CN202066590U

CN202066590U - 激光功率检测装置

Info

Publication number: CN202066590U
Application number: CN2011200431837U
Authority: CN
Inventors: 闫妍; 曾霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2021-02-22

Abstract

本实用新型公开了一种激光功率检测装置，包括：用于将激光器输出的光分成反射光和透射光的分光镜；用于将经过分光镜反射后的光的分布均匀化的第一毛玻璃；用于将经过第一毛玻璃的光衰减的衰减片；用于将经过衰减片的反射光的光信号变成电信号的第一光电二极管；用于将第一光电二极管输出的电信号放大的第一放大模块；用于检测第一放大模块输出的电信号的电压值的第一检测模块；用于基于第一检测模块检测到的电压值计算出激光输出功率的第一计算模块。本实用新型提供的激光功率检测装置能够实现对于半导体激光器输出的激光功率的在线检测，并且结构简单，体积较小。

Description

激光功率检测装置

技术领域

本实用新型涉及光电技术，尤其涉及一种激光功率检测装置。

背景技术

输出功率是激光器的重要参数。在半导体激光加工领域，半导体激光器的激光功率直接影响加工范围、加工工艺和加工质量等参数。因此，输出功率检测装置对于半导体激光加工领域是不可缺少的。

目前，高功率半导体激光器的输出功率的检测主要是采用激光功率计进行离线测量。对于激光加工而言，这需要中断加工过程，而且测量出的输出功率不能实时地反映加工过程中激光功率的变化。

另外，现有的半导体激光功率计结构复杂，体积较大，难于和体积较小的半导体激光器实现集成。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中检测半导体激光的激光功率计检测激光功率室需要导致激光加工中断、不能实时反映激光加工过程中激光功率变化、结构复杂以及体积大的问题，提供一种激光功率检测装置，能够实现对于半导体激光功率的在线检测，实时反映激光加工过程中的激光功率变化，并且结构简单，体积较小。

本实用新型提供了一种激光功率检测装置，包括：

用于将半导体激光器输出的光分成反射光和透射光的分光镜；

位于所述反射光路上用于将经过所述分光镜反射后的反射光的分布均匀化的第一毛玻璃；

位于所述反射光路上用于将经过所述第一毛玻璃的反射光衰减的衰减片；

位于所述反射光路上用于将经过所述衰减片的反射光的光信号变成电信号的第一光电二极管；

与所述第一光电二极管连接并用于将所述第一光电二极管输出的电信号放大的第一放大模块；

与所述第一放大模块连接并用于检测所述第一放大模块输出的电信号的电压值的第一检测模块；

与所述第一检测模块连接并用于基于所述第一检测模块检测到的电压值计算出激光输出功率的第一计算模块。

在以上技术方案的基础上，还可以包括：

用于将待加工物体反射的经过所述分光镜反射后的光的分布均匀化的第二毛玻璃；

用于将经过所述第二毛玻璃的光聚焦的凸透镜；

用于将经过所述凸透镜的光的光信号变成电信号的第二光电二极管；

与所述第二光电二极管连接并用于将所述第二光电二极管输出的电信号放大的第二放大模块；

与所述第二放大模块连接并用于检测所述第二放大模块输出的电信号的电压值的第二检测模块；

与所述第二检测模块连接并用于基于所述第二检测模块检测到的电压值计算出待加工物体的反射光功率的第二计算模块。

在以上技术方案的基础上，还可以包括分别与所述第一放大模块和第一检测模块连接的第一滤波模块。

在以上技术方案的基础上，还可以包括分别与所述第二放大模块和第二检测模块连接的第二滤波模块。

其中，所述分光镜可以与激光器输出光路成30度-60度角放置。

所述第一毛玻璃片可以与所述分光镜发射的反射光成30度-60度角放置。

本实用新型提供的激光功率检测装置，通过设置分光镜，将半导体激光器输出的光分成反射光和透射光，使得一部分光入射到待加工物体上进行正常的激光加工，另一部分光反射出来，经过第一毛玻璃片、衰减片后入射到第一光电二极管，第一光电二极管将入射的光信号转换成电信号，经过第一检测模块检测出电信号的电压值后，第一计算模块即可依据检测出的电压值计算出激光器的激光输出功率。该激光功率检测装置，无需中断正常的半导体激光加工过程，而且能够实时测量出激光加工过程中激光功率的变化；另外，该激光功率检测装置结构简单，所用到的各个元件体尺寸较小，因此便于集成，使得激光检测装置的体积能够做到较小，从而使得激光检测装置容易与半导体激光器实现集成。

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1所示为本实用新型激光功率检测装置实施例一的结构示意图；

图2所示为本实用新型激光功率检测装置实施例二的结构示意图；

图3所示为本实用新型激光功率检测装置实施例三的结构示意图。

1-分光镜； 2-激光器；

3-待加工物体； 11-第一毛玻璃；

12-衰减片； 13-第一光电二极管；

14-第一放大模块； 15-第一检测模块；

16-第一计算模块； 17-第一滤波模块；

21-第二毛玻璃； 22-凸透镜；

23-第二光电二极管；24-第二放大模块；

25-第二检测模块；26-第二计算模块；

27-第二滤波模块；10-激光功率检测装置。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型激光功率检测装置实施例一结构示意图，该激光功率检测装置包括：分光镜1、第一毛玻璃11、衰减片12、第一光电二极管13、第一放大模块14、第一检测模块15和第一计算模块16。为了便于说明，图1中一并示出激光器2和待加工物体3。本实用新型中涉及到的激光器2具体可以是半导体激光器。

图1中，分光镜1是一种能够将入射光一部分反射一部分透射的光学镜片。分光镜1用于将激光器2输出的光分成反射光和透射光。第一毛玻璃11位于反射光路上，用于将经过分光镜1反射后的反射光的分布均匀化。衰减片12位于反射光路上，用于将经过第一毛玻璃11的反射光衰减。第一光电二极管13位于反射光路上，用于将经过衰减片12的反射光的光信号变成电信号。第一放大模块14与第一光电二极管13连接，并用于将第一光电二极管13输出的电信号放大。第一检测模块15与第一放大模块14连接，用于检测第一放大模块14输出的电信号的电压值。第一计算模块16与第一放检测模块15连接，基于第一检测模块15检测到的电压值计算出激光输出功率。

下面详细介绍图1所示的实施例的工作原理。

激光器2发出的光经过分光镜1后分成反射光和透射光。透射光入射到待加工物体3上，对待加工物体3进行相应的处理。反射光经过分光镜1反射后，入射到第一毛玻璃11。反射光经过第一毛玻璃11后发生漫反射，光的光强空间分布得到均匀化。经过第一毛玻璃11后的反射光入射到衰减片12，衰减片12将反射光衰减。经过衰减片12后能够衰减一部分光，使得入射到第一光电二极管13的光信号不至于损坏第一光电二极管13。第一光电二极管13将反射光的光信号转换成电信号，从而输出与经过衰减片12后的反射光的光功率成线性关系的小电流信号Is。第一光电二极管13输出的小电流信号Is经过第一放大模块14后转换成电压信号并进行放大。第一检测模块15检测第一放大模块14输出的信号的电压值Us。第一计算模块16根据Us＝K₁Is，Is＝M₁Ps₂，Ps₂＝N₁Ps₁，Ps₁＝N₀Ps，可以得到Us＝K₁M₁N₁N₀Ps，即Ps＝Us/(K₁M₁N₁N₀)，从而计算出激光器2的激光输出功率。其中，K₁是第一放大模块14的放大倍数，M₁是第一光电二极管的光电转换系数，N₁是反射光R经过第一毛玻璃11和衰减片12的衰减系数，N₀是分光镜1的反射系数，Ps₂是经过衰减片12后入射到第一光电二极管13的光的光功率，Ps₁是经过分光镜分光后入射到第一毛玻璃11的反射光的光功率，Ps是激光器2的激光输出功率。

本实用新型提供的激光功率检测装置，通过设置分光镜，将激光器输出的光分成反射光和透射光，使得一部分光入射到待加工物体上进行正常的激光加工，另一部分光反射出来，经过第一毛玻璃片、衰减片后入射到第一光电二极管，第一光电二极管将入射的光信号转换成电信号，经过第一检测模块检测出电信号的电压值后，第一计算模块即可依据检测出的电压值计算出激光器的激光输出功率。该激光功率检测装置，无需中断正常的激光加工过程，而且能够实时测量出激光加工过程中激光功率的变化；另外，该激光功率检测装置结构简单，所用到的各个元件体尺寸较小，因此便于集成，使得激光检测装置的体积能够做到较小，从而使得激光检测装置容易与半导体激光器实现集成。

图1所示的实施例中，衰减片的衰减系数可以根据实际需要灵活设置，如果激光器的输出功率较大，则可以采用衰减系数较大的衰减片。如果激光器的输出功率较小，则可以采用衰减系数较小的衰减片。这样，通过设置衰减片的衰减系数，可以实现对不同量级的激光功率的检测。

如图2所示为本实用新型激光功率检测装置实施例二的结构示意图，该实施例所示的结构的基础上还包括：第二毛玻璃21、凸透镜22、第二光电二极管23、第二放大模块24、第二检测模块25以及第二计算模块26。

图2中，激光器2输出的光经过分光镜1后，入射到待加工物体3上的光一部分发生反射，反射后的光经过分光镜1再次反射后入射到第二毛玻璃21上。第二毛玻璃21用于将待加工物体3反射的经过分光镜1反射后的光的分布均匀化。凸透镜22用于将经过第二毛玻璃21的光聚焦。第二光电二极管23用于将经过凸透镜22的光的光信号变成电信号。第二放大模块24与第二光电二极管23连接，并用于将第二光电二极管23输出的电信号放大。第二检测模块25与第二放大模块24连接，并用于检测第二放大模块24输出的电信号的电压值。第二计算模块26与第二检测模块25连接，并用于基于第二检测模块25检测到的电压值计算出待加工物体的反射光功率。

下面详细介绍图2所示的实施例的工作原理。

激光器2发出的光经过分光镜1后分成反射光和透射光。透射光入射到待加工物体3上，对待加工物体3进行相应的处理。另外，待加工物体3也会将激光反射一部分。待加工物体3反射后的激光经过分光镜1反射后入射到第二毛玻璃21。光经过第二毛玻璃21后发生漫反射，光的光强空间分布得到均匀化。经过第二毛玻璃21后的光经过凸透镜22聚焦后入射到第二光电二极管23。由于经过待加工物体反射后，光的功率已经衰减较多，因此，为了能故准确测量出待加工物体反射的激光功率，可以设置凸透镜22将光聚焦。第二光电二极管23将光信号转换成电信号，从而输出与经过凸透镜22后的光功率成线性关系的小电流信号Ir。第二光电二极管23输出的小电流信号Ir经过第二放大模块24后转换成电压信号并进行放大。第二检测模块25检测第二放大模块24输出的信号的电压值Ur。第二计算模块26根据Ur＝K₂Ir，Ir＝M₂Pr₂，Pr₂＝N₂Pr₁，Pr₁＝N₀Pr，可以得到Ur＝K₂M₂N₂N₀Pr，即Pr＝Ur/(K₂M₂N₂N₀)，从而计算出待加工物体3的反射光功率。其中，K₂是第二放大模块24的放大倍数，M₂是第二光电二极管23的光电转换系数，N₂是光经过第二毛玻璃21的衰减系数，Pr₂是经过凸透镜22后入射到第二光电二极管23的光的光功率，Pr₁是经过分光镜1分光后入射到第二毛玻璃21的光的光功率，Pr是待加工物体3的反射光功率。

图2所示的实施例中，激光输出功率的检测与图1类似，此处不再赘述。

如图2所示的实施例中，从待加工物体反射的光径分光镜反射后，经过第二毛玻璃片、凸透镜后入射到第二光电二极管，第二光电二极管将入射的光信号转换成电信号，经过第二检测模块检测出电信号的电压值后，第二计算模块即可依据检测出的电压值计算出激光器的激光输出功率。该激光功率检测装置，无需中断正常的激光加工过程，而且能够实时测量出待加工物体的反射光功率；另外，该激光功率检测装置结构简单，所用到的各个元件体尺寸较小，因此便于集成，使得激光检测装置的体积能够做到较小，从而使得激光检测装置容易与半导体激光器实现集成。

如图3所示为本实用新型激光检测装置实施例三的结构示意图，该装置在如图2所示的装置的基础上还包括第一滤波模块17和第二滤波模块27。第一滤波模块17分别与第一放大模块14和第一检测模块15连接，第二滤波模块27分别与第二放大模块24和第二检测模块25连接。

第一滤波模块17将经过第一放大模块14后的电信号进行滤波后传输给第一检测模块15，使得第一检测模块15能够更准确地检测到电压值。第二滤波模块27将经过第二放大模块24后的电信号进行滤波后传输给第二检测模块25，使得第二检测模块25能够更准确地检测到电压值。

对于如图1所示的实施例中，也可以包括第一滤波模块17。

本实用新型前述各实施例中，分光镜1可以与激光器输出光路成30度-60度角放置，第一毛玻璃片可以与分光镜1发射的反射光成30度-60度角放置。当然，可以根据实际需要灵活设置激光功率检测装置中各光学元件与

光路的相对角度，并不限于上述提及的方式。

尽管已经参照附图对各个实施例进行了详细描述，但是本实用新型的内容并不限于上述实施例中公开的内容，本领域普通技术人员可以进行任意更改与变化，只要其方法与本实用新型所描述的一致，均视为落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种激光功率检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光功率检测装置，其特征在于，还包括：

用于将经过所述第二毛玻璃的光聚焦的凸透镜；

3.根据权利要求1或2所述的激光功率检测装置，其特征在于，还包括分别与所述第一放大模块和第一检测模块连接的第一滤波模块。

4.根据权利要求1或2所述的激光功率检测装置，其特征在于，还包括分别与所述第二放大模块和第二检测模块连接的第二滤波模块。

5.根据权利要求2所述的激光功率检测装置，其特征在于，所述分光镜与激光器输出光路成30度-60度角放置。

6.根据权利要求2所述的激光功率检测装置，其特征在于，所述第一毛玻璃片以与所述分光镜发射的反射光成30度-60度角放置。