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基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置

徐涛 赵亚如

徐涛,赵亚如. 基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置[J]. 计量科学与技术,2021, 65(8): 15-18, 54 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9059
引用本文: 徐涛,赵亚如. 基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置[J]. 计量科学与技术,2021, 65(8): 15-18, 54 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9059
XU Tao, ZHAO Yaru. Calibration Device for CO2 Laser Power Based on Chopper Sampling and Attenuation Technique[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(8): 15-18, 54. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9059
Citation: XU Tao, ZHAO Yaru. Calibration Device for CO2 Laser Power Based on Chopper Sampling and Attenuation Technique[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(8): 15-18, 54. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9059

基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9059
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2017YFF0205104)
详细信息
    作者简介:

    徐涛(1979-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:激光辐射度,邮箱:xutao@nim.ac.cn

Calibration Device for CO2 Laser Power Based on Chopper Sampling and Attenuation Technique

  • 摘要: CO2激光器输出功率的稳定性和调节能力较差,在激光功率校准中严重影响校准结果的重复性和校准功率范围。通过分光取样监测系统对CO2激光功率进行实时监测,可改善校准的重复性。但对于波长为10.6 μm的激光,常用的ZnSe镜片的监测比很不稳定,导致监测比的波动幅度过大。本文基于斩光原理,研制了斩光取样与衰减系统,衰减范围达到0.2%~50%。通过控制单元的优化设计,避免了同一束光路中两套斩光组件的相互干扰。对校准装置的监测比进行了测试,斩光取样系统的监测比不稳定度达到1.1%以内,显著优于CO2激光功率的不稳定度(约5%)和ZnSe镜片的监测比不稳定度(8.6%)。利用该装置进行了CO2激光功率校准测试,被测功率计修正因子的重复性(k=1)从无监测条件下的1.09%变为0.62%。本文提出的斩光取样与衰减系统,在CO2激光功率校准中提高了校准结果的重复性,增大了功率调节范围。
  • 图  1  CO2激光功率校准装置框图

    Figure  1.  Schematic diagram of the calibration device for CO2 laser power

    图  2  CO2激光功率监测曲线:ZnSe镜片取样器

    Figure  2.  CO2 laser power monitor curve with a ZnSe monitor

    图  3  CO2激光功率监测曲线:斩光取样器

    Figure  3.  CO2 laser power monitor curve with a chopper monitor

    图  4  CO2激光功率监测曲线:斩光取样器与斩光衰减器

    Figure  4.  CO2 laser power monitor curve with a chopper monitor and a chopper attenuator

    表  1  CO2激光功率计校准结果

    Table  1.   CO2 laser power calibration results

    序号标准监测值(W)标准值(W)被测监测值(W)被测值(W)修正因子(有监测)修正因子(无监测)
    12.69130.32.65329.61.00921.0236
    22.67631.02.69431.11.00350.9968
    32.64731.02.65030.61.01421.0131
    42.71031.82.70931.41.01241.0127
    52.55829.52.59629.61.01140.9966
    62.62930.12.62929.81.01011.0101
    72.71331.22.74031.60.99720.9873
    82.73831.52.73531.60.99570.9968
    92.65430.92.63630.51.00621.0131
    102.66231.22.67831.11.00921.0032
    重复性(k=1)0.62%1.09%
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  • 网络出版日期:  2021-07-14
  • 刊出日期:  2021-08-01

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