激光设备激光器功率控制系统控制方式要点

.
三、激光器功率控制方式——激励信号控制
系统上电后，电压比较器的正端设定正电压 值VSET，负端电压假设为0，则比较器输出的 低电平致使电容充放电模块对电容充电，随着 电容电压的缓慢上升，恒流源的驱动电流不断 升高，激光器输出光强不断升高，PIN探测电 流变大，从而导致反馈回路输出电压升高，直 至高过比较器正端电压VSET后，比较器输出由 低电平跳变为高电平，接着执行上述过程的反 过程：电容放电、激光器功率减小，由此循环 往复，最终稳定激光器发光功率。
.
二、调Q实现方式
（2）声光调Q特点是： ——用于低增益的激光器，可获得脉宽几十纳秒，功率几百千瓦的 高频脉冲； ——对高能量激光器的开关性能差，不宜用高能调Q激光； ——多用于获得中等功率、高重复频率的脉冲激光。
.
二、调Q实Байду номын сангаас方式
（3）染料调Q:是在一个固体激光器的腔内插入一个染料盒构成的 。染料盒内装有可饱和染料。这些染料媒质具有突变的吸收饱和特 点，当波长处于其吸收峰附近且入射光信号较弱时，染料媒质对于 入射光呈现出非常明显的吸收趋势（相当于处于“关闭”状态）； 当入射光信号增强到一定程度时，染料媒质对入射光突然呈现出明
.
一、激光器功率控制方式——调Q控制
调Q技术是在激光器的谐振腔内加入了开关调制器件，使激光以高 能量脉冲的方式输出。调Q控制是对激光能量控制，同时也是对激光 脉冲峰值进行控制。
目前 调Q 技术
转镜调Q 电光调Q 声光调Q 染料调Q
………
.
二、调Q实现方式
（1）电光调Q:是利用晶体的电光效应作为Q开关的元件。
激光电源的激励信号控制法：激励信号可以是直流电压或脉宽调制 （PWM）信号。通过改变激光器输出功率所对应的控制信号以控制 激光电源的输出。PWM脉宽调制是靠改变脉冲宽度来控制输出电压 ，通过改变周期来控制其输出频率。这一方法也用在激光器的速度 控制上。
.
三、激光器功率控制方式——激励信号控制
下图为一激光器自动功率控制系统原理框图，此控制系统激励信号 为直流电压。整体电路形成一个闭合环路，通过负反馈机制稳定激 光器的输出功率。
激光设备激光器功率控制系统控制方式
.
教学目标：
了解激光设备激光器功率控制方式
.
一、激光器功率控制方式
激光器输出功率控制是指通过一个闭环控制系统或装置，能根据加 工需求来改变激光器输出的功率或保持输出功率的稳定。
.
一、激光器功率控制方式
激光器输出功率控制可以有多种方法，如： 1、调Q控制 2、激光电源的激励信号控制法
.
一、激光器功率控制方式——调Q控制
调Q技术的出现和发展，是激光发展史上的一个重大突破，它是将 激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使光源的峰值功率可 提高几个数量级的一种技术。普通的脉冲激光器，光脉冲的宽度约 在ms级，峰值功率也只有几十KW。调Q激光器，光脉冲的宽度可以压 到ns级，峰值功率也已达到MW。
.
二、调Q实现方式
（1）电光调Q特点是： ——有较高的动态损耗和插入损耗； ——开关速度高，同步性能好。开关时间可以达到10-9秒； ——输出光脉冲宽度约为纳秒级，峰值功率达到数兆瓦至数十兆瓦。
.
二、调Q实现方式
（2）声光调Q:在激光谐振腔内放置声光偏转器，当光通过介 质中的超声场时，由于衍射造成光的偏折，就会增加损耗而改 变腔内的Q值。
.
总结：
激光功率控制方式有调Q控制法和激励信号控制法等 。
.
作业：
1、激光功率控制方式有
和
2、激光调Q技术有
、
和
两种 。 等。
.
本次课到此结束，谢谢！
.
.
二、调Q实现方式
（2）声光调Q: 声光调Q器件由声光互作用介质（如熔融石英）和键合于其上的换 能器所构成。换能器将高频信号转换为超声波。在激光腔内插入声 光调Q器件，可以产生很高的衍射损耗，此时腔内具有很低的Q值 ，Q开关处于关闭状态。当激光高能级积累大量粒子数时，撤除超 声波，衍射效应即刻消失，损耗下降，Q开关打开，激光巨脉冲遂 即形成。
显的吸收饱和趋势（相当于近似透明的“接通”状态）。
.
二、调Q实现方式
（3）染料调Q特点是： ——装置简单、成本低； ——光化学稳定性较差，调Q重复性精度不高。
.
二、调Q实现方式
（4）新的调Q技术： ——主动调Q和被动调Q相结合的主被动双调Q技术 ——双被动调Q技术 ——调Q锁模技术
.
三、激光器功率控制方式——激励信号控制
.
二、调Q实现方式
（1）电光调Q：利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压， 调节腔内光子的发射损耗。开始工作时，晶体两端加一电压，由于 晶体的偏振效应，谐振腔的损耗很大，Q值低，激光器不振荡，激光 上能级不断积累粒子数，Q开关处于关闭状态。某一特定时刻，突然 撤去晶体两端电压，谐振腔突变至损耗低，Q值高，Q开关打开，形 成巨脉冲激光。
.
三、激光器功率控制方式——激励信号控制
该控制电路由电压比较器、电容充放电模块、恒流源和反馈回路构成 。其工作原理是：电容充放电模块根据比较器输出电压的高低循环跳 变，来对电容进行充放电，最终将其电压值稳定在某预设值，从而间 接控制恒流源的输入电压，并进一步控制激光器电流，恒流源直接驱 动激光器，它的输入电压和激光器驱动电流成正比例关系。