CN214506045U - 一种用于控制激光功率稳定性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于控制激光功率稳定性的装置，属于线偏振激光功率控制技术领域。包括一个激光器、一个拨片传动装置、一个分光棱镜、一个光电传感器、一个ADC芯片和一个控制单元。本实用新型解决了现有技术中控制激光功率稳定性的装置控制难度较大，不能适用于多种场合且成本较高的问题。

Description

一种用于控制激光功率稳定性的装置

技术领域

本实用新型涉及线偏振激光功率控制技术领域，具体涉及一种用于控制激光功率稳定性的装置。

背景技术

激光被广泛应用于工业、医疗、科研、信息等领域。当激光被应用于精细加工、激光手术等特殊的场合下，需要一种方法来控制激光功率的稳定性，利用声光效应或光电效应来控制激光功率的稳定性需要较高的电压，控制的难度较大且成本较高，改变激光泵浦源的驱动电流来控制激光功率的稳定性是一个半开环的控制方式，激光功率的实际输出会受到外部因素的干扰。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种用于控制激光功率稳定性的装置，以解决现有技术中控制激光功率稳定性的装置控制难度较大，不能适用于多种场合且成本较高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，包括：

一种用于控制激光功率稳定性的装置，其特征在于，包括：

一个激光器，其具有一个激光输出端，激光输出端能够输出激光束。

一个拨片传动装置，其与激光器通过光路对应设置，拨片传动装置包括一个固定架、一个拨片、一个连步进电机和一个转动装置，转动装置包括一个拨片带轮、一个齿轮带和一个电机带轮。

拨片带轮与固定架相固接，拨片与拨片带轮相传动连接，电机带轮与固定架相固接，连步进电机与电机带轮相传动连接，拨片带轮与电机带轮通过齿轮带相传动连接。拨片与激光器通过光路相对应设置，激光束能够通过拨片改变激光功率。

一个分光棱镜，其与拨片传动装置通过光路对应设置，分光棱镜将透过拨片的激光束分束成信号光和可利用光。

一个光电传感器，其与分光棱镜通过光路对应设置，光电传感器具有一个光采集端和一个光输出端，光采集端能够采集信号光，光电传感器能够将光采集端采集到的信号光转换为电压信号，光输出端能够输出电压信号。

一个ADC芯片，其与光电传感器通过电或无线相连，ADC芯片具有一个信号采集端和一个信号输出端，信号采集端能够采集电压信号，ADC芯片能够将电压信号转换为数字信号，信号输出端能够输出数字信号。

一个控制单元，其具有一个第一控制输入端和一个第一控制输出端和第二控制输出端，第二控制输出端能够输出PWM信息，PWM信息能够控制连步进电机，连步进电机具有一个第一电机输入端，电机输入端能够接收第一控制输出端能够输出PWM信息。

第一控制输入端能够接收ADC芯片输出端输出的数字信号，控制单元能够将第一控制输入端接收到的数字信号和功率设定目标值进行增量式PID运算，从而得到控制步进电机转动的脉冲个数调制信息，第一控制输出端能够输出脉冲个数调制信息。

连步进电机具有一个第二电机输入端，第二电机输入端能够接收控制单元输出的脉冲个数调制信息，电机输入端接收控制单元输出的脉冲个数调制信息后实时控制连步进电机转动的进步数，步进电机能够带动拨片转动。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步地，拨片传动装置还包括一个齿轮带张紧力调整架带。

齿轮带张紧力调整架带设于固定架，齿轮带张紧力调整架能够调节齿轮带的张紧力。

进一步地，连步进电机包括一个步进电机驱动器和一个步进电机，步进电机驱动器与步进电机通过电路相连，步进电机驱动器与控制单元通过电路相连。

步进电机驱动器能够将电脉冲转换为角位移。

进一步地，用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个运放电路，运放电路设于ADC芯片与光电传感器之间的电路上。

运放电路能够将电压信号放大。

进一步地，用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个上位机，上位机具有一个信息输出端，控制单元还具有一个第二控制输入端，上位机与控制单元通过电或无线连接，上位机具有一个信息输出端。

信息输出端能够发出控制信息，第二控制输入端能够接收控制信息。

进一步地，上位机还具有一个信息输入端，控制单元还具有一个第二控制输出端，第二控制输入端能够输出脉冲个数调制信息，信息输入端能够接收脉冲个数调制信息。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的用于控制激光功率稳定性的装置，通过调节拨片转动角度来控制透过拨片的激光功率，控制激光功率的方式简单有效，且控制激光功率的成本较低成本能适应多种高要求的应用场合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的整体流程示意图。

图2为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图3为本实用新型实施例的拨片传动装置结构示意图。

标号说明

上位机1，控制单元2，拨片传动装置3，步进电机驱动器31，步进电机32，固定架33，拨片34，转动装置35，拨片带轮351、齿轮带352，电机带轮353，齿轮带张紧力调整架带354，激光器4，分光棱镜5，光电传感器6，ADC芯片7，运放电路8。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，将上位机1、激光器4、拨片传动装置3、分光棱镜5、光电传感器6、ADC芯片7和控制单元2布置于一个操作台。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，一个控制单元2，其具有一个第二控制输出端，第二控制输出端能够输出PWM信息。用以通过控制单元2输出PWM信息。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，激光器4的型号包括但不限于FPLNB-03UFF，激光器4具有一个激光输出端，激光输出端能够输出激光束。用以通过激光器4输出激光束。

如图2所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，一个拨片传动装置3，其与激光器4通过光路对应设置，拨片传动装置3包括一个固定架33、一个拨片34和一个转动装置35，转动装置35包括一个拨片带轮351、一个齿轮带352和一个电机带轮353。用以通过拨片34调整通过拨片34的激光功率。

如图2所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，拨片带轮351与固定架33相固接，拨片34与拨片带轮351相传动连接，电机带轮353与固定架33相固接，连步进电机与电机带轮353相传动连接，拨片带轮351与电机带轮353通过齿轮带352相传动连接。拨片34与激光器4通过光路相对应设置，激光束能够通过拨片34。用以通过连步进电机转动带动电机带轮转动，通过电机带轮转动使得齿轮带转动，齿轮带转动带动拨片带轮转动，拨片带轮转动带动拨片转动。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，线偏振激光透过拨片34的功率会在0-45°转角范围内呈现100％-0，关系为

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，连步进电机包括一个步进电机驱动器31和一个步进电机32，步进电机驱动器31的型号包括但不限于MC425，步进电机32的型号包括但不限于UB28D12-0732，步进电机驱动器31与步进电机32通过电路相连，步进电机驱动器31与控制单元2通过电路相连。PWM信息能够控制连步进电机，步进电机驱动器31具有一个第一电机输入端，电机输入端能够接收第一控制输出端能够输出PWM信息，步进电机驱动器31能够将电脉冲转换为角位移。用以通过PWM信息来控制步进电机32运转，通过连步进电机转动拨片34的角度。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，一个分光棱镜5，分光棱镜5的型号包括但不限于KPL-142P，分光棱镜5与拨片传动装置3通过光路对应设置，分光棱镜5将透过拨片34的激光束分束成信号光和可利用光。用以通过分光棱镜5将将透过拨片34的激光束分束成信号光和可利用光。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，一个光电传感器6，光电传感器6的型号包括但不限于WL160，光电传感器6与分光棱镜5通过光路对应设置，光电传感器6具有一个光采集端和一个光输出端，光采集端能够采集信号光，光电传感器6能够将光采集端采集到的信号光转换为电压信号，光输出端能够输出电压信号。用以通过光电传感器6采集信号光，并将采集到的信号光转换为电压信号。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，一个ADC芯片7，ADC芯片的型号包括但不限于ADS7812，ADC芯片7与光电传感器6通过电或无线相连，ADC芯片7具有一个信号采集端和一个信号输出端，信号采集端能够采集电压信号，ADC芯片7能够将电压信号转换为数字信号，信号输出端能够输出数字信号。用以通过ADC芯片7将接收到的打压信号转换为信号数字。

一个控制单元2，控制单元的型号包括但不限于MCU-8051，控制单元2还具有一个第一控制输入端和一个第一控制输出端，第一控制输入端能够接收ADC芯片7输出端输出的数字信号，控制单元2能够将第一控制输入端接收到的数字信号和功率设定目标值进行增量式PID运算，从而得到控制步进电机32转动的脉冲个数调制信息，第一控制输出端能够输出脉冲个数调制信息。用以通过控制单元2得到脉冲个数调制信息。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，连步进电机具有一个第二电机输入端，第二电机输入端能够接收控制单元2输出的脉冲个数调制信息，电机输入端接收控制单元2输出的脉冲个数调制信息后实时控制连步进电机转动的进步数，步进电机32能够带动拨片34转动。用以通过脉冲个数调制信息控制步进电机32转动的步进数。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，拨片传动装置3还包括一个齿轮带张紧力调整架带354；

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，齿轮带张紧力调整架带354设于固定架33，齿轮带张紧力调整带354能够调节齿轮带352的张紧力。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个运放电路8，运放电路8设于ADC芯片7与光电传感器6之间的电路上。运放电路8能够将电压信号放大。用以通过运放电路8放大电压信号。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个上位机1，上位机1具有一个信息输出端，控制单元2还具有一个第二控制输入端，上位机1与控制单元2通过电或无线连接，上位机1具有一个信息输出端。信息输出端能够发出控制信息，第二控制输入端能够接收控制信息。

如图1所示，本实用新型提供一种用于控制激光功率稳定性的装置，上位机1还具有一个信息输入端，控制单元2还具有一个第二控制输出端，第二控制输入端能够输出脉冲个数调制信息，信息输入端能够接收脉冲个数调制信息。用以通过上位机1直接发出操控命令。

该用于控制激光功率稳定性的装置的使用过程如下：

使用时，操作人员打开电源，控制单元2输出PWM信息，步进电机驱动器31的第一电机输入端接收PWM信息后驱动步进电机32转动，步进电机32转动后带动拨片34转动一定的角度，拨片34的转动角度会改变透过拨片34的激光功率，经过拨片34输出的激光通过分光棱镜5按一定的比例分出一路信号光和一路可利用光。

光电传感器6的光采集端采集光信号转换为电压信号，电压信号经过运放电路8放大后，ADC芯片7采集放大后的电压信号并将采集到的的电压信号转换为数字信号，控制单元2的第一控制输入端接收ADC芯片7输出端输出的数字信号，控制单元2与功率设定目标值进行增量式PID运算，然后实时动态输出控制步进电机32转动的脉冲个数调制信息，脉冲个数调制信息能够控制步进电机32转动的步进数，从而实现激光输出的闭环控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于控制激光功率稳定性的装置，其特征在于，包括：

一个激光器，其具有一个激光输出端，所述激光输出端能够输出激光束；

一个拨片传动装置，其与所述激光器通过光路对应设置，所述拨片传动装置包括一个固定架、一个拨片、一个连步进电机和一个转动装置，所述转动装置包括一个拨片带轮、一个齿轮带和一个电机带轮；

所述拨片带轮与所述固定架相固接，所述拨片与所述拨片带轮相传动连接，所述电机带轮与所述固定架相固接，所述连步进电机与所述电机带轮相传动连接，所述拨片带轮与所述电机带轮通过所述齿轮带相传动连接；所述拨片与所述激光器通过光路相对应设置，所述激光束能够通过所述拨片；

一个分光棱镜，其与所述拨片传动装置通过光路对应设置，所述分光棱镜将透过所述拨片的激光束分束成信号光和可利用光；

一个光电传感器，其与所述分光棱镜通过光路对应设置，所述光电传感器具有一个光采集端和一个光输出端，所述光采集端能够采集信号光，所述光电传感器能够将光采集端采集到的信号光转换为电压信号，所述光输出端能够输出所述电压信号；

一个ADC芯片，其与所述光电传感器通过电或无线相连，所述ADC芯片具有一个信号采集端和一个信号输出端，所述信号采集端能够采集所述电压信号，所述ADC芯片能够将电压信号转换为数字信号，所述信号输出端能够输出所述数字信号；

一个控制单元，其具有一个第一控制输入端和一个第一控制输出端和第二控制输出端，所述第二控制输出端能够输出PWM信息，所述PWM信息能够控制所述连步进电机，所述连步进电机具有一个第一电机输入端，所述电机输入端能够接收所述第一控制输出端能够输出PWM信息；

所述第一控制输入端能够接收所述ADC芯片输出端输出的数字信号，所述控制单元能够将所述第一控制输入端接收到的数字信号和功率设定目标值进行增量式PID运算，从而得到控制步进电机转动的脉冲个数调制信息，所述第一控制输出端能够输出所述脉冲个数调制信息；

所述连步进电机具有一个第二电机输入端，所述第二电机输入端能够接收所述控制单元输出的脉冲个数调制信息，所述电机输入端接收所述控制单元输出的脉冲个数调制信息后实时控制连步进电机转动的进步数，所述步进电机能够带动所述拨片转动。

2.如权利要求1所述的用于控制激光功率稳定性的装置，其特征是，所述拨片传动装置还包括一个齿轮带张紧力调整架带；

所述齿轮带张紧力调整架带设于所述固定架，所述齿轮带张紧力调整架能够调节齿轮带的张紧力。

3.如权利要求1所述的用于控制激光功率稳定性的装置，其特征是，所述连步进电机包括一个步进电机驱动器和一个步进电机，所述步进电机驱动器与所述步进电机通过电路相连，所述步进电机驱动器与所述控制单元通过电路相连；

所述步进电机驱动器能够将电脉冲转换为角位移。

4.如权利要求1所述的用于控制激光功率稳定性的装置，其特征是，所述用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个运放电路，所述运放电路设于所述ADC芯片与所述光电传感器之间的电路上；

所述运放电路能够将电压信号放大。

5.如权利要求1所述的用于控制激光功率稳定性的装置，其特征是，所述用于控制激光功率稳定性的装置还包括一个上位机，所述上位机具有一个信息输出端，所述控制单元还具有一个第二控制输入端，所述上位机与所述控制单元通过电或无线连接；

所述信息输出端能够发出控制信息，所述第二控制输入端能够接收所述控制信息。

6.如权利要求5所述的用于控制激光功率稳定性的装置，其特征是，所述上位机还具有一个信息输入端，所述控制单元还具有一个第二控制输出端，所述第二控制输入端能够输出脉冲个数调制信息，所述信息输入端能够接收所述脉冲个数调制信息。

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