CN107666107B - 校正激光功率的方法、激光器、存储介质以及电子装置 - Google Patents

校正激光功率的方法、激光器、存储介质以及电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及激光器技术领域，公开了校正激光功率的方法、激光器、存储介质以及电子装置。所述校正激光功率的方法包括：用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分；获取每一个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流；以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。本发明实施例公开的技术方案有利于校正激光器输出的激光功率，提高激光器精密加工的品质。

Description

校正激光功率的方法、激光器、存储介质以及电子装置
技术领域
本发明实施例公开的技术方案涉及激光器技术领域，尤其涉及校正激光功率的方法、激光器、存储介质以及电子装置。
背景技术
目前，各种激光器的功率越来越大，在军事、医疗、工业制造等领域有着广泛的应用。在应用激光器对材料进行精密加工时，精确控制激光器输出的激光功率有利于提高精密加工的品质。
发明人在研究本发明的过程中发现，现有技术中如何校正激光器输出的激光功率成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明公开的技术方案至少能够解决以下技术问题：如何校正激光器输出的激光功率。
本发明的一个或者多个实施例公开了一种校正激光功率的方法，包括：用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分；获取每一个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流；以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。
在本发明的一个或者多个实施例中，按照公式J＝(W-K)÷W计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，其中，J指的是所述误差系数，W指的是所述初始激光功率，K指的是所述实际激光功率。
在本发明的一个或者多个实施例中，按照公式In＝(1-μ×J)×i计算所述初始工作电流的校正值；其中，In指的是所述校正值，μ指的是防止功率过冲的系数，J指的是所述误差系数，i指的是所述初始工作电流。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述预设的误差系数范围为-0.005～0.005。
在本发明的一个或者多个实施例中，0＜μ＜1。
在本发明的一个或者多个实施例中，将所有的初始激光功率分别作为激光器的理论激光功率，将所有的初始激光功率对应的初始工作电流分别作为与理论激光功率对应的理论工作电流；或者
在所有的初始激光功率中选择一个或者多个初始激光功率作为激光器的一个或者多个额定激光功率，将选择的初始激光功率对应的初始工作电流作为与所述额定激光功率对应的额定工作电流。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：当以所述校正值驱动激光器工作时，继续获取激光器工作时输出的实际激光功率，并计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；当所述误差系数属于预设的误差系数范围内时，存储所述校正值。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：当激光器工作时调用到存储的初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：在校正激光功率之前，获取激光器输出的激光功率与工作电流之间的变化曲线；以激光功率为零至激光器输出的最大激光功率为所述的整个变化区间；根据所述变化曲线和每一个分割点的初始激光功率获取对应的初始工作电流。
本发明的一个或者多个实施例还公开了一种激光器，包括：光路模块、与所述光路模块以电路形式连接的驱动和控制电路、激光功率测量装置、与所述驱动和控制电路以及所述激光功率测量装置以电路形式或者通信形式连接的电子装置，所述光路模块中设置有至少一个泵浦源，所述驱动和控制电路用于驱动所述泵浦源产生激光并控制所述泵浦源输出的激光功率，所述激光功率测量装置用于测量激光器输出的实际激光功率。所述激光器用于实现上述任意一种校正激光功率的方法。
本发明的一个或者多个实施例还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现上述任意一种校正激光功率的方法。
一种校正激光功率的电子装置，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、至少一个输入装置以及至少一个输出装置。所述电子装置用于实现上述任意一种校正激光功率的方法。
与现有技术相比，本发明公开的技术方案主要有以下有益效果：
在本发明的实施例中，由于激光器输出的激光功率的整个变化区间被等分，因此在激光器工作时可以根据每一个分割点的初始激光功率来确定对应的初始工作电流，并以所述初始工作电流驱动激光器工作，使得激光器输出的实际激光功率与初始激光功率较为接近。以激光器输出的实际激光功率为纵坐标，以初始工作电流为横坐标，则激光器输出的实际激光功率与初始工作电流之间的关系大致会是一条斜率为1的直线。此外还通过获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。因此本发明公开的校正激光功率的方法可以进一步对激光器输出的实际激光功率进行校正，使得激光器输出的实际激光功率与初始激光功率之间的误差系数在预设的误差系数范围内，有利于提高激光器精密加工的品质。
附图说明
图1为理想情况下实际激光功率与初始激光功率之间关系的示意图；
图2为实际情况下实际激光功率与初始激光功率之间关系的示意图；
图3为本发明的一实施例中校正激光功率的方法的示意图；
图4为用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间进行等分的示意图；
图5为本发明另一实施例中校正激光功率的流程图；
图6为本发明又一实施例中校正激光功率的流程图；
图7为本发明一实施例中激光器的示意图；
图8为本发明一实施例中电子装置的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。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。
除非另有定义，本文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。本文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，不是旨在于限制本发明。
在激光器的设计过程中，会根据激光器的各种设计参数为激光器确定一个初始激光功率。在理想状态下激光器输出的实际激光功率等于激光器的初始激光功率。因此在理想状态下，实际激光功率与初始激光功率之间的关系可以用图1中斜率为1的直线表示。本领域的技术人员应当了解，激光器的初始激光功率与实际激光功率之间会存在一定的误差。如图2中所示意的，在一种可能的状况下，当激光器的初始激光功率为0时，激光器输出的实际激光功率x大于0，而当初始激光功率为最大功率MAX时，实际激光功率y大于最大功率MAX，并且实际激光功率与初始激光功率之间的关系不在是一条直线而是一条曲线。由于许多采用激光器进行加工的材料对激光功率的敏感度都非常的高，因此需要对激光器输出的激光功率进行校正，使得激光器输出的实际激光功率与初始功率之间的误差满足加工的需要。
本发明的一实施例公开一种校正激光功率的方法，下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行说明，具体实施方式中涉及到的校正激光功率的方法只是较佳的实施例，并非本发明所有可能的实施例。
一种校正激光功率的方法，应用于光纤激光器，但本发明公开的校正激光功率的方法并不仅限于应用在光纤激光器上。参考图3，为本发明的一实施例中校正激光功率的方法的示意图。如图3中所示意的，所述校正激光功率的方法包括：
步骤1：用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分。
步骤2：获取每一个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流。
步骤3：以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。
步骤4：当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。
N的取值越大，对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分完成后，获得的小的变化区间越多，实际激光功率与初始激光功率之间的关系越接近一条斜率为1的直线。
由于激光器输出的激光功率的整个变化区间被等分，因此在激光器工作时可以根据每一个分割点的初始激光功率来确定对应的初始工作电流，并以所述初始工作电流驱动激光器工作，使得激光器输出的实际激光功率与初始激光功率较为接近。以激光器输出的实际激光功率为纵坐标，以初始工作电流为横坐标，则激光器输出的实际激光功率与初始工作电流之间的关系大致会是一条斜率为1的直线。此外还通过获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。因此本发明公开的校正激光功率的方法可以进一步对激光器输出的实际激光功率进行校正，使得激光器输出的实际激光功率与初始激光功率之间的误差系数在预设的误差系数范围内，有利于提高激光器精密加工的品质。
在一种可能的实施方式中，在校正激光功率之前，获取激光器输出的激光功率与工作电流之间的变化曲线。以激光功率为零至激光器输出的最大激光功率为所述的整个变化区间。根据所述变化曲线和每一个分割点的初始激光功率获取对应的初始工作电流。如图4中所示意的，用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分后，相邻分割点之间初始激光功率的差值相等。由于初始工作电流与初始激光功率相对应，因此横坐标的初始工作电流不被等分。
在一种可能的实施方式中，按照公式J＝(W-K)÷W计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，其中，J指的是所述误差系数，W指的是所述初始激光功率，K指的是所述实际激光功率。所述预设的误差系数范围为-0.005～0.005。
在一种可能的实施方式中，按照公式In＝(1-μ×J)×i计算所述初始工作电流的校正值。其中，In指的是所述校正值，μ指的是防止功率过冲的系数，0＜μ＜1，J指的是所述误差系数，i指的是所述初始工作电流。
基于上述实施例中公开的校正激光功率的方法，本发明的另一实施例进一步公开一种较佳的实施方式，对请求保护的技术方案进行说明。参考图5，为本发明的另一实施例中校正激光功率的流程图。图5中示意的校正激光功率的方法是在上述实施例中公开的技术方案法的基础上，当以所述校正值驱动激光器工作时，继续获取激光器工作时输出的实际激光功率，并计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。当所述误差系数属于预设的误差系数范围内时，存储所述校正值。也即，如果所述误差系数不属于预设的误差系数范围内，再次计算以所述校正值驱动激光器工作时实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，只有当所述误差系数属于预设的误差系数范围内时才停止计算所述初始工作电流的校正值。
图5中示意的校正激光功率的方法包括：
步骤a1：用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分。
步骤a2：获取第n个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流。
步骤a3：以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。
步骤a4：判断所述误差系数是否在预设的误差系数范围内。当所述误差系数不在预设的误差系数范围内，执行步骤a5：根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。当所述误差系数在预设的误差系数范围内，执行步骤bl：存储所述工作电流。然后执行步骤b2：结束校正。
执行完步骤a5后，执行步骤a6：判断所述误差系数是否在预设的误差系数范围内。当所述误差系数不在预设的误差系数范围内，执行步骤c1：获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。执行完步骤c1后返回执行步骤a5。当所述误差系数在预设的误差系数范围内，执行步骤d1：存储所述校正值。然后执行步骤d2：判断所有分割点的初始激光功率是否校正完成。当所有分割点的初始激光功率校正完成时，执行步骤e1：结束校正。当还有分割点的初始激光功率没有校正完成时，返回执行步骤a2。
图5中示意的校正激光功率的方法是对图3中示意的校正激光功率的方法的具体应用。图5中示意的各个步骤还存在其余的执行形式，如果只是改变各个步骤执行的形式，而没有对本发明公开的技术方案进行实质的改进，仍然属于本申请的保护范围。
本领域的技术人员应当了解，通常激光器的理论激光功率通过计算获得，并不考虑激光器本身的构造和安装精度对激光功率的影响。如果能够校正激光器的理论激光功率，则有利于方便激光器的使用。例如，以激光器为一个部件的设备，在设计时可以使用校正后的理论激光功率为设计参数进行设计。因此，在一种可能的实施方式中，将所有的初始激光功率分别作为激光器的理论激光功率，将所有的初始激光功率对应的初始工作电流分别作为与理论激光功率对应的理论工作电流。
基于上述实施例中公开的校正激光功率的方法，本发明的又一实施例进一步公开一种较佳的实施方式，对请求保护的技术方案进行说明。参考图6，为本发明的又一实施例中校正激光功率的方法流程图。由上述的实施例可知，对激光器输出的实际激光功率校正完成后会存储初始工作电流的校正值。在激光器工作时可以直接调用初始工作电流的校正值驱动激光器工作。因此，当激光器工作时调用到存储的初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。当激光器工作时调用不到存储的初始工作电流的校正值，以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，并计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；当所述误差系数属于预设的误差系数范围内时，存储所述校正值，并以所述校正值驱动激光器工作。
图6中示意的校正激光功率的方法包括：步骤A1：判断是否调用到存储的初始工作电流的校正值。当激光器工作时调用不到存储的初始工作电流的校正值时，执行步骤B1：以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。然后执行步骤B2：根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。然后执行步骤B3：判断所述误差系数是否在预设的误差系数范围内。当所述误差系数不在预设的误差系数范围内，执行步骤D1：获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数。执行完步骤D1后返回执行步骤B2。当所述误差系数在预设的误差系数范围内，执行步骤E1：存储所述校正值。当激光器工作时调用到存储的初始工作电流的校正值时，执行步骤C1：以所述校正值驱动激光器工作。
图6中示意的校正激光功率的方法是对图3中示意的校正激光功率的方法的具体应用。图6中示意的各个步骤还存在其余的执行形式，如果只是改变各个步骤执行的形式，而没有对本发明公开的技术方案进行实质的改进，仍然属于本申请的保护范围。
本领域的技术人员应当了解，通常激光器只在一个或者多个额定激光功率工作。因此，在一种可能的实施方式中，在所有的初始激光功率中选择一个或者多个初始激光功率作为激光器的一个或者多个额定激光功率，将选择的初始激光功率对应的初始工作电流作为与所述额定激光功率对应的额定工作电流。此外，也可以在激光器的工作过程中，临时确定激光器工作的一个或者多个额定激光功率，临时确定的额定激光功率可以等于初始激光功率，并且可以按照图6中示意的校正激光功率的方法来校正激光器输出的实际激光功率，使得激光器输出的实际激光功率与额定激光功率之间的误差系数在预设的误差系数范围内。
参考图7，本发明的一实施例公开一种激光器，包括：光路模块101、与所述光路模块101以电路形式连接的驱动和控制电路102、激光功率测量装置103、与所述驱动和控制电路102以及所述激光功率测量装置103以电路形式或者通信形式连接的电子装置104，所述光路模块101中设置有至少一个泵浦源，所述驱动和控制电路102用于驱动所述泵浦源产生激光并控制所述泵浦源输出的激光功率，所述激光功率测量装置103用于测量激光器输出的实际激光功率。所述激光器用于实现上述任意一种校正激光功率的方法。
本发明的一实施例公开一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现上述任意一种校正激光功率的方法。
参考图8，本发明的一实施例公开一种校正激光功率的电子装置，包括：至少一个处理器201、至少一个存储器202、至少一个输入装置203以及至少一个输出装置204。所述处理器201、存储器202、输入装置203以及输出装置204通过总线相连。所述电子装置用于实现上述任意一种校正激光功率的方法。
当上述各个实施例中的技术方案使用到软件实现时，可以将实现上述各个实施例的计算机指令和/或数据存储在计算机可读介质中或作为可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质。以此为例但不限于此：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外，任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定义中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种校正激光功率的方法，所述方法应用于光纤激光器，其特征在于，包括：
用N个分割点对激光器输出的激光功率的整个变化区间等分；
获取每一个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流；
以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；
判断所述误差系数是否在预设的误差系数范围内；
当所述误差系数在预设的误差系数范围内时，则存储所述工作电流，然后结束校正；
或者，当所述误差系数不在预设的误差系数范围内时，根据所述误差系数和所述初始工作电流，计算所述初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作，继续获取所述激光器工作时输出的实际激光功率，再次计算该实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，再次判断所述误差系数是否在预设的误差系数范围内，如否，则根据再次计算的误差系数和所述初始工作电流，再次根据上述计算校正值步骤重新获取校正值，并以再次获取的校正值驱动所述激光器工作，再次计算以所述校正值驱动激光器工作时的实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，如此重复直至最终计算的误差系数在预设的误差系数范围内；
当所述误差系数在预设的误差系数范围内时，则存储所述校正值，然后判断所有分割点的初始激光功能是否校正完成；当所有分割点的初始激光功率校正完成时结束校正；当还有分割点的初始激光功率没有校正完成时，返回执行所述获取每一个分割点的初始激光功率以及对应的初始工作电流 步骤，直至结束校正为止；
其中，按照公式J＝(W-K)÷W计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数，按照公式In＝(1-μ×J)×i计算所述初始工作电流的校正值；J指的是所述误差系数，W指的是所述初始激光功率，K指的是所述实际激光功率，In指的是所述校正值，μ指的是防止功率过冲的系数，J指的是所述误差系数，i指的是所述初始工作电流。
2.根据权利要求1所述校正激光功率的方法，其特征在于，将所有的初始激光功率分别作为激光器的理论激光功率，将所有的初始激光功率对应的初始工作电流分别作为与理论激光功率对应的理论工作电流；或者
在所有的初始激光功率中选择一个或者多个初始激光功率作为激光器的一个或者多个额定激光功率，将选择的初始激光功率对应的初始工作电流作为与所述额定激光功率对应的额定工作电流。
3.根据权利要求1所述校正激光功率的方法，其特征在于，所述方法还包括：当激光器工作时调用到存储的初始工作电流的校正值，以所述校正值驱动激光器工作。
4.根据权利要求3所述校正激光功率的方法，其特征在于，当激光器工作时调用不到存储的初始工作电流的校正值，以所述初始工作电流驱动激光器工作，获取激光器工作时输出的实际激光功率，并计算所述实际激光功率与所述初始激光功率之间的误差系数；当所述误差系数属于预设的误差系数范围内时，存储所述校正值，并以所述校正值驱动激光器工作。
5.根据权利要求1所述校正激光功率的方法，其特征在于，所述方法还包括：在校正激光功率之前，获取激光器输出的激光功率与工作电流之间的变化曲线；以激光功率为零至激光器输出的最大激光功率为所述的整个变化区间；根据所述变化曲线和每一个分割点的初始激光功率获取对应的初始工作电流。
6.一种激光器，其特征在于，包括：光路模块、与所述光路模块以电路形式连接的驱动和控制电路、激光功率测量装置、与所述驱动和控制电路以及所述激光功率测量装置以电路形式或者通信形式连接的电子装置；所述光路模块中设置有至少一个泵浦源，所述驱动和控制电路用于驱动所述泵浦源产生激光并控制所述泵浦源输出的激光功率，所述激光功率测量装置用于测量激光器输出的实际激光功率，所述激光器用于实现权利要求1至5任意一项所述校正激光功率的方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现权利要求1至5任意一项所述校正激光功率的方法。
8.一种校正激光功率的电子装置，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、至少一个输入装置以及至少一个输出装置，所述电子装置用于实现权利要求1至5任意一项所述校正激光功率的方法。
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