一种脉冲光纤激光器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种脉冲光纤激光器及其控制方法。控制方法包括以下步骤：预设置步骤：设置预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态；控制步骤：控制种子光源保持常开状态；选择所述预放大驱动电路一所述驱动电流，调整所述预放大模块的所述设置状态；采用调制信号控制功率放大模块。本发明解决了MOPA型脉冲光纤激光器在调制过程中，调制速度、待机漏光、机器可靠性三者的平衡，提高了激光器的输出特性与稳定性，避免了功率放大级出现ASE自激。
【专利说明】一种脉冲光纤激光器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲光纤激光器，尤其涉及的是，一种脉冲光纤激光器及其控制方法。【背景技术】
[0002]脉宽可调MOPA (Master Oscillator Power Amplif ier,主控震荡光纤放大器)型脉冲光纤激光器具有脉冲宽度可调、高峰值功率、重复率高、开关速度快等优点，MOPA型光纤激光器由主振荡器(MO)与功率放大器(PA)两部分组成，放大器分为两级:预放大级与功率放大级。其中MO与各级PA的参数设置以及时序关系是MOPA型激光器的设计难点，直接影响其输出特性与稳定性。
[0003]在光纤放大器中，主要通过以下两种方法控制MO与各级PA的参数:将种子源与预放大级置于常开状态，只对功率放大级进行调制；或者，将种子源、预放大、功率放大分别进行调制，精确控制三者时序。
[0004]但是，若将种子源与预放大级置于常开状态，则激光器将在待机状态下也会有微弱的激光输出，影响激光加工效果，更有安全隐患；若对种子源、预放大、功率放大分别进行调制，控制逻辑复杂，对激光控制要求很高，在复杂条件加工或快速调制的情况下容易出现时序混乱，影响激光加工效果。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种新的脉宽可调MOPA型脉冲光纤激光器及其控制方法。
[0007]本发明的技术方案如下:一种脉冲光纤激光器的控制方法，其包括以下步骤:预设置步骤:设置预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态；控制步骤:控制种子光源保持常开状态；选择所述预放大驱动电路一所述驱动电流，调整所述预放大模块的所述设置状态；采用调制信号控制功率放大模块。
[0008]优选的，所述控制方法中，所述预设置步骤还包括以下步骤:修改至少一所述设置状态所对应的所述驱动电流。
[0009]优选的，所述控制方法中，所述控制步骤还包括以下步骤:检测所述调制信号，自动选择所述预放大驱动电路的一种驱动电流。
[0010]优选的，所述控制方法中，所述控制步骤还包括以下步骤:预读取所述调制信号，提前调整所述功率放大模块的工作情况。
[0011]优选的，所述控制方法中，设置所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为1.95 至 2.05 安。
[0012]本发明的又一技术方案是,一种脉冲光纤激光器，其包括控制电路、驱动电路与光路；所述驱动电路包括种子源驱动电路、预放大驱动电路以及功率放大驱动电路；所述光路包括顺序设置的种子源激光器、第一隔离器、预放大模块、第二隔离器、功率放大模块、准直输出隔离器，所述种子源激光器的激光顺序经过所述第一隔离器、所述预放大模块、所述第二隔离器、所述功率放大模块、所述准直输出隔离器后输出；所述种子源驱动电路分别连接所述控制电路、所述种子源激光器，用于在所述控制电路控制下，驱动所述种子源激光器保持常开状态；所述预放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述预放大模块，用于在所述控制电路控制下，采用一驱动电流驱动所述预放大模块，使其处于对应的一种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态；所述功率放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述功率放大模块，用于在所述控制电路控制下，通过调制信号控制驱动所述功率放大模块。
[0013]优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述控制电路还包括一状态存储器，用于存储所述预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态。
[0014]优选的，所述脉冲光纤激光器还包括一与所述状态存储器连接的输入设备，用于设置、修改或删除所述设置状态、所述驱动电流。
[0015]优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述控制电路还包括一检测设备，用于检测所述调制信号，由所述控制电路自动选择所述预放大驱动电路的一种所述驱动电流。
[0016]优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述设置状态包括待机状态与工作状态，所述驱动电流对应包括待机电流与工作电流，所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为1.95 至 2.05 安。
[0017]采用上述方案，本发明简化了控制方式，使激光器工作更加稳定可靠，可保证激光器在待机条件下几乎无激光输出，节约了能源，提高了激光器的输出特性与稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的电流示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0021]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。[0022]本发明的一个实施例是，一种脉冲光纤激光器的控制方法，其包括以下步骤。
[0023]预设置步骤:设置预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态；优选的，采用模块化装置，自动预存若干种设置状态以及驱动电流，在接入时自动预设置预所述放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应所述预放大模块的至少两种设置状态，即通过控制所述预放大模块的驱动电流，调整其设置状态；例如，所述预放大模块为预放大级泵浦激光器；这样可以在规模生产应用中，增加工作效率。例如，预设置所述预放大模块的两种设置状态，分别为待机状态与工作状态，待机状态对应所述预放大模块的待机电流，工作状态对应所述预放大模块的工作电流，即，设置预放大驱动电路的两种驱动电流，分别对应预放大模块的两种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与工作状态。上例中，预放大驱动电路输出两种驱动电流，包括预放大模块的待机电流与工作电流，对应预放大模块的待机状态与工作状态。
[0024]又如，预设置所述预放大模块的四种设置状态，分别为待机状态与第一工作状态、第二工作状态、第三工作状态，待机状态对应所述预放大驱动电路的待机电流，第一工作状态对应所述预放大驱动电路的第一工作电流，第二工作状态对应所述预放大驱动电路的第二工作电流，第三工作状态对应所述预放大驱动电路的第三工作电流；以此类推。这样，可以分级设置预放大驱动电路的输出电流，以适应不同的工作需求。优选的，预设置所述预放大模块的两种设置状态，分别对应所述预放大驱动电路的驱动电流，其中，所述设置状态包括待机状态与工作状态，所述驱动电流对应包括待机电流与工作电流。
[0025]优选的，所述预设置步骤还包括以下步骤:修改至少一所述设置状态所对应的所述驱动电流。例如，待机状态对应的所述待机电流为1.2A，修改为1.21A。又如，第一工作状态对应的第一工作电流为2.0A，修改为1.96A。以此类推。这样，可以根据实际工作情况，及时调整，从而获得更好的调制效果。
[0026]控制步骤:控制种子光源保持常开状态，即种子光源持续输出脉冲；选择所述预放大驱动电路一所述驱动电流，调整所述预放大模块的所述设置状态；采用调制信号控制功率放大模块。例如，所述预放大驱动电路的驱动电流为待机电流，对应地，选择预放大模块的待机状态，自动调整预放大模块处于待机状态，例如，待机电流为1A、1.1A或者1.2A ；又如，选择所述预放大驱动电路的驱动电流为工作电流，对应地，自动调整预放大模块处于工作状态，例如，工作电流为1.9A、2.0A、2.05A或者2.1A ;然后采用调制信号控制功率放大模块。如图2所示，功率放大模块的输出与外部的调制信号保持一致，或者说，功率放大模块的工作电流对应于调制信号的功率。
[0027]优选的，所述控制方法中，所述预设置步骤还包括以下步骤:修改至少一所述设置状态所对应的所述驱动电流。
[0028]优选的，所述控制方法中，所述控制步骤还包括以下步骤:检测所述调制信号，自动选择所述预放大驱动电路的一种驱动电流。例如，检测所述调制信号，判断所述功率放大模块的工作情况，根据所述工作情况对应的所述调制信号，自动选择所述预放大驱动电路的一种驱动电流，从而使所述预放大模块处于对应的一种设置状态，例如，判断调制信号在一定时间内控制功率放大模块不做输出，则自动调整所述预放大驱动电路的驱动电流为待机电流，自动选择所述预放大模块进入待机状态。优选的，还包括以下步骤:检测所述调制信号，调整所述种子光源的输出状态。这样，例如，在确定没有输出的情况下，所述种子光源可以终止输出，以节约能源，延长设备使用寿命；又如，根据所述调制信号的峰值、频率和强度，调整所述种子光源的输出，以整体增强设备的工作能力。
[0029]与上述任一实施例结合应用，优选的，所述控制方法中，所述控制步骤还包括以下步骤:预读取所述调制信号，提前调整所述功率放大模块的工作情况，这样可以提高工作效率，例如，提前0.05至0.1秒调整所述功率放大模块，使其能够及时适配当前的调制信号，同步完成输出。
[0030]优选的，所述控制方法中，设置所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为
1.95至2.05安。优选的，一个较佳的例子是，设置所述待机电流为1.2安，所述工作电流为
2.0 安。
[0031]例如，如图2所示，种子光源持续输出脉冲；预放大模块有两种设置状态，待机状态与工作状态，对应预放大级驱动电流包括待机电流与工作电流，功率放大级受调制信号控制，与其保持同步。
[0032]本发明的又一实施例是，一种脉冲光纤激光器，其包括控制电路、驱动电路与光路；所述驱动电路包括种子源驱动电路、预放大驱动电路以及功率放大驱动电路；所述光路包括顺序设置的种子源激光器、第一隔离器、预放大模块、第二隔离器、功率放大模块、准直输出隔离器，所述种子源激光器的激光顺序经过所述第一隔离器、所述预放大模块、所述第二隔离器、所述功率放大模块、所述准直输出隔离器后输出；本例中，设置了多级功率放大器。
[0033]所述种子源驱动电路分别连接所述控制电路、所述种子源激光器，用于在所述控制电路控制下，驱动所述种子源激光器保持常开状态；通过所述控制电路控制所述种子源驱动电路输出，使得种子光源保持常开状态。优选的，采用主振荡控制器，调整所述控制电路，从而调整所述种子源激光器的持续输出脉冲的时长、频率等。
[0034]所述预放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述预放大模块，用于在所述控制电路控制下，采用一驱动电流驱动所述预放大模块，使其处于对应的一种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态。
[0035]所述功率放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述功率放大模块，用于在所述控制电路控制下，通过外部调制信号控制驱动所述功率放大模块。
[0036]优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述控制电路还包括一状态存储器，用于存储所述预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态。例如，所述预放大模块具有三种设置状态，分别为待机状态与第一工作状态、第二工作状态，待机状态对应所述预放大驱动电路的待机电流，第一工作状态对应所述预放大驱动电路的第一工作电流，第二工作状态对应所述预放大驱动电路的第二工作电流；例如，待机电流为1A，第一工作电流为1.6A，第二工作电流为2.2A。以此类推。这样，可以分级调整预放大驱动电路的输出电流，以适应不同的工作需求，使得产品的应用更为广泛。
[0037]优选的，还设置状态切换器，通过切换控制电路的输出，调整所述预放大驱动电路的驱动电流，使得预放大模块处于不同的设置状态。所述状态切换器用于选择一种所述设置状态，调整所述预放大驱动电路的所述驱动电流。例如，所述状态切换器选择第一工作状态，自动调整所述预放大驱动电路的驱动电流为第一工作电流。又如，所述状态切换器选择待机状态，自动调整所述预放大驱动电路的驱动电流为待机电流。
[0038]优选的，所述脉冲光纤激光器还包括一与所述状态存储器连接的输入设备，用于设置、修改或删除所述设置状态、所述驱动电流；这样，可以灵活地调整驱动电流及其对应的设置状态，尤其是，当机器开始使用或者使用一段时间时，通过微调驱动电流，能够处于更理想的工作模式。优选的，输入设备设置匹配单元，其成套设置所述设置状态与所述驱动电流，也就是说，设置待机状态时，需要设置待机电流；输入一工作状态时，需要设置工作电流。这样，可以灵活调整所述设置状态、所述驱动电流。优选的，所述脉冲光纤激光器还包括模块化自动输出装置，其预存若干种设置状态以及驱动电流，自动设置所述预放大模块的至少两种设置状态，以及分别对应所述预放大驱动电路的驱动电流；这样可以在规模生产应用中，增加工作效率。
[0039]优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述控制电路还包括一检测设备，用于检测所述调制信号，由所述控制电路自动选择所述预放大驱动电路的一种所述驱动电流。例如，检测所述调制信号，判断所述功率放大级放大器的工作情况，根据所述工作情况对应的所述调制信号，自动选择所述预放大模块的一种设置状态，例如，判断调制信号在一定时间内控制功率放大级放大器不做输出，则自动选择所述预放大模块进入待机状态，自动调整所述预放大驱动电路的驱动电流为待机电流。优选的，检测设备为一微处理器及其检测电路。
[0040]优选的，所述脉冲光纤激光器还包括一与分别所述功率放大级放大器连接的预读设备，用于预读取所述调制信号，提前调整所述功率放大级放大器的工作情况。这样可以提高工作效率，例如，提前0.02至0.06秒调整所述功率放大级放大器，使其能够及时适配当前的调制信号，同步完成输出。例如，调制信号将出现峰值时，提前0.02秒调整所述功率放大级放大器，做好准备，在出现峰值时，及时输出。
[0041 ] 优选的，所述脉冲光纤激光器中，所述设置状态包括待机状态与工作状态，所述驱动电流对应包括待机电流与工作电流，所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为
1.95至2.05安；例如，所述待机电流为1.16安，所述工作电流为2.04安；又如，所述待机电流为1.18安，所述工作电流为2.05安；又如，所述待机电流为1.22安，所述工作电流为
2.05安；又如，所述待机电流为1.24安，所述工作电流为1.98安。优选的，一个较佳的例子是，设置所述待机电流为1.2安，即1.2安培，所述工作电流为2.0安。
[0042]又一个实施例是，光纤激光器的MO为直接调制的LD (种子源)，本实施例采取的方法是:种子源保持常开，持续输出脉冲；预放大级预置两种状态，即待机状态与工作状态，对应预放大驱动电路两个不同驱动电流；功率放大级受调制信号控制。优选的，预放大级预置的两种状态电流分别为1.2A与2A。例如，对于MOPA型脉冲光纤激光器，其种子源常开，即，种子源持续输出脉冲，预放大级预置两种状态，功率放大级受调制信号控制。
[0043]进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的脉冲光纤激光器及其控制方法，解决了 MOPA型脉冲光纤激光器在调制过程中，调制速度、待机漏光、机器可靠性三者的平衡；简化了控制方式，使激光器工作更加稳定可靠；通过设置合适的预放大级待机电流设置，可保证激光器在待机条件下几乎无激光输出。通过设置合适的预放大级待机电流与工作电流，可保证的调制过程中，功率放大级在各种不同条件下都有足够的信号光注入，避免功率放大级出现ASE (Amplified Spontaneous Emission,放大式自辐射)自激。经测试，采用以上方案的激光器在待机条件下输出功率<10mW;采用上述实施例的激光器在调制过程中有效避免了功率放大级的ASE自激，减少激光器故障率，并提高了调制速度。
[0044]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种脉冲光纤激光器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 预设置步骤:设置预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态； 控制步骤:控制种子光源保持常开状态；选择所述预放大驱动电路一所述驱动电流，调整所述预放大模块的所述设置状态；采用调制信号控制功率放大模块。
2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述预设置步骤还包括以下步骤:修改至少一所述设置状态所对应的所述驱动电流。
3.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述控制步骤还包括以下步骤:检测所述调制信号，自动选择所述预放大驱动电路的一种驱动电流。
4.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述控制步骤还包括以下步骤:预读取所述调制信号，提前调整所述功率放大模块的工作情况。
5.根据权利要求1至4任一所述控制方法，其特征在于，设置所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为1.95至2.05安。
6.一种脉冲光纤激光器，其特征在于，包括控制电路、驱动电路与光路； 所述驱动电路包括种子源驱动电路、预放大驱动电路以及功率放大驱动电路； 所述光路包括顺序设置的种子源激光器、第一隔离器、预放大模块、第二隔离器、功率放大模块、准直输出隔离器，所述种子源激光器的激光顺序经过所述第一隔离器、所述预放大模块、所述第二隔离器、所述功率放大模块、所述准直输出隔离器后输出； 所述种子源驱动电路分别连接所述控制电路、所述种子源激光器，用于在所述控制电路控制下，驱动所述种子源激光器保持常开状态； 所述预放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述预放大模块，用于在所述控制电路控制下，采用一驱动电流驱动所述预放大模块，使其处于对应的一种设置状态，其中，所述驱动电流包括待机电流与至少一工作电流，所述设置状态对应包括待机状态与至少一工作状态； 所述功率放大驱动电路分别连接所述控制电路、所述功率放大模块，用于在所述控制电路控制下，通过调制信号控制驱动所述功率放大模块。
7.根据权利要求6所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述控制电路还包括一状态存储器，用于存储所述预放大驱动电路的至少两种驱动电流，分别对应预放大模块的至少两种设置状态。
8.根据权利要求7所述脉冲光纤激光器，其特征在于，还包括一与所述状态存储器连接的输入设备，用于设置、修改或删除所述设置状态、所述驱动电流。
9.根据权利要求6所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述控制电路还包括一检测设备，用于检测所述调制信号，由所述控制电路自动选择所述预放大驱动电路的一种所述驱动电流。
10.根据权利要求6至9任一所述脉冲光纤激光器，其特征在于，所述设置状态包括待机状态与工作状态，所述驱动电流对应包括待机电流与工作电流，所述待机电流为1.15至1.25安，所述工作电流为1.95至2.05安。
【文档编号】H01S3/067GK103474869SQ201310441215
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】朱江杰, 刘猛, 成学平, 赵崇光 申请人:深圳市杰普特电子技术有限公司