用于激光功率和能量测量的热探头的热电堆技术
测量功率和能量的热力学方法是通过将辐射能量吸收并转换成热量,从而使吸收器温度上升。吸收的能量通过热区(激光撞击的地方)和冷却区(产生热量的地方)之间的温度梯度函数来测量,这种测量可以通过热电偶阵列(热电堆)进行。温差将在每个热电偶的末端产生电压,如果阵列被适当地分布在传感器的表面上,所产生的总电压将与入射功率或能量成正比。
这种方法的一个强的大优点是,由于产生的电压取决于热区和冷区之间的温差,所以不会受到环境温度变化的影响。
为了消除产生的热量,必须将热传感器放置在散热外壳内,根据热量的多少,可以通过简单的传导、低电压风机或水来冷却。
传感头的最终形状和尺寸必须仔细设计,以保持传感器的温度在其工作范围内。
热探测器在功率(线性)的增加时也具有高的线性响应度;通常,在极端工作下发生的线性度的下降通过热敏电阻来补偿。
由于其优化的热设计,Laser Point的探测器具有优秀的线性度:这幅图显示了一个非补偿的风冷的600瓦探头(Mod A-600-D60-HPB)工作到高达850W的线性度,与NIST参考相比。 它只显示了在极值下下降了3%,远远高于规格要求。
另一个热探测器的优点是它们几乎不依赖于激光束的大小和位置。 事实上,由于产生的热量都流过热电偶,无论它们是圆型(径向热堆)还是线条型的,热区和冷区相互面对(轴向热堆),总信号(激光功率)是由所有热电偶的积分给出。
响应时间由热阻、热容量和传感盘的几何尺寸决定。 通过合适的Laser Point功率计的加速度算法显著降低了探测器的本征响应时间