如何選取激光功率

　　激光功率和能量計主要用來測量光源的輸出。無論光發射是來源於(yu) 弱光源（如熒光），還是來源於(yu) 高能量的脈衝(chong) 激光器，功率和能量計都是實驗室、生產(chan) 部門或是工作現場等多種應用環境中必不可少的工具。

　　雖然功率計和能量計是分別提供的，但隨著能夠適用大量不同類型的光學傳(chuan) 感器的通用型儀(yi) 表盤或顯示裝置的發展，它們(men) 也被合起來稱作單獨的一類儀(yi) 器——功率和能量計，或PEM。儀(yi) 器所采用的光學傳(chuan) 感器的類型，決(jue) 定了其能測量光功率還是光能量，通常單位分別瓦特（W）或焦耳（J）。具體(ti) 來講，功率計能夠測量連續波（CW）或者重複脈衝(chong) 光源，其所使用的傳(chuan) 感器通常是熱電堆或光電二極管。能量計則通常用於(yu) 測量脈衝(chong) 激光，即單脈衝(chong) 或者重複脈衝(chong) 光源，其所使用的傳(chuan) 感器包括熱釋電、熱電堆，或者帶有專(zhuan) 門為(wei) 測量脈衝(chong) 光源而設計的電路的光電二極管。

　　係統配置

　　一些製造商將功率或能量計分為(wei) 具有控製和示值讀數功能的測量部分（或儀(yi) 表盤）和傳(chuan) 感器部分（也稱為(wei) 探測器或探頭），兩(liang) 者結合在一起就組成一套“測量係統”。另一些廠商將這兩(liang) 者統稱為(wei) 測量儀(yi) 。無論哪種分類方式，傳(chuan) 感器都存儲(chu) 有校準信息，儀(yi) 表盤則測量傳(chuan) 感器的輸出電流，並參考校準表來輸出數據。

　　在某些配置中，儀(yi) 表盤會(hui) 作為(wei) 探測器與(yu) 用戶之間的接口，通過RS-232或者USB連接方式直接向電腦傳(chuan) 輸測量數據，在這種情況下，顯示裝置就不再是必需的了。測量數據可能包括功率、差值、總和、線性、對數值和幾個(ge) 通道同時衰減的曲線。大部分PEM儀(yi) 表盤是數字式的，但是對於(yu) 功率隻有小幅波動的應用而言，模擬式測試儀(yi) 就足以勝任了。

　　傳(chuan) 感器的選擇比較複雜。目前市場上應用的三種主要傳(chuan) 感器類型有：光電二極管、熱傳(chuan) 感器和熱釋電傳(chuan) 感器。光電二極管傳(chuan) 感器由光電二極管和ND）濾光片組成，以確保入射到探測器上的功率能夠保證傳(chuan) 感器線性工作，其中光電二極管通常選用矽（Si）、鍺（Ge）或銦砷化镓等材料，每種光電二極管具有不同的峰值波長和響應範圍。每個(ge) 光電二極管在不同的波長處具有不同的響應度。響應度的單位是A/W，代表了傳(chuan) 感器將入射光轉換為(wei) 電流的效率。具有快速響應時間的傳(chuan) 感器對波長敏感，因此最適用於(yu) 測量低功率激光。

　　熱傳(chuan) 感器通過將入射光轉換成熱能來測量功率或能量。熱傳(chuan) 感器在186nm~10.6μm的波長範圍內(nei) 具有平坦的光譜響應，因此其適用於(yu) 多波長或者非單色光的測量。光電二極管也可以測量紫外（UV）到紅外（IR）波段的波長，但是其在不同波長處具有不同的響應度，因此必須將激光波長輸入測量儀(yi) 以獲得正確的讀數。在1800 nm或更長的波長處，熱探測器通常是唯一的選擇。熱傳(chuan) 感器可以承受高功率激光，但是如果功率變化範圍較大的話，則需要幾秒鍾才能達到平衡。由於(yu) 不像光電二極管那樣靈敏，因此熱傳(chuan) 感器不適合用於(yu) 低功率測量。

　　熱釋電傳(chuan) 感器通過將光脈衝(chong) 能量轉換成電壓信號來測量脈衝(chong) 能量。熱釋電傳(chuan) 感器能響應較寬的波長範圍，但是其響應曲線不如熱傳(chuan) 感器那麽(me) 平坦。熱釋電傳(chuan) 感器隻能測量脈衝(chong) 光源，並有最小帶寬要求以使傳(chuan) 感器能夠“看到”脈衝(chong) 。

　　目前市場上的許多功率和能量計都兼容這三類傳(chuan) 感器（見圖1）。如果將通用型儀(yi) 表盤和功率傳(chuan) 感器一起使用，這套裝置就是功率計；如果將通用型儀(yi) 表盤和能量傳(chuan) 感器一起使用，這套裝置就是能量計。

　　圖 1：Thorlabs公司為(wei) 自由空間和光纖應用設計的PM100D功率計，可以兼容超過25種不同的功率和能量傳(chuan) 感器。根據所選取的傳(chuan) 感器，其可測量的光功率範圍為(wei) 100pW~250W，可測量的能量範圍為(wei) 3μJ~15J。當與(yu) 新型超緊湊的S150C係列光纖傳(chuan) 感器一起使用時，PM100D就變成了一款緊湊便攜的光纖功率計，是現場和實驗室應用的理想選擇。