激光功率計和能量計是如何工作的

功率計一般由熱電堆或光電二極管構成，熱電堆用來測高功率，光電二極管用來測低功率。能量計由熱釋電材料構成，熱釋電材料對脈沖信號有響應。其中將激光功率轉換成熱量的膜層起著非常重要的作用，是激光功率或能量計的核心技術。

熱電堆功率計反應時間都比較慢，由其原理決定的，熱電堆功率的響應時間取決于激光在功率計表面被膜層吸收后，產生的熱量傳遞到功率計圓盤邊緣所需要的熱傳遞時間。測量功率越大，一般來說所需要的探測圓盤直徑越大，對較大的功率計探頭而言，熱傳遞所需要的時間都在秒量級，所以超大功率計所需要的響應時間也比較長。當然也有一些特殊設計的熱電偶結構，測量熱傳遞的方向和激光方向一致，把這個方向的熱電偶做的很薄，微米量級，這樣大大降低了熱傳遞所需要的時間，可將功率計熱響應時間下降到毫秒以下。

熱電堆原理：

熱電堆功率計是由串聯的熱電偶構成，當激光被探頭表面的膜層吸收掉轉化成熱量，熱量向熱電偶傳遞并形成溫度梯度場，熱電堆探頭內外兩個節點由于溫度差產生溫差電動勢，每對內外節點產生的溫差電動勢串聯起來的總電壓與入射光被膜層吸收轉化的熱量成比例。

光電二極管功率計原理：

光電二極管的核心部分是個PN結，當在PN結加上適當反向電壓時，由于缺乏載流子， PN結內無電流通過。當光子照射在PN結上時，電子或空穴擺脫束縛，在PN結內形成光生載流子，光生載流子在電場的作用下產生漂移而形成電流，電流的大小和入射光的能量成比例。光電二極管是基于光電效應，響應時間很快單也很容易電流飽和，智能測非常小的功率。

熱釋電能量計原理：

當熱釋電晶體受熱時，晶體就會產生極化現象，使晶體兩端產生極化電荷，在晶體的兩端鍍上金屬層，構成了一個電容器。則在溫度梯度作用下，極化的電荷集結在電容器的兩端，產生電壓信號。電壓信號與探測器膜層吸收光轉化的熱量形成的溫度梯度成正比。熱釋電探頭不適合探測連續或長脈寬的激光，因為電容器的存儲的電荷容易飽和或者說電容器只對交流或脈沖信號有響應。

高重頻復合功率計探頭原理：

這種探頭有一個光電探測器和一個熱電堆探測器構成，光電探測器具有較高的響應速度，可以探測脈沖的相對能量和重頻。熱電堆可以探測高平均功率。光電探測器得到的數據和熱電堆得到的數據就可以計算出高重頻、高能量的單發脈沖能量。

帶位置追蹤功能的功率計：

有的功率計不僅可以探測功率，還可以探測能量中心的位置。這種由熱電偶串連起來的熱電堆再引出三個電極，從而可以分別得到四個象限的電壓值，根據四個象限的電壓信號，可以計算到能量中心在四個象限的位置。

審核編輯：湯梓紅