پاورمتر و انرژی متر

پاورمترها و انرژی مترهای لیزری با توجه به توان، طول موج و طول پالس لیزر مورد استفاده، دارای مکانیزم عملکرد های متفاوتی هستند. در اینجا به ۴ تکنولوژی متداول در ساخت پاورمتر و انرژی متر لیزر پرداخته می شود.

فوتودیود چگونه کار می کند؟

فوتودیود یک پیوندگاه p-n نیمرسانا است. وقتی فوتونی با انرژی کافی به پیوندگاه p-n برخورد می کند، الکترونی را برانگیخته می کند و در نتیجه یک جریان در پیوندگاه ایجاد می شود. فوتودیودهای می توانند در مدهای فوتولتاییک یا فوتوکونداکتیو عمل نمایند. در مد فوتوولتاییک، آنود و کاتود به گونه ای با یک بار متصل هستند که فوتودیود یک جریان را ایجاد می کند. در مد فوتوکونداکتیو، فوتودیود در جهت معکوس بایاس می شود و جریان معکوس به توان اپتیکی فرودی بستگی خواهد داشت. بایاس معکوس به طور قابل ملاحظه ای زمان برهمکنش فوتون های فرودی را کاهش می دهد. در نتیجه مد فوتوکونداکتیو در فوتودتکتورهای سرعت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه وابستگی جریان فوتودیودها به دما، جزو معایب مد فوتوکونداکتیو است.

در کاربردهای اندازه گیری توان، سنسورهای فوتودیود در مد فوتوولتاییک مورد استفاده قرار می گیرند. آنود و کاتود به ورودی یک transimpedance amplifier که جریان ایجاد شده توسط فوتون ها را به ولتاژ تبدیل می کند، متصل می شوند. یک فوتودیود می تواند جریانی تا چندین میلی آمپر ایجاد کند. پاسخدهی یک فوتودیود نسبت جریان ایجاد شده به توان اپتیکی فرودی است و معمولا برحسب A/W بیان می شود. این پاسخدهی به طول قابل ملاحظه ای به ماده ای که فوتودیود از آن ساخته شده و همچنین طول موج توان اپتیکی فرودی بستگی دارد. بیشینه خروجی جریان فوتودیود به قسمت خطی منحنی (IPD = f (Poptical محدود می شود.

جهت افزایش بیشینه توان قابل اندازه گیری به ده ها میلی وات، یک تضعیف کننده در مقابل فوتودیود قرار می گیرد. معمولا این تضعیف کننده یک فیلتر ND است. همانند پاسخدهی، چگالی اپتیکی یک فیلتر ND وابسته به طول موج است. در طول زمان، پاسخدهی فوتودیود به عنوان تابعی از سن آن تغییر می کند. برای پرتوهایی با قطر بسیار کوچک، تغییرات در یکنواختی سنسور فوتودیود می تواند به تفاوت در جریان خروجی منجر شود. اگر ناحیه فعال سنسور اشباع شود، ممکن است نتایج غیر صحیح به وجود آیند.

فوتودیود | شرکت اینفورتکس

شکل ۱) نمایی از چند نمونه فوتودیود

 

مطلب پیشنهادی: با محصولات پاورمتر و انرژی متر بیشتر آشنا شوید

 

سنسور کره انتگرال گیر چگونه کار می کند؟

سطح داخلی یک کره انتگرال گیر در طول بازه ی وسیعی از طول موج ها دارای بازتاب بالایی است. این سطح از ماده ی بازتابنده ی مبتنی بر PTFE ساخته شده است و به گرما، رطوبت، و سطح بالایی از تشعشعات مقاوم است.

پرتو نور ورودی از سطح داخلی کره به صورت پراکنده شده بازتاب می شود که باعث ایجاد توزیع شدت یکنواختی در کل سطح داخلی کره می گردد. یک فوتودتکتور برای جلوگیری از مورد تابش قرار گرفتن توسط نور فرودی، داخل پورت دتکتور قرار می گیرد. بنابراین تضعیف نور آشکارسازی شده توسط فوتودیود متناسب با ناحیه فعال دتکتور تقسیم بر مساحت سطح کره است. اگر dPD قطر ناحیه فعال دتکتور و dIS قطر داخلی کره ی انتگرال گیر باشد، بنابراین تضعیف می تواند به صورت زیر نوشته شود:

Attenuation

سنسور کره انتگرال گیر | شرکت اینفورتکس

شکل ۲) طراحی سنسور کره انتگرال گیر

سنسور توان حرارتی چگونه کار می کند؟

سنسور توان حرارتی از اصول مبتنی بر اثر ترموالکتریک بهره می برد که بیان می کند هر رسانایی که در معرض گرادیان حرارتی قرار گیرد، یک ولتاژ تولید می کند. بنابراین اگر یک اختلاف دما بین دو سطح وجود داشته باشد، گرادین دما اختلاف پتانسیلی بین دو سطح ایجاد می کند. این فرآیند را می توان به عنوان معکوس اثر Peltier در نظر گرفت

در یک سنسور توان حرارتی، توان پرتو لیزر فرودی توسط سطح فرود ترموکوپل جذب می شود و به گرما تبدیل می شود. سطح دیگر ترموکوپل سرد باقی می ماند، زیرا به رادیاتور سنسور از نظر حرارتی متصل است. گرادیان دما بین دو سطح بستگی به توان نوری فرودی دارد. بنابراین، ولتاژ تولید شده بین سطوح گرم و سرد متناسب با توان فرودی است.

تبدیل توان نوری به یک ولتاژ قابل اندازه گیری به توانایی سطح سنسور برای جذب قدرت نوری و تبدیل آن به گرما بستگی دارد. به منظور افزایش جذب، سطح سنسور پوشش داده می شود. ترجیحا، پوشش باید مستقل از طول موج باشد (به عنوان مثال، بازده جذب مستقل از طول موج است) و باید یک آستانه آسیب بالا (به عنوان مثال، توانایی مقاومت در برابر چگالی های توان نوری بالا) داشته باشد.

 

مطلب پیشنهادی: کدام شرکت ها با کیفیت ترین محصولات پاورمتر و انرژی متر را تولید می کنند؟

 

وابستگی یک سنسور حرارتی به طول موج

خود ترموکوپل به طول موج لیزری حساس نیست. ترموکوپل فقط گرما را به یک ولتاژ تبدیل می کند. با این حال، پوشش جاذب یک وابستگی به طول موج را نشان می دهد زیرا سطح پوشش قسمت کوچکی از نور فرودی را بازتاب می دهد و بازتاب به مقدار کمی به طول موج بستگی دارد. از آنجایی که پوشش شفاف نیست، نور را انتقال نمیدهد و در تقریب بسیار خوبی، بازده فرایند تبدیل تنها به عوامل بازتاب (R) و جذب (A) با معادله R + A = 1 یا A = 1 – R بستگی دارد. در نتیجه، جذب به عنوان تابعی از طول موج می تواند با اندازه گیری بازتاب در طول یک محدوده طول موجی خاص محاسبه شود.

سنسور حرارتی | شرکت اینفورتکس

شکل ۳) سنسور توان حرارتی

سنسور پیرو الکتریک چگونه کار می کند؟

سنسورهای پیروالکتریک می توانند به عنوان آشکارسازهای حرارتی طبقه بندی شوند. آنها اجازه انتقال مستقیم یک پالس انرژی را به یک پالس ولتاژ به صورت مستقل از طول موج تابش فرودی می دهند. این آشکارسازها بر مبنای هم محوری ساخته می شوند و بنابراین به تداخل تابش الکترومغناطیسی از منابعی مانند لیزرهای گازی پالسی بسیار غیر حساس هستند.

هر آشکارساز با یک لایه جاذب سیاه پوشانده شده که جذب تقریبا ثابتی را در محدوده ۱۸۵ نانومتر تا ۲۵ میکرومتر فراهم می کند. حساسیت نسبتا بالای این آشکارسازها به ویژه مفید است. بدون یک تقویت کننده اضافی، این سنسور ها اجازه ی اندازه گیری پالس لیزر در محدوده μJ  را به علت عدم حساسیت آن ها به تداخل می دهد.

حداکثر نرخ تکرار پالس بستگی به ظرفیت داخلی آشکارساز و همچنین مقاومت بار دارد. تمام آشکارسازها می توانند به طور مستقیم با استفاده از سوکت های BNC به ورودی یک ۱MΩ اسیلوسکوپ متصل شوند. یک مقاوت کوپک (مقاومت ۱۰۰ کیلو اهم) میتواند برای بدست آوردن بالاترین نرخ تکرار پالس مورد استفاده قرار گیرد و اندازه گیری نرخ تکرار بالای ۱۰۰ هرتز را میسر سازد.

سنسور پیروالکتریک | شرکت اینفورتکس

شکل ۴) سنسور پیروالکتریک

 

[su_note note_color=”#eeeeee” text_color=”#333333″ radius=”3″ class=””]

مشتریان گرامی می‌توانند جهت تهیه انواع پاورمتر و انرژی متر لیزر با شرکت اینفورتکس در ارتباط باشند .

[/su_note]