可调重复频率激光脉冲时延的方法及系统

技术领域

本申请属于激光器技术领域，更具体地说，是涉及一种可调重复频率激光脉冲时延的方法及系统。

背景技术

超快激光器的主要构造包括有种子源、脉冲选择器、放大单元和Q开关。其中，激光器的激光脉冲输出是通过脉冲选择器挑选与种子源频率同源的几个高频率子脉冲产生脉冲串输出。

然而，由于脉冲选择器中例如各元件之间响应所产生的时延以及各元器件之间所连接的线束本身所产生的时延等都会造成脉冲选择器所产生的挑脉冲信号产生时延，影响激光的质量。

但是，目前的超快激光器只能够解决加工板卡或电脑主机向激光器主板发送的通信指令时，该通信指令与激光器主板响应之间所产生的时延，不能够解决由于激光器本身脉冲选择器所带来的时延。

发明内容

本申请在于提供可调重复频率激光脉冲时延的方法及系统，以解决上述背景技术所提到的技术问题。

本申请采用的技术方案是一种可调重复频率激光脉冲时延的方法，所述方法包括：

激光器根据预设的激光频率和脉宽输出脉冲激光；

获取所述脉冲激光的波形，并根据所述波形确定激光器中挑脉冲信号的时延；以及

根据所述时延延时输出所述激光器的挑脉冲信号。

可看出，本申请中，先通过向激光器预设一个激光频率和激光脉宽的值，使激光器根据该频率和脉宽输出脉冲激光，接着对激光器所输出的脉冲激光进行检测以获取脉冲激光的波形，并可根据该波形确定激光器中挑脉冲信号的时延，获悉该时延后可根据该时延延时输出激光器的挑脉冲信号，以解决激光器中由于各元件之间响应所产生的时延以及各元器件之间所连接的线束本身所产生的时延等原因影响激光器所输出的脉冲激光质量的问题。

可选地，所述根据所述波形确定激光器中挑脉冲信号的时延，还包括：

根据所述波形确定脉冲串的完整性，并根据所述脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延。

可选地，所述根据所述波形确定脉冲串的完整性，并根据所述脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，包括：

根据所述预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数；

确定所述波形中的脉冲串所包含的子脉冲的实际个数；

判断所述子脉冲的理论个数与所述子脉冲的实际个数之间的子脉冲个数差值；以及

根据所述子脉冲个数差值确定激光器中挑脉冲信号的时延。

可选地，所述根据所述波形确定脉冲串的完整性，并根据所述脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，还包括：

确定所述波形中的脉冲串所包含的每个子脉冲波形的完整性；以及

根据所述子脉冲波形的完整性确定所述波形中挑脉冲信号的时延。

可选地，所述根据所述脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，还包括：

根据所述预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数；

确定所述波形中的脉冲串所包含的子脉冲的实际个数；

判断所述子脉冲的理论个数与所述子脉冲的实际个数之间的子脉冲个数差值；

确定所述波形中的脉冲串所包含的每个子脉冲波形的完整性；

根据所述子脉冲个数差值和所述子脉冲波形的完整性确定所述激光器中挑脉冲信号的时延；以及

根据所述子脉冲个数差值和所述子脉冲波形的完整性确定所述激光器中挑脉冲信号的时延。

可选地，所述根据所述预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包括的子脉冲的理论个数，还包括：

确定所述激光器输出的子脉冲的重复频率和脉宽；

根据所述预设的激光脉宽确定所述激光器中挑脉冲信号的脉宽；以及

根据所述子脉冲的重复频率和脉宽以及所述挑脉冲信号的脉宽确定所述激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数。

可选地，所述确定所述激光器输出的子脉冲的重复频率和脉宽，还包括：

根据激光器中的种子源确定子脉冲的重复频率和脉宽。

一种调整激光脉冲时延的系统，包括：

种子源，用于输出子脉冲激光，其中，所述子脉冲激光包括光信号以及实时反映所述光信号的电信号；

挑脉冲单元，用于接收所述种子源输出的电信号，并且所述挑脉冲单元能够根据预设的激光频率和脉宽输出挑脉冲信号；

第一Q开关，用于接收所述种子源输出的光信号和挑脉冲单元输出的挑脉冲信号，并根据所述挑脉冲信号将所述光信号以脉冲的形式输出，形成脉冲激光；

波形检测单元，用于获取所述脉冲激光的波形；以及

延时单元，用于接收所述挑脉冲单元输出的挑脉冲信号，并根据所述波形确定的挑脉冲信号时延延时输出所述挑脉冲信号至所述第一Q开关。

可选地，还包括时钟检测单元，所述时钟检测单元用于接收所述种子源输出的电信号，并将所述电信号放大后输出至所述挑脉冲单元。

可选地，还包括第二Q开关，所述第二Q开关用于接收所述第一Q开关输出的脉冲激光以及接收所述挑脉冲单元输出的开关光信号，并根据所述开关光信号控制所述脉冲激光的输出；

还包括放大单元，所述放大单元用于接收所述第一Q开关输出的脉冲激光，并对所述脉冲激光的功率放大后输出至所述第二Q开关。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中大部分超快激光器的主要构造示意图；

图2为现有技术中脉冲串中子脉冲个数为3个的输出方式示意图；

图3为现有技术中挑脉冲信号存在时延时的脉冲串波形之一；

图4为现有技术中挑脉冲信号存在时延时的脉冲串波形之二；

图5为本申请实施例中可调重复频率激光脉冲时延的方法的流程示意图之一；

图6为本申请实施例中可调重复频率激光脉冲时延的方法的流程示意图之二；

图7为本申请实施例中可调重复频率激光脉冲时延的方法的流程示意图之三；

图8为本申请实施例中可调重复频率激光脉冲时延的方法的流程示意图之四；

图9为本申请实施例中调整激光脉冲时延系统的结构框图。

附图标记：

100、种子源；200、挑脉冲单元；300、第一Q开关；400、波形检测单元；500、延时单元；600、MCU；700、时钟检测单元；800、第二Q开关；900、放大单元。

具体实施例

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元结构被称为“固定于”或“设置于”另一个元结构，它可以直接在另一个元结构上或者间接在该另一个元结构上。当一个元结构被称为是“连接于”另一个元结构，它可以是直接连接到另一个元结构或间接连接至该另一个元结构上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在一些申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，超快激光器的主要构造包括有种子源、脉冲选择器、放大单元和Q开关。激光器的激光脉冲输出是通过脉冲选择器挑选与种子源频率同源的几个高频率子脉冲产生脉冲串输出，脉冲串经放大单元放大后通过Q开关控制激光脉冲的输出。

如图2所示，激光器中的种子源输出重复频率的子脉冲，该子脉冲的频率和脉宽由种子源决定，例如种子源的重复频率一般为20MHz-80MHz，当种子源的重复频率为50MHz时，则子脉冲间距为1/50MHz＝20ns，子脉冲的脉宽一般为10ps。

激光器中的脉冲选择器根据向激光器预设的激光频率和激光脉宽输出对应的挑脉冲信号，该挑脉冲信号与种子源频率同源的多个高频率子脉冲对应产生脉冲串输出。例如图2中，当预设的激光频率和激光脉宽决定脉冲串中子脉冲的理论个数为3个时，挑脉冲信号则需要覆盖或包括3个子脉冲。

然而，如图3所示，由于脉冲选择器中例如各元件之间响应所产生的时延以及各元器件之间所连接的线束本身所产生的时延等都会造成脉冲选择器所产生的挑脉冲信号产生时延，进而造成挑脉冲信号所挑选的脉冲串“不完整”。

例如图3和图4中，当预设的激光频率和激光脉宽决定脉冲串中子脉冲的理论个数为3个时，由于脉冲选择器输出的挑脉冲信号存在时延，造成脉冲串中的子脉冲个数只有两个如图3，或者脉冲串中的子脉冲个数虽然有三个，但是部分子脉冲的波形并不完整如图4，影响脉冲激光的质量。

为此，本申请提供一种可调重复频率激光脉冲时延的方法，该方法能够解决由于激光器本身各元器件之间的响应时延以及各元器件之间连接的线束所带来的时延引起的脉冲激光的质量问题。

参阅图5，一种可调重复频率激光脉冲时延的方法，该方法包括以下步骤。

步骤S100，激光器根据预设的激光频率和脉宽输出脉冲激光。

其中，预设的激光频率和脉宽可以仅作为测试调试时使用，所以预设的激光频率和脉宽理论上可以设置任意数值。

具体地，可通过加工板卡或电脑主机向激光器发送激光频率和脉宽，激光器中的脉冲选择器根据所接收的激光频率和脉宽输出挑脉冲信号，通过该挑脉冲信号“挑选”与种子源频率同源的几个高频率脉冲产生脉冲串输出，产生脉冲激光。

步骤S300，获取脉冲激光的波形，并根据波形确定激光器中挑脉冲信号的时延。

具体地，当激光器根据设置的激光频率和脉宽输出脉冲激光后，可通过检测装置例如光电探头和示波器的配合对脉冲激光进行检测，以获取脉冲激光的波形，根据该波形确定挑脉冲信号的时延。

可理解，由于激光器本身的原因，脉冲选择器所输出的挑脉冲信号存在时延，所以激光器实际输出的脉冲激光的波形与激光器理论输出的脉冲激光的波形会存在有差异，因此可根据激光器实际输出的脉冲激光的波形来判断挑脉冲信号的时延是多少。

步骤S500，根据时延延时输出激光器的挑脉冲信号。

具体地，根据波形确定了挑脉冲信号的时延是多少后，在激光器中延时输出挑脉冲信号即可。

可看出，本申请中，先通过向激光器预设一个激光频率和激光脉宽的值，使激光器根据该频率和脉宽输出脉冲激光，接着对激光器所输出的脉冲激光进行检测以获取脉冲激光的波形，并可根据该波形确定激光器中挑脉冲信号的时延，获悉该时延后可根据该时延延时输出激光器的挑脉冲信号，以解决激光器中由于各元件之间响应所产生的时延以及各元器件之间所连接的线束本身所产生的时延等原因影响激光器所输出的脉冲激光质量的问题。

另外，可理解的是，由于产生挑脉冲信号时延的因为是激光器各元器件本身的原因所造成，所以当通过一组预设的或者测试用的激光频率和脉宽的参数确定挑脉冲信号的时延是多少之后，就算改变激光频率和脉宽的参数值，挑脉冲信号的时延也不会改变，因此，只需要检测一组激光参数所对应的脉冲激光的波形即可确定激光器中挑脉冲信号的时延，并可将时延存储至激光器中，使激光器在工作时能够根据该时延延时输出挑脉冲信号即可。

可选地，在一些实施方式中，步骤S300中的根据所述波形确定激光器中挑脉冲信号的时延，具体还可包括：

根据波形确定脉冲串的完整性，并根据脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延。

可理解，激光器中的脉冲选择器是根据向激光器预设的激光频率和激光脉宽输出对应的挑脉冲信号，该挑脉冲信号与种子源频率同源的多个高频率子脉冲对应产生脉冲串输出，所以波形中包括多个按照预设激光频率输出的脉冲串，因此可通过波形中的显示脉冲串波形与该脉冲串的理论波形来判断脉冲串的完整性。

另外，脉冲串是通过脉冲选择器输出挑脉冲信号来挑选与种子源频率同源的多个高频率子脉冲所形成的，所以当脉冲串的波形不完整时，意味着挑脉冲信号没有完整挑选出与种子源频率同源的多个高频率子脉冲如图3和图4，又由于挑脉冲信号的脉宽和频率是与预设的激光频率和脉宽相对应的不会发生改变，所以出现脉冲串波形不完整的原因可判断为脉冲选择器输出挑脉冲信号存在时延，因此可通过脉冲串的波形完整性来判断挑脉冲信号的时延是多少。

进一步地，参阅图6，在一些实施方式中，根据波形确定脉冲串的完整性，并根据脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，具体方法还可包括：

步骤S310a，根据预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数。

步骤S320a，确定波形中的脉冲串所包含的子脉冲的实际个数。

步骤S330a，判断子脉冲的理论个数与子脉冲的实际个数之间的子脉冲个数差值。

步骤S340a，根据子脉冲个数差值确定激光器中挑脉冲信号的时延。

可理解，当激光器中脉冲选择器输出的挑脉冲信号存在时延时，挑脉冲信号与种子源频率同源的多个高频率子脉冲对应形成的脉冲串可能缺少一个或多个子脉冲。

例如图3所示，当预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数为3个时，由于脉冲选择器输出的挑脉冲信号存在时延，所以脉冲激光的波形中每个脉冲串的子脉冲个数只有2个，子脉冲的理论个数与子脉冲的实际个数之间存在个数1的差值，因此可通过个数1这一差值来确定挑脉冲信号的时延是多少，即延时输出多少挑脉冲信号可使脉冲串中包含3个子脉冲。

进一步地，参阅图7，在一些实施方式中，根据波形确定脉冲串的完整性，并根据脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，具体方法还可包括：

步骤S310b，确定波形中的脉冲串所包含的每个子脉冲波形的完整性。

步骤S320b，根据子脉冲波形的完整性确定波形中挑脉冲信号的时延。

可理解，在一些实施方式中，虽然波形中显示的脉冲串中子脉冲的个数与理论的脉冲串中的子脉冲个数相同，但是，由于输出的挑脉冲信号存在时延的原因，脉冲串中的一些子脉冲没有完整被挑脉冲信号所包含，即有一些子脉冲的波形存在缺失不完整，因此，可通过子脉冲波形的完整性确定挑脉冲信号的时延是多少，即延时输出多少挑脉冲信号可使脉冲串中所包含的子脉冲波形完整。

当然，在一些实施方式中，根据脉冲串的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延，具体方法还可包括：

根据子脉冲个数差值和子脉冲波形的完整性确定激光器中挑脉冲信号的时延。

也就是说，可结合判断子脉冲个数差值和子脉冲波形的完整性来确定挑脉冲信号的时延是多少。

参阅图8，在一些实施方式中，步骤S310a，根据预设的激光脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数，具体方法还可包括：

步骤S311a，确定激光器输出的子脉冲的重复频率和脉宽。

具体地，激光器一般通过种子源输出子脉冲，而子脉冲的重复频率和脉宽由种子源本身决定，所以可根据激光器中的种子源确定子脉冲的重复频率和脉宽。

例如，当种子源的重复频率为50MHz时，则子脉冲间距为1/50MHz＝20ns，子脉冲的脉宽一般为10ps。

步骤S312a，根据预设的激光脉宽确定激光器中挑脉冲信号的脉宽。

可理解，预设的激光脉宽大小意味着激光器中挑脉冲信号的脉宽大小，挑脉冲信号的脉宽大小意味着挑脉冲信号能够包含种子源所输出的几个频率同源的高频率子脉冲。

步骤S313a，根据子脉冲的重复频率和脉宽以及挑脉冲信号的脉宽确定激光器输出的脉冲串中包含的子脉冲的理论个数。

可理解，子脉冲的重复频率可知道相邻子脉冲之间的间距，子脉冲的脉宽可知道每个子脉冲的宽度，又由于挑脉冲信号的脉宽可知道挑脉冲信号的宽度，所以根据挑脉冲信号的宽度、相邻子脉冲之间的间距以及每个子脉冲的宽度可知道挑脉冲信号能够对应或包含几个子脉冲。

此外，参阅图9，本申请还提供一种调整激光脉冲时延的系统，包括种子源100、挑脉冲单元200、第一Q开关300、波形检测单元400和延时单元500。

其中，种子源100用于输出子脉冲激光，并且子脉冲激光包括光信号以及实时反映光信号的电信号。

挑脉冲单元200用于接收种子源100输出的电信号，并且挑脉冲单元200能够根据预设的激光频率和脉宽输出挑脉冲信号。

具体地，挑脉冲单元200能够根据接收的电信号作为挑脉冲单元200的时钟源，并根据预设的激光频率和脉宽输出挑脉冲信号。

第一Q开关300用于接收种子源100输出的光信号和挑脉冲单元200输出的挑脉冲信号，并根据挑脉冲信号将光信号以脉冲的形式输出，形成脉冲激光。

在一些实施方式中，挑脉冲单元200与第一Q开关300的组合也叫脉冲选择器。

波形检测单元400用于获取脉冲激光的波形。其中，波形检测单元400可包括光电探头和示波器。

延时单元500用于接收挑脉冲单元200输出的挑脉冲信号，并根据波形确定的挑脉冲信号时延延时输出挑脉冲信号至第一Q开关300。

具体地，调整激光脉冲时延的系统还可包括MCU600，MCU600可控制延时单元500延时输出挑脉冲信号。

可选地，调整激光脉冲时延的系统还可包括时钟检测单元700，时钟检测单元700用于接收所述种子源100输出的电信号，并将电信号放大后输出至挑脉冲单元200。

可理解，当种子源100输出的电信号幅值较小，脉宽较窄时不适合作为挑脉冲单元200的时钟源，因此可通过时钟检测单元700对电信号进行放大，以便于种子源100输出的电信号能够作为挑脉冲单元200的时钟源。

可选地，调整激光脉冲时延的系统还可包括第二Q开关800，第二Q开关800用于接收第一Q开关300输出的脉冲激光以及接收挑脉冲单元200输出的开关光信号，并根据开关光信号控制脉冲激光的输出，即第二Q开关800可根据挑脉冲单元200输出的开关光信号打开或关闭脉冲激光。

可选地，调整激光脉冲时延的系统还可包括放大单元900，放大单元900用于接收所述第一Q开关300输出的脉冲激光，并对脉冲激光的功率放大后输出至第二Q开关800，以提高脉冲激光的功率。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在一些申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在一些申请的保护范围之内。