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怎么测量激光功率和能量的输出?

时间:2023-02-23 16:54:14 作者:博纳德 点击:

激光的主要测量设备是光功率计(或激光功率计)。它测量光束中的光功率(每单位时间传递的能量)。通常,当接收到具有高脉冲重复率的脉冲串时,它仅显示平均功率。其他称为光能计的仪器测量脉冲能量。

激光功率和能量测量方法

大多数功率计都基于热检测器的原理:它们通过带有黑色涂层的吸收器结构将光功率转换为热功率。他们使用热电堆来测量由此产生的温升(或者实际上是吸收器和支架之间的温差)。热功率计适用于大约 10 mW 到几千瓦之间的平均功率。热功率计精度适中,灵敏度与波长无关,而且速度相对较慢。

光功率计也可以用光电二极管制成,通常基于硅、用于近红外的锗和砷化铟镓,尽管后者可能很昂贵。当激光指向光电二极管检测器时,光会产生与光强度成正比并取决于波长的电流。光电二极管光功率计可以测量微瓦级甚至更低的功率,并且可以通过合适的衰减器测量更高的光功率。但它们比热功率计更脆弱,因为它们更容易被高光强度损坏。

激光功率计最常见的规格包括平均功率、功率密度、能量、能量密度、重复率等。仪表制造商通常建议用户在测量其功率之前让激光器达到稳定点,通常在 20 到 30 分钟之间,因为当激光器达到平衡时,光学元件的特性往往会发生变化。其它建议包括确保光束为仪表光学孔径的 40% 到 60%,因为光束太小会增加检测器在测量过程中损坏的可能性。对于基于光电二极管的设备也是如此。即使在发生损坏之前,也可能存在导致读数错误的局部饱和效应。

同样要记住,基于热的检测器通常具有仅对一种特定激光波长有效的 NIST 可追踪灵敏度值。探测器光谱范围内其他地方的激光需要一个波长校正因子。校正通常是自动的,但也可以是手动过程。

基于光电二极管的仪表也可以处理很宽的波长范围。那些带有硅基二极管的二极管通常在近紫外到略高于 IR-A 的范围内工作,但具有不同的响应度。

电气噪声设定了最小测量范围,噪声通常来自传感器头。制造商通常将最低范围设置为使测量不确定性保持在最大功率以下至少 10 至 20 dB。基于光电二极管的功率传感器比热传感器更灵敏——它们的最低测量范围通常在微瓦级或更低。像这样的敏感测量通常意味着在黑暗的实验室中工作。

对于特定测量范围内接近最大值的功率,典型的测量精度约为 ±3% 或 ±5%。远低于最大值的测量值可能不太准确。

本公司经营的产品有:激光功率计、激光能量计、光束分析仪等其它设备,如有需要可以联系我们。