可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源及控制方法和激光器

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源及控制方法和激光器。

背景技术：

脉冲组激光在脉冲激光测距、激光精密加工、激光与物质相互作用方面有很大应用需求。脉冲组激光通常采用电光调q技术获得，一种是退压调q驱动技术，另一种是加压调q驱动技术。利用这两种常规的电光驱动技术可获得khz频率的脉冲串输出。但是对于更高频率的脉冲串激光输出，比如，纳秒间隔的mhz脉冲组输出，却缺乏有效的高频脉冲串激光驱动技术。

技术实现要素：

为了解决现有激光器存在的难以获得高效率的具有mhz间隔脉冲的脉冲组输出的问题，本发明提供一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源及控制方法和激光器。

根据本发明的一方面，提供一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源，所述驱动电源包括通道选择延时器模块、第一触发器组、第二触发器组、第一高压模块组、第二高压模块组、第一通道选择控制器模块、第二通道选择控制器模块、电压比较器和通道切换判断模块，其中：

所述第一触发器组、第一高压模块组与第一通道选择控制器模块连接，用于控制第一输出端a的电压；

所述第二触发器组、第二高压模块组与第二通道选择控制器模块连接，用于控制第二输出端b的电压；

所述电压比较器与第一输出端a和第二输出端b，以及通道切换判断模块连接，用于接收第一输出端a和第二输出端b的电压，并将其发送给所述通道切换判断模块；

所述通道切换判断模块与所述通道选择延时器模块、第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块连接，用于向所述通道选择延时器模块、第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块发送通道切换指令；

所述通道选择延时器模块与所述第一触发器组、第二触发器组、通道切换判断模块以及第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块相连，用于接收外界控制信号、控制和选择触发器，以切换电通道。

可选地，所述第一触发器组包括多路触发器：第一子触发器a1、第一子触发器a2、...第一子触发器an，所述第一高压模块组包括多路高压模块：第一子高压模块a1、第一子高压模块a2、...第一子高压模块an，所述第一子触发器与第一子高压模块对应连接。

可选地，所述第二触发器组包括多路触发器：第二子触发器b1、第二子触发器b2、...第二子触发器bn，所述第二高压模块组包括多路高压模块：第二子高压模块b1、第二子高压模块b2、...第二子高压模块bn，所述第二子触发器与第二子高压模块对应连接。

可选地，所述触发器用于给高压模块发射信号，以变换高压模块处的电压。

可选地，所述高压模块用于充电并改变其电压。

可选地，所述通道选择控制器模块用于接收通道切换判断模块的通道切换指令并选择切换子高压模块。

可选地，所述通道切换判断模块用于接收电压比较器发送的第一输出端a和第二输出端b的电压，并判断第一输出端a和第二输出端b的电压是否由四分之一电压变为0，若是则对通道选择延时器模块及通道选择控制器模块发出通道切换指令。

根据本发明的另一方面，提供一种对于上述驱动电源进行控制的方法，所述方法包括：

步骤s1，对于多路高压模块以四分之一晶体波长电压为充电电压进行充电，以使第一子高压模块a1和第二子高压模块b1均为四分之一晶体波长电压，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差为0；

步骤s2，通道选择延时器模块接收到外部控制信号后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为四分之一晶体波长电压；

步骤s3，所述通道选择延时器模块通过内部延时或者接收外部控制信号，对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为0；

步骤s4，当通道切换判断模块检测到第一输出端a和第二输出端b之间的电压差到达四分之一晶体波长电压又由四分之一晶体波长电压变为0时，将通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块组成的下一通道；

步骤s5，重复n次步骤s2-s4，得到n个四分之一晶体波长电压的方波波形。

根据本发明的另一方面，提供一种利用上述驱动电源进行驱动的激光器，所述激光器包括：全反镜，泵浦源，激光工作物质，偏振片，电光晶体，1/4波片，输出镜，其中：

所述全反镜，激光工作物质，偏振片，电光晶体，1/4波片和输出镜依次连接；

所述泵浦源置于所述激光工作物质的一侧，用于对于所述激光工作物质进行泵浦；

所述电光晶体的两端分别与驱动电源的第一输出端a和第二输出端b连接。

根据本发明的再一方面，还提供一种利用上述驱动电源进行驱动的激光输出方法，所述方法包括：

步骤s21，泵浦源激励激光工作物质，此时驱动电源处于等待状态，所有高压模块均处于高压状态，电光晶体两端电压为0，由全反镜、激光工作物质、偏振片、电光晶体、1/4波片、输出镜组成的谐振腔内处于高损耗状态，积累粒子数反转；

步骤s22，当激励达到预设阈值时，所述激光器对驱动电源发出控制信号，驱动电源接收到外界控制信号后，开始工作；

步骤s23，当通道选择延时器模块接收到外部控制信号后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，此时电光晶体两端电压差为四分之一晶体波长电压，谐振腔内处于低损耗状态，所述激光器开始输出高峰值功率的激光；

步骤s24，当输出光强达到预设值时或达到通道选择延时器预设时间时，对驱动电源发出控制信号，使得通道选择延时器模块对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，此时电光晶体两端电压差为0，谐振腔内又处于高损耗状态，积累粒子数反转；

步骤s25，通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块组成的下一通道；

步骤s26，重复步骤s23-s25，即可得到纳秒间隔的mhz脉冲组高峰值功率的激光。

本发明的有益效果是：能够快速获得纳秒间隔的mhz脉冲组高峰值功率的激光输出。

附图说明

图1是根据本公开一实施例的一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源结构示意图。

图2是根据本公开一实施例的一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源控制方法的流程图。

图3是根据本公开一实施例的驱动电源输出的方波波形示意图。

图4是根据本公开一实施例的利用驱动电源进行驱动的激光器结构示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开实施例的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本公开实施例中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开实施例。

图1是根据本公开一实施例的一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源结构示意图，图2是根据本公开一实施例的一种可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源控制方法的流程图，如图1和图2所示，所述可实现腔倒空组晶压控制的驱动电源包括：通道选择延时器模块、第一触发器组、第二触发器组、第一高压模块组、第二高压模块组、第一通道选择控制器模块、第二通道选择控制器模块、电压比较器和通道切换判断模块，其中：

所述第一触发器组、第一高压模块组与第一通道选择控制器模块连接，用于控制第一输出端a的电压；

其中，所述第一触发器组包括多路触发器：第一子触发器a1、第一子触发器a2、...第一子触发器an，所述第一高压模块组包括多路高压模块：第一子高压模块a1、第一子高压模块a2、...第一子高压模块an，所述第一子触发器与第一子高压模块对应连接；

所述第二触发器组、第二高压模块组与第二通道选择控制器模块连接，用于控制第二输出端b的电压；

其中，所述第二触发器组包括多路触发器：第二子触发器b1、第二子触发器b2、...第二子触发器bn，所述第二高压模块组包括多路高压模块：第二子高压模块b1、第二子高压模块b2、...第二子高压模块bn，所述第二子触发器与第二子高压模块对应连接；

所述电压比较器与第一输出端a和第二输出端b，以及通道切换判断模块连接，用于接收第一输出端a和第二输出端b的电压，并将其发送给所述通道切换判断模块；

所述通道切换判断模块与所述通道选择延时器模块、第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块连接，用于向所述通道选择延时器模块、第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块发送通道切换指令；

所述通道选择延时器模块与所述第一触发器组、第二触发器组、通道切换判断模块以及第一通道选择控制器模块和第二通道选择控制器模块相连，用于接收外界控制信号、控制和选择触发器，以切换电通道。

在本公开一实施方式中，所述触发器用于给高压模块发射信号，以变换高压模块处的电压，比如使高压模块处的电压由四分之一电压快速变为0。

在本公开一实施方式中，所述高压模块用于充电并改变其电压，所述高压模块的充电时间可根据实际应用的需要进行设置，比如可设置为30～200ns。

在本公开一实施方式中，所述通道选择控制器模块用于接收通道切换判断模块的通道切换指令并选择切换子高压模块。

在本公开一实施方式中，所述通道切换判断模块用于接收电压比较器发送的第一输出端a和第二输出端b的电压，并判断第一输出端a和第二输出端b的电压是否由四分之一电压变为0，满足上述通道切换条件后才会对通道选择延时器模块及通道选择控制器模块发出通道切换指令，直到第一输出端a和第二输出端b输出n个四分之一晶体波长电压的方波波形结束。

基于上述技术方案，在外界控制信号输入至所述通道选择延时器模块前，多路高压模块完成充电，充电电压为四分之一晶体波长电压，所述通道选择延时器模块和通道选择控制器模块分别控制选择由第一子触发器a1和第一子高压模块a1、第二子触发器b1和第二子高压模块b1组成的、分别对应于第一输出端a和第二输出端b的第一通道，即所述第一子触发器a1和第一子高压模块a1、第二子触发器b1和第二子高压模块b1被选择组成通道，由于此时第一子高压模块a1和第二子高压模块b1均为四分之一晶体波长电压，因此第一输出端a和第二输出端b之间的电压差为0。所述通道选择延时器模块接收外部控制信号，之后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，由于此时第一输出端a仍为四分之一晶体波长电压，保持不变，因此第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为四分之一晶体波长电压；所述通道选择延时器模块通过内部延时或者接收外部控制信号，对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，因为此时第二输出端b电压为0，因此第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为0。电压比较器将第一输出端a和第二输出端b的电压传递给通道切换判断模块，当通道切换判断模块检测到第一输出端a和第二输出端b之间的电压差到达四分之一晶体波长电压，又由四分之一晶体波长电压变为0时，所述通道切换判断模块认为通道切换条件已满足，将通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块，即分别由第一子触发器a2和第一子高压模块a2、第二子触发器b2和第二子高压模块b2组成的第二通道，由于此时第一子高压模块a2和第二子高压模块b2均为四分之一晶体波长电压，因此第一输出端a和第二输出端b之间的电压差为0；所述通道选择延时器模块可设置一操作时间间隔，在所述操作时间间隔过去之后再对控制第二输出端b电压的第二子触发器b2发出指令，使得第二子高压模块b2的电压快速变为0，第一输出端a的电压保持不变，因此此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为四分之一晶体波长电压；然后所述通道选择延时器模块通过内部延时或者接收外部控制信号，使第一输出端a的电压变为0，即可再次输出一个完整幅值为四分之一晶体波长电压的方波信号。重复上述多个，比如n-1个过程，即可实现第一输出端a和第二输出端b输出n个四分之一晶体波长电压的方波波形，如图3所示。

其中，所输出的晶体波长电压的方波波形间隔t，由通道选择延时器模块的操作时间间隔来决定，其中，所述操作时间间隔可根据实际应用的需要进行设置。另外所输出的晶体波长电压的方波的宽窄可以由实验参数获得，也可以当所述驱动电源驱动的激光光束强度达到某一值时，触发外界控制器将光信号转化为电信号来进行控制，采用此方法，可高效获得纳秒间隔的mhz脉冲组输出。

本发明还提供一种对于所述驱动电源的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s11，对于多路高压模块以四分之一晶体波长电压为充电电压进行充电，以使第一子高压模块a1和第二子高压模块b1均为四分之一晶体波长电压，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差为0；

步骤s12，通道选择延时器模块接收到外部控制信号后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为四分之一晶体波长电压；

步骤s13，所述通道选择延时器模块通过内部延时或者接收外部控制信号，对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，此时第一输出端a和第二输出端b之间的电压差变为0；

步骤s14，当通道切换判断模块检测到第一输出端a和第二输出端b之间的电压差到达四分之一晶体波长电压又由四分之一晶体波长电压变为0时，将通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块组成的下一通道；

步骤s15，重复n次步骤s12-s14，得到n个四分之一晶体波长电压的方波波形。

其中，所述方法中的技术特征的含义与解释与上文驱动电源中技术特征的含义与解释相同，此处不再赘述。

本发明还提供一种利用上述驱动电源进行驱动的激光器，如图4所示，所述激光器包括：全反镜11，泵浦源12，激光工作物质13，偏振片14，电光晶体15，1/4波片16，输出镜17，其中：

所述全反镜11，激光工作物质13，偏振片14，电光晶体15，1/4波片16和输出镜17依次连接；

所述泵浦源12置于所述激光工作物质13的一侧，用于对于所述激光工作物质13进行泵浦；

所述电光晶体15的两端分别与驱动电源的第一输出端a和第二输出端b连接。

其中，所述全反镜11、激光工作物质13、偏振片14、电光晶体15、1/4波片16、输出镜17组成谐振腔。

所述激光器在工作时，泵浦源12激励激光工作物质13，此时驱动电源处于等待状态，所有高压模块均处于高压状态，电光晶体15两端电压为0，由全反镜11、激光工作物质13、偏振片14、电光晶体15、1/4波片16、输出镜17组成的谐振腔内处于高损耗状态，积累粒子数反转；当激励达到预设阈值时，所述激光器向驱动电源发出控制信号，驱动电源接收到外界控制信号后，开始工作，其中，可由泵浦源12电源控制控制信号的发送，比如，当谐振腔内的激励时间达到预定时长时，泵浦源12电源向驱动电源发出控制信号；也可以在所述全反镜11远离所述激光工作物质13的一侧设置一个能够进行荧光强度检测的检测装置，当检测装置通过检测荧光强度检测到光强达到预定强度，即可向所述驱动电源发出控制信号。具体地，当通道选择延时器模块接收到外部控制信号后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，此时电光晶体15两端电压差为四分之一晶体波长电压，谐振腔内处于低损耗状态，所述激光器开始输出高峰值功率的激光；当输出光强达到预设值时或达到通道选择延时器预设时间时，对驱动电源发出控制信号，使得通道选择延时器模块对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，此时电光晶体15两端电压差为0，谐振腔内又处于高损耗状态，积累粒子数反转；通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块组成的下一通道，重复上述步骤即可得到纳秒间隔的mhz脉冲组高峰值功率的激光。

本发明还提供一种利用上述驱动电源进行驱动的激光输出方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s21，泵浦源激励激光工作物质，此时驱动电源处于等待状态，所有高压模块均处于高压状态，电光晶体两端电压为0，由全反镜、激光工作物质、偏振片、电光晶体、1/4波片、输出镜组成的谐振腔内处于高损耗状态，积累粒子数反转；

步骤s22，当激励达到预设阈值时，所述激光器对驱动电源发出控制信号，驱动电源接收到外界控制信号后，开始工作；

步骤s23，当通道选择延时器模块接收到外部控制信号后，对控制第二输出端b电压的第二子触发器b1发出指令，使第二子高压模块b1电压快速变为0，此时电光晶体15两端电压差为四分之一晶体波长电压，谐振腔内处于低损耗状态，所述激光器开始输出高峰值功率的激光；

步骤s24，当输出光强达到预设值时或达到通道选择延时器预设时间时，对驱动电源发出控制信号，使得通道选择延时器模块对控制第一输出端a电压的第一子触发器a1发出指令，使第一高压模块a1的电压快速变为0，此时电光晶体15两端电压差为0，谐振腔内又处于高损耗状态，积累粒子数反转；

步骤s25，通道切换指令传递给通道选择控制器模块和通道选择延时器模块，以将当前通道切换至由下一路触发器和高压模块组成的下一通道；

步骤s26，重复步骤s23-s25，即可得到纳秒间隔的mhz脉冲组高峰值功率的激光。

其中，所述方法中的技术特征的含义与解释与上文驱动电源中技术特征的含义与解释相同，此处不再赘述。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。