[发明专利]一种高功率激光功率计标定方法及标定装置

说明书

本发明公开了一种高功率激光功率计标定方法及标定装置，高功率激光功率计标定方法，同时将两束以上相同功率的低功率激光合束叠加在标准功率计或被标定的功率计上，实现对被标定的功率计的标定；低功率激光中其中一束为中心激光束、其余为周边激光束，合束叠加后的周边激光束与中心激光束之间的夹角小于5°。本发明实现了利用低功率激光对高功率激光功率计的标定，精度高，稳定性好，容易操作，安全性高。

技术领域

本发明涉及一种高功率激光功率计标定方法及标定装置，属于高功率激光功率计标定技术领域。

背景技术

千瓦输出的光纤激光已经批量生产并且广泛应用于切割、焊接、打孔、打标、清洗、异物清除、反无人机等行业。在实际应用中，精确测量激光的输出功率对于保障激光加工设备的正常功能至关重要。激光输出功率太低，会导致设备的功能失败；激光输出功率太高，会导致设备本身、被加工件面临被烧坏的风险。激光输出功率通常是由激光功率计测量的，而随着激光功率计的元器件的老化，激光功率计的读数可能发生漂移而失准，要确保激光功率测量值准确可信，就必须定时对激光功率计进行标定。这就需要设计、制造能够对千瓦级激光功率计进行标定的设备。

然而，能够产生千瓦级激光输出的通常是光纤激光器，其输出功率的数值、输出功率的稳定性、输出激光偏振状态的稳定性均不合适直接用于千瓦级激光功率计的精确标定。

因此，有必要提出一套新的原理和方法，从工程应用上实现对千瓦级激光功率计的标定，并且达到市售主流激光功率计的精度要求。

发明内容

本发明提供一种高功率激光功率计标定方法及标定装置，实现了利用低功率激光对高功率激光功率计的标定，精度高，稳定性好，容易操作，安全性高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高功率激光功率计标定方法，同时将两束以上相同功率的低功率激光合束叠加在标准功率计或被标定的功率计上，实现对被标定的功率计的标定；低功率激光中其中一束为中心激光束、其余为周边激光束，合束叠加后的周边激光束与中心激光束之间的夹角小于5°。

上述方法适于对高功率激光功率计的标定。

本申请用多束非相干激光的叠加照射来实现高功率照射，对于多束光，I1、I2、I3……，它们照射在一个点上产生的照度是所有束光的直接相加，如果多束激光的光斑大小一样，均以接近垂直的角度照射到目标上的同一个点，那么，照射效果跟一束相加后同样功率的高功率激光照射是一样的。

申请人经研究发现，若直接将千瓦级的光纤激光器输出的激光束先打到标准的激光功率计，然后再达到被标定的激光功率计，通过两者读数的比较，将被标定激光功率计的读数投影到标准的激光功率计上，实现对被标定激光功率计的定标作业，则存在如下问题：从千瓦级光纤激光器中输出的激光束的品质非常低，功率稳定性和输出激光的偏振态稳定性，均不足于达到仪器级的精度要求，例如，对于要实现准确度为1％的激光功率计，对激光功率的稳定性要求应该要达到0.1％，但实际上无法找到这样的激光器供应。目前市场上能够找到的、光束输出特性比较好的光纤激光器的输出功率也仅仅是500W，且偏振态只能达到50:1，那就存在2％的不确定性。而直接采用输出特性差的千瓦级激光器和采用输出特性较好的500W级光纤激光器，均无法实现对千瓦级激光功率计的测量和标定操作。由于没有仪器级质量的千瓦级输出的光纤激光器，目前能找到的输出质量最高的光纤激光器的输出功率仅仅为500W，这个所谓的最高激光输出质量，也仅仅达到了50:1的消光比，仍然没有达到仪器级光源的要求。

为了提高标定精度，所有低功率激光均依次经过扩束镜和偏振片后，再合束叠加在标准功率计或被标定的功率计上。

对每一束低功率激光进性扩束，让激光束直径变大，降低单位面积的功率密度，防止对光学元器件的烧伤，便于后续操作。因为扩束镜是轴对称的，而激光束也是轴对称的，所以，只要安装精度够，扩束不会导致激光束的参数品质下降。