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如何选择功率计 激光功率计选型方法

作者: 时间:2012-10-07


生产的激光器功率是否达标?新到的激光设备是否达到规格书的参数?光学元件的损耗有多少?这些都需要用到激光功率计或能量计来测量。激光功率计/能量计的选择主要需要考虑如下几个参数:激光波长、功率/单脉冲能量、光束直径,选择具体型号时还要考虑损伤阈值留有一定的余量。

海纳光学pW级到25KW的功率测量解决方案,激光能量计可测能量范围240fJ~150J;有效孔径3mm Ø ~ 95mm Ø;最大允许重复频率6KHz;最大允许脉宽5ms




如何挑选30W激光功率计

Gentec公司为例,30W功率计有如下标准产品

可选型号

最大孔径

损伤阈值

冷却方式

最大平均功率

持续/一分钟内

最大可测能量

灵敏度

UP19K-15S-H5

19mm

36kw/m²

对流

15W/30W

15J

0.65mV/w

UP19K-30H-H5

19mm

36kw/m²

散热片

30W/60W

15J

0.65mV/w

UP19K-15S-W5

17mm

100kw/m²

对流

15W/30W

200J

0.65mV/w

UP19K-30H-W5

17mm

100kw/m²

散热片

30W/60W

200J

0.65mV/w

UP19K-30H-VR

18mm

700kw/m²

散热片

30W/35W

40J

0.34mV/w

 

 

已知功率和损伤阈值,推算过程如下

∵ 功率/面积=功率密度≤损伤阈值 圆面积=功率/损伤阈值

∴ 最小光束直径D≥√(圆面积×4/π),可算得五种型号对应的光束直径范围:

UP19K-15S-H5,UP19K-30H-H5:圆面积=30W/36kw/m²=0.083mm²。

∴最小光束直径D√(圆面积×4/π) =√(0.083×4/π) =0.326

   ∴ UP19K-15S-H5,UP19K-30H-H5 :光束直径范围0.326mm D 9.5mm

同理 UP19K-15S-W5,UP19K-30H-W5 :光束直径范围0.196mm D 8.5mm

UP19K-30H-VR :光束直径范围0.074mm D 9.0mm

小结:30W功率计在最重要的几个参数上,可选的孔径的范围基本上差别不大,差别就在于最大可测能量,灵敏度。如果长时间测试30W或以上的功率,可以选择相对瓦数大点的功率计。相反,如果30W的测试时间仅有几十秒,可以选低瓦数功率计。

但是,有些细节参数也需要客户根据实际情况挑选。比如UP19K-H型号的上升时间为0.6sec,光谱范围0.19-20um,噪声能量为0.02J;而UPK-W型号的上升时间为1.4sec,光谱范围0.19-10um,噪声能量为0.02JUP19-VR型号的上升时间为2.5sec,光谱范围0.3-2.5um,噪声能量为0.02J。海纳光学可以为您提供相应的指导。

 

案例1:选择一款合适的200W激光功率计

还是以Gentec-eo公司的产品为例,200W的功率计有如下标准型号

可选型号

最大孔径

损伤阈值

冷却方式

最大平均功率

持续/一分钟内

最大可测能量

灵敏度

UP19K-200W-H9

19mm

45kw/m²

水冷

200W/200W

25J

0.23mV/w

UP25N-250F-H12

25mm

45kw/m²

散热片

100W200W

40J

0.23mV/w

UP55N-100H-H9

50mm

45kw/m²

 散热片

100W/200W

200J

0.12mV/w

UP55M-200W-VR

55mm

700kw/m²

水冷

200W/200W

500J

0.04mV/w

在备选型号中:

UP19K-200W-H9光束直径范围:0.752mm D 9.5mm

UP25N-250F-H12光束直径范围:0.752mm D 12.5mm

UP55N-100H-H9光束直径范围:0.752mm D 22.5mm

UP55M-200W-VR光束直径范围:0.191mm D 27.5mm

同样挑选50WGentec-eo功率计时,需要注意光束的直径范围,最大可测能量,灵敏度,甚至是冷却方式以及因冷却方式而影响的功率计尺寸。详细的参数挑选可咨询我司的工程师。

 

案例2:选择一款合适的10000W激光功率计

10000W也就是10KW,能够提供这么大功率测量产品的公司不多

可选型号

最大孔径

损伤阈值

冷却方式

最大可测能量

重量

FLASH-10K-55

55mm

6KW-7kw/m²

10KW-5.5kw/m²

对流

10000W

2.15kg

BD-12KW-HD

100mm

500W-16kw/m²

5KW-6.5kw/m²

10KW-3.5kw/m²

水冷

12000W

3.3kg

同样根据前面的计算方法:

FLASH-10K-55在6KW时的光束直径范围:10.447mm D 27.5mm

10KW时的光束直径范围:15.215mm D 27.5mm

BD-12KW-HD在500W时的光束直径范围:9.772mm D 50.0mm

5KW时的光束直径范围:9.897mm D 50.0mm

10KW时的光束直径范围:19.073mm D 50.0mm

 

案例3:3J35J的能量计选型

3J的激光能量计比较好挑选,除了功率不一样外,其他重要的参数基本一致。只有重量和尺寸稍微不一样。

型号

QE25SP-S-MT

QE25SP-H-MT

最大可测能量(衰减片)

10J

10J

最大重复频率

6000Hz

6000Hz

孔径

25×25mm

25×25mm

 

无衰减

衰减后

无衰减

衰减后

功率

5W 

15W

10W

30W

1064nm单个波长能量

266nm 单个波长能量

3.0J

 0.44J

10j

1.45J

3.0J

 0.44J

10j

1.45J

1064nm,损伤阈值

0.50J/cm²

4JJ/J/cm²

0.50J/cm²

4J/J/cm²

532nm,7 ns,10Hz

0.07J/cm²

0.35J/cm²

0.07J/cm²

0.35J/cm²

266nm,7 ns,10Hz

0.07J/cm²

0.30J/cm²

0.07J/cm²

0.30J/cm²

最大损伤阈值

10w/cm²

600w/cm²

10w/cm²

600w/cm²

35J的Gentec-eo能量计

型号

QE95LP-S-MB

QE95LP-H-MB

QE95LPELP-S-MB

QE95LPELP-H-MB

最大可测能量(衰减片)

250 J

250 J

250 J

250 J

最大重复频率

40Hz

40Hz

10Hz

10Hz

孔径

95mm

95mm

95mm

95mm

 

无衰减

衰减后

无衰减

衰减后

无衰减

衰减后

无衰减

衰减后

1064nm

单个波长能量

70J

250

70J

250

70J

250

70J

250

266nm

单个波长能量

30J

50J

30J

50J

30J

50J

30J

50J

1064nm,

损伤阈值

1.2J/cm²

14J/cm²

1.2J/cm²

14J/cm²

1.2J/cm²

14J/cm²

1.2J/cm²

14J/cm²

532nm,7 ns

10Hz

0.6J/cm²

6J/cm²

0.6J/cm²

6J/cm²

0.6J/cm²

6J/cm²

0.6J/cm²

6J/cm²

266nm,7 ns

10Hz

0.5J/cm²

1J/cm²

0.5J/cm²

1J/cm²

0.5J/cm²

1J/cm²

0.5J/cm²

1J/cm²

最大损伤阈值

10w/cm²

600w/cm²

10w/cm²

600w/cm²

10w/cm²

600w/cm²

10w/cm²

600w/cm²

功率

20W

45W

40W

90W

20W

45W

40W

90W

 

结论:选择能量计型号的时候,在同一个可测能量大小的情况下,只要选好相对应的功率,最大重复频率和尺寸重量,其它参数在同一个可测能量大小下是相同的。

 


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