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。
以Gentec公司为例，30W功率计有如下标准产品
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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 |
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UP19K-15S-H5 |
19mm |
36kw/m² |
对流 |
15W/30W |
15J |
0.65mV/w |
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UP19K-30H-H5 |
19mm |
36kw/m² |
散热片 |
30W/60W |
15J |
0.65mV/w |
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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 |
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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0.02J；UP19-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
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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 |
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UP19K-200W-H9 |
19mm |
45kw/m² |
水冷 |
200W/200W |
25J |
0.23mV/w |
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UP25N-250F-H12 |
25mm |
45kw/m² |
散热片 |
100W200W |
40J |
0.23mV/w |
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UP55N-100H-H9 |
50mm |
45kw/m² |
散热片 |
100W/200W |
200J |
0.12mV/w |
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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50W的Gentec-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
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可选型号 |
最大孔径 |
损伤阈值 |
冷却方式 |
最大可测能量 |
重量 |
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FLASH-10K-55 |
55mm |
6KW-7kw/m² 10KW-5.5kw/m² |
对流 |
10000W |
2.15kg |
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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，
在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
在5KW时的光束直径范围：9.897mm≤ D ≤ 50.0mm
在10KW时的光束直径范围：19.073mm≤ D ≤ 50.0mm
案例3:3J，35J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。
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型号 |
QE25SP-S-MT |
QE25SP-H-MT |
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最大可测能量（衰减片） |
10J |
10J |
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最大重复频率 |
6000Hz |
6000Hz |
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孔径 |
25×25mm |
25×25mm |
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无衰减 |
衰减后 |
无衰减 |
衰减后 |
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功率 |
5W |
15W |
10W |
30W |
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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 |
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1064nm，损伤阈值 |
0.50J/cm² |
4JJ/J/cm² |
0.50J/cm² |
4J/J/cm² |
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532nm,7 ns,10Hz |
0.07J/cm² |
0.35J/cm² |
0.07J/cm² |
0.35J/cm² |
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266nm,7 ns,10Hz |
0.07J/cm² |
0.30J/cm² |
0.07J/cm² |
0.30J/cm² |
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最大损伤阈值 |
10w/cm² |
600w/cm² |
10w/cm² |
600w/cm² |
35J的Gentec-eo能量计
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型号 |
QE95LP-S-MB |
QE95LP-H-MB |
QE95LPELP-S-MB |
QE95LPELP-H-MB |
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最大可测能量（衰减片） |
250 J |
250 J |
250 J |
250 J |
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最大重复频率 |
40Hz |
40Hz |
10Hz |
10Hz |
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孔径 |
95mm |
95mm |
95mm |
95mm |
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无衰减 |
衰减后 |
无衰减 |
衰减后 |
无衰减 |
衰减后 |
无衰减 |
衰减后 |
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1064nm 单个波长能量 |
70J |
250 |
70J |
250 |
70J |
250 |
70J |
250 |
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266nm 单个波长能量 |
30J |
50J |
30J |
50J |
30J |
50J |
30J |
50J |
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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 |
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532nm,7 ns 10Hz |
0.6J/cm² |
6J/cm² |
0.6J/cm² |
6J/cm² |
0.6J/cm² |
6J/cm² |
0.6J/cm² |
6J/cm² |
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266nm,7 ns 10Hz |
0.5J/cm² |
1J/cm² |
0.5J/cm² |
1J/cm² |
0.5J/cm² |
1J/cm² |
0.5J/cm² |
1J/cm² |
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最大损伤阈值 |
10w/cm² |
600w/cm² |
10w/cm² |
600w/cm² |
10w/cm² |
600w/cm² |
10w/cm² |
600w/cm² |
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功率 |
20W |
45W |
40W |
90W |
20W |
45W |
40W |
90W |
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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。
