激光功率测量技术本质

 

热电型激光功率测量原理剖析

热电型激光功率计探头的核心部件是热电堆传感器，其工作原理是先把光能转化为热能，接着将热能转换为电信号以表征激光功率。具体来讲，热电堆传感器由多个串联的热电偶组成，表面涂有热电材料的吸收体。当激光照射到吸收体上时，热电材料吸收激光能量并转化为热量，热量向热电偶传递，形成温度梯度场。由于热电堆探头内外两个节点存在温度差，从而产生温差电动势。每对内外节点产生的温差电动势串联起来的总电压与入射光被膜层吸收转化的热量成比例，最终通过激光功率计表头显示器或应用显示终端获取可读取的激光功率值。

基于此原理，热电堆传感器具有以下特点：其一，易受周围环境热源影响，对于低功率测量响应误差较大，更适用于高功率激光功率测量，能适应从毫瓦到万瓦级的功率范围；其二，热传递需要时间，导致热电堆功率计响应时间相对较长，一般在秒或毫秒量级；其三，光谱测量范围宽广，从紫外到远红外波段均可使用；其四，涂层易损伤。

 

光电型激光功率测量原理阐释

光电型激光功率计探头通过光电二极管直接将光能转换为电流或电压信号来表征激光功率。光电二极管传感器的核心是PN结，实际上是加了反向偏压的PN结。当反向偏压足够大时，耗尽区本征载流子被完全耗尽，PN结内无电流通过。当光照射到光电二极管的光敏面上时，电子或空穴摆脱束缚，在PN结内形成光生载流子，并在电场作用下产生漂移形成电流。光电流的大小与入射光的能量成比例，经过后续电路的放大及转换等处理，最终显示为可读取的激光功率值。

光电二极管基于光电效应，具有以下特性：一是光量子直接转换为电流，响应时间快，光灵敏度高；二是容易电流饱和，仅能测量小功率；三是近红外范围测量材料如锗、InGaAs等价格昂贵，导致传感器尺寸受限；四是受材料限制，测量波长局限于UV-NIR波段；五是与衰减器和积分球激光功率测量仪结合可扩展功率测量范围，但会增加成本。

积分球光功率测量原理解析

在高功率激光研究领域，对激光输出能量的快速、准确测量需求迫切，而高功率激光极易造成材料的熔化损伤及气化损伤，这对高能激光功率测量提出了严峻挑战。积分球的出现有效弥补了热电堆和光电二极管的缺陷。积分球的基本结构是内部空心的球壳，内部均匀涂布聚合物或金属涂层，球壁上开有一个或多个窗孔作为进光口和放置光接收器的接收口。

 

当激光进入积分球内，会被内壁涂层多次反射，使光束均匀散射到整个球面。使用快速探测的光电功率计在球壁出口取样，它仅接收进入积分球的部分激光功率，此时接收到的激光发生了重要变化：功率密度完全均匀；照射为非偏振光，即便入射辐射为偏振光；传感器所接受的功率已被极大削弱。因此，由积分球和光电二极管组成的激光功率传感器，既具备光电二极管的灵敏反应特性，又能检测相当大的功率。

激光功率测量仪器在行业中的应用

景颐光电积分球光谱功率测试系统

景颐光电积分球光谱功率测试系统景颐光电的积分球光谱功率测试系统在激光功率测量领域具有重要应用价值。该系统采用优质的PTFE高漫反射材料积分球对光源进行收集，其独特的几何结构设计，使得激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响，能够精确测量光源的光谱和功率。通过光功率计和光纤光谱仪分别测量光源的功率和波长，再由专业软件输出测量结果。针对一些特殊应用场景，可通过增加衰减方式进行衰减。此外，该系统的校准可溯源至国家淮技术研究院（NIST），确保了测量结果的准确性和可靠性。

激光功率测量技术优势

 

热电型激光功率测量技术优势

热电型激光功率测量技术的优势在于其光谱测量范围宽，能覆盖从紫外到远红外波段，适用于高功率激光功率测量，可满足从毫瓦到万瓦级的功率测量需求。尽管其响应时间相对较长，但在一些对响应速度要求不高的高功率测量场景中，仍具有不可替代的作用。

光电型激光功率测量技术优势

光电型激光功率测量技术的突出优势是响应时间快、光灵敏度高，这使得其在对测量速度和精度要求较高的场合，如激光通信、激光加工等领域具有广泛应用。虽然存在测量功率范围有限、材料成本高等问题，但通过与衰减器和积分球激光功率测量仪结合等方式，可在一定程度上扩展其应用范围。

积分球光功率测量技术优势

积分球光功率测量技术的优势在于能够有效解决高功率激光测量中材料损伤的问题，同时实现对激光功率的均匀测量和非偏振光测量。与光电二极管结合后，既具备快速响应的特点，又能测量较大功率，适用于高功率激光研究、激光加工等领域的功率测量需求。景颐光电的积分球光谱功率测试系统更是凭借其精确的测量、可溯源的校准以及专业的软件功能，为行业提供了可靠的激光功率测量解决方案。

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