GreenTEG公司激光功率探頭(OEM功率計(jì))特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例

一、激光功率探頭（OEM功率計(jì)）應(yīng)用背景

隨 著人們生活水平和消費(fèi)水平的提高，對產(chǎn)品和服務(wù)的要求也到達(dá)了一個(gè)新的高度。人們不再滿足于最初對產(chǎn)品的基本要求，比如激光精密加工行業(yè)，對產(chǎn)品的精度和 外觀要求非�？量�。在一些可能危及人身安全的行業(yè)，人們對產(chǎn)品可能帶來的安全問題和負(fù)面作用要求更苛刻。比如激光醫(yī)療、激光美容和高功率激光加工行業(yè)。解 決這一問題的關(guān)鍵在于保證激光生產(chǎn)過程中輸出穩(wěn)定的激光功率。在線實(shí)時(shí)監(jiān)控激光功率，成為當(dāng)下所有激光設(shè)備生產(chǎn)商面臨的首要問題。

激光功率探頭的出現(xiàn)徹底改變了原來簡單的工具式測量方式，激光功率探頭可以集成在激光加工設(shè)備中，在線實(shí)時(shí)對激光器輸出的功率做監(jiān)測。隨著下游客戶對激光設(shè)備的要求越來越高。更多的激光設(shè)備生產(chǎn)商選擇在設(shè)備出廠前會集成一個(gè)激光功率探頭，也稱為OEM功率計(jì)。這是激光功率探頭得到廣泛應(yīng)用的根本原因。

二、Green TEG激光功率探頭（OEM功率計(jì)）主要優(yōu)勢

根據(jù)市場的需求，瑞士GreenTEG公司推出結(jié)構(gòu)簡單，具有超高性價(jià)比的PCB基熱電功率探頭及芯片式功率探頭，其主要特點(diǎn)有：

1.價(jià)格低

2.體積小

基激光功率探頭由于沒有增加熱沉和表頭，體積要比常規(guī)功率計(jì)小。GreenTEG新推出的芯片式激光功率探頭和裝配式激光功率探頭更是將體積縮小到極限。僅有手機(jī)卡大小。在激光設(shè)備狹小的空間中能夠發(fā)揮無可替代的作用。

3． 測量精確

PCB基激光功率探頭雖然設(shè)計(jì)上省去了熱沉（可直接安裝在客戶提供的相應(yīng)熱沉上），但絲毫不影響其測量的準(zhǔn)確性及一致性。Green TEG PCB基激光功率探頭通過兩種方式完美的補(bǔ)償了基本功率變化帶來的測量誤差。第一種方法是在PCB鋁 基板上加裝了一個(gè)同樣規(guī)格的熱電堆探頭芯片作為基板溫度測量參考。測量功率值為兩塊熱電堆芯片信號的差值，這樣就完美補(bǔ)償基板溫度的變化，實(shí)現(xiàn)了真正的實(shí) 時(shí)補(bǔ)償。第二種方法是，在熱電堆功率探頭芯片旁增加了一個(gè)精確的熱敏電阻，通過急缺的計(jì)算實(shí)時(shí)校準(zhǔn)基板的溫度，從而實(shí)現(xiàn)功率的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

三、激光功率探頭（OEM功率計(jì)）分類

GreenTEG激光功率探頭（OEM功率計(jì)）非常典型，分別推出了激光功率計(jì)裸芯片，PCB基激光功率探頭、裝配式和集成式功率探頭。按照集成程度可分為以下幾類：

1.裸芯片

圖1 GreenTEG公司B01-SC和B05-SC裸芯片

裸芯片是GreenTEG激光功率探頭中最初級的傳感片，探測器鍍膜以后直接輸出的是一種未校準(zhǔn)的模擬信號。適用于設(shè)備集成需求量非常大的用戶，可以集成在功率計(jì)中，做成完整的功率計(jì)，也可以集成在激光光源當(dāng)中，對光源直接實(shí)時(shí)監(jiān)控。也可以用在激光系統(tǒng)中，客戶研發(fā)團(tuán)隊(duì)要比較強(qiáng)大。

2.PCB基激光功率探頭

 

圖2 GreenTEG公司B01-SMC、B05-SMC和B05-MC基于PCB芯片式激光功率探頭

基于PCB的芯片式激光功率探頭在全球最受歡迎，在體積特別小的前提下，價(jià)格確很低。是激光醫(yī)療，工業(yè)激光設(shè)備制造商的最佳選擇。這種PCB芯片式激光功率探頭量程雖然比較小，但客戶一般會采用分光測量的方式將高至上千瓦的激光分出一小部分進(jìn)行監(jiān)測。而且此款功率探頭（OEM功率計(jì)）裝配簡單、方便，只需要將芯片固定在要求的熱沉上即可。

3.GreenTEG裝配式激光功率探頭（OEM功率計(jì)）

圖3 GreenTEG公司C50-MC裝配式激光功率探頭（OEM功率計(jì)）

裝配式激光功率探頭B50-MC適用于3D打印，激光醫(yī)療和激光鉆孔等工業(yè)領(lǐng)域。比起芯片式功率探頭，裝配式激光功率探頭的優(yōu)勢在于量程范圍大，可覆蓋的激光功率范圍大。一般需要配套相應(yīng)放大電路使用，輸出的模擬電壓信號和激光功率成線性關(guān)系。

圖4 GreenTEG公司AMP系列放大電路

AMP系列放大電路是裝配式功率探頭和PCB芯片式功率探頭的可選設(shè)備，根據(jù)放大倍數(shù)的需求，GreenTEG提供了三種可選的型號（AMP204/AMP2050/AMP2060）供客戶選擇，每個(gè)型號的增益系數(shù)不同。

4.GreenTEG金屬殼式激光功率探頭（OEM功率計(jì)）

圖5 GreenTEG公司金屬殼式激光功率探頭C05-HC和C100HW

GreenTEG金屬式激光功率探頭是一款較為完整的功率探頭，產(chǎn)品按照功率范圍可分為5W/10W/50W/100W四種，其中5W和10W的激光功率探頭采用的是普通熱沉冷卻，50W和100W的采用的是水冷方式冷卻。C50-HW和C100—HW都會帶水路接口，金屬式功率探頭直接將放大電路集成在里面，輸出的是校準(zhǔn)和放大過的模擬信號，客戶可以直接將模擬的放大信號接在電壓計(jì)上讀出。這款功率探頭可以給客戶免去開發(fā)放大電路和集成的工序。

四、激光功率探頭（OEM功率計(jì)）應(yīng)用方案

1. 利用激光腔鏡漏光監(jiān)測功率

 

激光器的腔鏡雖然是一個(gè)全反鏡，但仍然會有一部分透射光，一般透射光比例為0.5%~2%之間。根據(jù)透射光和輸出光強(qiáng)度比例來監(jiān)測功率的變化，該方案在國外有多種應(yīng)用，既適用于激光源直接集成，也可以在激光加工系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，比如高功率CO2激光切割系統(tǒng)就采用的是該方案。

2.激光器輸出后，移動(dòng)反射鏡法檢測激光功率

 

激光功率探頭常常被集成在設(shè)備中對激光器的輸出功率做實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要是在兩個(gè)過程中發(fā)揮作用：激光加工之前，可以在很短的時(shí)間內(nèi)預(yù)先判斷激光功率是否正常，如果不正常可以反饋給激光器做校準(zhǔn)。激光加工過程中，可以實(shí)時(shí)對激光功率做監(jiān)測。前者在激光3D打印，激光醫(yī)療領(lǐng)域意義重大，后者在激光精密加工行業(yè)應(yīng)用廣泛，不影響生產(chǎn)效率。 

許多激光加工設(shè)備生產(chǎn)商在激光器輸出的光路上增加一個(gè)可移動(dòng)的反射鏡來控制激光功率檢測。激光器開啟時(shí)，處于激光功率檢測模式，看激光功率是否正常，如果正 常就可以將轉(zhuǎn)鏡移動(dòng)到光路上切換光路，進(jìn)行加工。這種方案在激光醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最多，要求檢測時(shí)功率探頭的響應(yīng)時(shí)間必須很快，GreenTEG的激光功率探頭目前是熱電堆功率探頭行業(yè)中響應(yīng)時(shí)間最快的產(chǎn)品，可達(dá)到0.1~0.2s。

這個(gè)方案的最大缺陷是加工的時(shí)候不能檢測，檢測的時(shí)候不能加工。

3.激光器輸出后，分光法監(jiān)測激光功率

采用分光片，分出一部分光，或者在45度全反鏡后面檢測漏光的方法。這種方案可以實(shí)時(shí)檢測激光功率。而且當(dāng)輸出的激光功率比較大的時(shí)候，我們現(xiàn)在用分光法，按比例分出來一部分光，通過監(jiān)測這一部分激光的功率值來推算出整個(gè)輸出的功率。選擇功率更小的激光功率探頭（OEM功率計(jì)）可以大大的減少成本和因?yàn)樵黾訜岢翈�來的體積。也不需要水冷裝置。我們強(qiáng)烈推薦此方案。然而，這個(gè)方案在科研領(lǐng)域應(yīng)用是有局限性的，主要是客戶對精度的要求非常高，這種方案可能達(dá)不到。

五、激光功率探頭（OEM功率計(jì)）輸出電壓和功率的轉(zhuǎn)換關(guān)系

輸出電壓和功率具有線性關(guān)系，意味著每個(gè)產(chǎn)品出場后都會有一個(gè)標(biāo)定系數(shù)。這個(gè)系數(shù)可以將電壓值轉(zhuǎn)換成激光輸出功率值。但是這個(gè)要求激光功率探頭的線性度必須非常好。

GreenTEG激光功率探頭擁有良好的線性度，在行業(yè)內(nèi)受到一致好評，如下圖6

圖6 GreenTEG公司激光功率探頭輸出線性圖

此外，輸出的激光功率還會受到激光波長和溫度影響，一般來說GreenTEG激光功率探頭（OEM功率計(jì)）的校準(zhǔn)波長是1064nm，如果您要用在532nm或者10.6um等其它波長上時(shí)，需要乘以系數(shù)。實(shí)時(shí)測量的過程中，任何一種熱電堆式激光功率探頭都會發(fā)熱產(chǎn)生熱漂移，GreenTEG激光功率探頭集成了一個(gè)熱敏電阻，通過測量輸出的阻值轉(zhuǎn)換成溫度系數(shù)，對溫度做補(bǔ)償。

六、GreenTEG激光功率探頭（OEM功率計(jì)）特點(diǎn)

1.價(jià)格超低

2.響應(yīng)時(shí)間超快

開創(chuàng)性的將熱電堆式激光功率探頭響應(yīng)時(shí)間提高至0.2S，特別是在利用移動(dòng)轉(zhuǎn)鏡法檢測激光器輸出功率時(shí)，可以大大提高生產(chǎn)效率。如圖7

圖7 GreenTEG激光功率探頭響應(yīng)時(shí)間曲線

 

3.體積超小

GreenTEG激光功率探頭（OEM功率計(jì)）最小尺寸僅有2mm×2mm。由于很多激光器廠家生產(chǎn)的激光源體積非常小，傳統(tǒng)功率探頭由于體積太大無法使用。GreenTEG在這個(gè)領(lǐng)域優(yōu)勢非常明顯。

4． 適用波長范圍寬

GreenTEG熱電堆式激光功率探頭可覆蓋幾乎全波段的范圍。0.19um到15um.

近日上海昊量光電和GreenTEG簽訂了代理協(xié)議，由昊量光電全權(quán)負(fù)責(zé)Green TEG公司激光功率探頭中國大陸，香港以及澳門地區(qū)銷售，市場及技術(shù)支持等工作。

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