高精度激光功率閉環(huán)控制器制造技術

一種高精度激光功率閉環(huán)控制器，使用可編程邏輯控制器控制步進電機，調節(jié)圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器，實現(xiàn)激光功率的長時間穩(wěn)定輸出。適合調節(jié)任何波長，任意大小的激光功率，結構簡單，當激光輸出功率緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1％的穩(wěn)定功率輸出。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
高精度激光功率閉環(huán)控制器
本專利技術涉及一種高精度激光功率閉環(huán)控制器。
技術介紹
一般的激光器本身的功率穩(wěn)定性約在百分之幾的范圍，不能直接應用。需要采取一些特殊措施才能使其穩(wěn)定度達到工業(yè)應用的水平。引起激光功率起伏的原因有電源電流波動、腔鏡和腔體支架形變、激光模式跳變、自發(fā)輻射、激活介質增益系數(shù)以及腔體損耗系數(shù)的變化等。穩(wěn)定激光功率主要有兩個途徑:(1)穩(wěn)定激光器本身。通過電源調整、腔內空氣隔離、頻率穩(wěn)定以及選用溫度系數(shù)小的支架等方法，可將激光器輸出功率控制在I %附近。(2)穩(wěn)定激光器的輸出光束。不管什么原因引起的激光功率變化，反映在輸出光束上是一個合成的效果，即光功率無規(guī)律的起伏。通過光反饋的方法直接對激光輸出光束進行調制，以抵消激光束的這種功率起伏。激光功率的不穩(wěn)定性是目前尚未完滿解決的問題。已有報道采用光電反饋控制電源、光電晶體的方法對激光的輸出功率進行穩(wěn)定控制(CN85200008，CN200710109674.5)，此處我們使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機；調節(jié)中性密度濾光片的方法。該中性密度濾光片型激光功率穩(wěn)定裝置的特點是:可調節(jié)任何波長，任意大小的激光功率，結構簡單，操作方便，調節(jié)功率穩(wěn)定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率在緩慢變化時，能得到變化范圍為<I%的穩(wěn)定功率輸出。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種高精度激光功率閉環(huán)控制器，使用可編程邏輯控制器控制步進電機，調節(jié)圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器。當激光輸出功率緩慢變化時，能得到變化范圍為< I %的穩(wěn)定功率輸出。本專利技術的技術解決方案如下:一種高精度激光功率閉環(huán)控制器，其特征在于包括使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機，調節(jié)圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器，實現(xiàn)激光功率的長時間穩(wěn)定輸出。所述激光器⑴的輸出光束⑶經圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片⑵反射和透射，反射光(9)投射到光電探頭(3)上，此信號經放大電路(4)后輸入可編程邏輯控制器(7)，通過預先設定的程序將控制信號傳遞給步進電機驅動器(6)，再由驅動器控制步進電機(5)的轉動，從而帶動中性減光板(2)轉動，使其達到合適的衰減量以保證獲得穩(wěn)定的激光光束(10)。光電探頭接收的反射光信號隨激光器輸出功率而浮動，并且與光束最后的輸出成線性互補關系。適合調節(jié)任何波長，任意大小的激光功率，結構簡單，操作方便，調節(jié)功率穩(wěn)定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率在緩慢變化時，能得到變化范圍為< 1%的穩(wěn)定功率輸出。系統(tǒng)通電后自動復位待命，當設定好所需要的激光功率值時，系統(tǒng)快速驅動步進電機，調節(jié)中性密度濾光片正轉或反轉，尋找所需穩(wěn)定的激光功率。當激光功率存在波動時，系統(tǒng)自動調節(jié)中性密度濾光片，使輸出功率維持在恒定值，抵消不穩(wěn)定因素的影響。由于步進電機的機械運動較慢，故需另增加延時程序，調節(jié)延時的長短可改變單位時間調節(jié)次數(shù)。與以往的技術相比較，本專利技術的優(yōu)點在于:1.適合調節(jié)任何波長,任意大小的激光功率，2.調節(jié)功率穩(wěn)定可靠，不受任何干擾，當激光輸出功率緩慢變化時，能得到變化范圍為≤1%的穩(wěn)定功率輸出。3.結構簡單，操作方便，編程簡單。4.系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少，維修方便，性能價格比高5.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。【附圖說明】圖1是本專利技術高精度激光功率閉環(huán)控制器的示意圖。【具體實施方式】下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步說明，但不應以此限制本專利技術的保護范圍。對北京科學儀器廠生產的He-Ne激光器用相干公司PM3激光功率計測量，連續(xù)24小時內功率變8.3%。加裝本裝置后仍用上述功率計測量24小時，功率變化0.8%。本裝置使用中性密度濾光片是對可見光范圍內各種激光設計的，如果是中紅外或CO2激光器可將中性密度濾光片改為硅、鍺材料，光電探頭在CO2激光器時改為熱釋電探測器，并以半導體致冷降溫，可以得到更加穩(wěn)定的光輸出。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高精度激光功率閉環(huán)控制器，其特征在于包括使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機，調節(jié)圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器，實現(xiàn)激光功率的長時間穩(wěn)定輸出。

【技術特征摘要】
1.一種高精度激光功率閉環(huán)控制器，其特征在于包括使用可編程邏輯控制器(PLC)控制步進電機，調節(jié)圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片的旋轉，中性密度濾光片的反射光經光電轉換后反饋至可編程邏輯控制器，實現(xiàn)激光功率的長時間穩(wěn)定輸出。2.根據權利要求1所述的高精度激光功率閉環(huán)控制器，其特征在于所述激光器(I)的輸出光束(8)經圓形連續(xù)可變金屬型中性密度濾光片(2)反射和透射，反射光(9)投射到光電探頭(3)上，此信號經放大電路(4)后輸入可編程邏輯控制器(7)，通過預先設定的程序將控制信號傳遞給步進電機驅...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田英干，廖洋，亓秀芹，
申請(專利權)人：蘇州固德聚峰激光科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32