激光功率与能量测量

激光的特性，包括它在时间、空间和频谱中的分布特性，由各种激光参数表征。激光参数测量是激光技术中的一个重要方面，也是激光器的研究、生产和应用中的一项基础工作。激光功率与能量测量主要是连续激光功率和脉冲激光能量的测量。这些参数表明激光的有无和强弱。其他激光参数的测量，大多与功率和能量的测量有关。对于脉冲激光，常用能量计直接测量单个或数个脉冲的能量，也可用快响应功率计测量脉冲瞬时功率并对时间积分而求出能量。对于连续激光，可以直接用功率计测量激光功率，也可以用测量一定时间内的能量的方法求出平均功率。激光功率计和能量计的接收器通常有光电型和光热型两种，仪器的示值与所测激光功率或能量成线性关系。光电型的灵敏度高、响应快；光热型的光谱响应曲线平坦、稳定性好。不同种类的激光需要用不同的仪器测量。大功率激光测量常用流水式量热计，调Q激光能量测量常用体吸收型和多次反射式量热计。为了避免强激光的损害，激光功率和能量测试系统配有各种形式的衰减器。激光频谱特性参数测量包括波长、谱线宽度和轮廓、频率稳定性和相干性等参数的测量。激光波长测量使用光谱仪和干涉仪。大多数激光波长计的主体部分是干涉仪。也可用差拍和外差的方法测量激光波长。激光波长测量需要各级标准波长谱线辐射源。一般可使用各种元素灯。某些分子饱和吸收谱线稳定的高稳激光，其波长值的相对不确定度小于1×10-10,可作为精密测量的标准。在日常实验中，可用某些原子、分子的饱和吸收谱或光电流谱的谱线波长值来标定。后者方法比较简便，标定精度可达0.001埃。由于光速已知,波长测量也可通过光频测量来实现，但这需要有利用微波频标来测量光频的频率测量链。激光频率稳定性是指连续运转的激光，在一定时间间隔内，频率起伏的方差与该时间内的平均频率之比。频率稳定性通常用拍频方法测量。谱线宽度测量须使用高分辨率的光谱仪和干涉仪。激光的相干性也可用干涉技术测量。激光空域特性参数测量包括测量激光光束直径、发散角、椭圆度、横模式、近场和远场花样等。这些参数是通过测量激光功率或能量的相对空间分布得到的。光束直径的定义是,在确定的光束横截面上,激光强度降至中心值的1/2（或1/e、1/e2）处的环的直径。激光发散角则是光束直径对激光器输出窗所张的角。因此，它们的基本测量方法是，用配有狭缝或光阑的能量或功率探测器沿光束横截面扫描，或者把阵列探测元件直接对准光束测量，借助电视录像扫描技术获得图形和数学显示。测量光束直径、远近场花样和发散角的一种简便而粗略的方法，是将已感光的相纸、荧光材料或像增强器的靶面置于光束的适当部位，取得光束的形状，并对它进行分析和测量。当激光能量或功率足够强时，在激光输出的方向上放置一个长焦距透镜，观测其焦平面上靶材烧蚀的孔径，就可以测出发散角。激光时域特性参数测量包括脉冲波形和宽度、峰值功率、重复功率、瞬时功率、功率稳定性等的测量。峰值功率是较为重要的时域特性参数，但是它要通过激光能量和脉冲宽度或波形测量才能求出。激光时域参数测量需要配备响应速度足够快的线性探测器和记录、存储、显示系统。激光脉冲宽度在100～5纳秒时，使用带宽100～500兆赫的示波器，最好是记忆示波器或波形数字器。激光脉冲宽度短到1纳秒以下时,则使用高速电子光学条纹照相机，或双光子吸收荧光法和二次谐波强度相关法等测量技术。激光多参数测量系统常用于测量激光的时间波形、光谱、能量等参数激光束的光束参数(光场光强分布、光束宽度、发散角等基于ＰＸＩ总线的电控系统要完成以下功能：频率测量、时间测量、能量测量、光束质量测量于，要对激光发射角进行测量