大量程激光功率测量系统的研究

摘要

激光发展中的重大进步是二氧化碳激光器，它商业产品较为成熟，被广泛应用到材料加工、医疗、军事武器、环境测量等各个领域。功率是激光器的基本参数，激光功率测量一直是激光参数计量中最基础的测量工作，特别是在一些应用领域，对所需激光的功率有着严格的要求，这就要求测量设备能对激光功率进行精确测量。
　　 本课题旨在开发一套大量程的激光功率测量系统。该系统由两个单元组成：一是激光探测传感器，这个单元由激光能量吸收体和集成高精度温度传感器组成；另一单元是处理电子板和液晶显示屏。测量对象为CO2激光器辐射的波长10.6 μm的红外激光，该测量系统特点是测量范围宽、响应快、精度高，此外，结构简单、体积小、操作方便。
　　 本文利用激光的热效应，设计了新型的激光功率探测器。根据能量转换原理，吸收体吸收激光辐射的能量后，激光能量转换为吸收体的内能，内能的表现形式是温度，采用高精度的集成温度传感器测量吸收体的温度上升，以电流的形式输入给后续电路，再经信号处理获取功率的表征因子MAX(d(T(t))/dt)，最后通过单片机的运算后在LCD上显示出来。
　　 实验表明，该系统能够快速进行激光功率的测量，测量范围覆盖瓦级到百瓦级，可以有效的测量激光的功率并实时显示，精度较高，测量装置体积小、便携性强。对国内中/大功率激光的测量设备，尤其是手持式激光功率计，是一个有效的补充。