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A Large-Area PVDF Pyroelectric Sensor for CO $_{2}$ Laser Beam Alignment

机译：用于CO $ _ {2} $激光束对准的大面积PVDF热释电传感器

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We present the design of a large-area (50 mm $, times $ 50 mm) polyvynilidene fluoride (PVDF) pyroelectric sensor array for industrial CO$_{2}$( $lambda =10.6 mu$m) laser beam positioning. The array dimensions were chosen to match the area typically monitored in the alignment procedure of external optics (beam steering moving arm system, for example) used to redirect the laser beam from the laser output window to a remote working station. The instrument is provided with a tilted, high reflection, ZnSe plate which partially transmits the laser beam onto the sensor array. From positioning simulations with a Gaussian laser intensity profile with a $sigma = 3.2$ mm standard deviation (equivalent spot size $3sigma cong 20$ mm), the positional accuracy along the two orthogonal array dimensions was found to be better than 0.02 mm for an 8 $,times,$8 array and one order of magnitude higher for a 16$,times,$16 array. The centroid position of a CO$_{2}$ industrial laser beam was evaluated by integrating the pyroelectric current for a time comparable to the time duration (100–200 ms) of the laser pulses used in the alignment procedure.
机译：我们提出了一种用于工业CO $ _ {2} $（$ lambda = 10.6 mu $ m）激光束定位的大面积（50毫米×50毫米×50毫米）聚偏二氟乙烯（PVDF）热电传感器阵列的设计。选择阵列尺寸以匹配通常在外部光学器件（例如，光束转向移动臂系统）的对准过程中监视的区域，该对准过程用于将激光束从激光输出窗口重定向到远程工作站。该仪器配备有倾斜的高反射ZnSe板，该板可部分将激光束传输到传感器阵列上。根据高斯激光强度曲线的定位模拟，其标准差为$ sigma = 3.2 $ mm（等效光斑尺寸为$ 3sigma cong 20 $ mm），对于两个正交阵列尺寸，其位置精度优于0.02 mm。 8 $ times $ 8数组，而16 $ times $ 16数组则高一个数量级。通过积分热释电电流的时间（与对准过程中使用的激光脉冲的持续时间（100-200 ms）相当），可以评估CO $ _ {2} $工业激光束的质心位置。

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