CN116681748B - 一种激光器稳频组件的匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器稳频组件的匹配方法，涉及激光器技术领域。包括以下步骤：S100，对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到目标激光器的内部点云P；S200，根据所述目标激光器的内部点云P获取目标长方体的尺寸信息；S300，获取预设的稳频组件列表Q=(q₁,q₂,…,q_m,...,q_M)；S400，遍历Q，如果l _m≤L、w_m≤W且h_m≤H，则将q_m追加到目标稳频组件列表Q₁；所述目标稳频组件列表Q₁的初始化为Null；S500，根据目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件。本发明实现了对稳频组件与目标激光器的匹配。

Description

一种激光器稳频组件的匹配方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种激光器稳频组件的匹配方法。

背景技术

激光器的应用比较广泛，为了使激光器的输出频率的线宽较窄，且输出频率的稳定性较高，建立稳频组件来压窄激光器线宽并提高输出频率的稳定性是很必要的。如何在激光器有限的空间内设置稳频组件，以压窄激光器线宽和提高输出频率的稳定性，是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种激光器稳频组件的匹配方法，包括以下步骤：

S100，对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到目标激光器的内部点云P；P=(p₁,p₂,…,p_n,...,p_N)，p_n为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的第n个点，n的取值范围为1到N，N为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的点的数量；所述目标激光器为内部未设置激光器稳频组件的激光器。

S200，根据所述目标激光器的内部点云P获取目标长方体的尺寸信息；所述目标长方体的尺寸信息包括所述目标长方体的长度L、宽度W和高度H；所述目标长方体为所述目标激光器的内部能够设置的体积最大的长方体。

S300，获取预设的稳频组件列表Q=(q₁,q₂,…,q_m,...,q_M)，q_m为预设的第m个稳频组件的信息，m的取值范围为1到M，M为预设的稳频组件的数量。

S400，遍历Q，如果l _m≤L、w_m≤W且h_m≤H，则将q_m追加到目标稳频组件列表Q₁；所述目标稳频组件列表Q₁的初始化为Null；l _m为q_m对应的稳频组件的长度，w_m为q_m对应的稳频组件的宽度，h_m为q_m对应的稳频组件的高度。

S500，根据目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件。

本发明的有益效果至少包括：

本发明对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到了目标激光器的内部点云，基于该内部点云，本发明获取了目标长方体的尺寸信息，目标长方体表征的是目标激光器的内部能够设置的体积最大的长方体；通过将该目标长方体的尺寸信息与预设的稳频组件列表进行匹配，本发明获取了目标稳频组件列表Q₁，该目标稳频组件列表Q₁中的稳频组件均是尺寸小于目标长方体的稳频组件；本发明基于该目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件，可以保证获取的目标激光器对应的最终稳频器组件能够设置在目标激光器的内部，而不至于出现由于稳频组件尺寸偏大导致的不能设置在目标激光器内部的情况，由此，本发明实现了对稳频组件与目标激光器的匹配。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述以及其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

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为本发明实施例提供的一种激光器稳频组件的匹配方法的流程图。

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种激光器稳频组件的匹配方法，包括以下步骤：

S100，对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到目标激光器的内部点云P；P=(p₁,p₂,…,p_n,...,p_N)，p_n为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的第n个点，n的取值范围为1到N，N为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的点的数量；所述目标激光器为内部未设置激光器稳频组件的激光器。

本领域技术人员知悉，现有技术中任何的点云获取方法均落入本发明的保护范围。

S200，根据所述目标激光器的内部点云P获取目标长方体的尺寸信息；所述目标长方体的尺寸信息包括所述目标长方体的长度L、宽度W和高度H；所述目标长方体为所述目标激光器的内部能够设置的体积最大的长方体。

具体的，S200包括以下步骤：

S210，获取目标激光器的内部中心点p’=(p’_x,p’_y,p’_z)，p’_x为目标激光器的内部中心点的x轴坐标，p’_y为目标激光器的内部中心点的y轴坐标，p’_z为目标激光器的内部中心点的z轴坐标。

根据本发明，p’_x、p’_y和p’_z满足以下条件：p’_x=(∑^N _n=1p_n,x)/N，p’_y=(∑^N _n=1p_n,y)/N，p’_z=(∑^N _n=1p_n,z)/N，p_n,x为p_n的x轴坐标，p_n,y为p_n的y轴坐标，p_n,z为p_n的z轴坐标。

S220，获取目标激光器的内部点云P的最小包围盒尺寸信息，所述最小包围盒为长方体，所述最小包围盒尺寸信息包括最小包围盒的长度、宽度和高度。

本领域技术人员知悉，获取最小包围盒的过程为现有技术，此处不再赘述。

S230，以所述内部中心点p’的位置为初始包围盒的中心位置，以所述最小三围包围盒的长度、宽度、高度之间的比例为初始包围盒的长度、宽度、高度之间的比例，以预设体积阈值为初始包围盒的初始体积，构建初始包围盒。

根据本发明，预设体积阈值为经验值，且该预设体积阈值相对目标激光器的内部空间而言相对较小。

根据本发明，以所述最小三围包围盒的长度、宽度、高度之间的比例为初始包围盒的长度、宽度、高度之间的比例，例如，最小三围包围盒的长度、宽度、高度之间的比例为1:1:2，那么初始包围盒的长度、宽度、高度之间的比例也为1:1:2。

根据本发明，目标激光器内部空间能够设置的最大的长方体的形状与目标激光器的内部点云P的最小包围盒的形状较为相似，以所述最小包围盒的长度、宽度、高度之间的比例为初始包围盒的长度、宽度、高度之间的比例，有利于提高获取的目标长方体的精确性。

S240，对初始包围盒进行膨胀，直至膨胀后的包围盒向任意方向移动后均与目标激光器的内部点云P相交。

根据本发明，膨胀后的包围盒向均与目标激光器的内部点云P相交指的是膨胀后的包围盒将目标激光器的内部点云P中的一个以上的点包括在内或者膨胀后的包围盒的一个以上的边缘点为内部点云P中的点。

具体的，S240包括以下步骤：

S241，以预设膨胀系数k对初始包围盒进行第一次膨胀，得到第一次膨胀后的包围盒；所述第一次膨胀后的包围盒的长度为初始包围盒长度的k倍，第一次膨胀后的包围盒的宽度为初始包围盒宽度的k倍，第一次膨胀后的包围盒的高度为初始包围盒高度的k倍；设置第一系数i=1；k>1。

根据本发明，当k较大时，最终获取的目标长方体的尺寸信息不够精确；当k较小时，膨胀的次数较多，获取的目标长方体的尺寸信息的过程的效率不高。优选的，1<k<1.5，经小批次试验证明，当1<k<1.5时，可以兼顾最终获取的目标长方体的尺寸信息的精确性和获取目标长方体的尺寸信息的过程的效率。

S242，以预设膨胀系数k对第i次膨胀后包围盒再次进行膨胀，得到第i+1次膨胀后的包围盒；所述第i+1次膨胀后的包围盒的长度为第i次膨胀后的包围盒长度的k倍，第i+1次膨胀后的包围盒的宽度为第i次膨胀后的包围盒宽度的k倍，第i+1次膨胀后的包围盒的高度为第i次膨胀后的包围盒高度的k倍。

S243，如果第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P不相交，则i=i+1，重复步骤S242，直至第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P相交。

S244，将第i+1次膨胀后的包围盒沿预设方向移动预设步长，若移动预设步长后所述第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P不相交，则i=i+1，重复步骤S242，直至将第i+1次膨胀后的包围盒沿任意方向移动预设步长后均与目标激光器的内部点云P相交。

根据本发明，对于初始包围盒，如果对其进行多次膨胀处理后，得到的膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P相交，则按照某一预设方向将膨胀后的包围盒移动预设步长，如果移动后不再与目标激光器的内部点云P相交，则继续对包围盒进行膨胀；如果移动后仍与目标激光器的内部点云P相交，则换一个预设方向移动预设步长，如果移动后不再与目标激光器的内部点云P相交，则继续对包围盒进行膨胀；以此类推，直至沿任意方向移动预设步长后均与目标激光器的内部点云P相交。

根据本发明，预设步长为经验值；且该预设步长相对目标激光器的内部空间而言较小。

S250，将最后一次膨胀的前一次膨胀对应的包围盒的尺寸信息作为目标长方体的尺寸信息。

S300，获取预设的稳频组件列表Q=(q₁,q₂,…,q_m,...,q_M)，q_m为预设的第m个稳频组件的信息，m的取值范围为1到M，M为预设的稳频组件的数量。

根据本发明，Q中每一频准组件可用于实现激光器的稳频功能，即用于压窄激光器线宽和提高输出频率的稳定性。

S400，遍历Q，如果l _m≤L、w_m≤W且h_m≤H，则将q_m追加到目标稳频组件列表Q₁；所述目标稳频组件列表Q₁的初始化为Null；l _m为q_m对应的稳频组件的长度，w_m为q_m对应的稳频组件的宽度，h_m为q_m对应的稳频组件的高度。

根据本发明，不同激光器的内部空间是不同的，目标稳频组件列表Q₁是根据目标激光器的内部点云得到的，被追加至目标稳频组件列表Q₁中的每一稳频组件均是与目标激光器匹配的，被追加至目标稳频组件列表Q₁中的每一稳频组件均满足可以设置在目标激光器的内部的尺寸要求。

S500，根据目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件。

可选的，随机选取目标稳频组件列表Q₁中任一稳频组件作为目标激光器对应的最终稳频器组件。

可选的，S500包括以下步骤：

S510，遍历Q₁，获取Q₁中每一稳频组件对应的体积。

S520，将Q₁中体积最小的稳频组件作为目标激光器对应的最终稳频器组件。

本实施例对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到了目标激光器的内部点云，基于该内部点云，本发明获取了目标长方体的尺寸信息，目标长方体表征的是目标激光器的内部能够设置的体积最大的长方体；通过将该目标长方体的尺寸信息与预设的稳频组件列表进行匹配，本发明获取了目标稳频组件列表Q₁，该目标稳频组件列表Q₁中的稳频组件均是尺寸小于目标长方体的稳频组件；本发明基于该目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件，可以保证获取的目标激光器对应的最终稳频器组件能够设置在目标激光器的内部，而不至于出现由于稳频组件尺寸偏大导致的不能设置在目标激光器内部的情况，由此，本发明实现了对稳频组件与目标激光器的匹配。

作为第一实施例，目标激光器的内部结构是固定的。

作为第二实施例，目标激光器的内部结构是可配置的，配置的过程包括：

S001，获取预设元器件信息列表A=(A₁，A₂，…，A_f，…，A_F)，A_f为激光器的第f个预设元器件信息，f=1，2，…，F；F为激光器的预设元器件数量；每一预设元器件信息包括该元器件对应的器件类型和该元器件对应的尺寸信息，所述元器件的尺寸信息包括该元器件的长度、宽度和高度。

需要说明的是，预设元器件信息列表A中预设元器件均为生产激光器所需的元器件，且预设元器件信息列表A中不同预设元器件可用于生产不同波长对应的激光器。根据本实施例，用于构成不同波长的激光器的元器件的信息均可在预设元器件信息列表A中找到。

S002，获取预设激光器波长的激光器组件信息列表B=(B₁，B₂，…，B_t，…，B_T)，B_t=(B_t,1，B_t,2，…，B_t,r，…，B_t,s)，B_t,r为第t个预设激光器波长对应的第r个激光器组件信息，t=1，2，…，T；T为预设激光器波长的数量，r=1，2，…，s；s为第t个预设激光器波长对应的激光器组件的数量；所述激光器组件不包括稳频组件。

根据本发明，每一激光器组件信息包括用于生产对应激光器波长的激光器的所有元器件和该所有元器件之间的连接关系，但不包括稳频组件；按照所述连接关系对该所有元器件进行连接，得到的激光器即可产生对应的激光器波长。

根据本发明，生产同一波长的激光器的方式并不唯一，同一预设激光器波长对应的激光器组件的数量可能大于等于2，同一预设激光器波长对应的每一激光器组件都可单独用于生产该预设激光器波长的激光器，同一预设激光器波长对应的不同激光器组件对应的是不同的元器件组合和组合中各元器件之间的连接方式。

S003，获取目标激光器波长。

具体的，所述目标激光器的波长是指用户输入的激光器的波长。

S004，遍历B，如果B_t对应的激光器波长与目标激光器波长一致，则获取目标激光器波长对应的第一中间激光器组件信息列表B⁰=(B⁰ ₁，B⁰ ₂，…，B⁰ _r，…，B⁰ _s)，B⁰ _r为目标激光器波长对应的第r个激光器组件信息，B⁰ _r=B_t,r。

根据本发明，将目标激光器波长在B中进行检索，将与目标激光器波长一致的预设激光器波长对应的激光器组件信息作为目标激光器波长对应的第一中间激光器组件信息，由此可以获得B⁰。

S005，根据B⁰和A获取目标激光器波长对应的目标激光器组件信息，且根据目标激光器组件信息对目标激光器波长对应的元器件进行布局。

具体的，S005包括以下步骤：

S0051，遍历B⁰，获取B⁰ _r对应的元器件列表BB⁰ _r=(BB⁰ _r,1，BB⁰ _r,2，……，BB⁰ _r,a，…，BB⁰ _r,b)，BB⁰ _r,a为B⁰ _r对应的第a个元器件，a=1，2，…，b；b为B⁰ _r对应的元器件数量。

根据本发明，B⁰ _r=B_t,r，B_t,r包括用于生产第t个预设激光器波长对应的激光器的所有元器件和该所有元器件之间的连接关系，那么B⁰ _r也包括用于生产目标激光器波长对应的激光器的所有元器件和该所有元器件之间的连接关系，B⁰ _r对应的第a个元器件即用于生产目标激光器波长对应的激光器的第a个元器件，用于生产目标激光器波长对应的激光器的第1，2，…，b个元器件按照B⁰ _r包括的元器件之间的连接关系连接起来后即可构成目标激光器波长对应的激光器。

S0052，遍历BB⁰ _r，如果BB⁰ _r,a与A_f对应的元器件一致时，则将A_f作为BB⁰ _r,a对应的元器件信息。

根据本发明，预设元器件信息列表A中存储有用于构成不同波长的激光器的元器件的信息，通过将BB⁰ _r,a在A中匹配的方式，可以获取与BB⁰ _r,a一致的元器件的信息，将A中存储的与BB⁰ _r,a一致的元器件的信息作为BB⁰ _r,a对应的元器件信息即可，元器件信息包括该元器件对应的长度、宽度和高度。

S0053，根据获取B⁰对应的目标优先级C=(C₁，C₂，…，C_r，…，C_s)，C_r为B⁰ _r对应的目标优先级，C_r与B⁰ _r对应的元器件体积之和负相关，B⁰ _r对应的元器件体积根据BB⁰ _r,a对应的元器件信息得到。

根据本发明，根据S0052，可以获取每一B⁰ _r对应的各元器件信息，元器件信息包括元器件的长度、宽度和高度，通过将长度、宽度和高度相乘，可以获取每一B⁰ _r对应的各元器件的体积，将每一B⁰ _r对应的各元器件的体积进行求和，就可以得到每一B⁰ _r对应的各元器件的体积之和。

根据本发明，B⁰ _r对应的元器件体积之和越大，C_r越小；B⁰ _r对应的元器件体积之和越小，C_r越大。

S0054，当C_r为最大目标优先级时，将B⁰ _r作为目标激光器波长对应的目标激光器组件信息。

根据本发明，目标激光器波长对应的目标激光器组件信息为B⁰中对应的元器件体积之和最小的激光器组件信息。由此，根据目标激光器组件信息中的连接信息对目标激光器波长对应的元器件进行布局，可以得到除稳频组件以外，其他元器件占用空间较小的激光器，为后期再设置稳频组件提供了相对较大的空间。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，对目标激光器的内部空间进行3D扫描，得到目标激光器的内部点云P；P＝(p₁,p₂,…,p_n,...,p_N)，p_n为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的第n个点，n的取值范围为1到N，N为对目标激光器的内部空间进行3D扫描得到的点的数量；所述目标激光器为内部未设置激光器稳频组件的激光器；

S200，根据所述目标激光器的内部点云P获取目标长方体的尺寸信息；所述目标长方体的尺寸信息包括所述目标长方体的长度L、宽度W和高度H；所述目标长方体为所述目标激光器的内部能够设置的体积最大的长方体；

S300，获取预设的稳频组件列表Q＝(q₁,q₂,…,q_m,...,q_M)，q_m为预设的第m个稳频组件的信息，m的取值范围为1到M，M为预设的稳频组件的数量；

S400，遍历Q，如果l_m≤L、w_m≤W且h_m≤H，则将q_m追加到目标稳频组件列表Q₁；所述目标稳频组件列表Q₁的初始化为Null；l_m为q_m对应的稳频组件的长度，w_m为q_m对应的稳频组件的宽度，h_m为q_m对应的稳频组件的高度；

S500，根据目标稳频组件列表Q₁获取目标激光器对应的最终稳频器组件。

2.根据权利要求1所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，S200包括以下步骤：

S210，获取目标激光器的内部中心点p’＝(p’_x,p’_y,p’_z)，p’_x为目标激光器的内部中心点的x轴坐标，p’_y为目标激光器的内部中心点的y轴坐标，p’_z为目标激光器的内部中心点的z轴坐标；

S220，获取目标激光器的内部点云P的最小包围盒尺寸信息，所述最小包围盒为长方体，所述最小包围盒尺寸信息包括最小包围盒的长度、宽度和高度；

S230，以所述内部中心点p’的位置为初始包围盒的中心位置，以所述最小包围盒的长度、宽度、高度之间的比例为初始包围盒的长度、宽度、高度之间的比例，以预设体积阈值为初始包围盒的初始体积，构建初始包围盒；

S240，对初始包围盒进行膨胀，直至膨胀后的包围盒向任意方向移动后均与目标激光器的内部点云P相交；

S250，将最后一次膨胀的前一次膨胀对应的包围盒的尺寸信息作为目标长方体的尺寸信息。

3.根据权利要求2所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，S240包括以下步骤：

S241，以预设膨胀系数k对初始包围盒进行第一次膨胀，得到第一次膨胀后的包围盒；所述第一次膨胀后的包围盒的长度为初始包围盒长度的k倍，第一次膨胀后的包围盒的宽度为初始包围盒宽度的k倍，第一次膨胀后的包围盒的高度为初始包围盒高度的k倍；设置第一系数i＝1；k>1；

S242，以预设膨胀系数k对第i次膨胀后包围盒再次进行膨胀，得到第i+1次膨胀后的包围盒；所述第i+1次膨胀后的包围盒的长度为第i次膨胀后的包围盒长度的k倍，第i+1次膨胀后的包围盒的宽度为第i次膨胀后的包围盒宽度的k倍，第i+1次膨胀后的包围盒的高度为第i次膨胀后的包围盒高度的k倍；

S243，如果第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P不相交，则i＝i+1，重复步骤S242，直至第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P相交；

S244，将第i+1次膨胀后的包围盒沿预设方向移动预设步长，若移动预设步长后所述第i+1次膨胀后的包围盒与目标激光器的内部点云P不相交，则i＝i+1，重复步骤S242，直至将第i+1次膨胀后的包围盒沿任意方向移动预设步长后均与目标激光器的内部点云P相交。

4.根据权利要求1所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，S500包括以下步骤：

S510，遍历Q₁，获取Q₁中每一稳频组件对应的体积；

S520，将Q₁中体积最小的稳频组件作为目标激光器对应的最终稳频器组件。

5.根据权利要求1所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，所述目标激光器的获取方法包括：

S001，获取预设元器件信息列表A＝(A₁，A₂，…，A_f，…，A_F)，A_f为激光器的第f个预设元器件信息，f＝1，2，…，F；F为激光器的预设元器件数量；每一预设元器件信息包括该元器件对应的器件类型和该元器件对应的尺寸信息，所述元器件的尺寸信息包括该元器件的长度、宽度和高度；

S002，获取预设激光器波长的激光器组件信息列表B＝(B₁，B₂，…，B_t，…，B_T)，B_t＝(B_t,1，B_t,2，…，B_t,r，…，B_t,s)，B_t,r为第t个预设激光器波长对应的第r个激光器组件信息，t＝1，2，…，T；T为预设激光器波长的数量，r＝1，2，…，s；s为第t个预设激光器波长对应的激光器组件的数量；所述激光器组件不包括稳频组件；

S003，获取目标激光器波长；

S004，遍历B，如果B_t对应的激光器波长与目标激光器波长一致，则获取目标激光器波长对应的第一中间激光器组件信息列表B⁰＝(B⁰ ₁，B⁰ ₂，…，B⁰ _r，…，B⁰ _s)，B⁰ _r为目标激光器波长对应的第r个激光器组件信息，B⁰ _r＝B_t,r；

S005，根据B⁰和A获取目标激光器波长对应的目标激光器组件信息，且根据目标激光器组件信息对目标激光器波长对应的元器件进行布局。

6.根据权利要求2所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，p’_x＝(∑^N _n＝1p_n,x)/N，p’_y＝(∑^N _n＝1p_n,y)/N，p’_z＝(∑^N _n＝1p_n,z)/N，p_n,x为p_n的x轴坐标，p_n,y为p_n的y轴坐标，p_n,z为p_n的z轴坐标。

7.根据权利要求3所述的激光器稳频组件的匹配方法，其特征在于，k<1.5。