一、引言

隨著社會的發(fā)展，物理基礎和消費水平都在提高，人們對產(chǎn)品的要求也不再停留在只是實現(xiàn)功能的最初級標準。特別是有可能危及人生安全的激光醫(yī)療以及高功率激光加工領(lǐng)域，在線實時檢測光功率的要求更加迫切。下游用戶的要求促使越來越多的設備集成商完善功率監(jiān)測方面的功能，這是OEM功率計得到廣泛應用的根本原因。

OEM功率計相對于獨立使用的功率計有以下幾個優(yōu)勢：

1、價格低。便宜就是，因為量程小，封裝簡單，不帶制冷等方面的因素，OEM功率計的價格比標準的功率計便宜很多。這對于重視成本的工業(yè)集成領(lǐng)域來說是非常重要。成本越低，無論對提空間還是對目前日益激烈的設備價格競爭都非常有意義。

2、使用方便。不需要設備的最終使用者再額外的購買使用功率計，而是將這個功能集成到設備里，更多的功能本身就是設備的賣點。

3、實時監(jiān)控功率。所謂“實時”的意義體現(xiàn)在兩方面：可以在加工之前，就預先判斷激光功率是否正常，還能在不中斷加工的情況下進行功率的監(jiān)控。前者對激光醫(yī)療領(lǐng)域和工件比較昂貴的加工領(lǐng)域意義重大；后者有利于提高工作效率。最終體現(xiàn)的特點是安全，經(jīng)濟和效率。

4、模擬信號輸出。模擬信號表征探測到的光功率值，可進入反饋電路進行反饋控制。如果光功率下降了，通過相應的提高電流來補償模擬信號的下降量，保持光功率不變。從而自動實現(xiàn)功率的穩(wěn)定，保持設備的良好長期運行。這樣的模擬信號還能通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，很容易的顯示給最終用戶。

二、OEM功率計分類

在OEM應用功率計產(chǎn)品中，Laserpoint公司的產(chǎn)品有典型性?？筛鶕?jù)集成程度分成以下幾類：

圖1：Laserpoint公司SD系列傳感片

傳感片（也有人稱之為傳感盤）是，最初級的功率探測器件。它適合于設備集成需求量大，研發(fā)團隊比較強大的廠家。

將傳感片經(jīng)過專業(yè)的封裝以后，就可以輸出模擬信號，成為初級的探測器。

圖2：Laserpoint公司CSA/CSW系列封裝的探頭

再將其封裝在熱沉上就可以工作了。只不過輸出的信號比較弱，通常還無法直接使用。通常需要結(jié)合OEM表頭，通常是RS232或USB的模塊，直接接到工控機上。

圖3：Laserpoint公司USB系列OEM功率計

這種集成后的OEM功率計實際上已經(jīng)具備了功率計的完整功能，是一個需要封裝在熱沉上的廉價功率計。這個適合于需求量不大的設備集成。不需要任何研發(fā)力量都可以辦到。在設備集成的初級階段，這種產(chǎn)品的需求比較多。

另外，對于有電路研發(fā)實力的團隊來說，還可以給這種封裝好的探頭制作放大電路，將微弱的mV(毫伏)信號放大道可以用的大信號。

當然，如果你沒有能力研發(fā)放大電路，或者覺得不值得投入大量人力物力研發(fā)這種小電路模塊。那么還是建議直接使用帶放大的探測器。

圖4：Laserpoint公司AHA / AHW系列集成放大電路的探頭

這種集成了放大模塊的探測器輸出的是幾伏的電壓模擬信號。

無論是輸出弱信號的封裝探測器，還是集成放大電路的探測器，都還需要集成在熱沉上進行工作，功率更高的情況下甚至還要用水冷方式制冷。別擔心，高功率的探測器自然會帶有水路接口，你只需要把水通過水管接到探測器上就行了。當然，接水管畢竟是麻煩的事情，不到萬不得已，筆者建議通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來采用低功率的OEM風冷探頭。

三、OEM功率應用方案

我們先來探討一下OEM功率計的常規(guī)應用方案。

1、利用激光器的腔鏡漏光來監(jiān)測功率。

這是利用腔鏡的部分透射光來監(jiān)測。雖然是全反鏡，仍然會有部分透射光，根據(jù)透射光和輸出激光的強度比例來監(jiān)測光強變化。這種方案適合于激光器的生產(chǎn)制造商。現(xiàn)在大多數(shù)進口的激光器都是利用這種方案來實現(xiàn)功率的可視性。

2、激光器輸出后，再進行檢測。

很多的設備集成商并不能自己生產(chǎn)激光器，買來的激光器不具備功率顯示功能的事實已經(jīng)無法改變，他們也不能對激光器進行任何改造。這種情況下，他們只能在激光輸出之后，在光路上想辦法。在光路上增加一個移動的反射鏡來切換光路。當需要檢測光功率的時候，移動反射鏡將光路切換到OEM探測器中，檢測一下功率，看看是否正常，如果正常，再把反射鏡移開，進行加工。這種方案比單純的向上游激光器廠家提出功率顯示功能更有效。因為激光傳輸系統(tǒng)是有損耗的，激光器的功率并不代表最終作用在工件上的光功率，二者可能有偏差，對于紫外激光系統(tǒng)來說，這種偏差可能還很大。另外，激光器可視的光功率值很難被嵌入到設備加工軟件中，也很難被用來作為反饋信號。因此，對于大多數(shù)設備集成商而言，這種光路中OEM功率集成是比較切實可行的。

當然，這個結(jié)構(gòu)還有兩個缺點：一是功率監(jiān)測不具備實時性，檢測的時候無法加工，加工的時候無法顯示實際功率；二是將全部光功率都切換到功率探測上，對于OEM探測器的量程和散熱都提出了考驗。特別是對于大幾十，甚至幾百瓦的光功率，如果全部被OEM探測器接收，那水冷是的。接水管顯然是很麻煩的事。因此，我們還可以將該方案改造一下。

3、激光器輸出后，部分分光監(jiān)測。

利用分光片，分出一部分光，或者在某個45度全反鏡后面檢測漏過去的光。顯然，通過這種改造以后，能夠全面克服之前全光路切換的缺點：實時監(jiān)測，不影響加工；分光比例小，不需要大功率OEM探測器，也就不需要水冷，通過熱沉傳導散熱就可以了。除此之外，價格還便宜。筆者強烈推薦該方案。

四、OEM功率計標定

OEM功率計與標準功率計不同，它不是拿來就直接用的，它是需要集成的，信號（數(shù)據(jù)）也需要進行處理。這個信號的處理過程就是讀數(shù)標定。OEM功率探測的標定包含兩個方面：

1、模擬信號和數(shù)字讀數(shù)的標定

SD系列和CSA/CSW系列的OEM功率計的靈敏度是標稱指標，由于傳感器個體差異，熱沉封裝以及散熱等方面的不同，實際的靈敏度需要在封裝結(jié)束后進行標定。也就是說實際功率值和電壓值之間的對應關(guān)系還需要用標準功率計來進行標定。

2、分光比例標定

如果只是部分分光測量，測量的讀數(shù)和總光功率之間的比例也需要標定。建議在設備應用軟件上增加一個管理員密碼管理的比例系數(shù)，用來校準實際功率值。

五、結(jié)語

OEM功率計根據(jù)封裝程度，功率量程，有效口徑，膜層材料的不同，分為很多款式。除了以上介紹的常規(guī)款式，為了滿足功率特別高的應用需求，還有OEM探針。當然，OEM探針使用比較麻煩，除了IPL應用外，通常不建議。

IPL探針

對于OEM應用來說，獨立的表頭就成了累贅，不但價格貴，而且還占用空間。事實上最終用戶只需要在應用軟件上能看到功率值即可，這樣，OEM功率計通過USB線直接和工控機連接就成了的選擇之一。在此需求上，逐漸形成了用電腦取代表頭的新趨勢，因為無論是在實驗室還是在工廠車間，電腦都是比較常規(guī)的設備。Laserpoint的產(chǎn)品，無論是獨立工作的探頭還是OEM探頭，現(xiàn)在都有USB版本。特殊情況下，由于功率過高或者單脈沖能量過大的問題，有的應用也需要把標準的功率計探頭集成在設備里面；還有的環(huán)境比較特殊，人無法在設備旁邊（例如隧道，有輻射的環(huán)境），表頭存在與否已經(jīng)無關(guān)緊要，重要的是測量結(jié)果能夠通過數(shù)據(jù)線傳輸出來。如此，USB版本的標準獨立探頭就顯得很實用了。

有需求就會有對應產(chǎn)品。探測器永遠跟著需求的方向發(fā)展。而我們要做的就是根據(jù)實際的測量需求，根據(jù)研發(fā)實力，根據(jù)實際情況來選擇適合的探測器。

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