Как измерить мощность высокомощного лазера?
Рисунок 1. Термический датчик мощности S 322 C и измерительная консоль PM 100 D компании Thorlabs
Принцип работы термического датчика
Датчики тепловой мощности включают в себя термопары и основаны на принципах термоэлектрического эффекте (эффекта Зеебека), согласно которому любой проводник, подверженный тепловому градиенту, генерирует напряжение. Следовательно, если между двумя поверхностями присутствует разность температур, градиент температуры будет генерировать разность напряжений между этими двумя поверхностями. Этот процесс можно рассматривать как инверсию эффекта Пельтье.
В термическом датчике мощность падающего лазерного пучка поглощается верхней поверхностью термопары и преобразуется в тепло. Другая поверхность термопары остается холодной, так как она термически связана с радиатором. Градиент температуры между двумя поверхностями зависит от падающей оптической мощности. Следовательно, генерируемое напряжение между горячей и холодной поверхностями пропорционально падающей мощности.
Преобразование оптической мощности в измеряемое напряжение зависит от способности поверхности датчика поглощать оптическое излучение и преобразовывать его в тепло. Для увеличения поглощения на чувствительную поверхность датчика S 322 C нанесено широкополосное покрытие с эффективностью поглощения, не зависящей от длины волны, и высоким порогом повреждения (то есть оно способностью выдерживать высокие плотности оптической мощности).
Радиальная конфигурация термопар
Датчик мощности S 322 C является радиальным (рис. 2, вид сверху). При такой конструкции поглотитель света размещается в центре. Он окружен концентрическим кольцом термопар, соединенных последовательно, которые в свою очередь окружены концентрическим радиатором. Свет, падающий на поглотитель, генерирует тепло, которое распространяется в радиальном направлении через термопары к радиатору. Радиатор сконструирован таким образом, чтобы находиться в хорошем механическом контакте с внешним кольцом термопары, без теплового контакта с поглотителем света или внутренним кольцом термопары. Область за поглотителем изолирована от теплового контакта с чем-либо, что может отклонить тепловой поток от радиального направления. Преимущество радиальной конструкции датчиков состоит в том, что они могут использоваться для измерений высокомощного лазерного излучения.
Рисунок 2. Схема термодатчика с радиально сконфигурированными термопарами (свет падает на поглощающий слой в центре, тепло проходит через термопары к радиатору)
Основные технические характеристики датчика S 322 C
Рисунок 3. График зависимости поглощения от длины волны
Рисунок 4. Уровень плотности энергии в импульсе и порога повреждения
Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ
| Есть и другие способы, например пироэлектрический прибор, но обычно такие измерители надо просто покупать, если только не работаете где-нибудь на лазерной или полупроводниковой фирме. Делаем термоэлектрический калориметрI. РесурсыВ качестве исходников нам потребуются: Вот собственно и все что нужно: II. СборкаIII. КалибровкаIV. ИзмеренияV. КомментарииЕще имеет свойство «плыть» калибровка самого мультиметра. В особенности если он дешевый. Тут спасает повторение калибровки датчика (раздел III). Перекалибровываться надо при смене батарейки в мультиметре, смене погодных условий, ну и просто время от времени. Показания прибора в первом приближении не зависят от точки попадания. Измеренное напряжение равно сумме термо-э.д.с. всех включнееых последовательно пельтье-столбиков в пельтье модуле. Термо-э.д.с. каждого из столбиков равна произведению его удельной термо-э.д.с. ei на разность температур на нем. А разность температур («холодного» и «горячего» спаев)- произведению теплового сопротивления столбика Rti на тепловой поток через него Wi: Столбики в Пельтье модуле делаются автоматом из одного и того же материала (пары n-кремний и p-кремний) значит они с высокой точностью одинаковы. После вынесения за скобки ei и Rti получается что измеряемое напряжение прямо пропорционально полному тепловому потоку, как бы он ни был распределен по столбикам. Для чернения НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ пользОВАТЬСЯ фломастерами, маркерами, чернилами от авторучек и вообще любыми красками кроме туши и сажи. На самом деле краски часто только выглядят черными и запросто могут оказаться вовсе не такими черными именно для той линии спектра, где излучает Ваш лазер. Измерения рекомендуется проводить сидя или лежа, предварительно успокоившись и удалив на безопасное расстояние режущие и колющие предметы. Когда мощность любимого трехсотмилливаттного лазера из дивиди-драйва оказывается всего 120 мВт бывает трудно удержаться от неадекватных действий. Как узнать мощность лазера_________________ Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc |
Stog  | | |||
Зарегистрирован: Чт апр 05, 2007 11:39:13 | | |||
| ||||
| ИРБИС | | |||
Карма: 1 |
| |||
| ||||
| Stog | | |||
Зарегистрирован: Чт апр 05, 2007 11:39:13 |
| |||
| ||||
| ИРБИС | | |||
Карма: 1 |
| |||
| ||||
| Aheir |
| |
| ||
| ИРБИС | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Карма: 1 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Захотелось мне купить китайский лазер для выжигания на станочке с ЧПУ. Предложений много, но много и плохих отзывов. В итоге перед покупкой лазера озадачился вопросом измерения его мощности. Повторил вот эту конструкцию с небольшими изменениями. При калибровке измерителя возникли некоторые вопросы, решением которых я и хочу поделиться. 
