的优化设计结果。达到了提升设计质量，提高设计优化效率的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中一种铒玻璃激光器的优化设计方法相同的发明构思，如图4所示，本申请提供了一种铒玻璃激光器的优化设计系统，本申请实施例中的系统与方法实施例基于同样的发明构思。其中，所述系统包括：

参数类别获得模块11，所述参数类别获得模块11用于获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

目标函数构建模块12，所述目标函数构建模块12用于基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

精度系数获得模块13，所述精度系数获得模块13用于采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

约束条件构建模块14，所述约束条件构建模块14用于基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

最优设计参数获得模块15，所述最优设计参数获得模块15用于根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

设计结果获得模块16，所述设计结果获得模块16用于将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

进一步的，所述目标函数构建模块12用于基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数，如下式：

；

其中，

为适应度，/>

为权重，/>

为第i次测量距离的实际测量值，/>

为第i次测量距离的实际距离，/>

为第i次测试时的人眼安全评分，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的实际激光能量，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的理论激光能量，T为测试次数。

进一步的，所述精度系数获得模块13用于执行如下方法：

获取所述P个待设计参数类别的预设设计参数集合，进行测试，并根据所述目标函数，计算获得预设适应度，其中，在人眼安全测试中，将测试获得的激光能量输入预设人眼安全评分表内，获得人眼安全评分；

采用预设调整比例，对所述预设设计参数集合内的P个待设计参数类别的设计参数依次进行调整，获得P个调整设计参数集合；

分别对所述P个调整设计参数集合进行测试，并根据所述目标函数，计算获得P个调整适应度；

根据所述P个调整适应度与所述预设适应度的偏差，计算获得所述P个设计精度系数。

进一步的，所述约束条件构建模块14用于执行如下方法：

基于所述测距精度测试，将测距精度满足预设测距精度要求作为第一子约束条件；

基于所述人眼安全测试，将人眼安全评分满足预设人眼安全评分阈值作为第二子约束条件；

基于所述适用温度测试，将激光能量衰减率满足预设激光能量衰减率要求作为第三子约束条件；

整合所述第一子约束条件、第二子约束条件和第三子约束条件，获得所述约束条件。

进一步的，所述最优设计参数获得模块15用于执行如下方法：

根据所述P个设计精度系数的大小，设置对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的P个迭代范围，迭代范围的大小与设计精度系数的大小负相关；

根据所述约束条件，随机生成满足所述约束条件的第一设计参数集合，并根据所述目标函数，计算获得第一适应度；

在所述P个迭代范围内，按照预设第一迭代数量M，对所述第一设计参数集合内的P个设计参数进行随机调整，获得M个迭代设计参数集合，M为大于1的整数；

根据所述目标函数，计算获得M个调整适应度，将最大的调整适应度对应的迭代设计参数集合作为第二设计参数集合，并将调整获得所述第二设计参数集合的P个调整幅度加入禁忌表内，在禁忌迭代次数内不可采用所述禁忌表内的调整幅度进行调整迭代；

根据所述第二设计参数集合的第二适应度，结合所述第一适应度和所述第一迭代数量M进行计算，获得第二迭代数量；

根据所述第二迭代数量和所述P个迭代范围，对所述第二设计参数集合进行迭代寻优优化；

继续进行寻优优化，直到达到预设寻优次数，将寻优过程中适应度最大的设计参数集合输出，获得所述最优设计参数集合。

进一步的，所述最优设计参数获得模块15用于执行如下方法：

获取预设迭代范围；

分别根据所述P个设计精度系数与所述P个设计精度系数的均值的比值，对所述预设迭代范围进行调整计算，获得所述P个迭代范围。

进一步的，所述最优设计参数获得模块15用于执行如下方法：

计算所述第二适应度与所述第一适应度的比值；

采用所述第二适应度与所述第一适应度的比值，对所述第一迭代数量M进行调整计算，获得所述第二迭代数量。

需要说明的是，上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

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

本说明书和附图仅仅是本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种铒玻璃激光器的优化设计方法，其特征在于，所述方法包括：

获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数，如下式：

；

其中，

为适应度，/>

为权重，/>

为第i次测量距离的实际测量值，/>

为第i次测量距离的实际距离，/>

为第i次测试时的人眼安全评分，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的实际激光能量，/>

为采用不同的温度进行第i次测试时的理论激光能量，T为测试次数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数，包括：

获取所述P个待设计参数类别的预设设计参数集合，进行测试，并根据所述目标函数，计算获得预设适应度，其中，在人眼安全测试中，将测试获得的激光能量输入预设人眼安全评分表内，获得人眼安全评分；

采用预设调整比例，对所述预设设计参数集合内的P个待设计参数类别的设计参数依次进行调整，获得P个调整设计参数集合；

分别对所述P个调整设计参数集合进行测试，并根据所述目标函数，计算获得P个调整适应度；

根据所述P个调整适应度与所述预设适应度的偏差，计算获得所述P个设计精度系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件，包括：

基于所述测距精度测试，将测距精度满足预设测距精度要求作为第一子约束条件；

基于所述人眼安全测试，将人眼安全评分满足预设人眼安全评分阈值作为第二子约束条件；

基于所述适用温度测试，将激光能量衰减率满足预设激光能量衰减率要求作为第三子约束条件；

整合所述第一子约束条件、第二子约束条件和第三子约束条件，获得所述约束条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，包括：

根据所述P个设计精度系数的大小，设置对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的P个迭代范围，迭代范围的大小与设计精度系数的大小负相关；

根据所述约束条件，随机生成满足所述约束条件的第一设计参数集合，并根据所述目标函数，计算获得第一适应度；

在所述P个迭代范围内，按照预设第一迭代数量M，对所述第一设计参数集合内的P个设计参数进行随机调整，获得M个迭代设计参数集合，M为大于1的整数；

根据所述目标函数，计算获得M个调整适应度，将最大的调整适应度对应的迭代设计参数集合作为第二设计参数集合，并将调整获得所述第二设计参数集合的P个调整幅度加入禁忌表内，在禁忌迭代次数内不可采用所述禁忌表内的调整幅度进行调整迭代；

根据所述第二设计参数集合的第二适应度，结合所述第一适应度和所述第一迭代数量M进行计算，获得第二迭代数量；

根据所述第二迭代数量和所述P个迭代范围，对所述第二设计参数集合进行迭代寻优优化；

继续进行寻优优化，直到达到预设寻优次数，将寻优过程中适应度最大的设计参数集合输出，获得所述最优设计参数集合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述P个设计精度系数的大小，设置对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的P个迭代范围，包括：

获取预设迭代范围；

分别根据所述P个设计精度系数与所述P个设计精度系数的均值的比值，对所述预设迭代范围进行调整计算，获得所述P个迭代范围。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述第二设计参数集合的第二适应度，结合所述第一适应度和所述第一迭代数量M进行计算，获得第二迭代数量，包括：

计算所述第二适应度与所述第一适应度的比值；

采用所述第二适应度与所述第一适应度的比值，对所述第一迭代数量M进行调整计算，获得所述第二迭代数量。

8.一种铒玻璃激光器的优化设计系统，其特征在于，所述系统包括：

参数类别获得模块，所述参数类别获得模块用于获取铒玻璃激光器的P个待设计参数类别，其中，所述P个待设计参数类别包括所述铒玻璃激光器内面发射半导体激光器、聚焦镜、铒玻璃、尖晶石和引电电极的设计参数，P为大于1的整数；

目标函数构建模块，所述目标函数构建模块用于基于测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的目标函数；

精度系数获得模块，所述精度系数获得模块用于采用所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，对所述P个待设计参数类别进行测试，获得P个设计精度系数；

约束条件构建模块，所述约束条件构建模块用于基于所述测距精度测试、人眼安全测试和适用温度测试，构建对所述P个待设计参数类别的设计参数进行优化的约束条件；

最优设计参数获得模块，所述最优设计参数获得模块用于根据所述目标函数和约束条件，对所述P个待设计参数类别的设计参数进行寻优优化，获得最优设计参数集合，其中，在寻优优化过程中，根据所述P个设计精度系数确定对所述P个待设计参数类别的设计参数进行迭代调整的迭代范围，每次寻优中，根据所述目标函数计算每个解的适应度，根据适应度计算每个解迭代产生后代解的迭代数量，每个解迭代产生后代解的数量与适应度正相关，并将每一次寻优中调整获得适应度最大的解的调整幅度进行禁忌，将寻优优化过程中适应度最大的设计参数集合作为最优设计参数集合；

设计结果获得模块，所述设计结果获得模块用于将所述最优设计参数集合作为所述铒玻璃激光器的优化设计结果。

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