專(zhuān)利名稱(chēng)：智能化激光功率計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種智能化激光功率計(jì)，可用來(lái)測(cè)量激光器的輸出功率。
背景技術(shù)：
激光在日常生活各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，如激光掃描、激光打印、激光表演、 激光美容和激光醫(yī)療等等。在激光研究和激光應(yīng)用領(lǐng)域中，激光器輸出功率大小對(duì)技術(shù)人 員和工程師是很重要的參數(shù)。尤其是在激光器研究領(lǐng)域，對(duì)激光功率的穩(wěn)定度分析，應(yīng)實(shí)時(shí) 記錄與保存激光功率的變化。 在一些應(yīng)用領(lǐng)域中，人們對(duì)所需激光的波長(zhǎng)和功率有著嚴(yán)格的要求，這就要求功 率計(jì)能對(duì)各種波長(zhǎng)的激光功率進(jìn)行精確測(cè)量。目前一般只能測(cè)量單一波長(zhǎng)的激光功率，或 者通過(guò)更換濾光片和手動(dòng)換擋的方式來(lái)測(cè)量多種波長(zhǎng)的激光功率。其測(cè)量過(guò)程繁瑣，且測(cè) 量精度較低。常見(jiàn)的小功率光電型激光功率計(jì)， 一般都利用壓電法和干涉法的原理進(jìn)行設(shè) 計(jì)。壓電法是利用經(jīng)過(guò)斬波器調(diào)制的激光照射到一個(gè)腔體的吸收窗上，吸收窗上涂有一定 的吸收材料，吸收光轉(zhuǎn)化為熱，熱量經(jīng)吸收窗傳導(dǎo)到腔體內(nèi)部，使腔體內(nèi)空氣產(chǎn)生壓力，此 壓力可由壓電傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大處理，由此電信號(hào)的大小來(lái)標(biāo)明激光功率的 大小。這種方法在測(cè)量中的干擾因素比較多，例如吸收材料的性能、空氣壓力的轉(zhuǎn)化效率等 等，非常容易引起測(cè)量誤差。干涉法的原理是玻璃被加熱時(shí)，隨溫度升高玻璃的厚度和折射 率增加，這種變化可以通過(guò)干涉原理檢測(cè)到，使用一束激光作為探測(cè)光線照射到玻璃片的 表面，則探測(cè)光線在前表面的反射光線和后表面的反射光線之間產(chǎn)生干涉，由于干涉條紋 的位置和光程差相關(guān)，也就是和玻璃片的厚度及折射率相關(guān)，所以可以利用此原理測(cè)量到 玻璃片厚度及折射率的變化。而當(dāng)玻璃片被連續(xù)功率的激光器加熱到足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，系 統(tǒng)溫度的升高和激光的功率成比例，利用此效應(yīng)可以設(shè)計(jì)激光功率探測(cè)器。這種方法在實(shí) 際測(cè)量中缺點(diǎn)是需要一個(gè)長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間，使得激光測(cè)量的實(shí)時(shí)性和精確性都有所降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有激光功率計(jì)的上述缺陷，提供了一種智能化激 光功率計(jì)，該激光功率計(jì)在激光測(cè)量中，對(duì)激光的響應(yīng)時(shí)間大大縮短，并且降低了信號(hào)轉(zhuǎn)化 步驟，彌補(bǔ)了目前市面上一般激光功率測(cè)量設(shè)備的缺陷。同時(shí)該功率計(jì)還具有存儲(chǔ)激光功 率值、在線顯示激光平均功率，通過(guò)微機(jī)讀取存儲(chǔ)功率值、也可用于對(duì)激光輸出功率穩(wěn)定度 進(jìn)行離線分析與評(píng)價(jià)，同時(shí)還具有體積小便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。包括殼體2、光電二極管1、 電路板3、液晶顯示屏4、電源6、支桿7和底座8。其中殼體2的底端通過(guò)支桿7固定在底 座8上。電路板3上包括放大器9、嵌入式計(jì)算機(jī)10和通信芯片11。殼體與電路板圍成一 空間，在殼體上設(shè)置有一開(kāi)口 ，光電二極管的接收端正對(duì)著該開(kāi)口處，光電二極管的輸出端 與電路板上的放大器9的輸入端相連，放大器的輸出端與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，通信芯片11 和液晶顯示屏4均與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，電源6為以上各電路部分提供電源，通信芯片的接口 、電源6的接口 、以及液晶顯示屏均布置在電路板背向殼體的一面。所述的嵌入式計(jì)算機(jī) 內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和通信接口，通信芯片11和液晶顯示屏通過(guò)通信接口與嵌入 式計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)與外部的數(shù)據(jù)交換。光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信 號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì) 該信號(hào)進(jìn)行處理后得到激光平均功率值，并存儲(chǔ)在嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)空間，同時(shí)并 將該存儲(chǔ)值送至液晶顯示屏顯示。通過(guò)通信芯片與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信口可以改變本 智能化激光功率計(jì)調(diào)整設(shè)備自身的平均測(cè)量速度，即通過(guò)通信口 ，使用者可以改變智能化 激光功率計(jì)兩次測(cè)量之間的相隔時(shí)間。除此以外，使用者也可以通過(guò)通信口設(shè)置待測(cè)激光 的波長(zhǎng)，使本智能化激光功率計(jì)可以測(cè)量寬頻譜的激光功率。最后，本智能化激光功率計(jì)還 允許使用者調(diào)整此設(shè)備的工作模式，以此測(cè)量和顯示不同情況的激光功率值。 與現(xiàn)有功率計(jì)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) 1)本實(shí)用新型的檢測(cè)元件為光電二極管，其響應(yīng)時(shí)間短，靈敏度高； 2)采用的數(shù)據(jù)處理器為嵌入式計(jì)算機(jī)，使得功能智能化、體積小、具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功
能和計(jì)算機(jī)接口； 3)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所用器件少、體積小、成本低、功能多以及攜帶方便，具有 計(jì)算機(jī)接口和存儲(chǔ)功能。在測(cè)量方面可適應(yīng)所有可見(jiàn)光波段，測(cè)量速度快慢可以設(shè)置，最短 響應(yīng)時(shí)間10nS，檢測(cè)功率范圍0. lmW-99. 9mW，精度0. lmW。內(nèi)置200KB可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空 間，且具有RS232通信功能。

圖1激光功率計(jì)組成原理圖 圖2激光功率計(jì)背面示意圖 圖3激光功率計(jì)電路圖 1、光電二極管，2、殼體，3、電路板，4、液晶顯示屏，5、通信接口 ， 6、電源，7、支桿，8、底座。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明 本實(shí)施例使用的測(cè)量采用光電式，所有功能由嵌入式計(jì)算機(jī)完成。激光功率計(jì)組 成如圖1所示。圖中各數(shù)字所代表的部件分別是殼體2、光電二極管1、電路板3、液晶顯 示屏4、計(jì)算機(jī)通信口 5、電源6、支桿7和底座8。各個(gè)部件互相連接形成一個(gè)封閉的測(cè)量 器件。其中，殼體2的底端通過(guò)支桿7固定在底座8上，電路板3上包括放大器9、嵌入式 計(jì)算機(jī)10和通信芯片ll，殼體與電路板圍成一空間，在殼體上設(shè)置有一開(kāi)口，光電二極管 的接收端正對(duì)著該開(kāi)口處，光電二極管的輸出端與電路板上的放大器9的輸入端相連接， 放大器的輸出端與嵌入式計(jì)算機(jī)相連接，通信芯片11和液晶顯示屏4均與嵌入式計(jì)算機(jī)相 連接，電源6為以上各電路部分提供電源。通信芯片與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口、液晶顯示 屏、電源6的接口均布置在電路板背向殼體的一面。 智能化激光功率計(jì)的工作過(guò)程是以光電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換數(shù)值為基礎(chǔ)，在這個(gè)基礎(chǔ) 上對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析并進(jìn)行顯示。光電二極管1將激光功率轉(zhuǎn)換為光電流，殼體2在光電二極管前形成光欄，殼體里外均涂黑，電路板3內(nèi)側(cè)有嵌入式計(jì)算機(jī)(內(nèi)置AD功能， 采集光電壓做模數(shù)轉(zhuǎn)換)，液晶顯示屏4顯示測(cè)量平均值和工作模式。通過(guò)微機(jī)RS232通信 口 5可設(shè)置改變激光功率計(jì)的工作模式和讀取已經(jīng)保存的功率值。 圖2是接收頭背面(電路板4的外面)示意圖。背面是涂黑電路板3，在電路板外 面有液晶顯示屏4， RS232通信接口座(DB9-F)5和電源座6。電路板里面有放大器9、嵌入 式計(jì)算機(jī)10和通信芯片11。 圖3是電路板3的電路原理框圖。光電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器9放大后進(jìn)入計(jì)算機(jī)10做 AD轉(zhuǎn)換。嵌入式計(jì)算機(jī)選用ATMEL公司所生產(chǎn)的AT89SAM7S128。嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)置模數(shù) 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和通信接口 ，光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)嵌入 式計(jì)算機(jī)內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理后得到 激光功率值，并存儲(chǔ)在嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)空間，同時(shí)并將該存儲(chǔ)值送至液晶顯示屏4 顯示，并通過(guò)通信芯片11轉(zhuǎn)換為RS232電平輸出。通過(guò)通信口，使用者可調(diào)整智能化激光 功率計(jì)自身的平均測(cè)量速度，即通過(guò)通信口 ，使用者可以改變智能化激光功率計(jì)兩次測(cè)量 之間的相隔時(shí)間。除此以外，使用者也可以通過(guò)通信口設(shè)置待測(cè)激光的波長(zhǎng)，使本智能化激 光功率計(jì)可以測(cè)量寬頻譜的激光功率。最后，本智能化激光功率計(jì)還允許使用者調(diào)整此設(shè) 備的工作模式，以此測(cè)量和顯示不同情況的激光功率值。 本實(shí)用新型激光功率計(jì)在測(cè)量方面可適應(yīng)波長(zhǎng)范圍400-1000nm，響應(yīng)時(shí)間10nS， 檢測(cè)功率范圍O. lmW-99. 9mW，精度0. lmW，能存儲(chǔ)200KB功率數(shù)據(jù)，且通過(guò)RS232，具有與PC
機(jī)通信的功能。
權(quán)利要求智能化激光功率計(jì)，其特征在于包括殼體(2)、光電二極管(1)、電路板(3)、液晶顯示屏(4)、電源(6)、支桿(7)和底座(8)，其中殼體(2)的底端通過(guò)支桿(7)固定在底座(8)上，所述的電路板(3)上包括放大器(9)、嵌入式計(jì)算機(jī)(10)和通信芯片(11)，所述的殼體與電路板圍成一空間，在殼體上設(shè)置有一開(kāi)口，光電二極管的接收端正對(duì)著該開(kāi)口處，光電二極管的輸出端與電路板上的放大器(9)的輸入端相連，放大器的輸出端與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，通信芯片(11)和液晶顯示屏(4)均與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，電源(6)為以上各電路部分提供電源，通信芯片的接口、電源(6)的接口、以及液晶顯示屏均布置在電路板背向殼體的一面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化激光功率計(jì)，其特征在于所述的嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)置 模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和通信接口 ，光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò) 嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到嵌入式計(jì)算機(jī)，嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理后 得到激光功率值，并存儲(chǔ)在嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)空間，同時(shí)并將該存儲(chǔ)值送至液晶顯 示屏顯示。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種智能化激光功率計(jì)，可用來(lái)測(cè)量激光器的輸出功率。該功率計(jì)包括殼體、光電二極管、電路板、支桿、底座等部分。殼體的底端通過(guò)支桿固定在底座上，電路板上包括放大器、嵌入式計(jì)算機(jī)和通信芯片，殼體與電路板圍成一空間，在殼體上設(shè)置有一開(kāi)口，光電二極管的接收端正對(duì)著該開(kāi)口處，光電二極管的輸出端與電路板上的放大器的輸入端相連，放大器的輸出端與嵌入式計(jì)算機(jī)相連，通信芯片和液晶顯示屏均與嵌入式計(jì)算機(jī)相連。該激光功率計(jì)在激光測(cè)量中，對(duì)激光的響應(yīng)時(shí)間大大縮短，同時(shí)還具有存儲(chǔ)激光功率值、在線顯示激光平均功率，通過(guò)微機(jī)讀取存儲(chǔ)功率值、也可用于對(duì)激光輸出功率穩(wěn)定度進(jìn)行離線分析與評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01J1/42GK201508234SQ200920246609
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者寧可慶, 彭月祥, 王麗, 高然 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)