激光功率和能量計(jì)主要用來(lái)測(cè)量
光源的輸出。無(wú)論光發(fā)射是來(lái)源于弱光源(如熒光),還是來(lái)源于高能量的脈沖
激光器,功率和能量計(jì)都是實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)部門或是工作現(xiàn)場(chǎng)等多種應(yīng)用環(huán)境中必不可少的工具。
.t\J@?Z c9[{P~y 雖然功率計(jì)和能量計(jì)是分別提供的,但隨著能夠適用大量不同類型的
光學(xué)傳感器的通用型儀表盤或顯示裝置的發(fā)展,它們也被合 起來(lái)稱作單獨(dú)的一類儀器——功率和能量計(jì),或PEM。儀器所采用的光學(xué)傳感器的類型,決定了其能測(cè)量光功率還是光能量,通常單位分別瓦特(W)或焦耳(J)。具體來(lái)講,功率計(jì)能夠測(cè)量連續(xù)波(CW)或者重復(fù)脈沖光源,其所使用的傳感器通常是熱電堆或光電二極管。能量計(jì)則通常用于測(cè)量脈沖激光,即單脈沖或者重復(fù)脈沖光源,其所使用的傳感器包括熱釋電、熱電堆,或者帶有專門為測(cè)量脈沖光源而設(shè)計(jì)的電路的光電二極管。
dY}5Kmt <~uzHg%Y 系統(tǒng)配置
u W,J5! \m|5Aqs 一些制造商將功率或能量計(jì)分為具有控制和示值讀數(shù)功能的測(cè)量部分(或儀表盤)和傳感器部分(也稱為探測(cè)器或探頭),兩者結(jié)合在一起就組成一套“測(cè)量系統(tǒng)”。另一些廠商將這兩者統(tǒng)稱為測(cè)量?jī)x。無(wú)論哪種分類方式,傳感器都存儲(chǔ)有校準(zhǔn)信息,儀表盤則測(cè)量傳感器的輸出電流,并參考校準(zhǔn)表來(lái)輸出數(shù)據(jù)。
pP.`+vPi ]~]TZb 在某些配置中,儀表盤會(huì)作為探測(cè)器與用戶之間的接口,通過(guò)RS-232或者USB連接方式直接向電腦傳輸測(cè)量數(shù)據(jù),在這種情況下,顯示裝置就不再是必需的了。測(cè)量數(shù)據(jù)可能包括功率、差值、總和、線性、對(duì)數(shù)值和幾個(gè)通道同時(shí)衰減的曲線。大部分PEM儀表盤是數(shù)字式的,但是對(duì)于功率只有小幅波動(dòng)的應(yīng)用而言,模擬式測(cè)試儀就足以勝任了。
F'[Y.tA ,# #9TL5-1y 傳感器的選擇比較復(fù)雜。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的三種主要傳感器類型有:光電二極管、熱傳感器和熱釋電傳感器。光電二極管傳感器由光電二極管和ND)濾光片組成,以確保入射到探測(cè)器上的功率能夠保證傳感器線性工作,其中光電二極管通常選用硅(Si)、鍺(Ge)或銦砷化鎵等
材料,每種光電二極管具有不同的峰值
波長(zhǎng)和響應(yīng)范圍。每個(gè)光電二極管在不同的波長(zhǎng)處具有不同的響應(yīng)度。響應(yīng)度的單位是A/W,代表了傳感器將入射光轉(zhuǎn)換為電流的效率。具有快速響應(yīng)時(shí)間的傳感器對(duì)波長(zhǎng)敏感,因此最適用于測(cè)量低功率激光。
L;:PeYPL S*G^U1Sc+ 熱傳感器通過(guò)將入射光轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)測(cè)量功率或能量。熱傳感器在186nm~10.6μm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有平坦的光譜響應(yīng),因此其適用于多波長(zhǎng)或者非單色光的測(cè)量。光電二極管也可以測(cè)量紫外(UV)到紅外(IR)波段的波長(zhǎng),但是其在不同波長(zhǎng)處具有不同的響應(yīng)度,因此必須將激光波長(zhǎng)輸入測(cè)量?jī)x以獲得正確的讀數(shù)。在1800 nm或更長(zhǎng)的波長(zhǎng)處,熱探測(cè)器通常是唯一的選擇。熱傳感器可以承受高功率激光,但是如果功率變化范圍較大的話,則需要幾秒鐘才能達(dá)到平衡。由于不像光電二極管那樣靈敏,因此熱傳感器不適合用于低功率測(cè)量。
x~}&t+FK ^Ak?2,xB#+ 熱釋電傳感器通過(guò)將光脈沖能量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來(lái)測(cè)量脈沖能量。熱釋電傳感器能響應(yīng)較寬的波長(zhǎng)范圍,但是其響應(yīng)曲線不如熱傳感器那么平坦。熱釋電傳感器只能測(cè)量脈沖光源,并有最小帶寬要求以使傳感器能夠“看到”脈沖。
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