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高功率激光功率計的類型及特點

更新時間:2025-04-15 點擊次數(shù):254
  隨著激光技術(shù)在工業(yè)制造、醫(yī)療健康、科研實驗及光纖通信等領(lǐng)域的廣泛應用,高功率激光功率計作為激光系統(tǒng)中的關(guān)鍵測量設(shè)備,其重要性日益凸顯。它能夠精確測量激光的功率,為激光系統(tǒng)的優(yōu)化、性能評估及故障診斷提供重要依據(jù)。本文將從高功率激光功率計的原理出發(fā),深入探討其不同類型、應用領(lǐng)域及使用要點。
 
  (一)光電型
 
  光電型激光功率計探頭是通過光電二極管,直接將光能轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號以表征激光功率的大小。光電二極管傳感器的核心部分是PN結(jié),光電二極管實際上是加了一個反向偏壓的PN結(jié),當反向偏壓足夠大時,耗盡區(qū)本征載流子被完全耗盡;由于缺乏載流子,PN結(jié)內(nèi)無電流通過。當光照射到光電二極管的光敏面上時,電子或空穴擺脫束縛,在PN結(jié)內(nèi)形成光生載流子,并在電場的作用下產(chǎn)生漂移而形成電流,光電流的大小與入射光的能力成比例,通過后續(xù)電路放大及轉(zhuǎn)換等處理,最終顯示成可讀取的激光功率值。光電二極管基于光電效應,具有響應時間快、光靈敏度高的特點,但很容易電流飽和,只能測小功率;近紅外范圍測量材料鍺、InGaAs等價格昂貴,因此傳感器尺寸受限;因材料限制,測量波長受限(UV - NIR波段);與衰減器和積分球結(jié)合擴展功率測量范圍,會增加成本。
 
  (二)熱電堆型
 
  目前市場上絕大多數(shù)的高功率激光功率計探頭都是熱電堆型。其原理是當激光被探頭表面的鍍膜層吸收轉(zhuǎn)化成熱量,熱量向熱電偶傳遞并形成溫度梯度場,熱電堆探頭內(nèi)外兩個節(jié)點由于溫度差產(chǎn)生溫差電動勢,而電動勢的大小則與入射光轉(zhuǎn)化的熱量成比例,每對內(nèi)外節(jié)點產(chǎn)生的溫差電動勢串聯(lián)起來的總電壓與入射光被膜層吸收轉(zhuǎn)化的熱量成比例,最終通過激光功率計表頭或其它顯示終端得到可讀取的激光功率值。熱電堆型適用于高功率激光功率測量,適應從毫瓦到萬瓦級的激光功率測量;但因熱傳遞需時間,熱電堆功率計響應時間相對較長,一般在秒或毫秒量級。
 
  (三)其他類型
 
  除了光電型和熱電堆型,還有光輻射計型、體吸收型和流水式等不同工作方式的激光功率計。光輻射計型功率計通過測量激光的光輻射強度來計算功率;體吸收型功率計則是讓激光在特定的吸收體中傳播,通過測量吸收體的溫度變化或物理性質(zhì)變化來確定激光功率;流水式功率計利用水對激光的吸收和熱交換原理來測量功率。

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