控制激光脉冲输出的方法和系统与流程

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种控制激光脉冲输出的方法和系统。

背景技术：

目前在激光微加工领域，很多的加工应用都包含了圆角、曲线等运动轨迹。对于圆角和曲线等运动轨迹，通常直线部分的切割速度更快，在圆角部分切割速度会变慢。如果以固定频率发射激光脉冲，将会导致切割速度慢的部分因脉冲重叠而发生不必要的老化。

为了解决上述问题，目前采用的方法是，通过位置同步输出(Position Synchronized Output，PSO)信号触发激光脉冲输出，在运动轨迹的所有阶段以恒定的空间间隔触发激光脉冲输出，从而实现脉冲能量均匀地作用在被加工物体上。但是目前控制激光脉冲输出的方法，PSO信号与用于触发选频放大的基准信号为时间异步信号，使得PSO信号与输出激光脉冲之间的时间延时在微秒us量级变化，导致加工过程中两个激光光斑之间的距离发生较大变化，影响加工质量。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种控制激光脉冲输出的方法，以解决在激光加工过程中激光光斑之间的距离发生较大变化影响加工质量的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，提供了一种控制激光脉冲输出的方法，包括：

将加工板卡提供的第一基准信号与内部时钟-锁相信号进行同步，得到第二基准信号，所述内部时钟-锁相信号由种子光产生的锁模信号通过锁相生成；

基于所述第二基准信号，产生第一触发信号；

基于所述第一触发信号，触发第一声光调制器AOM，从所述种子光中选出选频光，并放大所述选频光，得到放大光；

基于所述加工板卡提供的位置同步输出PSO信号，产生第二触发信号；

基于所述第二触发信号，触发第二AOM，从所述放大光中选择输出光，并输出所述输出光。

第二方面，提供了一种控制激光脉冲输出的系统，包括：

加工板卡、激光器主控板、锁模振荡器、第一声光调制器和第二声光调制器；其中，

所述加工板卡，用于向所述激光器主控板提供第一基准信号和位置同步输出PSO信号；

所述锁模振荡器，用于产生种子光；

所述激光主控板，用于：

将所述第一基准信号与内部时钟-锁相信号进行同步，得到第二基准信号，所述内部时钟-锁相信号由所述种子光产生的锁模信号通过锁相生成；

基于所述第二基准信号，产生第一触发信号；

基于所述第一触发信号，触发第一声光调制器AOM，从所述种子光中选出选频光，并放大所述选频光，得到放大光；

基于所述加工板卡提供的位置同步输出PSO信号，产生第二触发信号；

基于所述第二触发信号，触发第二AOM，从所述放大光中选择输出光，并输出所述输出光。

在本发明实施例中，PSO信号与第一基准信号均是由加工板卡提供，能够实现PSO信号与第一基准信号的同时控制。并且用于触发选频放大的第二基准信号是基于第一基准信号与内部时钟-锁相信号同步得到的，使得第一基准信号与第二基准信号之间的时延变化范围仅为ns量级(种子光的锁模周期)，进而使得PSO信号与输出激光脉冲之间的时延变化范围仅为ns量级，降低加工过程中两个激光光斑之间的距离变化程度，提高加工质量和加工效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中控制激光脉冲输出的方法的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的控制激光脉冲输出的方法的示意性示意图。

图3是根据本发明的一个具体实施例的控制激光脉冲输出的方法的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的控制激光脉冲输出的系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是现有技术中控制激光脉冲输出的方法的示意图。如图1所示出的，锁模振荡器产生种子光(种子光产生的锁模信号的重复频率例如可以是20NHz-50MHz)，激光器主控板产生基准信号(基准信号的重复频率例如为1MHz)触发AOM1，从种子光中选出选频光，之后激光器对选频光进行放大得到放大光。加工板卡提供PSO信号(PSO信号的重复频率例如为100kHz),激光器主控板基于PSO信号生成触发AOM2的触发信号对AOM2进行触发，从放大光中选择输出光，并输出选择的输出光。

但是图1中所示的方法中基准信号由激光器主控板产生，PSO信号由外部板卡产生，两者为时间异步信号，无法同时进行控制，导致PSO信号与输出光之间的时间延时ΔT变化范围在us量级，使得加工过程中两个激光光斑之间的距离发生较大变化，影响加工质量。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种控制激光脉冲输出的方法，能够降低加工过程中两个激光光斑之间的距离变化程度，提高加工质量和加工效率。

下面将结合附图详细描述根据本发明实施例的控制激光脉冲输出的方法。如图2所示出的，方法包括：

S110，将加工板卡提供的第一基准信号与内部时钟-锁相信号进行同步，得到第二基准信号，所述内部时钟-锁相信号由种子光产生的锁模信号通过锁相生成。

作为一个例子，锁模信号的重复频率为20MHz～50MHz，第一基准信号的重复频率为50kHz～1MHz。或者第一基准信号的重复频率为锁模信号的重复频率/N，N为正整数。

在S110中，可以由激光器主控板对锁模信号进行锁相生成内部时钟-锁相信号。

S120，基于所述第二基准信号，产生第一触发信号。

S130，基于所述第一触发信号，触发第一声光调制器AOM，从所述种子光中选出选频光，并放大所述选频光，得到放大光。

可以理解的是，S130中，通过第一AOM从种子光中选出选频光后，选频光进入激光放大器实现放大，得到放大光。

S140，基于所述加工板卡提供的位置同步输出PSO信号，产生第二触发信号。

在S140中，PSO信号由加工板卡基于加工位置需求产生，具体基于加工位置需求产生PSO信号的方法，与现有相关技术中的相同，在此不再赘述。

作为一个例子，S140中的PSO信号的重复频率小于或等于第一基准信号的重复频率，由此可以避免在PSO信号输出之后没有相应的输出光输出。

进一步地，PSO信号与第一基准信号之间的相对时延为T2，T2可以通过加工板卡基于加工位置进行调整，以保证加工质量。

S150，基于所述第二触发信号，触发第二AOM，从所述放大光中选择输出光，并输出所述输出光。

图1所示的方法中，PSO信号与基准信号之间的时延可能会小于AOM2的固有延时，导致脉冲遗失现象，造成放大光功率浪费。为了解决脉冲遗失造成放大光功率浪费的问题，S150中第二触发信号的脉冲宽度大于或等于第二基准信号与第一触发信号之间的相对时延T1，T1大于或等于第二AOM的固有延时。

这里的T1可以为预设值，也可以是基于实际需求自行设置的值。通过将T1设置为合适的值，能够给第二AOM留出足够的反应时间，避免脉冲遗失现象，提高放大光功率利用率。

通常第二AOM的固有延时在10ns～500ns之间，因此第二触发信号的脉冲宽度可在10ns～500ns之间调节。

下面将结合图3详细描述根据本发明一具体实施例的控制激光脉冲输出的方法。如图3所示出的，锁模振荡器产生的种子光产生重复频率(Pulse Repetition Rate，PRR)为20MHz～50MHz的锁模信号，激光器主控板对锁模信号进行锁相产生内部时钟-锁相信号(内部时钟-锁相信号与锁模信号具有相同的重复频率)。加工板卡提供外部基准信号给激光器主控板，激光器主控板将外部基准信号与内部时钟-锁相信号进行同步，产生内部基准信号(内部基准信号与外部基准信号之间的时延变化范围(或者理解为时间抖动)小于1/PRR，为ns量级)。之后激光器主控板基于内部基准信号产生高精度触发信号A给AOM1，通过调节触发信号A和内部基准信号之间的相对时延T1，从种子光中选出选频光，之后选频光进入激光放大器进行放大，得到放大光。加工板卡根据加工位置需求产生PSO信号(PSO信号与外部基准信号之间的相对延时T2可以通过加工板卡调整，且PSO信号的频率小于或等于外部基准信号的频率)。激光器主控板根据PSO信号产生脉冲宽度为T3的触发信号B给AOM2，T3大于或等于T1，T1大于或等于AOM2的固有延时，以保证AOM2以最大衍射效率输出放大光(该放大光与PSO信号之间的时间抖动范围在1/PRR以内)。

通过图3所示的方法，PSO信号与输出光之间的时间抖动为ns量级，且无漏脉冲现象，由此能够提高加工质量和加工效率。

以上结合图2和图3描述了根据本发明实施例的控制激光脉冲输出的方法。下面将结合图4详细描述根据本发明实施例的控制激光脉冲输出的系统。如图4所示出的，系统包括：加工板卡41、激光器主控板42、锁模振荡器43、第一声光调制器AOM 44和第二AOM 45；其中，

所述加工板卡41，用于向所述激光器主控板提供第一基准信号和位置同步输出PSO信号；

所述锁模振荡器43，用于产生种子光，所述种子光产生锁模信号；

所述激光主控板42，用于：

将所述第一基准信号与内部时钟-锁相信号进行同步，得到第二基准信号，所述内部时钟-锁相信号由所述锁模信号通过锁相生成；

基于所述第二基准信号，产生第一触发信号；

基于所述第一触发信号，触发第一声光调制器AOM 44，从所述种子光中选出选频光，并放大所述选频光，得到放大光；

基于所述加工板卡提供的位置同步输出PSO信号，产生第二触发信号；

基于所述第二触发信号，触发第二AOM 45，从所述放大光中选择输出光，并输出所述输出光。

可选地，作为一个实施例，所述PSO信号的重复频率小于或等于所述第一基准信号的重复频率。

可选地，作为一个实施例，所述第二触发信号的脉冲宽度大于或等于所述第二基准信号与所述第一触发信号之间的相对时延T1，T1大于或等于所述第二AOM的固有延时。

可选地，作为一个实施例，所述PSO信号与所述第一基准信号之间的相对时延为T2。

可选地，作为一个实施例，所述锁模信号的重复频率为20MHz～50MHz。

图4所示的系统能够执行图2或图3所示的方法，并达到相同的技术效果，为避免重复，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。