專利名稱：激光功率檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電技術(shù)，尤其涉及一種激光功率檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
輸出功率是激光器的重要參數(shù)。在半導(dǎo)體激光加工領(lǐng)域，半導(dǎo)體激光器的激光功率直接影響加工范圍、加工工藝和加工質(zhì)量等參數(shù)。因此，輸出功率檢測(cè)裝置對(duì)于半導(dǎo)體激光加工領(lǐng)域是不可缺少的。目前，高功率半導(dǎo)體激光器的輸出功率的檢測(cè)主要是采用激光功率計(jì)進(jìn)行離線測(cè)量。對(duì)于激光加工而言，這需要中斷加工過程，而且測(cè)量出的輸出功率不能實(shí)時(shí)地反映加工過程中激光功率的變化。另外，現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光功率計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，難于和體積較小的半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)集成。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)半導(dǎo)體激光的激光功率計(jì)檢測(cè)激光功率室需要導(dǎo)致激光加工中斷、不能實(shí)時(shí)反映激光加工過程中激光功率變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及體積大的問題，提供一種激光功率檢測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于半導(dǎo)體激光功率的在線檢測(cè)，實(shí)時(shí)反映激光加工過程中的激光功率變化，并且結(jié)構(gòu)簡單，體積較小。本實(shí)用新型提供了一種激光功率檢測(cè)裝置，包括用于將半導(dǎo)體激光器輸出的光分成反射光和透射光的分光鏡；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述分光鏡反射后的反射光的分布均勻化的第一毛玻璃；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述第一毛玻璃的反射光衰減的衰減片；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述衰減片的反射光的光信號(hào)變成電信號(hào)的第一光電二極管；與所述第一光電二極管連接并用于將所述第一光電二極管輸出的電信號(hào)放大的第一放大模塊；與所述第一放大模塊連接并用于檢測(cè)所述第一放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓值的第一檢測(cè)模塊；與所述第一檢測(cè)模塊連接并用于基于所述第一檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出激光輸出功率的第一計(jì)算模塊。在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以包括用于將待加工物體反射的經(jīng)過所述分光鏡反射后的光的分布均勻化的第二毛玻璃；用于將經(jīng)過所述第二毛玻璃的光聚焦的凸透鏡；用于將經(jīng)過所述凸透鏡的光的光信號(hào)變成電信號(hào)的第二光電二極管；[0018]與所述第二光電二極管連接并用于將所述第二光電二極管輸出的電信號(hào)放大的第二放大模塊；與所述第二放大模塊連接并用于檢測(cè)所述第二放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓值的第二檢測(cè)模塊；與所述第二檢測(cè)模塊連接并用于基于所述第二檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出待加工物體的反射光功率的第二計(jì)算模塊。在 以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以包括分別與所述第一放大模塊和第一檢測(cè)模塊連接的第一濾波模塊。在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以包括分別與所述第二放大模塊和第二檢測(cè)模塊連接的第二濾波模塊。其中，所述分光鏡可以與激光器輸出光路成30度-60度角放置。所述第一毛玻璃片可以與所述分光鏡發(fā)射的反射光成30度-60度角放置。本實(shí)用新型提供的激光功率檢測(cè)裝置，通過設(shè)置分光鏡，將半導(dǎo)體激光器輸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體上進(jìn)行正常的激光加工，另一部分光反射出來，經(jīng)過第一毛玻璃片、衰減片后入射到第一光電二極管，第一光電二極管將入射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過第一檢測(cè)模塊檢測(cè)出電信號(hào)的電壓值后，第一計(jì)算模塊即可依據(jù)檢測(cè)出的電壓值計(jì)算出激光器的激光輸出功率。該激光功率檢測(cè)裝置，無需中斷正常的半導(dǎo)體激光加工過程，而且能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出激光加工過程中激光功率的變化；另外，該激光功率檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，所用到的各個(gè)元件體尺寸較小，因此便于集成，使得激光檢測(cè)裝置的體積能夠做到較小，從而使得激光檢測(cè)裝置容易與半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)集成。下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1所示為本實(shí)用新型激光功率檢測(cè)裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型激光功率檢測(cè)裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本實(shí)用新型激光功率檢測(cè)裝置實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。1-分光鏡；2-激光器；3-待加工物體； 11-第一毛玻璃；12-衰減片；13-第一光電二極管；14-第一放大模塊；15-第一檢測(cè)模塊；16-第一計(jì)算模塊；17-第一濾波模塊；21-第二毛玻璃； 22-凸透鏡；23-第二光電二極管；24-第二放大模塊；25-第二檢測(cè)模塊；26-第二計(jì)算模塊；27-第二濾波模塊；10-激光功率檢測(cè)裝置。
具體實(shí)施方式
如圖1所示為本實(shí)用新型激光功率檢測(cè)裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖，該激光功率檢測(cè)裝置包括分光鏡1、第一毛玻璃11、衰減片12、第一光電二極管13、第一放大模塊14、第一檢測(cè)模塊15和第一計(jì)算模塊16。為了便于說明，圖1中一并示出激光器2和待加工物體 3。本實(shí)用新型中涉及到的激光器2具體可以是半導(dǎo)體激光器。圖1中，分光鏡1是一種能夠?qū)⑷肷涔庖徊糠址瓷湟徊糠滞干涞墓鈱W(xué)鏡片。分光鏡1用于將激光器2輸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，用于將經(jīng)過分光鏡1反射后的反射光的分布均勻化。衰 減片12位于反射光路上，用于將經(jīng)過第一毛玻璃11的反射光衰減。第一光電二極管13位于反射光路上，用于將經(jīng)過衰減片12的反射光的光信號(hào)變成電信號(hào)。第一放大模塊14與第一光電二極管13連接，并用于將第一光電二極管13輸出的電信號(hào)放大。第一檢測(cè)模塊15與第一放大模塊14連接，用于檢測(cè)第一放大模塊14輸出的電信號(hào)的電壓值。第一計(jì)算模塊16與第一放檢測(cè)模塊15連接，基于第一檢測(cè)模塊15檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出激光輸出功率。下面詳細(xì)介紹圖1所示的實(shí)施例的工作原理。激光器2發(fā)出的光經(jīng)過分光鏡1后分成反射光和透射光。透射光入射到待加工物體3上，對(duì)待加工物體3進(jìn)行相應(yīng)的處理。反射光經(jīng)過分光鏡1反射后，入射到第一毛玻璃 11。反射光經(jīng)過第一毛玻璃U后發(fā)生漫反射，光的光強(qiáng)空間分布得到均勻化。經(jīng)過第一毛玻璃11后的反射光入射到衰減片12，衰減片12將反射光衰減。經(jīng)過衰減片12后能夠衰減一部分光，使得入射到第一光電二極管13的光信號(hào)不至于損壞第一光電二極管13。第一光電二極管13將反射光的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而輸出與經(jīng)過衰減片12后的反射光的光功率成線性關(guān)系的小電流信號(hào)Is。第一光電二極管13輸出的小電流信號(hào)Is經(jīng)過第一放大模塊14后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并進(jìn)行放大。第一檢測(cè)模塊15檢測(cè)第一放大模塊14輸出的信號(hào)的電壓值 Us。第一計(jì)算模塊 16 根據(jù) Us = K1Is, Is = M1Ps2, Ps2 = N1Ps1, Ps1 = NtlPs,可以得到Us = K1M1N1N0Ps,即Ps = UsZ(K1M1N1N0)，從而計(jì)算出激光器2的激光輸出功率。其中，K1是第一放大模塊14的放大倍數(shù)，M1是第一光電二極管的光電轉(zhuǎn)換系數(shù),N1是反射光R 經(jīng)過第一毛玻璃11和衰減片12的衰減系數(shù)，N0是分光鏡1的反射系數(shù)，Ps2是經(jīng)過衰減片 12后入射到第一光電二極管13的光的光功率，Ps1是經(jīng)過分光鏡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的激光輸出功率。本實(shí)用新型提供的激光功率檢測(cè)裝置，通過設(shè)置分光鏡，將激光器輸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體上進(jìn)行正常的激光加工，另一部分光反射出來，經(jīng)過第一毛玻璃片、衰減片后入射到第一光電二極管，第一光電二極管將入射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過第一檢測(cè)模塊檢測(cè)出電信號(hào)的電壓值后，第一計(jì)算模塊即可依據(jù)檢測(cè)出的電壓值計(jì)算出激光器的激光輸出功率。該激光功率檢測(cè)裝置，無需中斷正常的激光加工過程，而且能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出激光加工過程中激光功率的變化；另外，該激光功率檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，所用到的各個(gè)元件體尺寸較小，因此便于集成，使得激光檢測(cè)裝置的體積能夠做到較小，從而使得激光檢測(cè)裝置容易與半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)集成。圖1所示的實(shí)施例中，衰減片的衰減系數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置，如果激光器的輸出功率較大，則可以采用衰減系數(shù)較大的衰減片。如果激光器的輸出功率較小，則可以采用衰減系數(shù)較小的衰減片。這樣，通過設(shè)置衰減片的衰減系數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同量級(jí)的激光功率的檢測(cè)。如圖2所示為本實(shí)用新型激光功率檢測(cè)裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還包括第二毛玻璃21、凸透鏡22、第二光電二極管23、第二放大模塊M、第二檢測(cè)模塊25以及第二計(jì)算模塊沈。圖2中，激光器2輸出的光經(jīng)過分光鏡1后，入射到待加工物體3上的光一部分發(fā)生反射，反射后的光經(jīng)過分光鏡1再次反射后入射到第二毛玻璃21上。第二毛玻璃21用于將待加工物體3反射的經(jīng)過分光鏡1反射后的光的分布均勻化。凸透鏡22用于將經(jīng)過第二毛玻璃21的光聚焦。第二光電二極管23用于將經(jīng)過凸透鏡22的光的光信號(hào)變成電信號(hào)。第二放大模塊M與第二光電二極管23連接，并用于將第二光電二極管23輸出的電信號(hào)放大。第二檢測(cè)模塊25與第二放大模塊M連接，并用于檢測(cè)第二放大模塊M輸出的電信號(hào)的電壓值。第二計(jì)算模塊26與第二檢測(cè)模塊25連接，并用于基于第二檢測(cè)模塊25 檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出待加工物體的反射光功率。下面詳細(xì)介紹圖2所示的實(shí)施例的工作原理。激光器2發(fā)出的光經(jīng)過分光鏡1后分成反射光和透射光。透射光入射到待加工物體3上，對(duì)待加工物體3進(jìn)行相應(yīng)的處理。另外，待加工物體3也會(huì)將激光反射一部分。 待加工物體3反射后的激光經(jīng)過分光鏡1反射后入射到第二毛玻璃21。光經(jīng)過第二毛玻璃21后發(fā)生漫反射，光的光強(qiáng)空間分布得到均勻化。經(jīng)過第二毛玻璃21后的光經(jīng)過凸透鏡22聚焦后入射到第二光電二極管23。由于經(jīng)過待加工物體反射后，光的功率已經(jīng)衰減較多，因此，為了能故準(zhǔn)確測(cè)量出待加工物體反射的激光功率，可以設(shè)置凸透鏡22將光聚焦。 第二光電二極管23將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而輸出與經(jīng)過凸透鏡22后的光功率成線性關(guān)系的小電流信號(hào)Ir。第二光電二極管23輸出的小電流信號(hào)Ir經(jīng)過第二放大模塊M后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并進(jìn)行放大。第二檢測(cè)模塊25檢測(cè)第二放大模塊M輸出的信號(hào)的電壓值 Ur。第二計(jì)算模塊 26 根據(jù) Ur = K2Ir, Ir = M2Pr2, Pr2 = N2Pr1, Pr1 = N。Pr，可以得到 Ur = K2M2N2N0Pr,即ft· = Ur/ (K2M2N2N0)，從而計(jì)算出待加工物體3的反射光功率。其中，K2是第二放大模塊M的放大倍數(shù)，M2是第二光電二極管23的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，隊(duì)是光經(jīng)過第二毛玻璃 21的衰減系數(shù)，Pr2是經(jīng)過凸透鏡22后入射到第二光電二極管23的光的光功率，Pr1是經(jīng)過分光鏡1分光后入射到第二毛玻璃21的光的光功率，ft·是待加工物體3的反射光功率。圖2所示的實(shí)施例中，激光輸出功率的檢測(cè)與圖1類似，此處不再贅述。如圖2所示的實(shí)施例中，從待加工物體反射的光徑分光鏡反射后，經(jīng)過第二毛玻璃片、凸透鏡后入射到第二光電二極管，第二光電二極管將入射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過第二檢測(cè)模塊檢測(cè)出電信號(hào)的電壓值后，第二計(jì)算模塊即可依據(jù)檢測(cè)出的電壓值計(jì)算出激光器的激光輸出功率。該激光功率檢測(cè)裝置，無需中斷正常的激光加工過程，而且能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出待加工物體的反射光功率；另外，該激光功率檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，所用到的各個(gè)元件體尺寸較小，因此便于集成，使得激光檢測(cè)裝置的體積能夠做到較小，從而使得激光檢測(cè)裝置容易與半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)集成。如圖3所示為本實(shí)用新型激光檢測(cè)裝置實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置在如圖2 所示的裝置的基礎(chǔ)上還包括第一濾波模塊17和第二濾波模塊27。第一濾波模塊17分別與第一放大模塊14和第一檢測(cè)模塊15連接，第二濾波模塊27分別與第二放大模塊M和第二檢測(cè)模塊25連接。第一濾波模塊17將經(jīng)過第一放大模塊14后的電信號(hào)進(jìn)行濾波后傳輸給第一檢測(cè)模塊15，使得第一檢測(cè)模塊15能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)到電壓值。第二濾波模塊27將經(jīng)過第二放大模塊M后的電信號(hào)進(jìn)行濾波后傳輸給第二檢測(cè)模塊25，使得第二檢測(cè)模塊25能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)到電壓值。對(duì)于如圖1所示的實(shí)施例中，也可以包括第一濾波模塊17。本實(shí)用新型前述各實(shí)施例中，分光鏡1可以與激光器輸出光路成30度-60度角放置，第一毛玻璃片可以與分光鏡1發(fā)射的反射光成30度-60度角放置。當(dāng)然，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置激光功率檢測(cè)裝置中各光學(xué)元件與光路的相對(duì)角度，并不限于上述提及的方式。盡管已經(jīng)參照附圖對(duì)各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限于上述實(shí)施例中公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進(jìn)行任意更改與變化，只要其方法與本實(shí)用新型所描述的一致，均視為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，包括用于將半導(dǎo)體激光器輸出的光分成反射光和透射光的分光鏡；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述分光鏡反射后的反射光的分布均勻化的第一毛玻璃；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述第一毛玻璃的反射光衰減的衰減片；位于所述反射光路上用于將經(jīng)過所述衰減片的反射光的光信號(hào)變成電信號(hào)的第一光電二極管；與所述第一光電二極管連接并用于將所述第一光電二極管輸出的電信號(hào)放大的第一放大模塊；與所述第一放大模塊連接并用于檢測(cè)所述第一放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓值的第一檢測(cè)模塊；與所述第一檢測(cè)模塊連接并用于基于所述第一檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出激光輸出功率的第一計(jì)算模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括用于將待加工物體反射的經(jīng)過所述分光鏡反射后的光的分布均勻化的第二毛玻璃；用于將經(jīng)過所述第二毛玻璃的光聚焦的凸透鏡；用于將經(jīng)過所述凸透鏡的光的光信號(hào)變成電信號(hào)的第二光電二極管；與所述第二光電二極管連接并用于將所述第二光電二極管輸出的電信號(hào)放大的第二放大模塊；與所述第二放大模塊連接并用于檢測(cè)所述第二放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓值的第二檢測(cè)模塊；與所述第二檢測(cè)模塊連接并用于基于所述第二檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出待加工物體的反射光功率的第二計(jì)算模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括分別與所述第一放大模塊和第一檢測(cè)模塊連接的第一濾波模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括分別與所述第二放大模塊和第二檢測(cè)模塊連接的第二濾波模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述分光鏡與激光器輸出光路成30度-60度角放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第一毛玻璃片以與所述分光鏡發(fā)射的反射光成30度-60度角放置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光功率檢測(cè)裝置，包括用于將激光器輸出的光分成反射光和透射光的分光鏡；用于將經(jīng)過分光鏡反射后的光的分布均勻化的第一毛玻璃；用于將經(jīng)過第一毛玻璃的光衰減的衰減片；用于將經(jīng)過衰減片的反射光的光信號(hào)變成電信號(hào)的第一光電二極管；用于將第一光電二極管輸出的電信號(hào)放大的第一放大模塊；用于檢測(cè)第一放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓值的第一檢測(cè)模塊；用于基于第一檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電壓值計(jì)算出激光輸出功率的第一計(jì)算模塊。本實(shí)用新型提供的激光功率檢測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于半導(dǎo)體激光器輸出的激光功率的在線檢測(cè)，并且結(jié)構(gòu)簡單，體積較小。
文檔編號(hào)G01J1/42GK202066590SQ20112004318
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者曾霞, 閆妍 申請(qǐng)人:曾霞, 閆妍