激光功率計(jì)和能量計(jì)主要用于測(cè)量激光功率的輸出。激光功率計(jì)和能量計(jì)雖然是分開提供的，但隨著通用儀表盤或顯示裝置的發(fā)展，能夠安裝大量不同類型的光學(xué)傳感器，它們也被統(tǒng)稱為單一類型的儀表——功率和能量計(jì)。

激光功率計(jì)一般由熱電堆或光電二極管組成。熱電堆用于測(cè)量高功率，光電二極管用于測(cè)量低功率。電能表由熱釋電材料組成，對(duì)脈沖信號(hào)有反應(yīng)。其中，將激光功率轉(zhuǎn)化為熱量的薄膜層起著非常重要的作用，是激光功率計(jì)或能量計(jì)的核心技術(shù)。

熱電堆功率計(jì)的反應(yīng)時(shí)間 比較慢，這是由它的原理決定的。熱電堆功率的響應(yīng)時(shí)間取決于激光器產(chǎn)生的熱量被功率計(jì)表面的薄膜吸收并傳遞到功率計(jì)盤邊緣所需的傳熱時(shí)間。測(cè)量功率越大，一般要求檢測(cè)盤的直徑越大。對(duì)于較大的功率計(jì)探頭，傳熱所需的時(shí)間在秒級(jí)，因此超功率計(jì)所需的響應(yīng)時(shí)間也較長。當(dāng)然，也有一些專門設(shè)計(jì)的熱電偶結(jié)構(gòu)。測(cè)量傳熱方向與激光方向一致。這個(gè)方向的熱電偶做得很薄，在微米量級(jí)，這大大減少了傳熱所需的時(shí)間。熱響應(yīng)時(shí)間降至毫秒以下。

激光探頭是一個(gè)涂有熱電材料的吸收體。熱電材料吸收大部分光能并將其轉(zhuǎn)化為熱能，只有一小部分反射。吸收與反射的比值與材料的光譜響應(yīng)曲線有關(guān)。吸收器的儲(chǔ)熱體及其厚度決定了傳熱到探頭的速度和反應(yīng)時(shí)間。探頭的溫度變化會(huì)產(chǎn)生電流，電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)通過片環(huán)電阻傳輸。

功率計(jì)校準(zhǔn)的目的是校準(zhǔn)自身的測(cè)量精度，確保測(cè)量值在功率計(jì)使用報(bào)告的誤差范圍內(nèi)，從而保證功率計(jì)的正常使用精度。功率計(jì)使用第三方功率計(jì)校準(zhǔn)。根據(jù)出廠校準(zhǔn)報(bào)告，在不損壞功率計(jì)的情況下，使用不同的功率來驗(yàn)證功率計(jì)實(shí)際校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

功率測(cè)量是根據(jù)系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差獲取功率真值的過程，存在一定的功率不確定性。對(duì)于功率測(cè)量，功率有兩種，一種是準(zhǔn)確度，測(cè)量值與真實(shí)值的偏差;另一個(gè)是功率穩(wěn)定性，在相同條件下反復(fù)測(cè)量的功率波動(dòng)范圍。具體來說，功率計(jì)可以測(cè)量連續(xù)波(CW)或重復(fù)脈沖光源，所使用的傳感器通常是熱電堆或光電二極管。能量計(jì)通常用于測(cè)量脈沖激光，即單脈沖或重復(fù)脈沖光源。使用的傳感器包括熱釋電、熱電堆或光電二極管，其電路專為測(cè)量脈沖光源而設(shè)計(jì)。

光電二極管功率計(jì)原理

光電二極管的核心部分是一個(gè) PN 結(jié)。當(dāng)適當(dāng)?shù)姆聪螂妷菏┘拥?PN 結(jié)時(shí)，由于缺少載流子，沒有電流流過 PN 結(jié)。當(dāng)光子照射PN結(jié)時(shí)，電子或空穴擺脫束縛，在PN結(jié)中形成光生載流子。光生載流子在電場(chǎng)作用下發(fā)生漂移，形成電流。電流的大小與入射光的能量成正比。光電二極管基于光電效應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間快但也容易出現(xiàn)電流飽和，只能測(cè)量很小的功率。

熱釋電能量計(jì)原理

當(dāng)熱釋電晶體受熱時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生極化，從而在晶體的兩端產(chǎn)生極化電荷，在晶體的兩端鍍上金屬層，形成電容器。然后，在溫度梯度的作用下，極化電荷聚集在電容器的兩端，產(chǎn)生電壓信號(hào)。電壓信號(hào)與檢測(cè)器薄膜吸收的光轉(zhuǎn)化的熱量形成的溫度梯度成正比。

熱釋電探頭不適合檢測(cè)連續(xù)或長脈沖寬度的激光，因?yàn)殡娙萜鲀?chǔ)存的電荷容易飽和或電容器只對(duì)交流或脈沖信號(hào)有反應(yīng)。