[發(fā)明專利]高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010064738.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111238773A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大偉;胡晨璐;劉曉鳳;趙元安;連亞飛;朱美萍;易葵;邵建達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01J1/42
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置與方法，包括斬波器、第一光電探測器、第二光電探測器、楔形片和鎖相放大器。本發(fā)明利用光電探測器分別接收兩束光并轉(zhuǎn)換為電壓信號后輸入到所述的鎖相放大器，并做差分運算后測量差值信號大小，另外所述的斬波器的同步信號輸入鎖相放大器作為參考信號。本發(fā)明可有效實現(xiàn)監(jiān)測激光輸出功率變化量，顯著提高監(jiān)測分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光輸出功率變化量的測量，特別是一種高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置與方法

背景技術(shù)

激光器功率變化監(jiān)控系統(tǒng)在激光器應(yīng)用安全中有著核心地位與應(yīng)用價值，是激光器未來發(fā)展的重要方向。激光功率是高功率激光器中最主要的參量，激光輸出功率嚴(yán)重地影響著激光加工的質(zhì)量，因此，在加工過程中，如果能提高激光功率的測量精度，對于提高產(chǎn)品合格率有著極其重要的作用。

傳統(tǒng)的激光功率檢測方法是將激光照射到激光功率計或激光能量計上進行檢測。目前激光功率計的最小顯示分辨率可達(dá)到1nW左右，激光能量計的最小顯示分辨率可達(dá)到0.1nJ左右。然而只有在小量程時分辨率才能達(dá)到這個水平，當(dāng)測量大功率激光時，激光功率計和激光能量計的分辨率就非常低了。

以上檢測方法在測量大功率激光時分辨率低，當(dāng)光束功率有微小變化時，功率計有可能檢測不到。因此，如何提高監(jiān)測激光輸出功率變化的分辨率是激光輸出功率監(jiān)測測試必須要解決的關(guān)鍵性問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

為解決監(jiān)測激光輸出功率變化時出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明提出一種高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置與方法，該裝置可有效監(jiān)測激光輸出功率的變化。簡單易行，可提高監(jiān)測激光輸出功率變化的分辨率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置，其特點在于，包括斬波器、第一光電探測器、第二光電探測器、楔形片和鎖相放大器，沿激光輸出方向依次是所述的斬波器和楔形片，在所述的楔形片的前表面的反射光方向設(shè)置所述的第一光電探測器，在所述的楔形片的后表面的反射光方向設(shè)置所述的第二光電探測器，所述的第一光電探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第一輸入端相連，所述的第二光電探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第二輸入端相連，所述的斬波器的同步信號輸出端與所述的鎖相放大器的參考信號輸入端相連；

利用述的高分辨激光輸出功率變化量監(jiān)測裝置對激光輸出功率變化量的測量方法，包括如下步驟：

1)在鎖相放大器的“SIGNAL INPUT”區(qū)域按“Input”按鈕，選中“A-B”檔，使得鎖相放大器處于差分運算的工作模式下，輸出差分信號；

2)在激光照射方向依次安裝所述的斬波器和楔形片，當(dāng)激光脈沖照射到該楔形片時，會分別在前、后表面產(chǎn)生反射，在其前表面產(chǎn)生的反射光的方向處安裝所述的第一光電探測器；在其后表面產(chǎn)生的反射光的方向處安裝所述的第二光電探測器，第一光電探測器輸出端連接所述的鎖相放大器的第一輸入端；第二光電探測器的輸出端連接所述的鎖相放大器的第二輸入端，所述的斬波器輸出端連接所述的鎖相放大器的參考信號輸入端，對待測的高分辨激光束進行測量，鎖相放大器輸出信號為S；

3)根據(jù)鎖相放大器輸出信號S與激光輸出功率P成線性關(guān)系，鎖相放大器輸出信號S的波動，觀測到激光輸出功率P的波動，若S的值保持穩(wěn)定，則激光輸出功率P也保持穩(wěn)定。