TWI742819B - 同步光電驅動控制系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種同步光電驅動控制系統及方法，先由種子源發射具有第一頻率之第一光訊號與第一電訊號，以由第一訊號調整模組將第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且第二電訊號之第二頻率小於第一電訊號之第一頻率。接著，由第一驅動器依據第二電訊號驅動第一光開關以產生第一光開關訊號而將第一光訊號調整為第二光訊號，使第二光訊號同步於第二電訊號。然後，由第二訊號調整模組將第一電訊號調整為第三電訊號，再由第二驅動器依據第三電訊號驅動第二光開關以產生第二光開關訊號，進而透過第二光開關訊號觸發第二光訊號之脈衝。

Description

同步光電驅動控制系統及方法
本發明是關於一種同步光電驅動控制技術，特別是指一種同步光電驅動控制系統及方法。
現有的雷射加工製程技術中，經常會遇到下列的問題，例如雷射掃描頭(scanner)碰到轉角或轉彎處時，會出現減速或加速的狀況。當雷射掃描頭出現減速時，若雷射之加工能量及參數沒有調整，便會出現熱累積、熱效應、加工過度等問題；反之，當雷射掃描頭出現加速時，便會出現加工不足、漏打等問題。
再者，現有機械式開關之單發快門(single shutter)之開關速度較慢而不易提升，且採用機械式開關會造成振動與不穩定性。另外，現有技術不易有效地處理具有高頻率或較高頻率之電訊號及光訊號，亦難以使光訊號同步於電訊號。
因此，如何提供一種創新之同步光電驅動控制技術，以有效地處理具有高頻率或較高頻率之電訊號及光訊號，或使光訊號同步於電訊號，或提升單發快門之開關速度，抑或解決熱累積、熱效應、加工過度、加工不足、漏打等問題，已成為本領域技術人員之一大研究課題。
本發明提供一種新穎且創新之同步光電驅動控制系統及方法，例如能有效地處理具有高頻率或較高頻率之電訊號及光訊號，或使光訊號同步於電訊號，或提升單發快門之開關速度，抑或解決熱累積、熱效應、加工過度、加工不足、漏打等問題。
本發明之同步光電驅動控制系統包括：種子源，係發射具有第一頻率之第一光訊號與具有第一頻率之第一電訊號；第一訊號調整模組，係將種子源所發射之具有第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且第二電訊號之第二頻率小於第一電訊號之第一頻率；第一驅動器與第一光開關，第一驅動器係依據第一訊號調整模組所調整之具有第二頻率之第二電訊號驅動第一光開關，以令第一光開關產生第一光開關訊號，進而透過第一光開關所產生之第一光開關訊號將種子源所發射之具有第一頻率之第一光訊號調整為具有第二頻率之第二光訊號，使具有第二頻率之第二光訊號同步於具有第二頻率之第二電訊號；第二訊號調整模組，係將種子源所發射之具有第一頻率之第一電訊號調整為第三電訊號；以及第二驅動器與第二光開關，第二驅動器係依據第二訊號調整模組所調整之第三電訊號驅動第二光開關，以令第二光開關產生第二光開關訊號，進而透過第二光開關所產生之第二光開關訊號觸發具有第二頻率之第二光訊號之複數脈衝其中至少一者。
本發明之同步光電驅動控制方法包括：由種子源發射具有第一頻率之第一光訊號與具有第一頻率之第一電訊號；由第一訊號調整模組將種子源所發射之具有第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且第二電訊號之第二頻率小於第一電訊號之第一頻率；由第一驅動器依據第一訊號調整模組所調整之具有第二頻率之第二電訊號驅動第一光開關，以令第一光開關產生第一光開關訊號，進而透過第一光開關所產生之第一光開關訊號將種子源所發射之具有第一頻率之第一光訊號調整為具有第二頻率之第二光訊號，使具有第二頻率之第二光訊號同步於具有第二頻率之第二電訊號；由第二訊號調整模組將具有第一頻率之第一電訊號調整為第三電訊號；以及由第二驅動器依據第二訊號調整模組所調整之第三電訊號驅動第二光開關，以令第二光開關產生第二光開關訊號，進而透過第二光開關所產生之第二光開關訊號觸發具有第二頻率之第二光訊號之複數脈衝其中至少一者。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明。在以下描述內容中將部分闡述本發明之額外特徵及優點，且此等特徵及優點將部分自所述描述內容可得而知，或可藉由對本發明之實踐習得。應理解，前文一般描述與以下詳細描述二者均僅為例示性及解釋性的，且不欲約束本發明所欲主張之範圍。
以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容了解本發明之其它優點與功效，亦可因而藉由其它不同的具體等同實施形態加以施行或運用。
圖1為本發明之同步光電驅動控制系統1的基本架構示意圖，圖2為本發明圖1之同步光電驅動控制系統1的實施例示意圖，圖3A與圖3A及圖3B為本發明圖2之同步光電驅動控制系統1及其光訊號/電訊號的示意圖，圖4A為本發明圖3A之第一光開關訊號S1對應至第一光訊號L1的波形示意圖，圖4B為本發明圖3B之第二光開關訊號S2對應至第二光訊號L2的波形示意圖。
如圖1至圖4B所示，同步光電驅動控制系統1主要包括種子源10、第一訊號調整模組30、第一驅動器41、第一光開關42、第二訊號調整模組50、第二驅動器61、第二光開關62，並可進一步包括第一放大器A1、第二放大器A2、第三放大器A3、控制模組20、輸出模組70(壓縮器)、使用者介面80、共振腔B1(光學層)、電路層B2。控制模組20可為控制器、控制晶片或控制電路等。輸出模組70可為光訊號輸出器(如雷射光訊號輸出器)以輸出第二光訊號L2(如雷射光訊號)之脈衝P2(如單發脈衝或單發超短脈衝)，且輸出模組70可具有壓縮器以先行壓縮第二光訊號L2之脈衝P2再予以輸出。第二光訊號L2之脈衝P2可應用於對物件(圖未示)進行加工(如雷射加工)或各種不同的作業。
種子源10可透過光纖11依序連接第一放大器A1、第一光開關42、第二放大器A2、第三放大器A3、第二光開關62至輸出模組70，並可透過電路依序連接控制模組20、第一訊號調整模組30、第一驅動器41至第一光開關42。控制模組20可透過電路連接使用者介面80，也可透過電路依序連接第二訊號調整模組50、第二驅動器61至第二光開關62。
種子源10可發射(輸出)具有第一頻率f1之第一光訊號L1(如雷射光訊號)與具有第一頻率f1之第一電訊號E1。第一訊號調整模組30可將種子源10所發射(輸出)之具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2之第二電訊號E2，且第二電訊號E2之第二頻率f2小於第一電訊號E1之第一頻率f1。亦即，第一訊號調整模組30能將第一電訊號E1之第一頻率f1調降為第二電訊號E2之第二頻率f2，以利有效地處理具有高頻率或較高頻率(第一頻率f1)之電訊號(第一電訊號E1)。例如，第一頻率f1為高頻率或較高頻率(如32MHz)，第二頻率f2則相對於第一頻率f1為低頻率或較低頻率(如1MHz)，且第二頻率f2可為第一頻率f1之2 -n倍，即第二頻率f2為第一頻率f1之1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128等，n為正整數。在本實施例中，第二頻率f2(如1MHz)為第一頻率f1(如32MHz)之2 -5倍(1/32)。
第一驅動器41可依據第一訊號調整模組30所調整之具有第二頻率f2(如1MHz)之第二電訊號E2驅動第一光開關42，以令第一光開關42產生第一光開關訊號S1(見圖3A或圖4A)，進而透過第一光開關42所產生之第一光開關訊號S1將種子源10所發射(輸出)之具有第一頻率f1(如32MHz)之第一光訊號L1調整為具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2，使具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2同步於具有第二頻率f2(如1MHz)之第二電訊號E2，且第二光訊號L2之第二頻率f2(如1MHz)可相同於第二電訊號E2之第二頻率f2(如1MHz)。亦即，第一驅動器41與第一光開關42能將第一光訊號L1之第一頻率f1(如32MHz)調降為第二光訊號L2之第二頻率f2(如1MHz)，以利有效地處理具有高頻率或較高頻率(第一頻率f1)之光訊號(第一光訊號L1)。
第二訊號調整模組50可將種子源10所發射(輸出)之具有第一頻率(如32MHz)之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3(不限頻率)。第二驅動器61可依據第二訊號調整模組50所調整之第三電訊號E3驅動第二光開關62，以令第二光開關62產生第二光開關訊號S2(見圖3B或圖4B)，進而透過第二光開關62所產生之第二光開關訊號S2觸發具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2之複數脈衝P2其中至少一者。
申言之，如圖2與圖3A所示，第一訊號調整模組30可具有第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32。第一延遲晶片31可選擇性調整或不調整第一電訊號E1之複數脈衝之延遲時間，例如若第一電訊號E1之脈衝無時間延遲或偏差，則第一延遲晶片31無需調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間；反之，若第一電訊號E1之脈衝有時間延遲或偏差，則第一延遲晶片31需調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間，如圖3A所示將「第一電訊號E1」修正為「經調整延遲時間之第一電訊號E11」。第一脈寬調整晶片32可調整第一電訊號E1之複數脈衝之脈衝寬度，以透過第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32將具有第一頻率f1(如32MHz)之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2(如1MHz)之第二電訊號E2，如圖3A所示將「經調整延遲時間之第一電訊號E11」再修正為「經調整脈衝寬度之第二電訊號E2」。
第一驅動器41與第一光開關42可依據第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32所調整之具有第二頻率f2(如1MHz)之第二電訊號E2優化第一光開關訊號S1(見圖3A或圖4A)之快門(shutter)之延遲時間與脈衝寬度，以使第一光開關訊號S1之單發快門完整對應至第一光訊號L1之一個脈衝P1(見圖4A)，進而透過第一光開關訊號S1將具有第一頻率f1(如32MHz)之第一光訊號L1調整為具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2(見圖3A)。同時，第一光訊號L1之一個脈衝P1之脈衝寬度可為皮秒(ps=10 -12s)等級之脈衝寬度，例如263ps(見圖4A)。
第二訊號調整模組50可具有第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52。第二延遲晶片51可選擇性調整或不調整第一電訊號E1之複數脈衝之延遲時間，例如若第一電訊號E1之脈衝無時間延遲或偏差，則第二延遲晶片51無需調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間；反之，若第一電訊號E1之脈衝有時間延遲或偏差，則第二延遲晶片51需調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間，如圖3A所示將「第一電訊號E1」修正為「經調整延遲時間之第一電訊號E12」。第二脈寬調整晶片52可調整第一電訊號E1之複數脈衝之脈衝寬度，以透過第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52將具有第一頻率(如32MHz)之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3(不限頻率)，如圖3A所示將「經調整延遲時間之第一電訊號E12」再修正為「經調整脈衝寬度之第三電訊號E3」。
第二驅動器61與第二光開關62可依據第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52所調整之第三電訊號E3優化第二光開關訊號S2(見圖3B或圖4B)之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使第二光開關訊號S2之單發快門完整對應至第二光訊號L2之一個脈衝P2(見圖4B)，進而依據來自使用者介面80之快門觸發訊號T觸發第二光開關訊號S2之單發快門以進一步觸發第二光訊號L2之一個脈衝P2(見圖4B)。
控制模組20可分別控制第一訊號調整模組30之第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32，以將具有第一頻率f1(如32MHz)之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2(如1MHz)之第二電訊號E2。而且，控制模組20可分別控制第二訊號調整模組50之第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52，以將具有第一頻率f1(如32MHz)之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3。
種子源10、第一放大器A1、第一光開關42、第二放大器A2、第三放大器A3與第二光開關62可設置於共振腔B1或光學層中(見圖1)，且第二光開關62之單發快門之開關速度可為奈秒(ns=10 -9s)等級之開關速度，例如5至500奈秒(見圖4B)。又，控制模組20、第一訊號調整模組30、第一驅動器41、第二訊號調整模組50與第二驅動器61可設置於電路層B2中(見圖1)。
光纖11可將種子源10所發射(輸出)之具有第一頻率f1(如32MHz)之第一光訊號L1傳遞至第一放大器A1，以透過第一放大器A1放大具有第一頻率f1(如32MHz)之第一光訊號L1，進而透過光纖11將放大後之具有第一頻率f1(如32MHz)之第一光訊號L1傳遞至第一光開關42。
然後，光纖11可將第一光開關42所調整之具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2依序傳遞至第二放大器A2與第三放大器A3，以透過第二放大器A2與第三放大器A3依序放大具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2，進而透過光纖11將放大後之具有第二頻率f2(如1MHz)之第二光訊號L2傳遞至第二光開關62。
圖5為本發明之同步光電驅動控制方法的流程示意圖，且一併參閱圖1至圖4B予以說明。同時，此同步光電驅動控制方法之主要內容如下，其餘內容相同於上述圖1至圖4B之說明，於此不再重覆記載。
如圖5之步驟X1所示，由種子源10發射具有第一頻率f1之第一光訊號L1與具有第一頻率f1之第一電訊號E1。
如圖5之步驟X2所示，由第一訊號調整模組30將種子源10所發射之具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2之第二電訊號E2，且第二電訊號E2之第二頻率f2小於第一電訊號E1之第一頻率f1。
如圖5之步驟X3所示，由第一驅動器41依據第一訊號調整模組30所調整之具有第二頻率f2之第二電訊號E2驅動第一光開關42，以令第一光開關42產生第一光開關訊號S1，進而透過第一光開關42所產生之第一光開關訊號S1將種子源10所發射之具有第一頻率f1之第一光訊號L1調整為具有第二頻率f2之第二光訊號L2，使具有第二頻率f2之第二光訊號L2同步於具有第二頻率f2之第二電訊號E2。
如圖5之步驟X4所示，由第二訊號調整模組50將具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3。
如圖5之步驟X5所示，由第二驅動器61依據第二訊號調整模組50所調整之第三電訊號E3驅動第二光開關62，以令第二光開關62產生第二光開關訊號S2，進而透過第二光開關62所產生之第二光開關訊號S2觸發具有第二頻率f2之第二光訊號L2之複數脈衝P2其中至少一者(見圖4B)。
此外，前述同步光電驅動控制方法復可包括：由第一訊號調整模組30之第一延遲晶片31選擇性調整或不調整第一電訊號E1之複數脈衝之延遲時間，且由第一脈寬調整晶片32調整第一電訊號E1之複數脈衝之脈衝寬度，以透過第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32將具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2之第二電訊號E2。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：由第一驅動器41與第一光開關42依據第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32所調整之具有第二頻率f2之第二電訊號E2優化第一光開關訊號S1之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使第一光開關訊號S1之單發快門完整對應至第一光訊號L1之一個脈衝P1(見圖4A)，進而透過第一光開關訊號S1將具有第一頻率f1之第一光訊號L1調整為具有第二頻率f2之第二光訊號L2。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：由第二訊號調整模組50之第二延遲晶片51選擇性調整或不調整第一電訊號E1之複數脈衝之延遲時間，且由第二訊號調整模組50之第二脈寬調整晶片52調整第一電訊號E1之複數脈衝之脈衝寬度，以透過第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52將具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：由第二驅動器61與第二光開關62依據第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52所調整之第三電訊號E3優化第二光開關訊號S2之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使第二光開關訊號S2之單發快門完整對應至第二光訊號L2之一個脈衝P2(見圖4B)，進而依據來自使用者介面80之快門觸發訊號T觸發第二光開關訊號S2之單發快門以進一步觸發第二光訊號L2之一個脈衝P2。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：由控制模組20控制第一訊號調整模組30以將具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為具有第二頻率f2之第二電訊號E2，且由控制模組20控制第二訊號調整模組50以將具有第一頻率f1之第一電訊號E1調整為第三電訊號E3。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：透過光纖11依序連接種子源10、第一放大器A1與第一光開關42，且透過光纖11將種子源10所發射之具有第一頻率f1之第一光訊號L1傳遞至第一放大器A1，以透過第一放大器A1放大具有第一頻率f1之第一光訊號L1，進而透過光纖11將放大後之具有第一頻率f1之第一光訊號L1傳遞至第一光開關42。
前述同步光電驅動控制方法復可包括：透過光纖11依序連接第一光開關42、第二放大器A2與第二光開關62，且透過光纖11將第一光開關42所調整之具有第二頻率f2之第二光訊號L2傳遞至第二放大器A2，以透過第二放大器A2放大具有第二頻率f2之第二光訊號L2，進而透過光纖11將放大後之具有第二頻率f2之第二光訊號L2傳遞至第二光開關62。
圖6為本發明之同步光電驅動控制系統1及方法中關於調整第一光開關42或第二光開關62的流程示意圖，並參閱圖1至圖4B予以說明。
如圖6之步驟Y1所示，由使用者介面80(使用者端)透過控制模組20分別設定第一訊號調整模組30與第二訊號調整模組50欲調整之第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度。例如，由使用者介面80(使用者端)透過控制模組20分別設定第一訊號調整模組30之第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32欲調整之第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度，並分別設定第二訊號調整模組50之第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52欲調整之第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度。
如圖6之步驟Y2所示，由使用者介面80(使用者端)確定是否要調整第一光開關42或第二光開關62之快門之延遲時間及脈衝寬度？若是，則進行圖6之步驟Y3；反之，若否，則進行圖6之步驟Y6。
如圖6之步驟Y3所示，若要調整第一光開關42或第二光開關62之快門之延遲時間及脈衝寬度，則透過第一訊號調整模組30或第二訊號調整模組50調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度。例如，透過第一訊號調整模組30之第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32分別調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度以將第一電訊號E1調整為第二電訊號E2，並透過第二訊號調整模組50之第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52分別調整第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度以將第一電訊號E1調整為第三電訊號E3。
如圖6之步驟Y4所示，隨著第一訊號調整模組30或第二訊號調整模組50所調整之第一電訊號E1之脈衝之延遲時間及脈衝寬度，以順應地調整第一光開關42或第二光開關62之快門之延遲時間及脈衝寬度。例如，隨著第一訊號調整模組30之第一延遲晶片31與第一脈寬調整晶片32所調整之第一電訊號E1之延遲時間及脈衝寬度，以順應地調整第一光開關42(第一光開關訊號S1)之快門之延遲時間及脈衝寬度；以及隨著第二訊號調整模組50之第二延遲晶片51與第二脈寬調整晶片52所調整之第一電訊號E1之延遲時間及脈衝寬度，以順應地調整第二光開關62(第二光開關訊號S2)之快門之延遲時間及脈衝寬度。
如圖6之步驟Y5所示，採用示波器或功率計對所調整之第一光開關42之第一光開關訊號S1或第二光開關62之第二光開關訊號S2進行驗證，以利獲得經驗證(優化)之第一光開關42之第一光開關訊號S1或第二光開關62之第二光開關訊號S2。
如圖6之步驟Y6所示，若不調整第一光開關42或第二光開關62之快門之延遲時間及脈衝寬度，則同步光電驅動控制系統1持續運作。
如圖6之步驟Y7所示，依據使用者端之使用需求，透過使用者介面80觸發第二光開關62(第二光開關訊號S2)，以透過第二光開關62(第二光開關訊號S2)觸發第二光訊號L2之複數脈衝P2其中至少一者。
綜上，本發明之同步光電驅動控制系統及方法可至少具有下列特色、優點或技術功效。
一、本發明之第一訊號調整模組能將第一電訊號之第一頻率調降為第二電訊號之第二頻率，以利有效地處理具有高頻率或較高頻率(第一頻率)之電訊號(第一電訊號)。同時，本發明之第一驅動器與第一光開關能將第一光訊號之第一頻率調降為第二光訊號之第二頻率，以利有效地處理具有高頻率或較高頻率(第一頻率)之光訊號(第一光訊號)。
二、本發明之第一光開關(第一光開關訊號)能將種子源所發射之具有第一頻率之第一光訊號調整為具有第二頻率之第二光訊號，以利同步具有第二頻率之第二光訊號與具有第二頻率之第二電訊號。
三、本發明之第一訊號調整模組之第一延遲晶片與第一脈寬調整晶片能分別調整第一電訊號之脈衝之延遲時間及脈衝寬度，以利將具第一頻率之第一電訊號精確地調整為具有第二頻率之第二電訊號。
四、本發明之第一驅動器與第一光開關能依據第一延遲晶片與第一脈寬調整晶片所調整之具有第二頻率之第二電訊號優化第一光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以利第一光開關訊號之單發快門能完整或精確地對應至第一光訊號之一個脈衝。
五、本發明之第二訊號調整模組之第二延遲晶片與第二脈寬調整晶片能分別調整第一電訊號之脈衝之延遲時間及脈衝寬度，以利將具第一頻率之第一電訊號精確地調整為第三電訊號。
六、本發明之第二驅動器與第二光開關能依據第二延遲晶片與第二脈寬調整晶片所調整之第三電訊號優化第二光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以利第二光開關訊號之單發快門能完整或精確地對應至第二光訊號之一個脈衝，俾利依據來自使用者介面之快門觸發訊號觸發第二光開關訊號之單發快門以進一步觸發第二光訊號之一個脈衝。
七、本發明之第二光開關(第二光開關訊號)之快門能觸發第二光訊號(如雷射光訊號)之脈衝，亦能依照使用需求透過來自使用者介面之快門觸發訊號選擇性觸發第二光訊號之脈衝，以利後續對物件進行加工(如雷射加工)或各種不同的作業。例如，在雷射加工製程中，本發明能於雷射掃描頭碰到轉角或轉彎處時，透過第二光開關(第二光開關訊號)之快門選擇性或及時調整第二光訊號之複數脈衝之輸出狀態(如減少或增加第二光訊號之脈衝之觸發數量或輸出數量)，以達到提升雷射加工之穩定度及良率。
八、本發明之種子源、第一光開關與第二光開關可設置於共振腔(如雷射共振腔)中，以利減少機台(如雷射機台)之空間之佔據，並能縮小機台之體積或尺寸，亦能減少第一光訊號或第二光訊號之光路偏移所增加之不穩定性。同時，本發明能從共振腔中改善加減速及精微加工之製程問題，使第一光訊號或第二光訊號之單發脈衝更為精準，也能解決加工(如雷射加工)時所產生之熱效應、熱累積等問題。
九、本發明中第二光開關之單發快門之開關速度能縮短為奈秒(ns)等級之開關速度(例如最短可達5ns)，以利克服高頻率或較高頻率之光訊號的處理難點。同時，相較於現有技術中機械式開關之單發快門之開關速度較慢，本發明中第二光開關(光學式開關)之單發快門之開關速度能由例如微米(μs=10 -6s)等級提升至奈秒(ns=10 -9s)等級。而且，本發明採用第一光開關或第二光開關(光學式開關)取代機械式開關，也能避免機械式開關所造成之振動與不穩定性。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均能在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何使用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為申請專利範圍所涵蓋。因此，本發明之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。
1:同步光電驅動控制系統 10:種子源 11:光纖 20:控制模組 30:第一訊號調整模組 31:第一延遲晶片 32:第一脈寬調整晶片 41:第一驅動器 42:第一光開關 50:第二訊號調整模組 51:第二延遲晶片
52:第二脈寬調整晶片
61:第二驅動器
62:第二光開關
70:輸出模組
80:使用者介面
A1:第一放大器
A2:第二放大器
A3:第三放大器
B1:共振腔
B2:電路層
E1、E11、E12:第一電訊號
E2:第二電訊號
E3:第三電訊號
f1:第一頻率
f2:第二頻率
L1:第一光訊號
L2:第二光訊號
P1、P2:脈衝
S1:第一光開關訊號
S2:第二光開關訊號
T:快門觸發訊號
X1至X5:步驟
Y1至Y7:步驟
圖1為本發明之同步光電驅動控制系統的基本架構示意圖； 圖2為本發明圖1之同步光電驅動控制系統的實施例示意圖； 圖3A與圖3B為本發明圖2之同步光電驅動控制系統及其光訊號/電訊號的示意圖； 圖4A為本發明圖3A之第一光開關訊號對應至第一光訊號的波形示意圖； 圖4B為本發明圖3B之第二光開關訊號對應至第二光訊號的波形示意圖； 圖5為本發明之同步光電驅動控制方法的流程示意圖；以及 圖6為本發明之同步光電驅動控制系統及方法中關於調整第一光開關或第二光開關的流程示意圖。
1:同步光電驅動控制系統
10:種子源
11:光纖
20:控制模組
30:第一訊號調整模組
41:第一驅動器
42:第一光開關
50:第二訊號調整模組
61:第二驅動器
62:第二光開關
70:輸出模組
A1:第一放大器
A2:第二放大器
A3:第三放大器
B1:共振腔
B2:電路層
E1:第一電訊號
E2:第二電訊號
E3:第三電訊號
f1:第一頻率
f2:第二頻率
L1:第一光訊號
L2:第二光訊號
P2:脈衝

Claims (17)

  1. 一種同步光電驅動控制系統，包括： 種子源，係發射具有第一頻率之第一光訊號與具有該第一頻率之第一電訊號； 第一訊號調整模組，係將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且該第二電訊號之第二頻率小於該第一電訊號之第一頻率； 第一驅動器與第一光開關，該第一驅動器係依據該第一訊號調整模組所調整之具有該第二頻率之第二電訊號驅動該第一光開關，以令該第一光開關產生第一光開關訊號，進而透過該第一光開關所產生之該第一光開關訊號將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一光訊號調整為具有該第二頻率之第二光訊號，使具有該第二頻率之第二光訊號同步於具有該第二頻率之第二電訊號； 第二訊號調整模組，係將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一電訊號調整為第三電訊號；以及 第二驅動器與第二光開關，該第二驅動器係依據該第二訊號調整模組所調整之該第三電訊號驅動該第二光開關，以令該第二光開關產生第二光開關訊號，進而透過該第二光開關所產生之該第二光開關訊號觸發具有該第二頻率之第二光訊號之複數脈衝其中至少一者。
  2. 如請求項1所述之同步光電驅動控制系統，其中，該第一訊號調整模組係具有第一延遲晶片與第一脈寬調整晶片，該第一延遲晶片用以選擇性調整或不調整該第一電訊號之複數脈衝之延遲時間，且該第一脈寬調整晶片用以調整該第一電訊號之複數脈衝之脈衝寬度，以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有該第二頻率之第二電訊號。
  3. 如請求項2所述之同步光電驅動控制系統，其中，該第一驅動器與該第一光開關係依據該第一延遲晶片與該第一脈寬調整晶片所調整之具有該第二頻率之第二電訊號優化該第一光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使該第一光開關訊號之單發快門完整對應至該第一光訊號之一個脈衝，進而透過該第一光開關訊號將具有該第一頻率之第一光訊號調整為具有該第二頻率之第二光訊號。
  4. 如請求項1所述之同步光電驅動控制系統，其中，該第二訊號調整模組係具有第二延遲晶片與第二脈寬調整晶片，該第二延遲晶片用以選擇性調整或不調整該第一電訊號之複數脈衝之延遲時間，且該第二脈寬調整晶片用以調整該第一電訊號之複數脈衝之脈衝寬度，以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為該第三電訊號。
  5. 如請求項4所述之同步光電驅動控制系統，更包括使用者介面，其中，該第二驅動器與該第二光開關係依據該第二延遲晶片與該第二脈寬調整晶片所調整之該第三電訊號優化該第二光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使該第二光開關訊號之單發快門完整對應至該第二光訊號之一個脈衝，進而依據來自該使用者介面之快門觸發訊號觸發該第二光開關訊號之單發快門以進一步觸發該第二光訊號之一個脈衝。
  6. 如請求項1所述之同步光電驅動控制系統，更包括控制模組，係控制該第一訊號調整模組以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，並控制該第二訊號調整模組以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為該第三電訊號。
  7. 如請求項1所述之同步光電驅動控制系統，更包括共振腔，其中，該種子源、第一光開關與第二光開關係設置於該共振腔中，且該第二光開關之單發快門之開關速度為奈秒(ns)等級之開關速度。
  8. 如請求項1所述之同步光電驅動控制系統，更包括光纖與第一放大器，其中，該光纖係依序連接該種子源、第一放大器與第一光開關，且該光纖將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一光訊號傳遞至該第一放大器，以透過該第一放大器放大具有該第一頻率之第一光訊號，進而透過該光纖將放大後之具有該第一頻率之第一光訊號傳遞至該第一光開關。
  9. 如請求項8所述之同步光電驅動控制系統，更包括第二放大器，其中，該光纖更依序連接該第一光開關、第二放大器與第二光開關，且該光纖將該第一光開關所調整之具有該第二頻率之第二光訊號傳遞至該第二放大器，以透過該第二放大器放大具有該第二頻率之第二光訊號，進而透過該光纖將放大後之具有該第二頻率之第二光訊號傳遞至該第二光開關。
  10. 一種同步光電驅動控制方法，包括： 由種子源發射具有第一頻率之第一光訊號與具有該第一頻率之第一電訊號； 由第一訊號調整模組將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且該第二電訊號之第二頻率小於該第一電訊號之第一頻率； 由第一驅動器依據該第一訊號調整模組所調整之具有該第二頻率之第二電訊號驅動第一光開關，以令該第一光開關產生第一光開關訊號，進而透過該第一光開關所產生之該第一光開關訊號將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一光訊號調整為具有該第二頻率之第二光訊號，使具有該第二頻率之第二光訊號同步於具有該第二頻率之第二電訊號； 由第二訊號調整模組將具有該第一頻率之第一電訊號調整為第三電訊號；以及 由第二驅動器依據該第二訊號調整模組所調整之該第三電訊號驅動第二光開關，以令該第二光開關產生第二光開關訊號，進而透過該第二光開關所產生之該第二光開關訊號觸發具有該第二頻率之第二光訊號之複數脈衝其中至少一者。
  11. 如請求項10所述之同步光電驅動控制方法，更包括由第一訊號調整模組之第一延遲晶片選擇性調整或不調整該第一電訊號之複數脈衝之延遲時間，且由該第一脈寬調整晶片調整該第一電訊號之複數脈衝之脈衝寬度，以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有該第二頻率之第二電訊號。
  12. 如請求項11所述之同步光電驅動控制方法，更包括由該第一驅動器與該第一光開關依據該第一延遲晶片與該第一脈寬調整晶片所調整之具有該第二頻率之第二電訊號優化該第一光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使該第一光開關訊號之單發快門完整對應至該第一光訊號之一個脈衝，進而透過該第一光開關訊號將具有該第一頻率之第一光訊號調整為具有該第二頻率之第二光訊號。
  13. 如請求項10所述之同步光電驅動控制方法，更包括由該第二訊號調整模組之第二延遲晶片選擇性調整或不調整該第一電訊號之複數脈衝之延遲時間，且由該第二訊號調整模組之第二脈寬調整晶片調整該第一電訊號之複數脈衝之脈衝寬度，以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為該第三電訊號。
  14. 如請求項13所述之同步光電驅動控制方法，更包括由該第二驅動器與該第二光開關依據該第二延遲晶片與該第二脈寬調整晶片所調整之該第三電訊號優化該第二光開關訊號之快門之延遲時間與脈衝寬度，以使該第二光開關訊號之單發快門完整對應至該第二光訊號之一個脈衝，進而依據來自使用者介面之快門觸發訊號觸發該第二光開關訊號之單發快門以進一步觸發該第二光訊號之一個脈衝。
  15. 如請求項10所述之同步光電驅動控制方法，更包括由控制模組控制該第一訊號調整模組以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為具有第二頻率之第二電訊號，且由該控制模組控制該第二訊號調整模組以將具有該第一頻率之第一電訊號調整為該第三電訊號。
  16. 如請求項10所述之同步光電驅動控制方法，更包括透過光纖依序連接該種子源、第一放大器與該第一光開關，且透過該光纖將該種子源所發射之具有該第一頻率之第一光訊號傳遞至該第一放大器，以透過該第一放大器放大具有該第一頻率之第一光訊號，進而透過該光纖將放大後之具有該第一頻率之第一光訊號傳遞至該第一光開關。
  17. 如請求項16所述之同步光電驅動控制方法，更包括透過該光纖依序連接該第一光開關、第二放大器與該第二光開關，且透過該光纖將該第一光開關所調整之具有該第二頻率之第二光訊號傳遞至該第二放大器，以透過該第二放大器放大具有該第二頻率之第二光訊號，進而透過該光纖將放大後之具有該第二頻率之第二光訊號傳遞至該第二光開關。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090323741A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Institut National D'optique Digital laser pulse shaping module and system
TW201004073A (en) * 2008-03-31 2010-01-16 Electro Scient Ind Inc Combining multiple laser beams to form high repetition rate, high average power polarized laser beam
TW201031064A (en) * 2009-01-15 2010-08-16 Electro Scient Ind Inc Pulse temporal programmable ultrafast burst mode laser for micromachining
WO2018040582A1 (zh) * 2016-08-31 2018-03-08 上海交通大学 高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统
TW201818625A (zh) * 2016-10-31 2018-05-16 財團法人工業技術研究院 雷射驅動電路及其控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4708109B2 (ja) * 2005-07-22 2011-06-22 芝浦メカトロニクス株式会社 ファイバレーザ装置
CN102749786B (zh) * 2012-07-10 2015-04-01 中国科学院光电技术研究所 一种转盘式机械快门同步时序控制方法
JP6163308B2 (ja) * 2013-02-04 2017-07-12 スペクトロニクス株式会社 短光パルス発生装置
CN105186279B (zh) * 2015-09-30 2018-02-13 北京大学 一种激光脉冲开关装置及其控制方法
CN107069411B (zh) * 2017-03-30 2019-01-25 武汉华日精密激光股份有限公司 高能量皮秒激光脉冲pod控制系统及方法
CN111525385B (zh) * 2020-07-02 2020-12-18 武汉华锐超快光纤激光技术有限公司 一种飞秒光纤激光器高精度脉冲pod控制方法及电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201004073A (en) * 2008-03-31 2010-01-16 Electro Scient Ind Inc Combining multiple laser beams to form high repetition rate, high average power polarized laser beam
US20090323741A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Institut National D'optique Digital laser pulse shaping module and system
TW201031064A (en) * 2009-01-15 2010-08-16 Electro Scient Ind Inc Pulse temporal programmable ultrafast burst mode laser for micromachining
WO2018040582A1 (zh) * 2016-08-31 2018-03-08 上海交通大学 高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统
TW201818625A (zh) * 2016-10-31 2018-05-16 財團法人工業技術研究院 雷射驅動電路及其控制方法

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