激光设备控制技术教材——第五章第一节讲解
光模块测试技术
图五 激光器直接调制方式 2.4.3 外调制方式 主要利用晶体旋光特性，实现的几种外调制。 1. 横向线性光电效应相位调制;
激光源 调制器 光信号输出 电信号输入 光纤
2. 横向线性光电效应幅度调制； 3. 相位调制器； 4. 马赫-曾得尔幅度调制器. 图六 激光器外调制方式
P P(N) P
光/电 或 O/E 转换
光输出光电流IO光流-+
R
暗 电 流
图三 雪崩光电二极管原理
0
反向偏压U
UB
第三节 光纤通信的特点及应用
1.3.1 光纤通信的特点 光纤通信有很多独特的优点： a.容许频带很宽，传输容量很大； b.损耗很小，中继距离很长且误码率很小； c.重量轻，体积小； e.泄露小，保密性能好 1.3.2 光纤通信的应用 光纤通信的各种应用可以概括如下： a.通信网 b.因特网 c.有线电视网 d.综合业务光纤接入网 d.抗电磁干扰性能好； f.节约金属材料，有利于资源合理使用
纤芯尺寸失配
数字孔径失配
纤芯不同心
折射率分布失配
端面间隙
轴向倾角
横向偏移
菲涅尔反射
端面粗糙
PC
APC
图一 连接损耗的机理
第二节 光偶合器
2.2.1 偶合器 耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出. 2.2.2 偶合器的种类 1.T型偶合器是一种三端耦合或2x2耦合器. 它的功能是把一根光纤输入的光功率分配给两根光纤.
再生段层
光层
物理层(光纤)
物理层(光纤)
光模块的位置
第七节 全光通信网络
1.7.1 全光通信网络 它是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术,即数据从源节点 到目的节点的传输过程都在光域内进行,而其在个网络节点的交换则使用高可靠,大 容量和高度灵活的光交叉连接设备(OXC). 7网络优点 全光通信网络和传统通信网络相比具有下列优点： 1.全光网络可提供更大的带宽，可最大限度地利用光纤的传输容量； 2.全光网络具有传输透明性，对信号形式无限制，允许采用不同的速率、协议; 3.全光网络具有良好的兼容性； 4.全光网络具备可重构性，可以根据通信容量的需求，动态地改变网络结构， 可进行恢复.建立,拆除光波长的连接； 5.光网络层采用了较多无源光器件，省去了庞大的光-电-光转换的设备， 可大幅提升网络整体的交换速度，提高可靠性。
特种加工技术高能束加工
空气
的
钴基合金
2.5
有
石英
3
关
陶瓷
1
数
4.6
据
玻璃钢
1.5 2.7
有机玻璃
20
25
0.35 0.43 0.392 0.075 0.491 0.392 0.171 15
500 500 250 250 250 250 250 8000
O2 N2 N2 N2 N2 N2 N2 空气
木材（软）
25
木材（硬）
固体激光器的基本结构如图 1）激光工作物质 2）谐振腔 3）光泵浦灯 4）聚光腔
图5-4 固体激光器的基本结构
固体激光器
1）工作物质： 是由发光中心的激活离子和基质材料两部分组成的。工作物质的物理性能主要
取决于基质材料，光谱特性由激活离子内的能级结构来决定。 2）谐振腔：
是激光器的重要组成部件，作用是使工作物质受激辐射形成振荡与放大，它由 两块平面或球面发射镜按一定方式组合而成的。其中一端面是全反膜片，即反射 率接近100%；另一端面是具有一定透过率的部分反射膜片。谐振腔是决定激光输 出功率、振荡模式、发散角等激光输出参数的重要光学器件。 3）泵浦灯：
和液态物质喷射。
孔。
器和半导体泵浦激光器等。
激光切割
原理：与激 光打孔原理 基本相同， 不同之处在 于激光切割 时激光束与 工件材料需 相对移动， 最终使材料 形成宽度很 窄的切缝， 切缝处的熔 渣被一定的 辅助气体吹 除。
特点：
应用：激光切割占激光应用的60%左右，广泛应
1）无工具磨损。 用于许多工业部门。例如，电气机壳、木刀模
25
2
2000
N2
1
2000
激光设备控制技术教材——第五章第四节讲解
第四节Q开关声光电源QSD系列声光Q开关电源（Acousto-Optic Q-switch driver，或称Q开关驱动器）是专门为各种型号声光Q开关器件而设计的高精度驱动电源。
它能够接受外部的控制信号，产生相应的射频信号并施加到Q开关元件进行激光有无控制及波形调制。
QSD系列包括QSD-2750、QSD-2775、QSD-27100 等多种型号，可驱动电气参数相匹的不同厂家的声光Q 开关器件。
一、声光电源的主要功能（1）驱动器结构紧凑，外形美观大方，操作简单，维修方便。
它可最大限度满足激光刻标、激光医疗等应有领域。
（2）驱动器具有首脉冲抑制功率，它能缓慢地“打开”Q开关，有效的抑制第一个调制脉冲释放的峰值功率，消除标刻加工中常见的俗称为“火柴头”现象，使每一个标刻点的深度更均匀。
（3）设有范围为0.5KHz — 5KHz 和5KHz — 50KHz 的两挡调制频率。
常规脉宽为5μs。
（4）可选择外控频率（TTL）输入；此时脉宽可由用户自行定义。
（5）内置温度保护、过流保护。
（6）数显表显示内部频率。
(7) Q头保护接口。
(8) 射频单元的频率精度很高，波形失真小。
(9) 驱动器设有外控接口，接收外部输入信号并向外部输出保护信号，外控接口由一只9芯计算机插头引出。
二、主要技术指标QSD-2775 声光驱动电源的主要技术参数如下：工作频率：27.125MHz射频输出功率：≥75W（工作温度45℃时）输入电压：AC220V输入功率：＜180W电压驻波比：≤1.2（50Ω纯电阻负载时）三、工作原理及结构(1) Q开关元件结构及工作原理Q开关元器件主要由石英体、压电换能器、阻抗匹配元件、射频插座和壳体组成。
如图5-17所示。
Q开关是激光光学系统中一个重要光学元件，它通过阻断或不阻断光的谐振通道来抑制或允许激光脉冲产生，参阅图5-18。
在不给压电换能器施加射频信号时，Q开关的石英晶体保持其原有的常规特性，由激光棒发射出来的平行光直接透过石英晶体，经后反光镜反射再穿过石英晶体，返回激光棒，形成正常的谐振，压电转换器在石英晶体内产生超声波，超声波压迫石英晶体使它原由的特性发生变化，透过石英晶体的光线的折射角度亦发生变化，经后反光镜反射回的光线将偏离激光棒，谐振终止。
第五章 商品养护
（3）在相对湿度不变的情况下，温度越高， 即饱和湿度愈大，绝对湿度也越大；温度越低， 即饱和湿度愈小，绝对湿度也就越小。
由此可知，空气温度的变化对空气的潮湿状态 有很大的影响。原来较潮湿的空气，如果温度 不断升高，就会变得越来越干燥。
总之，在实际工作中，要根据商品养护 的需要，按照商品的特性、各地气候特 点与仓库条件，因地制宜，就地取材， 灵活运用。
3、密封应注意的事项
（1）密封商品的质量要求 （2）密封时间的选择 （3）密封后的商品检查
（二）通风
通风就是根据空气自然流动规律，有目 的地使仓库内外空气交流，以达到调节 库内空气温湿度的目的。利用通风调节 库内温、湿度是简便易行的有效方法。 但是通风时需要一定的条件，才能收到 预期的效果，否则，可能适得其反。
五、商品养护的基本措施
1、掌握商品的性能，适当安排储存场所 2、严格入库验收 3、合理堆垛苫垫 4、加强仓库温湿度管理 5、坚持在库检查 6、开展科学实验研究
第二节 仓库温湿度管理
商品在贮存过程中，能引起商品质量变 化的外界因素很多，有温度、湿度、空 气中的氧、日光、微生物、害虫等，其 中最主要的是空气温度和湿度。商品在 储存期间发生的霉变、锈蚀、虫蛀、溶 化、挥发、燃爆等损失，都与温湿度有 关。
第五章 商品养护
第一节 商品养护概述
在储存过程中，对商品所进行的保养和维护工 作，称为商品的养护。商品养护是防止商品质 量变化的重要措施，是仓储保管中一项经常性 的工作。
仓库中存在着各种各样的商品，它们有着不同 的特性。商品养护工作就是针对商品的不同特 性积极创造适宜的储存条件，采取适当的措施， 以保证商品储运的安全，保证商品质量和品质， 减少商品的损耗，节约费用开支，为企业创造 经济效益和社会效益。
激光设备控制技术教材——第五章第二节讲解
第二节激光电源的能量控制技术根据激光加工方法与工艺的不同要求，在加工过程中，激光器必须输出可以控制的能量。
对能量的控制是对激光电源特性进行控制，技术主要有电流反馈控制和能量直接反馈控制两种方法。
一、激光能量的电流反馈控制激光能量电流反馈控制系统由电源输入部分、电流变换电路、激光器、电流反馈电路、比较环节、电流设定电路和电流调节电路组成,系统框图如图5-8所示。
图5-8 激光能量电流反馈控制原理框图电流负反馈是控制激光电源输出电流保持恒定的一种控制方式，是一种能量间接控制方式，其优点是控制电路比较简单，但也有能量控制不精确的缺点，造成能量控制不精确原因有以下两点：1.激光输出功率与激光器的电流并不是成线性正比关系；2.随着激光器使用时间的延长，电光转换效率显著降低，就会使输出激光能量减小，影响能量控制精度。
激光电源的电流控制技术：1.分段波形控制技术分段波形控制技术是指激光加工过程中需要在电源输出的一个脉冲波形内输出不同宽度和不同大小的电流组成一个完整的脉冲波形，如图5-9所示。
从该图我们可以看出，在一个完整的波形图内可以分成几个小段，如段1、段2、段3和段4，由四个小段组成一个完整的电流波形。
这四个小段的不同大小的电流组成一个完整的电流波形。
2.缓升缓降控制技术缓升缓降技术是脉冲电流按一定可控制的波形大小变化进行输出，如图5-10所示。
从该图我们可以看出，波形图分成三个阶段，起始阶段为缓升阶段，缓升阶段随着时间的改变电流不断增大，中间段是保持阶段，在保持阶段，电流保持基本不变；最后是缓降阶段，在缓降阶段，随时间的改变，电流线性下降。
通过一个完整的缓升缓降控制技术，可以输出不同的电流，可以满足不同加工需要。
图5-10 激光电流缓升缓降波形图二、激光能量直接反馈控制能量负反馈激光电源的工作原理：在激光器的输出端增加一个能量检测装置，用来检测输出激光能是的大小，并将该信号实地反馈到控制单元，与理论设定的能量进行比较，形成一个闭环控制系统，然后实时地控制激光电源系统的电流，达到准确控制激光能量输出的目的。
激光设备电气控制系统介绍讲解课件
通过采集和分析设备运行数据，快速定位故障原因，提高维修效率。
03
02
01
03
远程技术支持
通过网络与远程技术支持中心连接，获取专业人员的故障诊断和处理建议。
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故障自诊断
系统具备自诊断功能，能自动检测和识别故障部位，为快速维修提供便利。
02
故障处理预案
针对不同故障类型，制定相应的处理预案，缩短故障处理时间。
新型激光材料如稀土掺杂光纤、非线性晶体等具有优异的光学性能，能够实现激光波长的转换和调控。新型激光器件如光子晶体激光器、微纳激光器等具有小型化、集成化的特点，适用于各种便携式和嵌入式应用场景。
总结词
详细描述
06
CHAPTER
激光设备电气控制系统的维护与保养
电源故障
传感器故障
电路故障
软件故障
01
VS
高功率激光技术是未来发展的重要方向，将广泛应用于工业、医疗等领域。
详细描述
随着激光技术的不断突破，高功率激光器的输出功率不断提高，能够满足各种高难度加工和医疗需求。高功率激光技术将推动激光设备在切割、焊接、熔覆等领域的更广泛应用，同时为医疗领域提供更高效、安全的治疗手段。
总结词
新型激光材料与器件的发展将为激光设备带来更高的性能和更广泛的应用领域。
环保
05
CHAPTER
激光设备电气控制系统的未来发展趋势
总结词
随着人工智能和物联网技术的快速发展，激光设备电气控制系统将更加智能化，实现自动化和自主化控制。
详细描述
通过集成AI算法和传感器技术，激光设备能够实时感知自身状态和环境变化，自动调整参数和运行模式，提高生产效率和设备寿命。同时，智能化的控制系统能够减少人工干预，降低操作难度，提升设备使用的便捷性。
激光设备控制技术教材——第五章第六节讲解
第六节斩波电路拓扑结构及其工作原理斩波电路原来是指在电力运用中，出于某种需要,将正弦波的一部分"斩掉"。
(例如在电压为50V的时候，用电子元件使后面的50~0V部分截止，输出电压为0。
)后来借用到DC-DC 开关电源中，主要是在开关电源调压过程中，原来一条直线的电源，被线路"斩"成了一块一块的脉冲。
6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。
多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。
一、降压斩波电路直流斩波电路（DC Chopper）：是将直流电变为另一固定电压或可调电压直流电的电路。
也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）。
一般指直接将一直流电变为另一直流电的电路，不包括由直流变为交流，再由交流变为直流的电路。
降压斩波电路又叫BUCK电路。
降压斩波电路结构是由电源、全控型器件、续流二极管、储能电感线圈和负载电阻组成。
假如全控型器件为晶闸管的话必须有辅助关断电路。
电路结构如图5-25所示。
降压斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带动蓄电池负载。
工作原理分析：图5-26 a是电路图，b和c是电流连续时波形图和电流断续时的波形图，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，这时输出电压电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升，如图b所示。
当时间t=t1时控制开关器件V关断，二极管VD开始续流，这时输出电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，处于I2阶段，如图所示。
通常在降压斩波张串接较大电感L使负载电流连续且脉动小在。
电感小电流断续波形图如c图所示。
图5-25 降压斩波电路原理图c)电流断续时的波形E Mi图5-26 降压斩波电流电压波形图路分析可以得到以下结论：输出到负载的电压平均值UO 最大值为E ，若减小占空比，则可以使输出电压随之减少，因此该电路称为降压斩波电路。
激光技术及控制基础(共18张精选PPT)
3.基模体积
模体积表示某一模式在腔内所扩展的空间范围。一个模式体 积的大小表示了对该模的振荡有贡献的反转粒子数的多少， 因而输出功率大小。为了使选出的基模获得大的输出功率， 必须考虑基模体积和哪些因素有关。
基模体积和腔型有关：
①增大腔镜的曲率半径，基模体积增大(R增大 大)。
②当R一定时，L有最佳值，R=L时，模体积最大。V 0 0
横模：在腔中垂直腔轴方向的电磁场的本征态。不同的横模，光场分布不
同，光束的发散角不同。基横模光强是高斯形，光场分布均匀，发散角最 小。随着横模序数的增加，光场的范围加大，分布不均匀，发散角越来越 大。一般激光器中有很多模式振荡，实际的光场分布是复合模。为了改善
激光的方向性，必须选出基横模。
改善激光的方向性，提高单色性是实际应用的要求。
为了使选出的基模获得大的输出功率，必须考虑基模体积和哪些因素有关。
稳腔大。它是高损耗腔，是一种选模方法。 不同的横模，光场分布不同，光束的发散角不同。
适用于均匀加宽的工作物质，行波腔结构只允许光束在腔内单方向通过，因此消除了光束在腔内形成的驻波场和空间非均匀效应，利用模式的竞 争效应实现单模振荡。
4.可饱和染料选模 对连续激光器的模式进行测量，主要测纵模也可判定横模。
选单纵模即是选出单一的频率，单色性好。在多横模的腔中， 光的频率很复杂，各频率间隔小，在增益线宽中振荡的频率 多，从中选出单个频率很困难，因此在选纵模之前先选横模 -基模。 ❖纵模选择方法
1.色散腔粗选频率
激光介质的谱线常常不止一条，在选单一频率之前，如果先 使激光处在单一的谱线上,对选纵模有利。 原理：在腔中加入一色散元件，使不同波长的光发生分离， 其中只有较窄波长范围的光振荡，其他波长的光偏离腔外。 选出一条谱线,谱线的宽度可以达到10nm。
三角铁科技 PG oneS 激光打标机使用说明书
深圳市三角铁科技有限公司SHENZHEN M-TRIANGEL TECHNOLOGY CO,.LTDPG oneS激光打标机打标机简介安装、使用产品前，请仔细阅读本使用说明尊敬的用户：在使用本产品之前，请您一定花时间阅读理解本说明书，请熟悉本说明书中所提供的信息，它将提供给您各种诸如安全和其他方面等重要操作信息。
在所规定的支持保修范围内，本公司履行承诺的保修服务，超出所在规定的保修范围的，恕不承担保修服务。
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对于未按照本说明书中的操作而造成的损失，本公司不负任何责任。
本说明书中包括的所有专利权和知识产权都是无偿共享的。
打标软件功能强大，可兼容CorelDRAW、AutoCAD、Photoshop等软件的文件；支持PLT、DXF、BMP、JPGE等，可直接使用SHX、TTF字库；支持自动编码、打印序列号、批号、日期、条形码、二维码、自动跳号等。
第一章概述1.1 激光标记原理激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性，是普通照明光源所无法比拟的。
激光束通过聚焦后，在焦点处可产生数千度乃至上万度的高温，使其可能加工几乎所有的材料。
激光打标是用激光束在各种不同的物质表面刻上永久性的标记。
打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能作用导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，显示出所需刻蚀的图形、文字。
1.2 激光标记特点a)可对多种金属、非金属材料进行加工，尤其对高硬度、高熔点、脆性材料进行标记更显优势。
B)属于非接触加工、不损坏产品，无刀具磨损，标记质量好。
c)激光束细，加工材料消耗很小，加工热影响区小。
d)加工效率高，采用计算机控制，易于实现自动化。
1.3产品概述光纤激光打标机是集激光、计算机、自动控制、精密机械技术为一体的高科技产品。
激光设备控制技术教材——第五章第一节讲解
第五章激光电源激光电源是激光器的重要组成部分，它可将普通交流电（或其它电能）转换成与激光器相适应的供电方式，向激光器提供满足其要求的电能。
本章主要介绍激光电源的分类、中小功率激光电源的工作原理、控制器件和控制方法。
同时简单介绍了激光电源的开关拓扑结构和主控芯片—单片机及其控制方法。
第一节激光电源的分类一、激光电源的分类方法激光电源在工作实际中有许多不同种类和不同类型，不同种类和类型的激光电源用于激光熔覆加工）；激光打标电源（也可以用于激光雕刻加工）。
按激光器的类型可分为固体激光器电源，如掺钕钇铝石榴石（Nd：Y AG）激光器电源和掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体激光器电源；气体激光电源，如He-Ne激光器电源和CO2激光器电源，半导体激光电源，如镓(Ga)、砷(As)制作的激光二极管（LD)电源。
二、连续激光电源是高性能自动引燃恒流电源，电源通过定频调宽的方式，来实现高精度的恒流输出。
输出电流波纹小，稳定度高。
引燃部分采用串联高压包引弧，LC次高压接力，低压恒流接续电弧电流的三级续流方式，配合点火监测电路，实现自动点火，使一次点火成功率高达99%以上。
高压脉冲波形上升和缓，强度可以分级调节，以适应不同激光器特性。
图5-1是武汉中谷电源公司生产的连续激光电源外形图。
图5-1 武汉中谷电源公司生产的连续激光电源外形图连续激光电源是一种高性能自动引燃恒流电源，能为产生连续激光的激光器提供电能。
电源采用PWM控制技术，以定频调宽的方式工作，可以实现高精度的恒流输出。
采用IGBT 换能技术，电源转换效率在90%以上。
连续激光电源组成框图如图5-2所示，电源是由三相输入、整流滤波电路、能量变换电路、检测及保护电路、恒流控制电路、触发/预燃电路和激光器组成。
图5-2 连续激光电源组成框图如图连续激光电源的主要技术指标：（1）最高输出电压，一般电源控制在400V左右；（2）输出电流一般在30A左右;（3）电流调节范围控制在6~30A左右；（4）开关频率一般工作在15~20KHz之间；（5）电源的输出功率一般在2KW—8KW之间。
激光设备电气控制系统介绍讲解课件
稳定性
稳定性是指激光设备电气控制系统在长时间运行过程中保持稳定的能力。该系统 采用了先进的控制算法和优化设计，确保了在各种复杂环境条件下都能够稳定运 行。
稳定性还体现在其对外部干扰的抑制能力。在生产过程中，各种外部因素可能会 对设备产生干扰，而该系统能够有效地抑制这些干扰，确保设备的正常运行。
安全性
液压元件
如液压缸、液压阀等，在需要大功率驱动时使用，提高执行机构的 刚性和精度。
传感器及检测系统
位置传感器
检测执行机构的位移和位置， 实现位置闭环控制。
速度传感器
检测执行机构的转速和速度， 实现速度闭环控制。
激光功率传感器
检测激光器的输出功率，确保 激光加工的质量和效果。
安全传感器
用于设备安全防护，如光幕传 感器、压力传感器等，防止设 备在运行过程中出现危险情况
安全性是指激光设备电气控制系统具有完善的安全保护功能。该系统采用了多重安全保护机制，确保 了设备和人员的安全。
安全性还体现在其符合各种安全标准和规范的能力。在设计和制造过程中，该系统严格遵守了各种国 家和国际安全标准，从而确保了设备和人员的安全。
智能性
智能性是指激光设备电气控制系统具有高度智能化的特点。该系统采用了先进的控制算法和人工智能技术，能够自动适应各 种复杂环境条件下的工作需求。
激光设备电气控制系统介绍 讲解课件
• 激光设备概述 • 激光设备电气控制系统基本组成 • 激光设备电气控制系统工作原理 • 激光设备电气控制系统特点与优势
• 激光设备电气控制系统未来发展趋 势与挑战
• 激光设备电气控制系统案例分析
01
激光设备概述
激光设备的定义与分类
激光设备的定义
激光设备是一种能够产生激光束的装 置，它利用受激辐射产生高能量密度 的光束，具有高亮度、单色性好、方 向性强等优点。
激光设备控制技术教材——第五章第五节讲解
第五节脉冲调制方法脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
脉冲宽度调制是一种模拟控制方脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
一、PWM基本思想PWM (Pulse Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形（波形含形状和幅值两部分)。
PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。
PWM的重要理论基础是面积等效原理，所谓的面积等效原理是包括冲量和效果，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节时，其效果基本相同。
冲量指的是窄脉冲的面积，效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
《激光设备控制技术》课程标准
《激光设备控制技术》课程标准课程代码：学时：48 学分：3一、课程的地位与任务“激光设备控制技术”课程是光电制造与应用技术专业（五年一贯制）开设的一门3学分的必选专业基础课，该课程为激光设备中机械部分的控制知识和技能而设置的，重点讲述低压电气设备与控制系统，PLC控制，伺服控制，数控技术，光机电系统控制案例。
本课程是光电制造与应用技术专业的理论实践教学课程，旨在提高学生的专业基础理论与设计水平。
通过本门课程综合性的学习，让学生了解激光设备中机械部分控制的整体结构、总体设计和，初步掌握简单的、典型的光机电系统机械部分控制的基本技能。
二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容课程的基本内容：低压电器，交流电机控制。
PLC基本单元和定位单元硬件、PLC基本单元和定位单元的基本指令和定位指令及激光加工编程。
步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器和激光加工伺服控制。
数控系统和G指令 M指令及激光数控加工编程。
第1章激光设备低压电气设备与控制系统1.1 低压电气控制设备1.2 电机基本控制线路1.3 变频控制器1.4 激光电源中电气控制应用1.5 激光冷却设备控制1.6 典型控制系统电气分析第2章激光设备PLC控制2.1 PLC基本控制单元2.2 PLC基本指令2.3 PLC基本指令编程2.4 PLC定位单元2.5 PLC定位指令及编程2.6 PLC编程开发软件2.7 PLC在激光设备中应用实例第3章激光设备伺服控制3.1 伺服系统3.2 直流电机与驱动3.3 步进电机与驱动器3.4 步进电机及驱动器在激光焊接系统应用实例3.5 伺服电机与驱动器3.6 伺服电机及驱动器在激光设备应用实例3.7 激光切割机XYZ轴伺服控制系统3.8 激光设备电气控制图阅读与分析第4章激光设备数控技术4.1 计算机数控硬件系统4.2 PA8000数控系统指令及编程4.3 G代码指令介绍4.4 M代码指令介绍4.5 参数编程指令4.6 PA8000数控系统在激光加工设备中使用4.7 激光加工设备中数控编程2. 学时分配三、课程的基本要求1．本课程注重学生对光机电系统机械部分控制的基础设计能力培养；2．采取理论教学和实验相结合的方式以增强课程学习的理实性；四、课程的实践环节安排实验一三相异步电动机正反转运行控制实验二三台电动机顺序启动控制实验三 PLC编程实验四使用PLC控制三相异步电动机正反转运行实验五使用PLC控制步进电机实验六数控指令编程实验七数控参数指令编程五、推荐教材和主要参考书《激光加工设备电气控制》杨晟主编电子工业出版社，2014。
激光原理与技术完整ppt课件
1.1.1所示)。每一模式在三个坐标铀方向与相邻模的间隔为
Δkx=л/Δx，Δky=л/Δy，Δkz=л/Δy 因此，每个模式在波矢空间占有一个体积元
(1.1.6)
ΔkxΔkyΔkz =л3 /（ΔxΔyΔz）=л3 /V
(1.1. 7)
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在k空间内，波矢绝对值处于|k|～|k|+d|k|区间的体积为(1／8)4л|k|2 d|k|，
可见，一个光波模在相空间也占有一个相格.因此，一个光波模等效于一个光子态。
一个光波模或一个光子态在坐标空间都占有由式(1.1.11)表示的空间体积。
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三、光子的相干性
为了把光子态和光子的相干性两个概念联系起来，下面对光源的相干性进行讨论。
在一般情况下，光的相干性理解为：在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某
4.4 典型激光器的速率方程
3.5 空心介质波导光谐振腔的反馈耦合损耗 4.5 均匀加宽工作物质的增益系数
4.6 非均匀加宽工作物质的增益系数
4.7 综合均匀加宽工作物质的增益系数
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第五章 激光振荡特性
5.1 激光器的振荡阈值 5.2 激光器的振荡模式 5.3 输出功率和能量 5.4 弛豫振荡 5.5 单模激光器的线宽极限 5.6 激光器的频率牵引
ε=hv
（1.1.1）
式中 h＝6.626×10-34J．s，称为普朗克常数。
（2）光子具有运动质量m，并可表示为
（1.1.2）
光子的静止质量为零。
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（3）光子的动量P与单色平面光波的波矢k对应
（1
式中
n。为光子运动方向(平面光波传播方向)上的单位矢量。 4．光于具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。 5．光于具有自旋，并且自旋量子数为整数。因此大量光于的集合， 服从玻色—爱因斯坦统计规律。处于同一状态的光子数目是没有限制的， 这是光子与其它服从费米统计分布的 粒子(电子、质子、中子等)的重要区别。 上述基本关系式(1.1.1)相(1.1.3)后来为康普顿(Arthur Compton)散射实验所证实 (1923年)，并在现代量子电动力学中得到理论解释。量子电动力学从理论上把光的电磁 (波动)理论和光子(微粒)理论在电磁场的量子化描述的基础上统一起来，从而在理论上 阐明了光的波粒二象性。在这种描述中，
激光雕刻机操作技巧使用说明
激光雕刻机说明书浙江圣石激光科技股份有限公司第一章性能特点该激光雕刻机是我公司推出的集计算机、激光技术、自动控制及精密机械于一体的高科技产品。
广泛应用于印刷业制版、广告、服装裁剪、皮革、电子、工艺品等非金属加工行业。
一、主要特点：1、用先进的激光替代传统的机械刻刀,与人工或机械雕刻机相比，换成激光雕刻机的优点很多，概括起来主要有：（1）无需任何夹具，工件只需放置在台面上就可开始工作，方便快捷。
（2）材料的软硬无特殊要求，应用范围较广。
（3）雕刻质量上乘，图案立体感强。
（4）工作效率成倍提高。
（5）网点扫描效果突出。
2、技术先进、性能稳定的控制板卡圣石激光雕刻机采用的是运用国内先进的专业数控技术，开发出的性能更为稳定、先进的主板，它采用驱动器电路控制的步进电机运行速度更快更平稳，精度更高。
3、机器操作界面友好，操作起来得心应手。
4、全封闭的造型，使得机器美观大方，工作安全舒适。
二、应用领域激光雕刻机的应用领域很广，主要应用于：工艺美术装璜广告业本机可以雕刻各种非金属材料（密度板、竹木制品；双色板、布料；亚克力、皮革；玻璃、玉石、有机玻璃、水晶、大理石等）。
安装说明客户收到选购的机器，打开包装箱取出机器后，应仔细和我公司技术员核对配件，查看有关配置是否齐全，然后严格按下列步骤进行安装。
第一节总体安装1、先检查激光管有无破损以及各部件是否有松动现象。
2、安装排气装置，将排气管接在排气扇上，另一头安装在室外，排气扇与室外出风口的最大距离为2米。
如受当地环境所致，排气管道延伸过长则需另行配置抽风设备。
3、接牢地线（见机后接地部位，接地电阻应≤4欧姆）。
4、检查220V供电线路有无线路老化，接插头松动、接触不良等现象，220V交流电压是否正常，必要时须用专用供电线路以及稳压电源（功率≥3000W）。
注：不可将零线与地线相连5、本机采用外置式潜水泵循环供水冷却装置，用户须自备加盖水桶，雕刻机与潜水泵的高度差应不大于0.5米，冷却循环水必须干净、无尘、无垢。
激光设备激光器功率控制系统控制方式要点
三、激光器功率控制方式——激励信号控制
系统上电后，电压比较器的正端设定正电压 值VSET，负端电压假设为0，则比较器输出的 低电平致使电容充放电模块对电容充电，随着 电容电压的缓慢上升，恒流源的驱动电流不断 升高，激光器输出光强不断升高，PIN探测电 流变大，从而导致反馈回路输出电压升高，直 至高过比较器正端电压VSET后，比较器输出由 低电平跳变为高电平，接着执行上述过程的反 过程：电容放电、激光器功率减小，由此循环 往复，最终稳定激光器发光功率。
.
二、调Q实现方式
（2）声光调Q特点是： ——用于低增益的激光器，可获得脉宽几十纳秒，功率几百千瓦的 高频脉冲； ——对高能量激光器的开关性能差，不宜用高能调Q激光； ——多用于获得中等功率、高重复频率的脉冲激光。
.
二、调Q实Байду номын сангаас方式
（3）染料调Q:是在一个固体激光器的腔内插入一个染料盒构成的 。染料盒内装有可饱和染料。这些染料媒质具有突变的吸收饱和特 点，当波长处于其吸收峰附近且入射光信号较弱时，染料媒质对于 入射光呈现出非常明显的吸收趋势（相当于处于“关闭”状态）； 当入射光信号增强到一定程度时，染料媒质对入射光突然呈现出明
.
一、激光器功率控制方式——调Q控制
调Q技术是在激光器的谐振腔内加入了开关调制器件，使激光以高 能量脉冲的方式输出。调Q控制是对激光能量控制，同时也是对激光 脉冲峰值进行控制。
目前 调Q 技术
转镜调Q 电光调Q 声光调Q 染料调Q
………
.
二、调Q实现方式
（1）电光调Q:是利用晶体的电光效应作为Q开关的元件。
激光电源的激励信号控制法：激励信号可以是直流电压或脉宽调制 （PWM）信号。通过改变激光器输出功率所对应的控制信号以控制 激光电源的输出。PWM脉宽调制是靠改变脉冲宽度来控制输出电压 ，通过改变周期来控制其输出频率。这一方法也用在激光器的速度 控制上。
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第五章激光电源
激光电源是激光器的重要组成部分，它可将普通交流电（或其它电能）转换成与激光器相适应的供电方式，向激光器提供满足其要求的电能。
本章主要介绍激光电源的分类、中小功率激光电源的工作原理、控制器件和控制方法。
同时简单介绍了激光电源的开关拓扑结构和主控芯片—单片机及其控制方法。
第一节激光电源的分类
一、激光电源的分类方法
激光电源在工作实际中有许多不同种类和不同类型，不同种类和类型的激光电源用于激光熔覆加工）；激光打标电源（也可以用于激光雕刻加工）。
按激光器的类型可分为固体激光器电源，如掺钕钇铝石榴石（Nd：Y AG）激光器电源和掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体激光器电源；气体激光电源，如He-Ne激光器电源和CO2激光器电源，半导体激光电源，如镓(Ga)、砷(As)制作的激光二极管（LD)电源。
二、连续激光电源
是高性能自动引燃恒流电源，电源通过定频调宽的方式，来实现高精度的恒流输出。
输出电流波纹小，稳定度高。
引燃部分采用串联高压包引弧，LC次高压接力，低压恒流接续电弧电流的三级续流方式，配合点火监测电路，实现自动点火，使一次点火成功率高达99%以上。
高压脉冲波形上升和缓，强度可以分级调节，以适应不同激光器特性。
图5-1是武汉中谷电源公司生产的连续激光电源外形图。
图5-1 武汉中谷电源公司生产的连续激光电源外形图
连续激光电源是一种高性能自动引燃恒流电源，能为产生连续激光的激光器提供电能。
电源采用PWM控制技术，以定频调宽的方式工作，可以实现高精度的恒流输出。
采用IGBT 换能技术，电源转换效率在90%以上。
连续激光电源组成框图如图5-2所示，电源是由三相输入、整流滤波电路、能量变换电路、检测及保护电路、恒流控制电路、触发/预燃电路和激光器组成。
图5-2 连续激光电源组成框图如图
连续激光电源的主要技术指标：
（1）最高输出电压，一般电源控制在400V左右；
（2）输出电流一般在30A左右;
（3）电流调节范围控制在6~30A左右；
（4）开关频率一般工作在15~20KHz之间；
（5）电源的输出功率一般在2KW—8KW之间。
连续激光电源应用主要用于连续泵浦氪灯激光器，而连续泵浦氪灯激光器主要用于激光打标机设备中。
图5-3为一激光打标机的外形图。
图5-3 激光打标机外形图
三、脉冲激光电源
专门为脉冲Nd:Y AG激光器设计的电源。
采用开关电源，内部通过单片机控制，是真正意义上的数控电源。
通过触模式操作面板选择激光输出功率、频率和脉宽等参数，用户通过键盘对激光脉冲波形和参数进行编程，使激光加工参数与加工要求相匹配，以达到最佳的效果，同时具有误操作和超温自动保护功能等功能。
图5-4为脉冲激光电源的外形图。
图5-4 脉冲激光电源的外形图
脉冲激光电源是应用PWM控制技术和变频控制方式，可以输出脉冲电流。
脉冲激光电源的组成有以下几部分：三相输入、整流滤波器、储能及放电电路、单片机控制系统、脉冲控制电路、触发和预燃电路以及激光器（氙灯）等组成，如图5-5所示。
图5-5 脉冲激光电源组成框图
电路是由三相交流输入、通过整流滤波器输入到储能及放电电路，储能及放电电路经过控制电路给氙灯进行放电，工作原理如下：三相交流电经整流、滤波后变成直流，对储能电容充电，经控制电路控制通过大功率开关器件IGBT 放电，并经过大功率、精密电感滤波成为恒流电源，进而控制氙灯放电。
各部分电路原理如下：
第一部分是充电电路:充电电路由整流滤波电路组成，为储能单元的大容量电容提供充电电源。
采用LC 恒流源充电方式。
具有可靠性高和恒流特性好的特点。
第二部分是储能单元： 储能电路是 由电解电容通过串、并联组成，电容总容量约4800uF 左右，可在2ms 脉冲宽度内输出大约20焦耳的能量。
第三部分是放电电路：将储能电源中的电能可控地加在氙灯上，一般采用大功率IGBT 器件进行放电开关控制。
第四部分电路是触发/预燃电路：触发电路是使脉冲氙灯中的惰性气体在1.6—2万伏的高压下产生电离，电离后两电极建立放电通路。
预燃电路则使电极间维持100—200mA 的辉光放电电流。
脉冲激光电源的特点：
（1）采用单片机控制，控制精度高；
（2）采用开关电源控制技术，电源转换效率高；
（3）工作电流、工作频率和脉冲宽度设置智能化；
（4）按不同的加工要求可以控制输出不同的电流波形。
脉冲激光电源的主要技术指标：
（1）输出电流在60~600A 之间；
（2）控制脉冲宽度在0.1~20ms 之间；
（3）激光电流的频率在0.1~1000Hz 之间；
（4）输出功率在10~20kw 之间。
脉冲激光电源的应用：主要用于Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石）和氙灯激光器设备中，而这两种激光器主要用于激光焊接设备和激光切割设备中。
四、连续氪灯激光电源
连续激光氪灯激光电源，是专门为连续泵浦氪灯研制的高性能自动引燃恒流电源。
电源采用电力电子器件IGBT 组成功率变换主电路，效率高达90%以上，采用PWM 技术，以定频调宽的方式，实现高精度的恒流输出。
输出电流波纹小，稳定度高。
引燃部分采用串联高压包引弧，LC 次高压接力，低压恒流接续电弧电流的三级续流方式，配合点火监测电路，实现自动点火，使一次点火成功率高达99%以上。
高压脉冲波形上升和缓，强度可以分级调节，以适应不同氪灯击穿电压的分散性，同时也可以减小电极材料的溅射，减少高压触发对氪灯使用寿命的不良影响。
机内设置缓上电和软启动的措施，可避免上电和启动时的大电流冲击。
机内的自动数显装置可以分时显示给定电流和输出电流。
优良的“休眠”
功能，可以
方便地使机器在工作时输出工作电流，而待机时仅输出较小的维持电流维持氪灯的电弧，这样不仅可以提高整机的效率，减小冷却系统的负担，还可以大大延长氪灯的使用寿命。
通过机内的外控接口，可以在机外控制电源的起停，调节电流大小，指示电源的工作状态。
完善的故障保护系统和散热系统，大大地提高电源工作的可靠性。
合理的工艺设计，保证了电源具有较好的可维性。
电源由电源主电路、IGBT驱动电路、点火电路、缓冲电路、LEM检测板、继电器驱动板与单片机系统控制板组成，连续氪灯激光电源控制电路框图如图5-6所示。
交流输入到电源主电路，单片机控制板控制缓冲控制电路和高压点火电路，进而控制IGBT驱动电路控制IGBT的开关来控制氪灯进行放电产生激光。
电源电路原理图如图5-7所示。
连续氪灯激光源的原理：首先由控制系统接通主电路，交流接触器CJ接通以后，主电路通过整流滤波后产生300V左右的主电压，但是该电压是不能击穿氪灯气体，同时变压器BT1通过交流变压，经整流滤波后产生1300V左右的直流电压，通过R3、R4两个电阻分压，在电容C4产生约600V左右的直流电压，单片机控制系统控制继电器J2可以控制C4进行放电，放电电荷通过高压变压器BT2产生约2万V左右的压，使氪灯气体击穿，产生辉光电流，产生辉光电流后由1300V左右的电压保持氪灯的维持电流，同时单片机系统控制IGBT驱动板控制IGBT进行导通，使氪灯激光电路接入主电路进行正常工作。
图5-6 连续氪灯激光电源控制电路框图
连续氪灯激光电源的结构特点是：
（1）采用串联调压恒流控制电路；
（2）采用单片机控制系统产生PWM信号，改变占空比控制输出电流；（3）采用IGBT的开关控制技术，电源效率高；
（4）具有灯电流检测功能，闭环反馈控制，可以提高电流的稳定性。
连续氪灯激光电源的主要技术参数：
（1）最大输出电流20~40A；
（2）最大输出电压控制140~180V；
（3）工作开关频率：约20KHz。