【摘 要】
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激光技术广泛应用于军事和民用领域,根据不同激光器测试需求对激光器主要参数的计量测试也提出了新的要求。作为激光功率测试的仪器激光功率计被广泛应用于测量发出连续的激光功率或脉冲激光发出的平均功率,快速而且准确的激光功率测量对科学研究和产业发展都是具有重要意义的。特别是采用热电偶制备的热电堆探测器,它是一种主要检测吸收体温升情况的传感器,与被测物体的波长没有关系,测量的带宽可以很宽,能应用于发出紫外到红
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激光技术广泛应用于军事和民用领域,根据不同激光器测试需求对激光器主要参数的计量测试也提出了新的要求。作为激光功率测试的仪器激光功率计被广泛应用于测量发出连续的激光功率或脉冲激光发出的平均功率,快速而且准确的激光功率测量对科学研究和产业发展都是具有重要意义的。特别是采用热电偶制备的热电堆探测器,它是一种主要检测吸收体温升情况的传感器,与被测物体的波长没有关系,测量的带宽可以很宽,能应用于发出紫外到红外波段激光器的连续辐射功率和脉冲辐射能量的测量。因此,开展热电堆型激光功率计的设计与制备研究具有重要意义。本文主要对热电堆型激光功率计的设计与制备进行了深入研究,以热电堆研究理论为基础,主要从以下两个方面进行研究:（1）开展MEMS激光功率计芯片结构设计研究,通过ANSYS仿真优化,比较热偶条对数、冷端长度和热偶条长度等关键参数对输出响应电压的影响关系,确定最优结构参数。完成了热电堆芯片尺寸为1.8mm×1.8mm,复合支撑膜厚度2.15μm的芯片设计,通过微纳加工制造工艺完成MEMS热电堆芯片研发,并对关键制备工艺进行研究。通过搭建红外测试系统完成热电堆芯片测试,测试结果表明:热电堆芯片的响应电压为12.167mV,响应时间为26.9ms。由于激光器输出的参数包括激光光束波长、脉宽和光斑大小等因素造成了热电堆芯片吸收区薄膜的加快老化,缩短了薄膜的使用寿命,出现了不可逆的薄膜局部波纹状损伤,今后还需进一步加强研究满足激光功率计芯片的高损伤阈值薄膜制备。（2）考虑到功率较大、能量较高的激光器会对MEMS激光功率计芯片的薄膜受到强激光而损伤,所以进一步对具备高损伤阈值吸收层的激光功率计探头结构设计和关键制备工艺进行了探索性研究,最后提出封装设计和校准电路设计方案,该研究为圆盘型激光功率计探头的制备提供了参考价值。
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