一种激光输出功率检测方法及装置与流程

本发明涉及激光器设备领域，尤其涉及一种激光输出功率检测方法及装置。

背景技术：

随着科学技术的发展和市场的需求，为提高市场竞争优势，更好地掌舵市场发展航向，高功率半导体激光器日益多样化、成熟化。为了使高功率半导体激光器输出稳定的功率及安全保护，极其有必要对半导体激光器输出功率进行实时检测、调节和保护。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的高功率半导体激光器出光方式，只是简单地采取风冷或水冷措施来维持半导体激光器ld(laserdiode)泵浦的温度，通过电流调节方式来调节激光器功率，实际的激光功率无法得知(即当半导体激光器ld发光部件受损或光纤耦合输出存在异常，但半导体激光ld自身电学特性却没发生改变，此种情况下，激光器控制系统根本无法得知输出功率的异常)，从而导致高功率半导体激光器系统无法准确地对异常进行分析和报警处理，进而给设备稳定性及可靠性带来影响。

技术实现要素：

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种激光输出功率检测方法及装置，解决当前无法准确检测半导体激光器输出功率导致设备稳定性及可靠性差的问题。

本发明提供了一种激光输出功率检测方法，包括：在设备通电运行后，分别采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号以及温度模拟信号，将所述输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号对应转换成激光数字信号和温度数字信号；采集输出光纤工作时周围的环境数据，所述环境数据包括环境的湿度数据以及室温；根据采集的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率。

作为本发明的进一步改进，所述输出模拟信号以及温度模拟信号在密闭环境下采集。

作为本发明的进一步改进，所述根据采集的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率包括：根据所述激光数字信号和温度数字信号确定输出光纤的当前输出功率以及当前温度；根据温度偏差系数、环境数据以及所述当前输出功率以及当前温度计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率。

作为本发明的进一步改进，所述计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率具体为：根据公式p＝p1-p1*(t1-t0)*k来计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率，其中，所述p为温度补偿后输出光纤的实际输出功率，p1为所述当前输出功率，t1为所述当前温度，t0为室温，k为温度偏差系数。

作为本发明的进一步改进，在所述根据温度偏差系数、环境数据以及所述当前输出功率以及当前温度计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率之后，所述方法还包括：根据计算结果对应调整输出光纤的运行。

本发明提供了一种激光输出功率检测装置，包括：第一检测模块、模数转换器、第二检测模块以及处理模块；所述第一检测模块用于分别采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号以及温度模拟信号；所述模数转换器用于将所述输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号对应转换成激光数字信号和温度数字信号；所述第二检测模块用于采集输出光纤工作时周围的环境数据，所述环境数据包括环境的湿度数据以及室温；所述处理模块用于根据所述第一检测模块以及第二检测模块采集的数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率。

作为本发明的进一步改进，所述第一检测模块包括光路底板、盖板、至少一个光电传感器以及至少一个温度传感器，所述至少一个光电传感器以及至少一个温度传感器设置在所述光路底板上，分别用于采集输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号，所述光路底板用于布置盘绕输出光纤，配合所述盖板使所述光路底板内的输出光纤处于密闭状态。

作为本发明的进一步改进，所述处理模块包括：计算单元，用于根据所述激光数字信号和温度数字信号确定输出光纤的当前输出功率以及当前温度；补偿单元，用于根据温度偏差系数、环境数据以及所述当前输出功率以及当前温度计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率。

作为本发明的进一步改进，所述补偿单元具体用于：根据公式p＝p1-p1*(t1-t0)*k来计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率，其中，所述p为温度补偿后输出光纤的实际输出功率，p1为所述当前输出功率，t1为所述当前温度，t0为室温，k为温度偏差系数。

作为本发明的进一步改进，所述装置还包括主控制系统，用于根据所述处理模块的计算结果对应调整输出光纤的运行。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

本发明实施例通过对应采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号、温度模拟信号以及周围的环境数据，进而通过内置的算法根据采集到的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率，解决了传统半导体激光器实际输出功率无法准确检测的问题，提高了设备运行的稳定性以及可靠性，从而为设备提供更好的检测以及保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述激光输出功率检测方法的流程示意图；

图2为光电二极管检测波长与温度影响的特性曲线示意图；

图3为本发明实施例所述激光输出功率检测方法的另一流程示意图；

图4为本发明实施例所述激光输出功率检测装置的原理结构示意图；

图5为本发明实施例所述应用于所述激光输出功率检测方法的电子设备的硬件示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例。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。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。

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。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1所示，为本发明实施例所述激光输出功率检测方法的流程示意图，所述激光输出功率检测方法包括：

s101：在设备通电运行后，分别采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号以及温度模拟信号，将所述输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号对应转换成激光数字信号和温度数字信号。

在本发明实施例中，所述输出模拟信号以及温度模拟信号在密闭环境下采集，与输出光纤工作时周围的环境隔离开来，所述输出光纤正常工作时，本发明实施例通过光电传感器以及温度传感器对应采集输出光纤的激光数据以及温度数据，所述的激光数据以及温度数据均为模拟信号，通过模数转换器将其对应转换成激光数字信号和温度数字信号。

s102：采集输出光纤工作时周围的环境数据，所述环境数据包括环境的湿度数据以及室温。

在本发明实施例中，所述的环境数据用于判断所述输出光纤的工作环境是否正常，例如，当所述室温过高或过低以及湿度过大时，本发明实施例根据所述环境数据向主控制系统发送警报并对应调整输出光纤的运行，保持设备稳定性及可靠性。

s103：根据采集的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率。

本发明实施例根据所述激光数字信号和温度数字信号确定输出光纤的当前输出功率以及当前温度；

本发明实施例根据温度偏差系数、环境数据以及所述当前输出功率以及当前温度计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率，具体的：

根据公式p＝p1-p1*(t1-t0)*k来计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率，其中，所述p为温度补偿后输出光纤的实际输出功率，p1为所述当前输出功率，t1为所述当前温度，t0为室温，k为温度偏差系数。

由于设备的输出光纤在输出激光的过程中，只是简单地采取风冷或水冷措施来维持设备ld(laserdiode半导体激光器)泵浦的温度，通过电流调节方式来调节激光器功率，实际的激光功率无法及时获取，而由于激光输出过程中会产生热量从而影响温度的改变，即温度传感器检测到的输出光纤周围的工作温度比室温要高。

参阅图2所示，为光电二极管检测波长与温度影响的特性曲线，纵轴为光电传感器检测到的温度每变化1℃对光电转换偏差影响的百分比，横轴为光电传感器在不同波长下对应温度变化的影响，如以激光输出为1064nm波长为例，从如上特性曲线可以得出，此激光波长对应每变化1℃将有大约0.6％的光电转换偏差影响，所述的光电转换偏差影响的数值即为温度偏差系数；

例如，在激光输出波长为1064nm时，温度偏差系数为0.6％/℃，若所述当前输出功率为2000w，所述当前温度为31℃，所述室温为26℃，则所述实际输出功率p＝2000w+2000w*0.6％*(31℃-26℃)/℃＝2060w；

由上述可知所述实际输出功率比当前输出功率高出60w，所以，为了能更准确的检测真实的激光功率，提升设备检测性能，本发明实施例对获取的当前输出功率进行功率温度补偿处理，进而使检测到的激光功率更加准确、稳定可靠。

可选的，参阅图3所示，在上述步骤的基础上，本发明实施例还包括：

s104：根据计算结果对应调整输出光纤的运行。

本发明实施例通过串口与设备的主控制系统连接，并将环境数据以及所述计算结果即所述实际输出功率传输给所述主控制系统，所述主控制系统根据所述环境数据和实际输出功率实时调整输出光纤的运行，包括调节输出功率等，可以有效对输出光纤的工作异常进行分析以及进行报警处理，进一步提高了设备运行的稳定性以及可靠性。

在本发明实施例中，所述的激光输出功率检测方法通过对应采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号、温度模拟信号以及周围的环境数据，进而通过内置的算法根据采集到的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率，解决了传统半导体激光器实际输出功率无法准确检测的问题，提高了设备运行的稳定性以及可靠性，从而为设备提供更好的检测以及保护。

参阅图4所示，为本发明所述激光输出功率检测装置的原理结构图，所述激光输出功率检测装置应用于上述激光输出功率检测方法，包括第一检测模块1、模数转换器2、第二检测模块3、处理模块4以及主控制系统5。

所述第一检测模块1用于分别采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号以及温度模拟信号；所述第一检测模块1包括光路底板、盖板、至少一个光电传感器以及至少一个温度传感器，所述至少一个光电传感器以及至少一个温度传感器设置在所述光路底板上，分别用于采集输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号，所述光路底板用于布置盘绕输出光纤，配合所述盖板使所述光路底板内的输出光纤处于密闭状态，所述输出模拟信号以及温度模拟信号在密闭环境下采集，与输出光纤工作时周围的环境隔离开来，所述输出光纤正常工作时，本发明实施例通过光电传感器以及温度传感器对应采集输出光纤的激光数据以及温度数据，所述的激光数据以及温度数据均为模拟信号。

所述模数转换器2用于将所述输出光纤的激光模拟信号以及温度模拟信号对应转换成激光数字信号和温度数字信号。

所述第二检测模块3包括至少一个温度传感器和至少一个湿度传感器，用于采集输出光纤工作时周围的环境数据，所述环境数据包括环境的湿度数据以及室温；在本发明实施例中，所述的环境数据用于判断所述输出光纤的工作环境是否正常，例如，当所述室温过高或过低以及湿度过大时，本发明实施例根据所述环境数据向主控制系统5发送警报并对应调整输出光纤的运行，保持设备稳定性及可靠性。

所述处理模块4用于根据所述第一检测模块1以及第二检测模块3采集的数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率；所述处理模块4包括计算单元41和补偿单元42。

所述计算单元41用于根据所述激光数字信号和温度数字信号确定输出光纤的当前输出功率以及当前温度；

所述补偿单元42用于根据温度偏差系数、环境数据以及所述当前输出功率以及当前温度计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率；所述补偿单元42具体用于根据公式p＝p1-p1*(t1-t0)*k来计算温度补偿后输出光纤的实际输出功率，其中，所述p为温度补偿后输出光纤的实际输出功率，p1为所述当前输出功率，t1为所述当前温度，t0为室温，k为温度偏差系数。

由于设备的输出光纤在输出激光的过程中，只是简单地采取风冷或水冷措施来维持设备ld(laserdiode半导体激光器)泵浦的温度，通过电流调节方式来调节激光器功率，实际的激光功率无法及时获取，而由于激光输出过程中会产生热量从而影响温度的改变，即温度传感器检测到的输出光纤周围的工作温度比室温要高。

参阅图2所示，为光电二极管检测波长与温度影响的特性曲线，纵轴为光电传感器检测到的温度每变化1℃对光电转换偏差影响的百分比，横轴为光电传感器在不同波长下对应温度变化的影响，如以激光输出为1064nm波长为例，从如上特性曲线可以得出，此激光波长对应每变化1℃将有大约0.6％的光电转换偏差影响，所述的光电转换偏差影响的数值即为温度偏差系数；

例如，在激光输出波长为1064nm时，温度偏差系数为0.6％/℃，若所述当前输出功率为2000w，所述当前温度为31℃，所述室温为26℃，则所述实际输出功率p＝2000w+2000w*0.6％*(31℃-26℃)/℃＝2060w；

由上述可知所述实际输出功率比当前输出功率高出60w，所以，为了能更准确的检测真实的激光功率，提升设备检测性能，所述补偿单元42对获取的当前输出功率进行功率温度补偿处理，进而使检测到的激光功率更加准确、稳定可靠。

在本发明实施例中，所述的处理模块4可以为集成的一个或多个处理器。

所述主控制系统5用于根据所述处理模块4的计算结果对应调整输出光纤的运行。所述处理模块4通过串口与所述主控制系统5连接，并将环境数据以及所述计算结果即所述实际输出功率传输给所述主控制系统5，所述主控制系统5根据所述环境数据和实际输出功率实时调整输出光纤的运行，包括调节输出功率等，可以有效对输出光纤的工作异常进行分析以及进行报警处理，进一步提高了设备运行的稳定性以及可靠性。

在本发明实施例中，所述的激光输出功率检测装置分别通过第一检测模块1、第二检测模块3对应采集出光模式下设备输出光纤的输出模拟信号、温度模拟信号以及周围的环境数据，进而通过所述处理模块4内置的算法根据采集到的所述激光数字信号和温度数字信号以及所述环境数据计算并确定温度补偿后输出光纤的实际输出功率，解决了传统半导体激光器实际输出功率无法准确检测的问题，提高了设备运行的稳定性以及可靠性，从而为设备提供更好的检测以及保护。

图5是本发明实施例提供的激光输出功率方法的硬件结构示意图，如图所示，该电子设备包括一个或多个处理器510以及存储器520。以一个处理器510为例。该电子设备还可以包括：输入装置530和输出装置540。

处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器520作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器510通过运行存储在存储器520中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的激光输出功率检测方法。

存储器520可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储数据等。此外，存储器520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器520可选包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置530可接收输入的数字或字符信息，以及产生信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器520中，当被所述一个或者多个处理器510执行时，执行上述任一实施例所述的激光输出功率检测方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的激光输出功率检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的激光输出功率检测方法。

在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。