[发明专利]一种高功率激光传感器及激光功率计

说明书

本发明公开了一种高功率激光传感器及激光功率计，该激光传感器包含从上至下依次设置的：热电薄膜敏感单元、热电致冷单元和散热单元。热电薄膜敏感单元中，倾斜(AB)_n多层膜设置在衬底的上表面，其由两种不同的材料A和材料B交替堆砌而成，材料A和B的熔点均高于900℃，倾斜(AB)_n多层膜的电阻小于或等于100欧姆；衬底为高导热且绝缘的衬底；金属电极对称且平行地设置在倾斜(AB)_n多层膜上表面的两端；金属导线的一端与金属电极连接，另一端用于与信号采集系统连接。本发明的激光传感器在没有水冷的情况下便可以直接用于千瓦级高功率连续激光的功率密度测量，以及用于焦耳级短脉冲激光能量密度的测量。

技术领域

本发明涉及一种激光传感器，具体涉及一种高功率激光传感器及激光功率计。

背景技术

随着现代激光技术的快速发展，激光器在医疗、工业制造、成像和军事武器等领域得到广泛应用。在使用激光器时，需要对激光输出光功率进行检测，以确保激光系统的可靠性。因此，激光器的功率密度检测是激光器检测计量领域的一个重要部分。

按照测量原理的差异，目前的激光功率计主要包括以下四大类：

(1)光电型探测器，其主要是利用光电二极管实现对入射激光功率的探测，这种类型探测器的破坏阈值比较低，容易受到强激光的干扰和损伤，主要用于低功率激光探测；

(2)热电堆型探测器，这种探测器在结合水冷时可以用于高功率(百瓦级)连续激光的功率测量，但是由于其热时间常数较大，因此无法测量短脉冲(脉冲宽度小于微秒)激光功率；

(3)热释电探测器，这种探测器仅能用于短脉冲(脉冲宽度小于微妙)激光能量测量，无法用于连续激光功率测量；

(4)液体量热型，其主要是利用具有恒定流速的传热液体(如水)的温度的变化推算所吸收激光的功率值，正如中国专利CN111256845A所公开的一种高光率激光功率计，由于其响应时间特别慢，无法测量脉冲激光的能量。

目前，高功率(千瓦级别)连续激光和高能量(焦耳级别)短脉冲激光(脉冲宽度小于微妙)使用范围不断增加，而适用这类高功率或高能量密度的激光传感器一般需要使用水冷系统以确保强激光辐射下信号的线性响应以及避免强激光对探测器造成损伤。水冷系统一般包括：水管、制冷箱、循环水和水泵等，其复杂性使得作业现场对激光进行检测变得十分困难，同时也使得激光功率计成本较高。

目前还没有无水冷激光功率密度计能同时用于高功率连续激光的功率密度测量，以及高能量脉冲激光的能量密度测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种高功率激光传感器及激光功率计，解决了目前高功率激光传感器需要水冷设备的问题，在没有水冷的情况下便可以直接用于千瓦级高功率连续激光的功率密度测量，以及用于焦耳级短脉冲激光能量密度的测量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高功率激光传感器，该激光传感器包含从上至下依次设置的：热电薄膜敏感单元、热电致冷单元和散热单元。

其中，所述热电薄膜敏感单元包含：倾斜(AB)_n多层膜、衬底、金属电极和金属导线；所述倾斜(AB)_n多层膜设置在所述衬底的上表面，其由两种不同的材料A和材料B交替堆砌而成，所述材料A和B的熔点均高于900℃，倾斜(AB)_n多层膜的电阻小于或等于100欧姆；所述衬底为高导热且绝缘的衬底；所述金属电极对称且平行地设置在所述倾斜(AB)_n多层膜上表面的两端；所述金属导线的一端与所述金属电极连接，另一端用于与信号采集系统连接。