本发明涉及电力电子,特别是涉及一种主振荡器和主控振荡器的功率放大器。
背景技术:
1、通常情况下,激光模块通过主振荡器的功率放大器(master oscillator power-amplifier,mopa),实现对种子激光信号的功率放大;经过放大的激光信号称为放大激光信号。
2、由于种子激光信号为激光脉冲信号,所以放大激光信号容易出现前沿过冲、后沿拖尾的现象,即放大激光信号的能量波形在时域分布不均匀,从而导致放大激光信号无法被高效放大,即放大激光信号的激光功率和能量不达标;并且,前沿过冲还会导致能量过于集中,从而可能在放大过程中对光学器件造成损伤;另外,能量波形在时域分布不均匀也会对激光切割、打孔、划线等精密加工的质量造成影响。
3、因此,如何改善放大激光信号的能量波形在时域分布不均匀的情况,是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供了一种主振荡器和主控振荡器的功率放大器,以改善放大激光信号的能量波形在时域分布不均匀的情况。
2、为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
3、本申请一方面提供一种主振荡器,包括:激光模块、驱动电路和控制器;其中:
4、所述驱动电路的输出端与所述激光模块的供电端相连,所述驱动电路用于在所述控制器的控制下向所述激光模块按照预设周期或连续输出电流信号;
5、所述电流信号包括第一电流脉冲信号及其每个电流脉冲之前的电流值小于第一预设值的恒流信号;
6、所述激光模块的输出端与放大器的输入端相连,所述激光模块用于发射波形与所述电流信号的波形保持一致的种子激光信号。
7、可选的,所述驱动电路,包括:两个电流输出电路;其中:
8、两个电流输出电路的输出端均与所述激光模块的供电端相连;
9、第一电流输出电路用于在所述控制器的控制下,输出与所述第一电流脉冲信号周期、占空比均相同的第二电流脉冲信号;
10、第二电流输出电路用于在所述控制器的控制下,输出与所述第一电流脉冲信号周期相同、占空比小于所述第二电流脉冲信号以及电流脉冲的电流值小于所述第一预设值的第三电流脉冲信号。
11、可选的,电流输出电路,包括:第一开关管、偏置电路和恒流模块;其中:
12、所述第一开关管、所述恒流模块、所述激光模块串联在供电电源与地之间;
13、所述第一开关管用于在所述控制器的控制下间隔导通;所述第一开关管的控制信号的波形与电流输出电路所输出的电流脉冲信号相同;
14、所述恒流模块用于在所述控制器的控制下使流过自身的电流恒定在设定值;
15、所述偏置电路用于向所述第一开关管提供的工作所需的偏置电压或偏置电流。
16、可选的,所述恒流模块,包括:电流调节模块、采样模块和运算放大模块;其中:
17、所述电流调节模块串联在所述第一开关管所在电路上;
18、所述采样模块的输出端与所述运算放大模块的反向输入端相连,所述采样模块用于采样所述电流调节模块所在电路上的实际电流值;
19、所述运算放大模块的同相输入端与所述控制器相连,所述运算放大模块的输出端与所述电流调节模块的控制端相连,所述运算放大模块用于根据所述实际电流值和所述设定值,对所述电流调节模块进行调节。
20、可选的,所述电流调节模块,包括:与所述第一开关管类型相同的第二开关管。
21、可选的,所述第一开关管为npn三极管;
22、在所述第一开关管的集电极与所述供电电源之间,至少串联有所述激光模块;
23、所述偏置电路,包括:偏置电阻支路,所述偏置电阻支路的一端与所述第一开关管的发射极相连,所述偏置电阻支路的另一端接地。
24、可选的,电流输出电路,还包括:第一限流电阻支路,第一电感支路,以及,与所述第一开关管类型相同的第三开关管;其中:
25、所述第三开关管、所述第一限流电阻支路、所述恒流模块串联在所述供电电源与地之间;
26、所述第三开关管用于在所述控制器的控制下,与所述第一开关管交替导通;
27、所述第一电感支路的一端与所述供电电源相连,所述第一电感支路的另一端分别连接于:所述第三开关管、所述第一限流电阻支路、所述恒流模块所形成的串联支路的一端,以及,所述第一开关管、所述恒流模块、所述激光模块所形成的串联支路的一端。
28、可选的,电流输出电路,还包括:选择电路;其中:
29、所述选择电路设置有至少两个输入端,所述选择电路的各输入端分别接收所述控制器输出的各输出值;
30、所述选择电路用于在所述控制器的控制下,选择相应所述输出值作为所述设定值。
31、可选的,电流输出电路,还包括:第一rc吸收电路,和/或,至少一个电感支路;其中:
32、所述第一rc吸收电路与所述激光模块并联连接;
33、每个电感支路串联在所述激光模块与地之间。
34、本申请另一方面提供一种主控振荡器的功率放大器,包括:放大器和如本申请上一方面任一项所述的主振荡器。
35、由上述技术方案可知,本发明提供了一种主振荡器。在该主振荡器中,由于上述种子激光信号的波形与上述电流信号的波形保持一致,所以上述种子激光信号包括激光脉冲信号及其每个激光脉冲之前的激光强度恒定且小于一定值的激光信号,因此激光脉冲之前的激光强度恒定且小于一定值的激光信号先于激光脉冲进入放大器,换言之,激光脉冲之前的激光强度恒定且较小的激光信号先于激光脉冲进入放大器;又由于激光脉冲之前的激光强度恒定且小于一定值的激光信号可以控制放大器中的增益介质中的反转粒子数缓慢释放,所以当激光脉冲进入放大器时,增益介质中的反转粒子数呈现类高斯脉冲形状释放,因此可以抑制放大激光信号的前沿过冲、后沿拖尾,从而可以改善放大激光信号的能量波形在时域分布不均匀的情况;进而使得放大激光信号可以被高效放大,即使得放大激光信号的激光功率和能量达标;并且,还避免了在放大过程中对光学器件造成损伤;另外,还避免了对激光切割、打孔、划线等精密加工的质量造成影响。
1.一种主振荡器,其特征在于,包括:激光模块、驱动电路和控制器;其中:
2.根据权利要求1所述的主振荡器,其特征在于,所述驱动电路,包括:两个电流输出电路;其中:
3.根据权利要求2所述的主振荡器,其特征在于,电流输出电路,包括:第一开关管、偏置电路和恒流模块;其中:
4.根据权利要求3所述的主振荡器,其特征在于,所述恒流模块,包括:电流调节模块、采样模块和运算放大模块;其中:
5.根据权利要求4所述的主振荡器,其特征在于,所述电流调节模块,包括:与所述第一开关管类型相同的第二开关管。
6.根据权利要求3所述的主振荡器,其特征在于,所述第一开关管为npn三极管;
7.根据权利要求3所述的主振荡器,其特征在于,电流输出电路,还包括:第一限流电阻支路,第一电感支路,以及,与所述第一开关管类型相同的第三开关管;其中:
8.根据权利要求3所述的主振荡器,其特征在于,电流输出电路,还包括:选择电路;其中:
9.根据权利要求3所述的主振荡器,其特征在于,电流输出电路,还包括:第一rc吸收电路,和/或,至少一个电感支路;其中:
10.一种主控振荡器的功率放大器,其特征在于,包括:放大器和如权利要求1至9任一项所述的主振荡器。