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测量强大的激光输出采取有力的方法

文章：Bill Schweber

而不是测量高功率激光输出水平的量热法，相反的方法使用辐射压力在高反射镜上的力。

工程师通常必须测量功率，并且这种功率可以采用许多形式：DC或低频，有线或无线RF或光学。此外，要测量的动态功率范围跨越跨越毫到数十年来跨越千瓦的普通股份是常见的，它在极低或非常高的极端情况下，挑战变得最令人生畏，因为两者都能进行测量并评估其准确性。

在某些方面，MINISTULE光功率水平是最困难的。原因是光子只是不喜欢被捕获或测量，并且通过评估它们的波长和数量来做这种方法，从而难以做出几乎任何事情都会扰乱场景。（这就是为什么单光子探测器是测试和测量世界中的迷人主题。）当然，由于光功率水平从飞兆瓦，微，米利和公正的瓦特增加，当然，测量情况简化。

但是，当光学力量达到千瓦特时，甚至数十只千瓦地区会发生什么？激光器现在用于这些功率水平的工业焊接（并且还有那些正在开发的长途激光的“射线枪”。焊接系统需要采用合理良好的精度来了解激光功率，因此它们可以仔细定制热型材。

测量较高激光功率水平的标准方法是通过具有校准热传感器的热量测定法，将撞击光功率转化为热量并测量所得温度升高。反过来，可以模拟和与功率水平进行建模和相关。在持续的制造过程中，这是准确但不切实际的。此外，必须冷却热电堆传感器，因此强烈的激光功率不会燃烧传感器本身。

这就是为什么由一个系统开发的NIST和这个结合科学公司是一个有趣的替代方案。该系统而不是将激光功率转换为加热然后散发，而是测量激光 - 正式称为辐射压力的无麻子光子的力 - 当激光器撞击高度反射镜组件时（图1）。该镜子涂层以反映99.9％的入射光，因此自加热是可管理的。

图1为什么可以反映时消散？这种方法而不是测量热升高，而不是测量热梁在高反射镜上产生的辐射压力。（来源：NIST）

新系统提供了一些有趣的属性：

它对激光束无损。
它实际工作，实际上可以用作激光焊接系统的一部分，以在焊接循环期间监测功率电平。
虽然它在非常低的功率水平下不起作用，但它变得更好（更准确）作为激光功率，从而增加辐射压力。
这是简单的，至少原则上（这些东西在现实中永远不会简单，当您处理KW的电力时），并且由于耗散而具有更少的冷却问题;对于10千瓦的光束，镜子处的耗散是一个适度的10 W.
感兴趣的参数是力，即使在相当低的水平下也可以以高精度和精度测量;100千瓦激光束产生约330毫克的等效重量。

基于标准的热量测定法激光功率单元可以测量高达500千瓦（哇，这是一个严重的功率，特别是激光束），新的辐射压力电表（RPPM）可以转到相同的级别。它最近测试和校准了现有的量热标准到20 kW，仍然是一个大量的功率水平，结果准确到约3％（图2）。