一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统与方法与流程

专利2025-07-31  17


本发明涉及da输出控制泵浦激光器输出精度控制,具体为一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统与方法。


背景技术:

1、泵浦激光器,是一种能发射激光的装置,主要由电流驱动,其输出光功率的精度由电流调节的精度所决定,目前在泵浦激光器中是通过采用da芯片来实现输出量精确控制,da芯片,即数字模拟转换器(digital-to-analog converter,dac)芯片,是一种能够将数字信号转换为模拟信号的芯片,它在各种设备中有广泛的应用;da转换器分辨率直接决定所设计出的数控电源的最小可调步进值,以设计输出电压范围为0至5v为例,8位的da转换器,最小步进电压为19mv,当系统需求的最小步进电压为10mv时,8位的da转换器便不能满足需求;而在实际使用中,对于多路da转换器需求的精度不同,其难以使用一块da芯片满足所有模拟量的精度需求,如在产品设计中高精度的da芯片价格普遍高于低精度的da芯片,会造成产品成本的上升,而对于小体积的产品,使用不同精度的da芯片组合使用,会占用更多空间,并提高成本。

2、因此,若是泵浦激光器采用低精度da芯片控制电流,光功率精度会无法满足,若使用高精度da芯片的话,就会提高成本。


技术实现思路

1、针对上述问题,本发明提供了一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统与方法,其不仅能够提高激光器输出精度,且成本低。

2、本发明采用如下技术方案,一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其包括激光器、da转换器,所述da转换器具有两路电压输出;其特征在于,其还包括分压组合模块、控制模块;其中,所述分压组合模块包括粗调单元、精调单元;

3、所述粗调单元,连接于所述da转换器的其中一路电压输出端、激光器之间,用于对所述da转换器的其中一路电压输出信号进行粗调整;

4、所述精调单元,连接于所述da转换器的另一路电压输出端、激光器之间,用于以粗调后的信号为基准,对所述da转换器的另一路电压输出信号进行步进精调整;

5、所述激光器,被配置成基于粗调信号和精调信号来更新激光输出信号;

6、所述控制模块,连接于所述激光器、da转换器之间,用于基于激光实际输出和目标输出,向所述da转换器输出控制信号,以实现粗调和精调的调整量。

7、进一步地,所述分压组合模块包括电阻r1、r2、r3;所述电阻r1的一端接于所述da转换器的其中一路电压输出端,所述电阻r2的一端接于所述da转换器的另一路电压输出端,所述电阻r1、r2的另一端相连后与所述电阻r3的一端连接,所述电阻r3的另一端接地;

8、进一步地,在所述分压组合模块、激光器之间连接有压控恒流源模块,以用于将所述分压组合模块输出的电压信号转换为电流信号后送至所述激光器;

9、进一步地,所述压控恒流源模块包括电阻r4~r7、电容c1、比较器u2、mos管q1;所述电阻r4的一端与所述电阻r3的一端连接,所述电阻r4的另一端与所述电阻r5、r7的一端、mos管q1的源极、比较器u2的3脚均相连接,所述电阻r7的另一端接地,所述电阻r5的另一端与所述比较器u2的2脚、电容c1的一端均相连接,所述电容c1的另一端与所述比较器u2的1脚、电阻r6的一端均相连接,所述电阻r6的另一端与所述mos管q1的栅极连接,所述mos管q1的漏极与所述激光器连接;

10、进一步地,所述da转换器输出的两路电压分别为vouta、voutb;

11、电压vouta作为所述da转换器在粗调环节的输出电压,电压voutb作为所述da转换器在精调环节的输出电压;

12、所述分压组合模块的输出电压vout=vouta*n2+voutb*n1;

13、其中,n1=r1*r3/(r2*r3+r1*r3+r1*r2),n2=r2*r3/(r2*r3+r1*r3+r1*r2);

14、一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,包括以下步骤:

15、s1、基于激光实际输出和目标输出,向da转换器输出控制信号;

16、s2、根据控制信号,对所述da转换器的其中一路电压输出信号进行粗调整;

17、s3、以粗调后的信号为基准,对所述da转换器的另一路电压输出信号进行步进精调整;

18、s4、将精调后的电压信号输出到激光器,若满足精度要求,则完成精调,否则返回所述步骤s3。

19、进一步地,步骤s2中的粗调整包括以下步骤:

20、s2.1、根据控制信号进行粗调整,vouta、voutb的输出值均为0,此时输出电压vout的输出值为0,激光器输出为0;

21、s2.2、电压vouta增大,此时电压voutb的输出值保持为0,输出电压vout的输出值为vout=vouta*n2;

22、s2.3、判断此时的激光器输出功率是否大于目标输出功率阈值,若否,则返回所述步骤s2.2;若是,则进行步骤s2.4;

23、s2.4、电压vouta减小一个最小步进值,则输出电压vout和激光器输出功率跟随改变;

24、s2.5、判断此时的激光器输出功率是否小于目标输出功率阈值,若否,则返回所述步骤s2.4;若是,则粗调完成,进行精调整;

25、进一步地,所述步骤s3中的精调整包括以下步骤:

26、s3.1、电压vouta保持粗调完成的大小不变,电压voutb增大,此时输出电压vout的输出值为vout=vouta*n2+voutb*n1;

27、s3.2、激光器输出变化,外围器件检测到的激光器输出功率与目标值比较,如果输出功率小于目标值,则返回所述步骤s3.1,继续将电压voutb增大,如果输出功率大于目标值,则将voutb减小一个最小步进值,进行步骤s4;

28、进一步地,所述步骤s3.1中,电压voutb按照线性关系递增,且线性关系为激光器功率变化值与电压voutb的比值,激光器功率变化值为激光器输出功率与目标值的差值;

29、进一步地,最小步进值=1/2^n*vref;其中,n为da转换器的dac位数,vref为参考电压。

30、本发明的有益效果是,其通过使用两路电压组合输出的方式,通过粗调和精调环节提升了电压调整的精度,可实现控制低精度da转换器完成高精度模拟量输出,从而实现对激光器输出量的精确控制,且成本低,具有较好的经济使用价值。



技术特征:

1.一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其包括激光器、da转换器,所述da转换器具有两路电压输出;其特征在于,其还包括分压组合模块、控制模块;其中,所述分压组合模块包括粗调单元、精调单元;

2.根据权利要求1所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其特征在于,所述分压组合模块包括电阻r1、r2、r3;所述电阻r1的一端接于所述da转换器的其中一路电压输出端,所述电阻r2的一端接于所述da转换器的另一路电压输出端,所述电阻r1、r2的另一端相连后与所述电阻r3的一端连接,所述电阻r3的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其特征在于,在所述分压组合模块、激光器之间连接有压控恒流源模块,以用于将所述分压组合模块输出的电压信号转换为电流信号后送至所述激光器。

4.根据权利要求3所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其特征在于,所述压控恒流源模块包括电阻r4~r7、电容c1、比较器u2、mos管q1;所述电阻r4的一端与所述电阻r3的一端连接,所述电阻r4的另一端与所述电阻r5、r7的一端、mos管q1的源极、比较器u2的3脚均相连接,所述电阻r7的另一端接地,所述电阻r5的另一端与所述比较器u2的2脚、电容c1的一端均相连接,所述电容c1的另一端与所述比较器u2的1脚、电阻r6的一端均相连接,所述电阻r6的另一端与所述mos管q1的栅极连接,所述mos管q1的漏极与所述激光器连接。

5.根据权利要求1所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,其特征在于,所述da转换器输出的两路电压分别为vouta、voutb;电压vouta作为所述da转换器在粗调环节的输出电压,电压voutb作为所述da转换器在精调环节的输出电压;

6.一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,其特征在于:采用如权利要求1~5任一所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统,

7.根据权利要求6所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,其特征在于,步骤s2中的粗调整包括以下步骤:

8.根据权利要求6所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,其特征在于,步骤s3中的精调整包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,其特征在于,所述步骤s3.1中,电压voutb按照线性关系递增,且线性关系为激光器功率变化值与电压voutb的比值,激光器功率变化值为激光器输出功率与目标值的差值。

10.根据权利要求7或8所述的一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的方法,其特征在于,最小步进值=1/2^n*vref;其中,n为da转换器的dac位数,vref为参考电压。


技术总结
本发明提供一种提高光纤激光器泵浦源激光输出精度的系统与方法,不仅能够提高激光器输出精度,且成本低;包括激光器、DA转换器、分压组合模块、控制模块;DA转换器具有两路电压输出;分压组合模块包括粗调单元、精调单元;粗调单元,连接于DA转换器的其中一路电压输出端、激光器之间,用于对DA转换器的其中一路电压输出信号进行粗调整;精调单元,连接于DA转换器的另一路电压输出端、激光器之间,用于以粗调后的信号为基准,对DA转换器的另一路电压输出信号进行步进精调整;控制模块,连接于激光器、DA转换器之间,用于基于激光实际输出和目标输出,向DA转换器输出控制信号,以实现粗调和精调的调整量。

技术研发人员:蔡震,邱文强,张路
受保护的技术使用者:无锡亮源激光技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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