摘要：在当今激光技术迅猛发展的态势下,高功率激光于通信、材料加工等诸多领域扮演着至关重要的角色。而精准测量激光功率，是保障这些应用稳定且高效运行的关键要素。当前，激光功率测量主要依赖各类传感器，其工作原理是将光功率转化为可测量的电流或电压。不同传感器基于不同的物理原

在当今激光技术迅猛发展的态势下,高功率激光于通信、材料加工等诸多领域扮演着至关重要的角色。而精准测量激光功率，是保障这些应用稳定且高效运行的关键要素。当前，激光功率测量主要依赖各类传感器，其工作原理是将光功率转化为可测量的电流或电压。不同传感器基于不同的物理原理，各自具备独特的特性与应用场景。

积分球式光功率测量仪：革新传统测量方式

积分球式光功率测量仪作为一种无源器件，为解决激光功率测量难题提供了有效的途径。它是一个带有若干开口（端口）的空心球体，内部均匀涂覆着聚合物或者金属涂层，这些开口用于激光束的输入与输出。

积分球式光功率测量仪的工作原理

积分球式光功率测量仪的空心球体内表面采用高反材料制成，能够对入射光进行高度散射。当入射激光束进入积分球式光功率测量仪后，会经历多次强漫反射，最终均匀散射至整个球面。这种特殊的结构使积分球式光功率测量仪在激光功率测量中具备独特优势。

积分球式光功率测量仪的材质选择依据不同的波长范围而定。对于250nm 2.5μm波长范围的测量，通常采用适用于该波段的特殊聚合物制作空心球体。而涂有硫酸钡（BaSO₄）的铝制球体虽价格低廉，但随着时间推移颜色会发黄，影响测量精度，不适用于精确的激光功率测量。对于波长范围在700nm 20μm的测量，常采用在金属表面镀金的方式。由于许多高功率激光器的光谱范围在700nm 20μm，铜和铝成为较为理想的导热基底材料。

积分球式光功率测量仪与光电二极管的组合优势

将光电二极管固定于积分球式光功率测量仪球壁，它仅接收进入积分球式光功率测量仪的部分激光功率。此时接收到的激光会发生显著变化：其一，功率密度变得完全均匀；其二，即便入射辐射为偏振光，照射到光电二极管上的也为非偏振光；其三，传感器所接收的功率已大幅削弱。

这种组合形成的激光功率传感器兼具了光电二极管反应灵敏和能够检测较大功率的优点。不同尺寸的积分球式光功率测量仪对应着不同的系统灵敏性。而且，探测器不再受功率密度均匀性、偏振、入射光入射角度和入射位置的限制。由于光电二极管自身尺寸并非限制因素，积分球式光功率测量仪可用于较大光束直径的测量。同时，积分球式光功率测量仪内表面面积比其输入孔径至少大20倍，使得其内壁接收的功率密度远小于热电堆表面接收的功率密度，并且内表面材料能够承受较高的功率密度，且不会随时间推移而发生变化。此外，位于积分球式光功率测量仪上的其他测量端口，如光纤接口，可为激光光谱的同步测量等进一步应用提供便利。

激光功率测量的行业痛点

在通信领域，光束的快速传播要求测量设备具备快速且精准的响应能力。而在激光精密切割和焊接等应用中，激光功率的波动会严重影响产品的加工品质，因此功率稳定性成为衡量激光性能的重要指标。这就迫切需要一种能够快速反馈功率变化情况的测量工具。传统的光电二极管和热电堆传感器在某些方面存在不足，例如对功率密度均匀性、偏振以及入射角度和位置较为敏感，难以满足复杂环境下的高精度测量需求。

国仪光子积分球光谱功率测试系统：测量精准度的新飞跃

国仪光子推出的积分球光谱功率测试系统，为激光功率测量带来了更为精确和可重现的解决方案。该系统采用优质的PTFE高漫反射材料积分球式光功率测量仪收集光源，其独特的几何结构设计，使激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响，能够准确测量光源的光谱和功率。

通过光功率计和光纤光谱仪分别测量光源的功率和波长，并借助专业的软件输出测量结果。针对一些特殊应用，还可通过增加衰减方式进行衰减。同时，该系统的校准可溯源至国家淮技术研究院（NIST），确保了测量结果的准确性和可靠性。

实际应用案例

在材料加工领域，使用配有水冷系统的积分球式光功率测量仪来测量高功率激光器的实时功率波动。由于高功率激光会使积分球式光功率测量仪发热，为避免光电二极管因温度变化导致测量不精确，可通过积分球式光功率测量仪的光纤接口，使用光纤与光功率计连接。整个系统作为一个整体进行校准，确保了精确的功率测量。而且，光功率计通过USB供电和控制，极大减少了线缆的使用。

通过这样的测量系统，可以清晰地观察到激光器的功率波动情况。例如，在某些情况下，可以看到激光器在低功率时非常稳定，而当功率增大到最大功率时，会出现一定比例的长期波动和快速波动，这些波动是传统热电堆探测器无法检测到的。

积分球式光功率测量仪测量技术的优势总结

由积分球式光功率测量仪和光电二极管组合而成的传感器，堪称一种理想的激光功率测量传感器。对于高功率激光器的测量，它能够让操作者捕捉到热电堆探测器无法察觉的激光功率波动，如CW模式运行期间的波动、启动激光器时的瞬态和过冲波动以及运行期间的短时下降波动。

此外，由于测量不受光束发散度的限制，积分球式光功率测量仪可广泛应用于基于激光的各种测量场景，如在折射物和散射物的传输测量中。例如，通过测量激光在可焊接塑料材料中的传输情况，能够确定焊接激光器的最佳运行参数。国仪光子的积分球光谱功率测试系统，凭借其先进的技术和精准的测量能力，为高功率激光测量领域注入了新的活力，推动了激光应用技术的进一步发展。

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来源：国仪光子