基于FPGA的脈沖光纖激光器功率控制系統設計

如圖8所示為功率控制組成原理，首先由光電探測器將光纖激光器輸出的微弱光信號轉換為電信號，通過放大濾波后轉換為容易被處理的模擬電信號。將該信號通過A／D轉換為可以被FPGA處理的數字信號，同時將其存入到寄存器中進行緩存處理。對存入到緩存中的數據，一是用來與預先設定的功率值進行比較產生誤差值E；二是當下一個時鐘上升沿到來時，通過加減法器把前后兩次測量結果相減得到誤差值EC。根據獲得的誤差值E和誤差的變化EC，對存儲在只讀存儲器ROM中的模糊控制規則表進行數據查詢，并將獲得的數據通過D／A轉換為模擬量來控制半導體激光器輸出電流的大小，從而控制脈沖光纖激光器輸出平均功率的大小。

圖9(a)所示為模糊控制仿真功能圖，圖中mo_feedback為種子源功率反饋值，當其反饋值小于設定值150時，說明反饋值減小，此時FPGA根據設定模糊控制規則，會使種子源的輸出mo_out值增大。圖9(b)為在FPGA模糊控制下的D／A轉換模擬量輸出，其輸出電壓值將控制LD輸出電流的大小。在工作正常時，D／A輸出模擬電壓值穩定在約3 V，當光電探測器探測的光功率反饋值大于設定功率值時，FPGA通過查找存儲在ROM中的模糊控制表來減小輸出的模擬電壓，最后使輸出模擬電壓約穩定在0．5 V，此時使設定的功率值與實際測量的功率值相等。

4 結束語
根據脈沖光纖激光器在激光打標中的工作原理，設計了以FPGA芯片為核心的功率控制系統。實驗結果表明，該系統實現了各功能模塊設計，并具有處理速度快、安全系數高等特點。能夠滿足光纖激光打標機的指標要求。同時為使該系統得到進一步的推廣應用，還需要對功率控制算法進行完善，使其輸出的功率更加穩定。