光功率 Optical power

2022-11-04 09:32:19 浏览:387

定义

单位时间内的能量,例如通过激光束传输的能量或聚焦功率。

术语光功率出现在文献中,具有两种完全不同的含义:

  • 它可以是每单位时间内的光能,例如由激光束传递。
  • 它可以是聚焦功率,也称为屈光度,例如透镜或显微镜物镜。

下面将讨论这两种含义。

功率作为每次能量

定义

具有该含义的功率通常以瓦特=焦耳每秒为单位。 特别是在光纤通信领域,光功率通常也以dBm为单位,这意味着相对于参考功率1 mW的分贝。 例如,10 μW = 0.01 mW的功率对应于−20 dBm(= 小于1 mW的20 dB)。

在辐射测量中,人们使用术语辐射通量(或辐射功率),这可以被认为是更通用的,因为它不仅可以应用于光。

严格来说,单色光的光功率,当定义为每单位时间的传递能量时,表现出频率为光学频率两倍的快速振荡。 然而,这种快速振荡很难测量,通常没有实际意义。 因此,人们通常会发现光功率和强度是时间平均量,而不是表现出这种振荡。

光功率测量

激光束的光功率通常使用所谓的光功率计进行测量。 其中一些设备可以处理来自高功率激光器的数千瓦激光功率;它们通常是水冷的。 其他功率计,通常基于光电二极管,可用于测量微瓦,纳瓦甚至更低的非常低的光功率。光功率监视器被广泛用作光系统的永久部件,例如在光纤通信中。

在很宽方向上辐射的光的光功率不能用功率计轻松测量,因为很难收集它。 在这种情况下,可以使用积分球。

请注意,某些光源的光功率可能分布在相当大的频率或波长范围内。 由于光电探测器(例如光电二极管)的响应度可能与频率有关,因此可能不容易获得总光功率的正确测量值。

光脉冲的力量

光脉冲的功率是多少?

光脉冲的功率随时间变化(对于超短脉冲,在飞秒内);它的最大值称为峰值功率。 峰值功率可以通过脉冲能量和脉冲持续时间来估计。 特别是对于具有高脉冲重复率的常规脉冲序列,通常指定平均功率。 当这样的脉冲序列被发送到具有低时间分辨率的功率计时,该设备通常只显示平均功率。

噪声

即使对于连续波激光器,输出功率也不是完全恒定的,但会表现出一定程度的强度噪声。 (更好的术语实际上是电源噪声,但这并不常见。 另请参阅有关相对强度噪声的文章。

功率和强度

根据激光束的功率,如果已知该轮廓的形状和宽度,则可以估计其横向轮廓内的最大光学强度(每面积功率)。 另一方面,光束的总光功率是其在整个光束区域内的强度的积分。

聚焦功率

对于这个意思,建议使用聚焦功率,屈光度或折射力等术语,而不是光功率,以避免可能与单位时间的能量混淆(见上文)。 定性上,是指光学元件(例如,透镜或显微镜物镜,它是多个透镜的组合)聚焦光线的能力。 定量上,聚焦功率是设备焦距的倒数,其单位为反米(m−1),也称为屈光度(DPT)。 关于焦距的文章包含更多细节。

光检测和表征

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