激光功率计的工作原理
eeskill 2022-09-29

常用到激光能量计,用来探测重复脉冲激光的单发能量和单脉冲激光的能量。Ophir 的热电堆型激光功率计通过热电堆结构将光能转换成热量,再转换为电信号输出,通过校准来精确测量激光功率的大小。激光功率计一般由探头和显示设备组成,激光功率计探头按照不同的原理和材料分为热电堆型(thermal)、光电二极管型(PD:Photodiode)、以及包含两种传感器的综合探头(RP),激光能量计则有热释电传感器(PE:Pyroelectric)和热电堆(Thermal)传感器探头。

1、功率测量原理

激光探头是一个涂有热电材料的吸收体,热电材料吸收大部分的光能量并转化成热量,只有少部分反射。吸收与反射比例与材料的光谱响应曲线有关,吸收体的储热体和它的厚度决定了热量传输到探头的速度和反应时间。探头温度变化,能够产生电流,电流通过薄片环形电阻转变成电压信号传输出来。

激光入射,测得的电压随时间快递上升,然后在缓慢衰减,一段时间后恢复到零。这就是测量的热现象,上升和衰减时间不受负载电阻影响。

最大电压与初使电压的差值就是测量电压,测量精度得到NIST校准授权。只要最大能量不超负荷,测量精度可以得到保证。

热电偶实际图是一个两端附不同金属的结构,一端为“热端”另一端为“冷端”或参考端。在激光测量时,热端吸收激光能量,另一端下沉,两端任何的温度变化将在两端间产生电压,这就是功率计所测量的数据。

2、功率计的标定

功率计标定的目的,是校准自身测量精度,保证测量数值在功率计使用报告的误差范围内,从而保证功率计正常的使用精度。

功率计标定采用第三方功率计来测量,根据出厂标定报告,采用不同的功率,在不损坏功率计的前提下,检验功率计实际标定的准确性和稳定性。

功率测量,是考虑系统和随机误差基础上,获取功率真实值的一个过程,存在一定的功率不确定性。对于功率测量,存在两种功率,一种是准确度,即实测值与真实值之间的偏差;另一种是功率稳定性,即反复同一条件测量的功率波动范围。

通常每12个月需要进行一次功率标定。

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