Mierniki
mocy i energii

Czujnik mocy lasera to detektor, który pochłania wiązkę lasera i wysyła sygnał proporcjonalny do mocy wiązki, zwykle kalibrowany z określoną dokładnością do określonego standardu i wykorzystywany jako wejście miernika mocy lasera. Typ używanego czujnika zależy od różnych szczegółów mierzonej wiązki laserowej, w tym poziomu mocy, obszaru widmowego, wielkości wiązki i innych. Na przykład czujniki do pomiaru mocy od kilku mikrowatów do 100 kilowatów lub więcej są generalnie oparte na detektorach termicznych różnego typu, podczas gdy detektory oparte na fotodiodach są zwykle wybierane w przypadku niższych mocy do nanowatów lub pikowatów. Czujniki termiczne mogą również mierzyć energię pojedynczego strzału przy częstotliwości impulsów nieprzekraczającej jednego impulsu co ~ 5 s.

Oferujemy trzy rodzaje czujników mocy:

• Czujniki fotodiodowe są używane do małych mocy od femtowatów do setek miliwatów i tak wysokich, jak 3W.
• Czujniki termoelektryczne są do użytku od ułamków mikrowata do dziesiątek tysięcy watów.
• Czujniki PowerMax-Pro, opatentowane przez firmę Coherent, oferujące wysoką czułość w szerokim zakresie długości fali, duży zakres dynamiczny i wysoki próg zniszczenia, a także szybkość reakcji zbliżoną do szybkości fotodiód półprzewodnikowych. Czujnik zapewnia zasadniczo natychmiastowy pomiar mocy, a także umożliwia analizę impulsów modulowanych laserów z impulsami dłuższymi niż 10 mikrosekund.

Oferujemy trzy rodzaje czujników energii, piroelektryczne i dwa półprzewodnikowe.

• Czujniki piroelektryczne służą do pomiaru powtarzalnych energii impulsów i średnich mocy przy częstotliwości impulsów do 25000 impulsów na sekundę i szerokości impulsów do 20 ms.

• Czujniki półprzewodnikowe (optyczne, fotodiody) są przeznaczone do laserów impulsowych o bardzo niskiej energii, zaledwie 200 pJ.

Czujniki EnergyMax umożliwiają pomiar energii impulsu laserowego w szerokim zakresie długości fal, powtarzanie szybkości, energie impulsów i średnice wiązki. Unikatowe połączenie najwyższej wydajności i łatwości obsługi, czujniki EnergyMax to najlepszy wybór. Czujniki EnergyMax są wysoce powtarzalne pod względem szybkości, szerokości impulsu laserowego i zmierzonej energii w szerokim zakresie długości fal dzięki pokładowi kompensacja długości fali. Dodatkowo automatyczna kompensacja temperatury uwzględnia zmiany temperatury otoczenia, jak również ciepła wytwarzanego przez absorpcję energii lasera.

Czujników piroelektrycznych można używać tylko z laserami pulsacyjnymi. Czujniki piroelektryczne są idealne do pomiaru mocy laserów impulsowych. Urządzenia te mogą być używane z częstotliwością repetycji do 10 kHz i wyższą oraz mogą być używane do pomiaru impulsów laserowych powyżej 1J.

Czujniki termoelektryczne to świetna uniwersalna technologia odpowiednia dla wielu laserów. Służą do pomiaru mocy lasera CW, średniej mocy w laserach impulsowych i często są używane do całkowania energii długich impulsów. Czujniki termiczne pochłaniają padające promieniowanie laserowe i przekształcają je w ciepło. Ciepło to ostatecznie przepływa do radiatora, który jest utrzymywany w temperaturze otoczenia poprzez chłodzenie konwekcyjne lub wodne.  Różnica temperatur między absorberem a radiatorem jest przetwarzana na sygnał elektryczny przez złącze termopary. Termopile działają w szerokim zakresie mocy wejściowych iw przeciwieństwie do czujnika półprzewodnikowego nie ulegają nasyceniu. Zakres widmowy zależy od zastosowanej powłoki pochłaniającej energię lasera. Powłoka stosowana na wielu stosach termoelektrycznych ma charakter szerokopasmowy, od ultrafioletu do podczerwieni. Czujniki te mają naturalny czas reakcji rzędu kilku sekund w przypadku czujnika małej mocy i do jednej minuty w przypadku czujnika kilowatowego. W połączeniu z odpowiednim miernikiem, dzięki algorytmom przyśpieszającym szybszą reakcję – w przypadku większości czujników rzędu sekund.

Energię pojedynczego strzału z częstością impulsów mniejszą niż jeden impuls co około 5 s można zmierzyć za pomocą czujników termicznych.

Funkcja wykrywania pozycji

Coherent ma dwie linie czujników termoelektrycznych.

• Linia „LM Model” wykorzystuje unikalny dysk termoelektryczny, w którym termopary są podzielone na cztery części, umożliwiając czujnikom dostarczanie informacji o położeniu wiązki oprócz pomiaru mocy.

• Linia „PM Model” obejmuje tradycyjne dyski termoelektryczne, które zapewniają pomiar mocy. Funkcja wykrywania położenia jest dostępna w zakresie od 30 mW do 5 kW z rozdzielczością od 10 do 100 μm.

Wykrywanie pozycji jest idealne dla:

• Wyrównania wiązek dużej mocy do środka czujnika

• Wyrównania niewidzialnych laserów do środka czujnika
  

Czujniki półprzewodnikowe przetwarzają padające fotony na prąd, który można zmierzyć za pomocą naszych przyrządów. Fotodiody stosowane w tego typu czujnikach charakteryzują się wysoką czułością i niskim poziomem szumów, co umożliwia im wykrywanie bardzo słabych poziomów światła.

Filtry tłumiące muszą być używane podczas pracy powyżej poziomu miliwatów, ponieważ nasycają się powyżej ok. 1 W/cm2. Fotodiody są również wygodne do strojenia i ustawiania wartości szczytowych laserów ze względu na ich szybki czas reakcji. Zakres widmowy jest bardziej ograniczony niż w przypadku innych naszych technologii czujników. Urządzenia te nazywane są również czujnikami optycznymi. Czujniki półprzewodnikowe/optyczne są ograniczone do pomiaru mocy lasera CW.

Coherent High Sensitivity Optical Power Sensors

Coherent® High Sensitivity Optical Power Sensors are semiconductor sensors designed for nanowatt to low milliwatt continuous wave laser measurements. These semiconductor sensors are available for detection from the ultraviolet to the infrared, and feature a removable light shield. An attenuator is also available that will boost power up to 5W.

Zakresy pomiarowe danej technologii

Technologie

Zakres spektralny technologii czujników Coherent i powłok absorbujących pokazano w poniższej tabeli.