[发明专利]一种可自动调节焦距的激光器及控制方法

权利要求书

1.一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，包括激光器、控制模块、焦距调节模块；

所述激光器包括光学谐振腔、激励抽运系统、工作物质，所述光学谐振腔至少包括两片圆形活动镜片，所述工作物质位于相邻的两片所述活动镜片之间，所述激励抽运系统位于光学谐振腔左侧；

每个所述活动镜片下方安装有一位移传感器；

所述焦距调节模块包括与所述活动镜片数量相同的直线运动机构，每个所述活动镜片搭载在一个所述直线运动机构上；

所述控制模块分别与所述位移传感器和所述直线运动机构电连接，用于控制活动镜片在直线机构上移动调节的激光焦距以及激光光斑的大小。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述活动镜片垂直于所述直线运动机构上。

3.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，各个所述直线运动机构采用水平放置。

4.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述激光工作物质为Tb³⁺：Gd³⁺:LiYF₄所组成三明治结构。

5.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述激励抽运系统采用电泵浦的方式，由所述电流调节模块为所述激励抽运系统注入电流。

6.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，至少一片圆形活动镜片的光学特性为全反射，至少一片圆形活动镜片的光学特性为半反射，两种圆形反射镜除光学特性不同外其他物理化学性质完全一致，其中，全反射光学特性的圆形活动镜片位于激光工作物质左侧，半反射光学特性的圆形活动镜片位于激光工作物质右侧。

7.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述直线运动机构采用丝杆滑块机构、直线导轨、或直线电机。

8.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述直线运动机构包括底座、丝杆、滑块、导杆、步进电机，所述丝杆和导杆平行安装在所述底座上，所述滑块分别套装在所述丝杆和导杆上，所述步进电机驱动所述丝杆转动，所述活动镜片固定在所述滑块上。

9.根据权利要求1所述的一种可自动调节焦距的激光器，其特征在于，所述控制模块包括镜片位置反馈信息处理模块、焦距参数处理模块、脉冲信号生成模块；

其中，所述焦距参数处理模块用于根据输入所需激光器的焦距和光斑大小，并通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数；其中通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数，包括：

根据输入的激光器焦距和激光光斑大小，求解激光器焦距f＝F(X1，X2)、激光光斑的半径R＝G(X1,X2)，从而获得活动镜片的位置参数(X1，X2)；其中F、G分别为活动镜片位置参数(X1,X2)与激光器焦距f，激光光斑的半径R之间对应关系；

所述镜片反馈信息处理模块用于通过所述位移传感器获取光学谐振腔中所述活动镜片所在的位置；

所述脉冲信号生成模块用于对所述焦距参数处理模块和所述镜片反馈信息处理模块的参数进行比较，生成分别对应各所述活动镜片的脉冲信号，驱动所述活动镜片对应的直线运动机构完成所述活动镜片的位置调整，从而实现自动调节焦距。

10.一种可自动调节焦距的激光器的控制方法，其特征在于，包括：

通过所述位移传感器采集所述活动镜片所在的位置；

所述控制模块包括镜片位置反馈信息处理模块、焦距参数处理模块、脉冲信号生成模块；

其中，所述焦距参数处理模块用于根据输入所需激光器的焦距和光斑大小，并通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数；其中通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数，包括：

根据输入的激光器焦距和激光光斑大小，求解激光器焦距f＝F(X1，X2)、激光光斑的半径R＝G(X1,X2)，从而获得活动镜片的位置参数(X1，X2)；其中F、G分别为活动镜片位置参数(X1,X2)与激光器焦距f，激光光斑的半径R之间对应关系；

所述镜片反馈信息处理模块用于获取所述活动镜片所在的位置；

所述脉冲信号生成模块用于对所述焦距参数处理模块和所述镜片反馈信息处理模块的参数进行比较，生成分别对应各所述活动镜片的脉冲信号，驱动所述活动镜片对应的直线运动机构完成所述活动镜片的位置调整，从而实现自动调节焦距。