波形控制功率负反馈YAG激光焊接机的设计

为了提高激光焊接机激光输出的能量稳定度,采用了在输出端加激光功率检测装置并将其实时信号反馈到控制端,形成一个闭环控制系统的控制方法,进一步提出了在激光功率负反馈信号中加入相位补偿信号以达到提高激光能量控制精度的目的.同时,在激光焊接机软件设计上加入了激光能量波形控制功能,以拓宽激光焊接加工的应用领域.与传统的激光电流负反馈的能量波动为8%以上相比,采用功率负反馈可使激光能量波动控制在3%以内.实验结果表明,选择激光功率波形,可以改善焊接质量.     

4J42合金电子封装外壳的激光焊接裂纹控制

4J42合金电子封装外壳进行Nd：YAG脉冲激光焊接密封时,有时会产生焊接裂纹。研究了激光输出功率和脉冲波形、壳体镀涂等工艺因素对焊接裂纹产生的影响。试验结果表明,激光输出功率和脉冲波形、壳体镀涂工艺因素对焊接裂纹的产生有重要影响。通过降低激光输出功率,采用组合脉冲波形和电镀的方法来控制焊接裂纹的产生,4J42合金封装外壳的密封成品率得到有效提高。     

新产品

本产品是精密点焊接用的小型激光焊接机。该机利用了高精度能量控制功能和功率反馈功能.因此激光输出稳定性好,可进行与操作性相应的极微细控制。     

H62黄铜激光焊接工艺与组织特征研究

为了研究H62黄铜激光焊接时母材难以熔合和Zn元素蒸发而导致的多孔焊缝,采用峰值功率300W Nd:YAG激光焊接设备,对3mm厚的H62黄铜进行焊接试验.通过控制激光脉冲波形、试样拼接紧密程度、激光加工参数和使用脉冲能量负反馈技术,结果表明:在使用前置尖峰脉冲波形与合适的激光加工参数条件下,焊接接头横截面整体形貌良好,没有发现气孔、夹杂等焊接缺陷.最后对焊接接头进行金相组织和焊缝上Cu、Zn元素成分分析,发现焊缝表面稍有凹陷,焊缝与母材具有完全冶金结合,焊接接头热影响区很窄和焊缝中心几乎全为细小晶粒的特征.     

低功率CO2激光血管焊接机的微机控制系统研究

本文介绍了采用微机控制的低功率CO2激光血管焊接机的研究，该设备可实现激光工作参数的预置、自动检测与控制、数字显示和打印激光焊接记录。     

眼科准分子激光实时监控能量计

利用激光感生热电电压(LITV)效应制成了激光功率/能量计,它不仅能测量和记录每个脉冲的能量值及实时施加的脉冲总能量等信息,也能记录每个入射脉冲的响应波形,实现了对激光能量的实时监控。用此功率/能量计对248 nm准分子激光器进行模拟实验。测量结果表明,在1~50 Hz重复频率下,激光器输出能量的相对标准偏差在8.6%~10.7%。在模拟屈光手术设置参数下,对193 nm准分子激光器进行测量,表明此激光器输出能量的相对标准偏差在8.3%。将这种激光功率/能量计用于激光近视眼科手术中,对提高激光的切削质量和手术质量有重要意义。     

铝合金1100 H14的激光焊接工艺研究

受加工工艺、热变形以及铝合金对激光的强烈反射等因素影响,铝合金的激光焊接存在较大的困难。以1.0mm厚1100H14铝合金薄板为对象,采用Nd:YAG脉冲激光器进行焊接,重点研究了激光焊接过程中脉冲波形、激光功率、脉冲频率、焊接速度等对焊接成形质量的影响。焊后进行拉伸强度测试、金相观察、显微硬度测定、断口分析。实验结果表明:预热保温的焊接波形焊接试样优于梯形波焊接试样:优化的焊接参数为峰值功率8kW,单脉冲能量20J,频率10Hz,焊接速度2.1mm/s;抗拉强度为95.7N/mm~2,达到母材抗拉强度的86%;焊缝中部为等轴细晶,熔合线附近是柱状晶组织。焊缝区有软化现象,硬度为HV4.9 33.2,达到母材的77%。     

CO2激光辐照下热敏电阻温升的数值计算与实验

对激光照射下热敏电阻的温升进行计算,得到温升和热敏电阻输出信号与入射激光功率的关系：当激光功率小于热敏电阻的破坏阈值时,输出信号与激光功率近似线性关系;同时计算了破坏阈值的大小。实验采用CO2激光器,测量了热敏电阻输出信号与入射激光功率的曲线,分析表明,热敏电阻吸收激光能量造成的热破坏是主要原因,在允许的误差范围内,计算与实验结果基本一致。     

固体激光器能量稳定性研究

本文从固体激光器输入与输出能量的关系，讨论了影响加工装置中固体激光器输出能量稳定的因素，提出了提高固体激光器输出能量稳定性的相应措施。对所研制的两种激光焊接机（XOJ-1通用激光焊接机及手表表盘宇块激光焊接机）的测试和用户长期使用证明：我们的激光加工装置性能稳定可靠。     

固体激光器能量稳定性的研究

本文从固体激光器输入与输出能量的关系,讨论了如何提高加工装置中固体激光器输出能量稳定度。并以此结论指导研制出两台激光焊接机(XDJ-1通用激光焊接机,激光手表表面焊接机),通过测试及用户长期使用证明,我们的激光加工装置性能稳定可靠。     

基于声光调制的中波红外激光功率稳定系统

针对中波红外激光器输出功率波动较大, 采用声光反馈调节的方法, 研发出一套声光反馈调节中波红外激光器腔体外功率的稳定控制系统, 系统主要由声光调制器、探测器、微电流放大器、反馈控制电路等组成。经实验验证, 该系统有效地抑制了激光器输出功率的波动, 波动可控制在0.08%范围之内, 达到了低温绝对辐射计对输入激光稳定性的要求。同时该系统具有软件调节输出功率的功能, 能够便捷、低成本地实现激光器多种不同功率的连续可调性输出, 通过增量式PID算法使得系统在2s内便可完成不同功率之间的调节, 亦解决了以往一台激光器只有唯一的输出功率的局限问题, 满足用户的多种使用需求, 具有实用性、创新性。     

高功率激光实时检测与控制系统的研究

为了提高激光功率的稳定性和控制精度,设计了一种新颖的高功率激光实时检测与控制装置。该系统由光功率采样单元和反馈控制单元两部分组成。采样单元利用尾镜的微量透射光进行激光采样,经衰减后再由探测器进行接收并对其加以处理;然后将处理信号送到反馈控制单元去自动调节放电电流,以保证输出激光功率的稳定。实验表明,该系统能够实时监控激光的输出功率,有效提高激光功率的控制精度和稳定性。在4kW轴快流CO2激光器上的实际运行结果表明,该系统可使得激光功率稳定度达到±0.1%水平。     

半导体激光器驱动电路设计及环路噪声抑制分析

为了防止驱动电流的波动会影响半导体激光器激射波长及发光功率,设计了一款具有较强抗干扰能力的半导体激光器驱动电路。该驱动电路以深度负反馈架构为核心,通过STM32控制器调节输出电流直流信号的大小以及调制波信号的频率与幅值。对整个环路进行一阶人工分析,并且结合Tina-TI仿真引入参数可调的噪声抑制网络,保证目标设置频率下环路响应能力的同时具有较强的抗干扰能力。实验表明,该激光器电流驱动电路对目标频率10 倍频程以上环路噪声的抑制可达到20 dB以上,并且对目标频率的调制波响应良好,频率的输出值与设定值最大偏差为0.001 Hz,控制线性度为0.999 9,直流偏置下驱动电流2 h短期稳定度优于0.005 6%,63 h长期稳定度优于0.011%,激光器功率控制线性度为0.999 4,标准误差为0.092 87。     

用于红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源

为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求,文中采用PID控制算法,设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块,具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波,再通过比较器产生方波,同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法,通过深度负反馈控制,实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明,所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能,电流幅度范围为0~1 A;正弦、方波频率范围为1 Hz~1 MHz,三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz~100 Hz,频率分辨率为1 Hz;输出电流线性度为99.93%,长时间输出电流稳定度为0.019 7%。     

全固态激光器的数字式光反馈控制驱动电源

介绍一种采用单片机控制的连续运转无制冷、数字式光反馈稳功率全固态激光器驱动电源,其输出光功率在10mW左右,系统包括恒流源、保护电路、脉宽调制、光电池检测放大电路和高速单片机控制系统等部分,基于光电池检测LD光功率输出的非线性控制曲线产生的误差变化,将特性曲线利用软件的窗口控制算法实现区域控制,进而有效地对LD工作电流进行PID稳态控制和光功率参数显示,结合硬件及软件,实现了激光二极管的可靠保护以及光功率稳定、准确输出及在稳光输出情况下,实现激光器的内外调制输出。     

激光焊接金刚石锯片的特征声信号反馈控制

激光焊接金刚石锯片过程中形成的光致等离子体伴随着具有明显特征的声响,这种特征声信号可看成是由频率为16kHz左右的等离子体声信号被一周期信号所调制,周期信号的频率约为300Hz。介绍了特征声信号的提取方法及其用于激光焊接金刚石锯片的反馈控制系统构成和基本原理。试验结果表明,采用特征声信号反馈控制的激光焊接金刚石锯片在焊接缺陷方面优于无反馈控制激光焊接方法。     

基于温度闭环反馈的He-Ne激光器热稳频系统

为了提升激光回馈测量系统中He-Ne激光器的性能, 解决激光回馈镜不断移动时频率无法使用传统方法稳定的技术问题, 采用基于温度反馈控制激光器管体温度的闭环被动稳频的方法, 进行了理论分析和实验验证, 研究了不同管体温度与环境温度差值下频率稳定性。结果表明, 系统最佳温差为25.6℃; 在此温差条件下稳频后, He-Ne激光器波长波动范围达10-4, 即频率稳定性达到1.61×10-7, 功率漂移量低于3.20%。该系统可以根据环境温度的变化调节稳频温度点, 并且稳频结构简单, 满足激光回馈一般应用系统稳定性的要求。     

高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计

为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明,本设计实现了驱动电流0mA~100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03℃,在温控的条件下,光功率稳定性达到0.5%,最大漂移量为0.005dBm。该设计实现了对电流和温度的有效控制,保证了输出光的稳定性。     

Output power stabilization of a chemical oxygen-iodine laser withan external magnetic field

Laser power stabilization for a chemical oxygen-iodine laser (COIL) was demonstrated using a complete feedback system with an external magnetic field based on the Zeeman effect of the iodine transition. The input/output characteristics of the feedback system are theoretically analyzed and found to be consistent with the experimental results. As a result, highly stable output power of less than 0.4% rms fluctuation was successfully obtained even in the presence of disturbance associated with mechanical vibration. It was also found that the response time of the system was as short as 1 ms limited by the applied voltage of the electromagnet