一、什么是激光功率穩(wěn)定性?

激光器的功率通常是應(yīng)用中的關(guān)鍵變量，因?yàn)楣β实淖兓瘯?huì)改變激光應(yīng)用核心的測量結(jié)果。許多應(yīng)用都容易受到功率變化的影響，因此激光功率穩(wěn)定性變得至關(guān)重要。

激光功率是激光二極管的光發(fā)射，當(dāng)發(fā)射不穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)就有缺陷。不穩(wěn)定的一些來源包括：

● 激光結(jié)構(gòu)不良

● 溫度不穩(wěn)定

● 當(dāng)前不穩(wěn)定

● 光纖耦合不良

● 散熱不當(dāng)

任何使用激光源的操作都有一個(gè)舒適的穩(wěn)定性范圍，當(dāng)它超出這個(gè)范圍時(shí)，它可能會(huì)影響其所屬部分的質(zhì)量，而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最佳方法是穩(wěn)定的激光功率輸出。例如，激光材料分析中返回信號(hào)的幅度決定了材料的特性，例如厚度或可能的缺陷。如果沒有穩(wěn)定的激光器為此類測量提供一致的光，可能會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確和誤導(dǎo)性的測量。同樣，如果使用激光進(jìn)行遠(yuǎn)程氣體傳感或太空探索領(lǐng)域，則必須使用準(zhǔn)確、穩(wěn)定的儀器。不穩(wěn)定的儀器可能會(huì)完全破壞項(xiàng)目并產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。

二、激光功率不穩(wěn)定的影響

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光可以幫助摧毀腎結(jié)石、幫助眼科手術(shù)或診斷癌癥等疾病。核聚變、粒子加速和顯微鏡等研究應(yīng)用都依賴于激光。這些激光器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性對(duì)于確保數(shù)據(jù)和結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

三、哪些因素決定激光功率穩(wěn)定性?

激光器裝置的結(jié)構(gòu)因素，例如光纖耦合和散熱器組件，會(huì)影響穩(wěn)定性，但也有許多外部因素。例如，由于激光器是高帶寬器件，電源穩(wěn)定性差將直接轉(zhuǎn)化為激光器穩(wěn)定性差。這種穩(wěn)定性在其短期表現(xiàn)中以亞秒級(jí)變化的形式表現(xiàn)出來，可能構(gòu)成“噪音”。然而，它也會(huì)影響數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)年的長期性能。

另一個(gè)關(guān)鍵因素是激光器的溫度。溫度控制不良會(huì)影響激光器的性能，并最終損壞內(nèi)部光學(xué)器件和光纖耦合。隨著激光器的完整性隨著時(shí)間的推移而惡化，這種損壞將導(dǎo)致進(jìn)一步、更嚴(yán)重的問題。這些內(nèi)部組件也會(huì)受到年齡的影響，因此激光器越老，其功率輸出就越不穩(wěn)定。

四、監(jiān)控激光功率穩(wěn)定性的方法

有多種方法可以監(jiān)控激光器的穩(wěn)定性，并可以采取措施來解決任何不穩(wěn)定問題?？梢允褂脦追N不同類型的激光功率計(jì)，例如連續(xù)功率檢測監(jiān)視器或全功率監(jiān)視器。

對(duì)于全功率測量，可以使用光電探測器來捕獲部分激光功率。這些探測器是硅、鍺或砷化銦鎵 (InGaAs)。還可以將積分球與半導(dǎo)體探測器一起用于高功率應(yīng)用。對(duì)于某些人來說，基于熱電堆的探測器是一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，但這些解決方案也可能不太準(zhǔn)確。

對(duì)于連續(xù)功率測量，內(nèi)部監(jiān)控光電二極管可以提供反饋，但該反饋的質(zhì)量完全取決于激光器的設(shè)計(jì)。例如，抽頭耦合器適用于光纖耦合激光器，分束器適用于自由空間激光器，并且每個(gè)分束器都分出一小部分激光功率來為光學(xué)探測器供電。

五、修復(fù)穩(wěn)定性的方法

還可以通過消除一些外部因素并處理更多內(nèi)部因素來提高激光器的穩(wěn)定性。使激光系統(tǒng)更加穩(wěn)定的一種重要方法是在使用前讓儀器有時(shí)間預(yù)熱。激光裝置的許多內(nèi)部組件(例如電阻器和電容器)會(huì)隨著溫度而變化。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果并使您的設(shè)置更加穩(wěn)定，應(yīng)該讓儀器實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定。

激光在打開時(shí)的功率與幾分鐘后的功率有相當(dāng)大的差異。大多數(shù)制造商提供測量和控制電子設(shè)備通電一小時(shí)的建議，使你的設(shè)置更加穩(wěn)定的另一種方法是始終在相同的環(huán)境條件下使用激光器。盡力保持一切相同，包括環(huán)境溫度、冷卻機(jī)制、激光波長、功率水平和預(yù)熱時(shí)間。

確保系統(tǒng)更穩(wěn)定的另一種方法是使用優(yōu)質(zhì)激光驅(qū)動(dòng)器。使用好的驅(qū)動(dòng)器，功率波動(dòng)不會(huì)嚴(yán)重影響激光器的輸出。同樣，投資一個(gè)具有良好溫度穩(wěn)定性的優(yōu)質(zhì)溫度控制器。例如，正確安裝設(shè)備的高質(zhì)量散熱器將確保激光使用產(chǎn)生的熱量不會(huì)影響其整體性能。

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