专利名称：激光功率检测装置及检测控制方法
技术领域：
本发明涉及激光的功率或能量的检测，具体涉及医用激光器的激 光功率检测装置。本发明还涉及一种用于激光功率检测装置的检测控
制方法。
背景技术：
本发明作出以前， 一般对激光功率地检测要考虑到光机电三个方 面的设计。对于如图1固体激光器激光功率检测示意图所示激光检 测，要考虑激光功率探头测量的除了激光外，还有部分泵浦灯发出的 强脉冲光，由于采样片只对激光进行釆样，使一小部分激光(大约 <1%)反射到激光功率探头里，所以干扰强光和激光相比，可以达到 足以相互影响干扰的程度，而且随着注入泵浦灯电流的加大，杂散强 光的强度更大，所以最后从功率探头出来的电信号就更加不纯了，这 就影响了激光检测的线性度。
激光功率电路示意框图如图2所示，其中主要有放大和调零两大 功能，调零的功能是纠正运放和电路方面的偏置，使最后的输出在没 有激光时，电路输出的电压为零，同时也为了消除杂散光的影响，刚 才上面说了，除了电路的干扰外，由于杂散光随着工作电流的增大， 杂散光也相应的增强，由于调零电路调好后是固定的，只能对应特定 情况下的调零，而对于变化的杂散光则无法做到都能消除，尤其是对 于脉冲激光能量的测量，由于杂散光所占的成分和激光不相上下，导 致激光的测量产生严重的偏差。另外，随着工作电流的改变，电路的 干扰也会产生不同的影响，导致最后的输出也会产生偏差。所以针对 目前的情况，目前也有釆用高质量的滤光片，而只让激光透过，而不 让强光透过，但是这样由于滤光片的不稳定性造成最后的输出不稳 定。不仅增加了成本，而且更进一步增大故障的几率。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、检测数据准确的激 光功率检测装置。本发明的目的还提供一种用于激光功率检测装置的 检测控制方法。
(二) 技术方案
为了达到上述目的，本发明釆取以下方案
本发明的激光功率检测装置，包括激光器、位于激光器内的光闸、 位于激光器的激光输出端的采样片，其特征在于还包括会聚透镜、 光电二极管、微控器，其中，会聚透镜位于釆样片下面，光电二极管 位于会聚透镜的下面，所述光电二极管与微控器连接。
其中，所述微控器包括调零装置、减法放大电路、积分电路、后 放输出电路，所述调零装置与减法放大电路连接，减法放大电路与积 分电路连接，积分电路与后放输出电路连接。
其中，所述光电二极管包括两路光电二极管，分别与微控器连接。
本发明用于激光功率检测装置的检测控制方法，有以下步骤
1) 通过调零装置的调整，使微控器的输出电压为零；
2) 让激光器的电路正常工作，即给激光器的泵浦灯供电，同时 关闭光闸，使激光器不产生激光；
3) 光电二极管接收到杂散光，此时微控器同时釆集到杂散光和 电磁干扰信号，并将杂散光和电磁干扰信号作为一个偏置量A保存;
4) 打开光闸，让激光器产生激光，此时光电二极管同时接收到 激光、杂散光，即微控器采集到激光、杂散光和电磁干扰信号的总和 B;
5) 由微控器的程序处理(B-A)得到激光的功率值或能量值；
6) 当需要改变电路参数，从而导致杂散光和电磁干扰量发生变 化时，程序就重复以上步骤1)-步骤5 ),即再得到准确的激光功率值 或能量值。
(三)有益效果
由于釆用了以上技术方案，本发明有以下优点
1) 本发明不仅达到了准确、快速地测量激光功率，且降低了测
量机器的制造成本，增加了可靠性；
2) 本发明结构简单，操作方便；
3) 本发明改变了釆用热敏探测器检测激光功率的途径，提出了 基于廉价的光电二极管检测激光功率的新的技术路线和方案。
图l是已有技术的光路工作原理图2是已有技术的电路工作原理图3是本发明的光路工作原理图4是本发明的电路原理图5是本发明的具体控制流程图。
图中1、激光物质；2、泵浦灯；3、全反镜；4、半反镜；5、 光闸；6、采样片；7、功率探头；8、激光器；9、调零装置I ; 10、 前放电路；11、后放输出电路I; 12、会聚透镜；13、光电二极管I ; 14、光电二极管II; 15、减法放大电路；16、积分电路；17、后放输 出电路II; 18、调零装置II。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 参见图3,本发明的一种激光功率检测装置由激光器、激光器8 内的光闸5、位于激光器8的激光输出端的采样片6、会聚透镜12、 光电二极管13、 14、微控器组成。其中，微控器由减法放大电路15、 积分电路16、后放输出电路IU7、调零装置ni8组成。激光器8由 激光物质l、泵浦灯2、反射镜3、半反镜4组成。
如图2中的前放电路10指的是将初级的从激光功率探测器采 集到的激光微弱电信号进行第一次放大，将此电信号放大到可以处理
的程度。
如图4中的后放输出电路11指的是将激光信号转换成电信号
最后一经放大，微控制器能够对此电信号进行数模转换成电脑可以识 别的数字量。同时又能有足够的分辨率和精度以方便电脑处理。
如图4中的减法放大电路15指的是将几路电信号作减法处理， 最后输出的信号是输入信号之间的差值。
如图4中的积分电路16指的是对输入的电信号进行数字积分 处理，最后输出的信号是输入信号在时间上的积累。
本发明以武汉奇致激光技术有限公司的ML - 3160Q型激光碎石 机的激光脉冲能量检测为例，掘体激光器Nd: YAG，其输出的激光 波长为1064nm，脉宽只有几微秒，釆用目前最便宜的光电二极管来 作为此脉冲激光能量的探测器，光电二极管对近红外光和可见光都 有反应，且可见光的反应度更高，实施红外激光的探测干扰甚大，所 以本发明釆用了多增加一个光电二极管的办法来消除杂散光的影响。 由于光电二极管具有快速响应的效果，而不象一般热敏探测器响应的 时间很长，能得到准确而快速的效果。这在快速响应的脉冲激光能量 测量方面具有很大的意义。
如图3、图4所示，其中光路上本发明增加了一个参考光检测器, 即光电二极管I114,为的是同步消除占大多数的杂散光的影响，在电 路上的表现就是两路光电二极管13、 14所输出的信号通过减法放大 电路15来减少杂散光的影响，而增大激光含量的输出，最终本发明 采用微控器的控制方法来达到去除全部杂散光和电磁干扰的效果。
如图5所示，本发明用于激光功率检测装置的检测控制方法如 下在电路基本调零后，我们首先让激光器8的电路按正常方式工作， 而不让激光产生，不让激光产生的办法是在激光器8的振荡腔中使用 光闹5阻止激光器8发生振荡，这样杂散光可以出来，进入光电二极 管13、 14中，同时电路中产生的电磁干扰信号也一并进入，这时微
控制器釆集到的电信号就是全部的干扰信号，并且作为一个偏置量A 给保留下来，然后将光闸5打开，激光器8输出激光，光电二极管
13、 14接收到激光，这时微控制器釆集到的信号就是激光、杂散光、 电磁干扰三大部分的总和B,这时执行微控器的程序(B-A)就是激 光的数值了，在实际工作中，只要在改变电路工作参数的情况下，再 来一次这样的过程，就重新修订了偏置量，获得稳定、准确的激光功 率值或能量值。
权利要求
1、一种激光功率检测装置，包括激光器、位于激光器内的光闸、位于激光器的激光输出端的采样片，其特征在于:还包括会聚透镜、光电二极管、微控器，其中，会聚透镜位于采样片下面，光电二极管位于会聚透镜的下面，所述光电二极管与微控器连接。
2、 如权利要求l所述的一种激光功率检测装置，其特征在于 所述微控器包括调零装置、减法放大电路、积分电路、后放输出电路, 所述调零装置与减法放大电路连接，减法放大电路与积分电路连接， 积分电路与后放输出电路连接。
3、 如权利要求l所述的一种激光功率检测装置，其特征在于 所述光电二极管包括两路光电二极管，分别与微控器连接。
4、 用于权利要求1所述的一种激光功率检测装置的检测控制方 法，其特征在于有以下步骤1) 通过调零装置的调整，使微控器的输出电压为零；2) 让激光器的电路正常工作，即给激光器的泵浦灯供电，同时 关闭光闸，使激光器不产生激光；3) 光电二极管接收到杂散光，此时微控器同时釆集到杂散光和 电磁干扰信号，并将杂散光和电磁干扰信号作为一个偏置量A保存;4) 打开光闸，让激光器产生激光，此时光电二极管同时接收到 激光、杂散光，即微控器采集到激光、杂散光和电磁干扰信号的总和 B;5) 由微控器的程序处理(B-A)得到激光的功率值或能量值；6) 当需要改变电路参数，从而导致杂散光和电磁干扰量发生变 化时，程序就重复以上步骤1)-步骤5 ),即再得到准确的激光功率值 或能量值。
全文摘要
本发明涉及激光的功率或能量的检测，本发明公开了一种激光功率检测装置及检测控制方法。装置包括激光器、位于激光器内的光闸、位于激光器的激光输出端的采样片、会聚透镜、光电二极管、微控器。方法1)调零；2)关闭光闸，不产生激光；3)微控器采集到杂散光和电磁干扰信号，并作为一个偏置量A保存；4)打开光闸，让激光器产生激光，微控器采集到激光、杂散光和电磁干扰信号的总和B；5)微控器处理(B-A)得到激光的功率值或能量值；6)改变电路参数，重复以上步骤1)一步骤5)，即得到准确的激光功率值或能量值。本发明结构简单、成本低，能准确、快速地测量激光功率。
文档编号H01S5/00GK101382455SQ20071005313
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者文 孙, 彭国红, 王宏根 申请人:武汉奇致激光技术有限公司