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? 熱電型激光功率測量原理

熱電型激光功率計探頭通過核心部件熱電堆傳感器先將光能轉換成熱能，再轉換為電信號輸出以表征激光功率的大小。

熱電堆傳感器由多個串聯的熱電偶構成，表面涂有熱電材料的吸收體，熱電材料吸收激光能量并轉化成熱量，熱量向熱電偶傳遞并形成溫度梯度場，熱電堆探頭內外兩個節點由于溫度差產生溫差電動勢，每對內外節點產生的溫差電動勢串聯起來的總電壓與入射光被膜層吸收轉化的熱量成比例，最終通過激光功率計表頭顯示器或應用顯示終端得到可讀取的激光功率值

熱電堆傳感器鑒于其工作原理，有以下特點：

• 易受到周圍環境熱源的影響，對于低功率測量響應誤差較大，更適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；

• 由于熱傳遞需要時間，熱電堆功率計響應時間相對較長，一般在秒或者毫秒量級。

•  光譜測量范圍寬，從紫外到遠紅外波段均可使用；

• 涂層易損傷。

? 光電型激光功率測量原理

光電型激光功率計探頭是通過光電二極管，直接將光能轉換為電流或者電壓信號，以表征激光功率的大小。

光電二極管傳感器的核心部分是個PN結，如圖2所示，光電二極管實際上是加了一個反向偏壓的PN結，當反向偏壓足夠大時，耗盡區本征載流子被耗盡；由于缺乏載流子，PN結內無電流通過。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結內形成光生載流子，并在電場的作用下產生漂移而形成電流，光電流的大小與入射光的能力成比例，通過后續電路放大及轉換等處理， 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，因此有以下特點：

• 由于光量子直接轉換為電流，光電二極管響應時間快，光靈敏度高；

• 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；

• 由于材料限制，測量波長受限（UV-NIR波段）；

• 與衰減器和積分球結合擴展功率測量范圍，增加成本

? 積分球光功率測量原理

在高功率激光研究領域，通常需要快速、準確地對激光輸出能量進行測量，且由于其輸出功率，容易造成材料的熔化損傷及氣化損傷，這對高能激光功率的測量提出了很高的要求。

積分球彌補了上述熱電堆和光電二極管的缺陷。圖3所示，積分球的基本結構是一個內部空心的球殼，內部均勻涂布聚合物或者金屬涂層，球壁上開一個或多個窗孔作為進光口和放置光接收器的接收口。

激光進入積分球內，被內壁涂層多次反射，使光束被均勻散射到整個球面，用快速探測的光電功率計在球壁出口取樣，它只接收進入積分球的部分激光功率，接收到的激光發生了以下重要改變：

• 功率密度均勻。

• 照射為非偏振光，即使入射輻射為偏振光。

• 傳感器上所接受的功率已經被極大削弱。

因此，積分球和光電二極管組成的激光功率傳感器，它既可以像光電二極管一樣反應靈敏，又可以檢測相當大的功率。

激光功率測量儀器介紹

聯合光科的激光功率測量產品線涵蓋了由德國Artifex高靈敏度的光電功率計，和GU OPTICS國產化熱電偶功率計，實現了功率段和光譜的全覆蓋。

?    Artifex OPM150光電功率計

德國Artifex OPM150光功率計產品光譜范圍覆蓋190nm到2200nm，有多種不同類型探頭，探頭口徑從3mm到9mm，能夠測量低至1nW，配套OD衰減片測量最高1W，配套積分球能夠測量最高20W功率，適用于實驗室、現場和OEM集成應用。

Artifex OPM150光功率計產品主要特點：

• 接口：USB(供電，控制)

• 可測光譜范圍：190nm-2200nm，功率測量范圍：1nW-20W

• 增益控制：5增益范圍，可加載5個單獨濾光片曲線

• 軟件功能：圖表/數字顯示模式，平均，數據記錄(多種存儲格式)

免費提供全套軟件開發包(GUI應用源代碼) ，豐富的配件選擇

了解產品更多參數：光功率計-OPM150

了解產品使用方法：[視頻]光功率計使用方法（OPM150）

?Artifex激光應用積分球

Artifex Engineering為激光應用提供高品質的鍍金和聚合物積分球。在測試高功率激光應用時，積分球配套光電功率計能夠提供us級別的快速響應時間。

鍍金系列積分球設計用于高功率測量，光譜范圍從近紅外至中紅外（NIR-MIR），可根據平均功率要求配備空氣制冷和水冷。

聚合物積分球由固體材料機加工而成（非噴涂），適用于測量可見光至近紅外波段，尺寸從10mm到100mm不等。
 

了解積分球應用實例：快速可靠的高功率激光測量解決方案

? Infinity系列熱電偶激光功率計

功率計包含激光收集的探測器和數據處理兩部分。GU OPTICS可以提供國產化的彩色液晶Infinity讀數表頭、熱電偶功率探頭及不需要連接表頭使用的USB和RS232接口激光功率計產品。

熱電偶功率探頭

GU OPTICS提供國產化IN系列激光功率探頭，具有光譜響應范圍寬、響應速度快、外形小巧、易安裝等優點。

Infinity讀數表頭

GU OPTICS 的Infinity讀數表頭是一款配備了彩色液晶屏幕的顯示表頭，其將功率探頭的信號進行采集、處理并直觀的顯示出來，既適合手持測量，也適合搭配整機在線測量的應用。

Infinity讀數表頭是一款通用的表頭顯示器，DB9接口可與IN系列激光功率計探頭連接通訊，實時顯示測量結果，具有強大的處理器和內存，并提供長時間曲線圖顯示。也能再通過USB數據線與電腦連接，同步測試和數據分析。現有中英文版本操作界面。

USB和RS232接口激光功率計

GU OPTICS 的USB、RS232系列激光功率計不需要使用到Infinity讀數表頭，通過USB/RS232接口直接連接電腦，用戶僅需安裝測試軟件至任意電腦，將探頭放置在激光光路中，設置對應波長，打開激光，即可實現加工過程中實時測量監控。

USB、RS232系列激光功率計具有以下特點：

• 響應快（50W探頭 0%~95%響應時間僅1.5sec）

• 高損傷閾值 11KW/cm2@40W 1064nm

• 結構緊湊、易于集成

• 優化的熱沉設計

• 校正NIST溯源