一、引言

隨著社會的發展，物理基礎和消費水平都在提高，人們對產品的要求也不再停留在只是實現功能的初級標準。特別是有可能危及人生安全的激光醫療以及高功率激光加工領域，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集成領域來說是非常重要。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、實時監控功率。所謂“實時"的意義體現在兩方面：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控。前者對激光醫療領域和工件比較昂貴的加工領域意義重大；后者有利于提高工作效率。終體現的特點是安全，經濟和效率。

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。從而自動實現功率的穩定，保持設備的良好長期運行。這樣的模擬信號還能通過模數轉換電路，轉換成數字信號，很容易的顯示給終用戶。

二、OEM功率計分類

在OEM應用功率計產品中，Laserpoint公司的產品有典型性。可根據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，初級的功率探測器件。它適合于設備集成需求量大，研發團隊比較強大的廠家。

將傳感片經過專業的封裝以后，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。不需要任何研發力量都可以辦到。在設備集成的初級階段，這種產品的需求比較多。

另外，對于有電路研發實力的團隊來說，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放大電路，或者覺得不值得投入大量人力物力研發這種小電路模塊。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，筆者建議通過優化結構來采用低功率的OEM風冷探頭。

三、OEM功率應用方案

我們先來探討一下OEM功率計的常規應用方案。

1、利用激光器的腔鏡漏光來監測功率。

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

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激光器，買來的激光器不具備功率顯示功能的事實已經無法改變，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。因為激光傳輸系統是有損耗的，激光器的功率并不代表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，這個結構還有兩個缺點：一是功率監測不具備實時性，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（數據）也需要進行處理。這個信號的處理過程就是讀數標定。OEM功率探測的標定包含兩個方面：

1、模擬信號和數字讀數的標定

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，用來校準實際功率值。

五、結語

OEM功率計根據封裝程度，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，電腦都是比較常規的設備。Laserpoint的產品，無論是獨立工作的探頭還是OEM探頭，現在都有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；還有的環境比較特殊，人無法在設備旁邊（例如隧道，有輻射的環境），表頭存在與否已經無關緊要，重要的是測量結果能夠通過數據線傳輸出來。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品。探測器永遠跟著需求的方向發展。而我們要做的就是根據實際的測量需求，根據研發實力，根據實際情況來選擇適合的探測器。

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