激光功率計是什么?

激光功率計是一種用來測試連續(xù)激光的功率或者脈沖激光在某一段時間平均功率的儀器，其廣泛地應(yīng)用在通信、醫(yī)療、工業(yè)制造與科研等領(lǐng)域，用于激光源功率的監(jiān)測，涵蓋了激光美容、激光醫(yī)療、激光打標(biāo)、激光切割、激光鉆孔、激光焊接、3D打印等行業(yè)。

激光功率計探頭按照原理和材料可分為兩類：光電型探頭與熱電型探頭。光電型激光功率計探頭的原理是通過光電二極管，直接將光能轉(zhuǎn)換為電流或者電壓信號以表征激光功率的大小;而熱電型激光功率計探頭則通過核心部件熱電堆探測器先將光能轉(zhuǎn)換成熱量，再轉(zhuǎn)換為電信號輸出以表征激光功率的大小。

光電型和熱電式型激光功率計探頭各有明顯的優(yōu)缺點：

光電型探頭的響應(yīng)時間快，響應(yīng)頻率高，但是對使用波長有一定限制，如Si光電二極管只能測量1μm以內(nèi)的光，更適合測量功率較小的激光，通常能夠直接探測1 pW到數(shù)百mW，加入衰減片，最大只能測量3 W以內(nèi)的激光。

熱電型探頭則響應(yīng)時間相對較長，但光譜測量范圍寬，從紫外到遠紅外波段均可使用;功率測量范圍廣，可以從毫瓦量級到數(shù)十千瓦量級。其中，熱電式型探頭在激光工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。

熱電型探頭的核心部件薄膜熱電堆探測傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由前置薄膜光學(xué)鏡片、光學(xué)薄膜、多層薄膜吸收層、薄膜過渡層、薄膜絕緣層與薄膜熱電堆構(gòu)成。

圖 2 熱電堆探測器結(jié)構(gòu)分解圖

薄膜熱電堆以中心對稱的方式分布，薄膜保護層有效地防止薄膜熱電堆受環(huán)境影響而造成的探測器精度下降。IC電路用于接收、分析、存儲與輸出測試信號，以供后續(xù)處理系統(tǒng)調(diào)取與應(yīng)用。測量連續(xù)激光輻照時，當(dāng)激光透過薄膜光學(xué)鏡片射入時，多層結(jié)構(gòu)的薄膜吸收層將激光的光能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能經(jīng)過薄膜過渡層與基底的傳導(dǎo)，通過薄膜熱電堆轉(zhuǎn)化成電能，由IC電路處理后輸出，最終通過激光功率計顯示表或應(yīng)用顯示終端得到可讀取的激光功率值。

激光功率計的國內(nèi)外市場情況

激光功率計已面世40多年，但目前市場絕大部分產(chǎn)品依然是依靠進口。國外品牌起步早，配套成熟與技術(shù)完善，一直主導(dǎo)著激光功率計市場。這些年間，國內(nèi)多所院校與研究機構(gòu)也有相關(guān)的研究與產(chǎn)品推出，但無法形成商業(yè)化產(chǎn)品與規(guī)模，究其原因還是質(zhì)量不過關(guān)，缺乏市場競爭力。當(dāng)然，也有國內(nèi)廠商通過購買國外薄膜熱電堆探測傳感器來組裝，雖然價格有所降低但供貨受限于國外廠商，且不了解核心制造技術(shù)應(yīng)用與類型有所局限。

審核編輯黃宇