淺析激光光束質量分析儀

網站首頁    行業新聞    淺析激光光束質量分析儀

光束分析儀的常見應用

在醫學、工業生產、激光打印、激光打標、激光焊接、激光切割以及光纖通信等多種激光應用領域,光束質量分析為激光器的有效使用提供了很多有價值的信息。在實際測量中,光束分析應用廣泛。光束輪廓顯示了光束的全部空間特性,包括光束的傳播、光束質量和光束的實用性。另外,它還可顯示如何高效地調整和修改激光器的輸出。光束輪廓在搭建激光打印機和光纖對準的光學系統時非常有用,如果光束輪廓未知,那么激光將很難甚至不能投入使用。APD5100J 激光光束分析儀 主要檢測 激光二極管,脈沖激光器 VCSEL激光和 發光二極管 的光斑光束質量測定 波長擴展到短波400NM-1700NM
德國Cinogy公司超高性價比的CinAlign系列光束分析儀(低至1.5萬)通過標準USB2.0接口與電腦連接。光斑分析軟件,可同時顯示2D/3D激光光斑分布;可測量光斑直徑,光斑指向穩定性,光斑幾何中心位置,橢圓度分析等參數。

1.激光制造業

對于傳統的激光器制造商而言,光束質量分析已成為標準技術。均勻散射激光束的品質由以下參數定義:衍射極限倍數因子M2,或它的倒數k因子。
M2或k因子給出了激光光束聚焦程度的理論測量方法。這對評價不同應用領域的光束好壞非常重要。M2或k=1表示理想的衍射光束。換句話說,它直接與波長和透鏡系統的衍射極限相關,和激光本身沒有任何關系。
激光二極管和垂直腔面發射半導體激光器(VCSEL)都是半導體激光器,有著比近軸光束更大的發散角。從典型的激光腔中檢測這類激光非常困難。通常重要參數包括:功率輸入-光強輸出曲線(稱為LI或LIV曲線)、光束的光譜以及發散角。由于半導體激光器的發散角較大,需要用透鏡聚焦得到可用光束。通過光束形狀和發散特性,能夠得出光學設計中設備的工作情況。LI曲線可以提供激光器的輸出效率,并能探測到二極管生產工藝中的任何瑕疵。二極管激光器的波長由晶格的物理結構以及它怎么構成激光腔決定,因此,二極管激光器系統不僅需要測量LI曲線和發散角輪廓,還需要進行光譜測試。

2.醫學/生物技術領域

在醫學和生物技術行業,激光的應用非常廣泛,從光手術刀到讀取DNA芯片遺傳密碼的掃描儀。這些應用都需要對激光光束進行整形和調整。光束分析儀直接檢測光束形狀,觀測光束能否達到期望值,如果不能,就需要進行實時調整。美國FDA和國家衛生管理機構對醫療器械的測試有嚴格的要求。符合“生產質量管理規范”(GMP)和“非臨床研究質量管理規范”(GLP)是最根本的要求。為保證醫療設備的性能,這兩個規范都要求進行可重復和可追蹤測試。不管是Lasik眼科手術、腹腔鏡手術中使用的光手術刀,還是其他病人護理中的激光器,可追蹤、可校準的光束分析儀對維護和校準這些醫療激光系統都是非常必要的。激光在生物技術中的應用主要是基因組和蛋白質組“芯片實驗臺”探測器的掃描。這種系統使用激光光束識別(或“讀取”)DNA和RNA序列的積木式“字母”或蛋白質的氨基酸成分。光斑質量越好,采樣就越小。光束分析儀可以幫助對這一類掃描儀進行最后的微調。

3.制圖和印刷工業

激光印刷工業最早利用光束分析儀來設計和制造激光打印機的核心部分——激光掃描單元(LSU)。這需要了解系統的光斑尺寸、陣列以及光束擺動對激光打印機的影響,并做進一步的改進。激光打印機行業的市場競爭非常激烈,因此降低LSU的生產成本極為重要。盡管如此,每一個LSU都必須進行調整和測試以確保正確運行。常規的LSU測試時間大約需要20分鐘,一種新的儀器測量技術可以把測試時間減少到幾秒。LSU的生產能力由此增加了十倍以上,因此測試成本得到顯著降低。

4.條形碼掃描和光存儲

條形碼掃描和光存儲技術利用激光光束讀寫信息。與生物掃描技術和激光打印一樣,光束越小,讀寫信息越精確。然而,為了讓掃描儀處在方便的工作距離范圍之內,條形碼讀取器需要光束的操作范圍非常長。光束的束腰區域的長度稱為瑞利范圍,就是光束直徑的區域,這里D0稱為光腰,或稱為光束最小直徑。
光束分析儀可以直接測量和調整光束達到長瑞利范圍,以保證掃描儀的良好性能。另一方面,對于光存儲,光束通常被優化為一個非常小的光斑。光存儲激光器的焦點非常關鍵,因為光斑大小和瑞利范圍成反比。
對于比較小的光斑,發散角必須足夠大;對于發散角較?。ū热玳L瑞利范圍、準直光束)的情況,光腰值必須大。

5.焊接和切割領域

由于激光能在工件上發射精確的功率密度,大多數高功率焊接和切割激光器都利用了激光的這種精密性。為了保證使用過程中精度的持續性,監控激光的性能非常重要?,F在通常所采用的處理方法是檢測瑕疵處,或者監控未聚焦光束和推斷聚焦光束的性能。
但這兩種方法都不是最佳解決方案。首先,為了了解激光是否正常工作,需要浪費材料和時間制造一個缺陷,有時缺陷還很難被探測到,只有在激光加工過程中才能被探測出來,這樣就產生了額外費用,增加了廢棄和返工的可能。監控最初的激光束的缺點是只檢測了激光器,而不是實際的光學系統,它不能告訴您下一步怎么處理半成品。通過設計合理的狹縫掃描光束分析儀,比如德國Cinogy公司光束質量分析儀,就可以測量光束在真實情況下的工作狀態。它可以精確地測量在工作臺上的光束直徑、形狀以及功率分布。提供光束直徑的數值、橢圓率,以及光斑質心的位置。對激光器、聚焦系統和發散系統所出現的問題都可以提前預警。

光束質量分析儀常見參數定義與常見問題匯總

曝光時間(Exposure Time):

指的是全局快門打開,圖像感應器被暴露出來的這一段時間。對于連續光源,曝光時間與圖像亮度呈線性關系。增加曝光時間就會增加亮度,反之亦然。

增益系數(Gain Factor):

表示CCD或CMOS感應器與AD轉換器之間的電子學放大器的線性放大系數。較高的增益可以使圖像亮度增加但同時也增大了圖像噪聲。因此,強烈推薦通過控制曝光時間來對亮度進行調節。

自動曝光功能(Auto Exposure control ):

光束質量分析相機的曝光控制包括對曝光時間和電子學增益的調節。這兩個設置決定了相機的靈敏度,使其適合于實際的光束功率以便確保相機的模擬數字轉換器可以對幾乎整個幅度范圍進行測量。

圖像飽和度(Image Saturation):

圖像飽和度由圖像中強度最高的一點決定,表現為其占有效量程的百分比(%)。有效量程指的是從dark level到AD轉換器最大值的范圍。建議將圖像飽和度保持在一個較高的水平以便可以充分利用AD轉換器的分辨率。

數模轉換率,也稱灰度:(AD converter or bit depth)

8192位對應14比特圖像數據,Cinogy公司所有CinCam CCD系列光束分析儀(包括CinCam CCD-35系列35mm大口徑光束光束分析儀)的數模轉換率均為14bit,4096位對應12比特圖像數據,2048位對應10比特圖像數據,256位對應8比特圖像數據,CinCam CMOS系列光束分析儀采用8/10比特圖像數據

相機型光束分析儀的動態范圍

即飽和輸出電壓/暗電流輸出電壓, 全井容量 / 噪聲,Dynamic range = Full well capacity / read noise)

binning:

設置平均像素的數值,可以降低噪聲。做binning以后,會提高滿阱容量,但讀出噪聲不變,這樣就會相機的提高動態范圍。

多幀圖像平均(averaging over frames):

設置平均多幀的數值大于1可以降低噪聲。此功能在光強或光束形狀不穩定的情況下非常有用。特別是在光強較弱的時候,利用該功能可以抑制光束分析儀的噪聲。

3D結果圖形的顯示:

實體輪廓最易于觀察,但是也要求更長的計算時間,對幀頻率有一定的限制。選擇網狀格式有利于提高顯示速度(3D圖像的刷新率)。

UV-NIR光束分析儀(150-1700nm)

德國Cinogy公司設計生產的CinCam系列的相機全部使用其獨特卓立的‘CinCam’算法和技術,優化了UV至NIR波段的響應效率,包含CMOS/CCD/InGaAs相機。由于其高的分辨率和小的像素尺寸,‘CinCam’確保了在對連續和脈沖激光光束測量分析時的高準確度。其即插即用的設計保證了設備的易兼容性和操作的簡易型。此外Cincam光束分析儀通用的C/F-Mount接口設計,使外加衰減片、擴束鏡、紫外轉換裝置、紅外轉換裝置更為方便。

CinCam CMOS系列相機:

主要特點:

高分辨率:像素尺寸最小可達2.2um

高幀頻高動態范圍的實時監控光束:幀頻最大可達100Hz

USB2.0/3.0接口

不同的軟件版本可供選擇:Lite,Standard,Pro版RayCi分析軟件

成本低,性價比高

主要技術指標:

相機型號     CMOS-1201     CMOS-1202     CMOS-1203     CMOS-1204    

口徑規格     1/2’     1/1.8’     1/1.8’     1/2.5’    

響應波長范圍
-RT
-UV
-OM
-IR     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
-
400-1150nm   +
1470nm-1605nm     400-1320nm
320-1320nm
<150-1150nm
240-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm     400-1320nm
320-1320nm
<150-1150nm
240-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm     400-1150nm
320-1150nm
<1150nm
-
400-1150nm   +
1470-1605nm    

通光孔徑     6.7mm   x 5.3mm     6.8mm   x 5.4mm     7.2mm   x 5.4mm     5.7mm   x 4.3mm    

像素     1280   x 1024     1280   x 1024     1600   x 1200     2560   x 1920    

像素尺寸     5.2um   x 5.2um     5.3um   x 5.3um     4.5um   x 4.5um     2.2um   x 2.2um    

接口     USB2.0    

相機型號     CMOS-1201-Nano     CMOS-1.001-Nano    

口徑規格     1/1.8’     1’    

響應波長范圍
-RT
-UV
-OM
-IR     400-1320nm
320-1320nm
<150-1150nm
240-1150nm
400-1150nm   + 1470-1605nm     400-1320nm
320-1320nm
<150-1150nm
-
400-1150nm   + 1470-1605nm    

通光孔徑     6.8mm   x 5.4mm     11.3mm   x 11.3mm    

像素     1280   x 1024     2048   x 2048    

像素尺寸     5.3um   x 5.3um     5.5um   x 5.5um    

幀頻     Up   to 40Hz     Up   to 100Hz    

機械尺寸     29mm   x 29mm x 20mm     29mm   x 29mm x 24mm    

接口     USB3.0    

CinCam CCD系列相機:

主要特點:

高分辨率的被動風冷式的探測器

高幀頻高動態范圍的實時監控光束

像素高達16Mpixel

工業標準的FireWire 1394 b / GigE接口

不同的軟件版本可選:Standard,Pro版RayCi分析軟件

主要技術指標:

相機型號     CCD-1201     CCD-1301     CCD-2301     CCD-2302    

口徑規格     1/2’     1/3’     2/3’     2/3’    

響應波長范圍
-RT
-UV
-IR     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
400-1150nm   +
1470-1605nm    

通光孔徑     6.5mm   x 4.8mm     4.8mm   x 3.6mm     9.0mm   x 6.7mm     8.mm x   7.1mm    

像素     1388   x 1038     1292   x 964     1388   x 1038     2452   x 2056    

像素尺寸     4.65   x 4.65um     3.75   x 3.75um     6.45   x 6.45um     3.45   x 3.45um    

相機型號     CCD-3501     CCD-3502     CCD-1.001     CCD-1.201    

口徑規格     35mm   CCD     35mm   CCD     1’     1.2’    

響應波長范圍
-RT
-UV
-OM     400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
240-1150nm       400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
240-1150nm       400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
240-1150nm       400-1150nm
320-1150nm
<150-1150nm
240-1150nm    

通光孔徑     36mm   x 24mm     36mm   x 24mm     15.2mm   x 8mm     15.2mmx15.2mm    

像素     4008   x 2672     4872   x 3248     1920   x 1080     2048   x 2048    

像素尺寸     9um   x 9um     7.4um   x 7.4um     7.4um   x 7.4um     7.4um   x 7.4um    

CinCam InGaAs系列相機:

主要特點:

900-1800nm

高分辨率的TE冷卻探測器

高幀頻高動態范圍的實時監控光束

工業標準的GigE接口

不同的軟件版本可選:Standard,Pro版RayCi分析軟件

主要技術指標:

相機型號     InGaAs-320     InGaAs-640    

口徑規格     1’     1’    

響應波長范圍     900-1800nm     900-1800nm    

通孔徑     9.6mm   x 7.7mm     9.6mm   x 7.7mm    

像素     320   x 256     640   x 512    

像素尺寸     30um   x 30um     15um   x 15um    

量子效率     >70%   (1000nm - 1064nm)     >70%   (1000nm - 1064nm)    

像素利用率     >99.5%     >99.5%    

探測器冷卻     TEC   (stabilized +5°C, -20K relative)     TEC   (stabilized +5°C, -20K relative)    

接口     GigE    

大口徑光束分析儀--相機口徑可達35mm

德國Cinogy公司可以提供大口徑CMOS/CCD相機,其中最大口徑的CCD相機可達35mm,像素達到驚人的16Mpixel。是各種各種大光斑激光器及畫線激光器光束測量的必不可少的工具。此外Cincam光束分析儀通用的C/F-Mount 接口設計,使外加衰減片、擴束鏡、紫外轉換裝置、紅外轉換裝置更為方便。

主要技術指標:

相機型號     CinCam CCD-3501     CinCam CCD-3502    

波范圍     400~1150nm     400~1150nm    

口徑規格     35mm   CCD     35mm   CCD    

通光孔徑     36mm   x 24mm     36mm   x 24mm    

像素     4008   x 2672 (11Mpixel)     4872   x 3248 (16Mpixel)    

像素大小     9um   x 9um     7.4um   x 7.4um    

相機型號     CinCam CCD-1.201     CinCam CMOS-1.001-Nano    

波長范圍     400~1150nm     400~1150nm    

口徑規格     1.2’     1’    

通光孔徑     15.2mm   x 15.2mm     11.3mm   x 11.3mm    

像素     2048   x 2048     2048   x 2048    

像素大小     7.4um   x 7.4um     5.5um   x 5.5um    

分析軟件     RayCi-Lite/Standard/Pro    

超寬波段中紅外光束分析儀,1.5um~8um!

LaserDec CR200系列的中紅外光束分析儀(MIR)為德國CINOGY專為客戶提供的用于測量中紅外波段的激光器,主要用于測量IR波段連續和脈沖激光器的光束特性,覆蓋的波長范圍為1.5um~8um,直接測量的功率高達150W(不帶衰減器)。結合CINOGY公司專門的光束分析儀軟件RayCi,主要用于測量和實時監控中紅外激光器的光斑尺寸、二維/三維能量分布、發散角、橢圓度、光束指向穩定性、束腰位置和大小,以及光束質量因子M^2。且其配備的分析儀軟件RayCi中的protocol功能支持測量數據的輸出和打印。另外,可以外加衰減裝置,測量更大功率的激光。

LaserDec CR200 HP為高性能的一款中紅外光束分析儀,像素尺寸高達x=44um/y=42um.

波長響應范圍

激光器光斑和功率測量范圍

CO2激光光束分析儀

aserDec 型CO2激光器光束質量分析儀是德國Cinogy公司專門為二氧化碳激光器設計的一款獨一無二的二氧化碳激光器用光束質量分析系統(CO2-lasers beam profiler)。得益于其極高的分辨率(可達百萬像素)及其優秀的實時顯示功能,LaserDec已成為二氧化碳激光器(連續型或脈沖型)光束分析的必備工具。

技術特點:

高分辨率 (可達百萬像素)

高幀速度(采用高速的FireWire IEEE 1394a / b接口,傳輸速率可達800 Mbit/s.)

光路中沒有任何光學部件

直接成像,不需要掃描(非刀口法或狹縫掃描法),成像質量高

不需要熒光材料或acrylic mode burns.

選配附件:

10° / 45°水冷衰減器:可承受最高3kW的激光功率,最高5kW/ cm2.功率密度

提供多種FireWire PCI / PCI Express cards供選擇

對于脈沖二氧化碳激光器的測量,Cinogy 提供了相應的觸發裝置

激光線測量分析儀

世界上唯一一款用于激光線測量的高品質光束分析儀!

CinLine Tool分析儀主要由均勻性非常好的且無斑紋的擴散屏,以及校準修正過的成像鏡片和CinCam CCD/CMOS相機光束分析儀組成,是一個無需組裝和緊湊的測量系統,用于測量UV到NIR的連續和脈沖激光器的光束特性,覆蓋的波長范圍為320nm~1150nm(可拓展到200nm)。其專門設計的具有精致結構的屏確保了無斑紋的光束輪廓,特別適用于激光線的特性測量。且其配備的分析儀軟件RayCi中的protocol功能支持測量數據的輸出和打印。另外,可以外加衰減裝置,測量大功率的激光。


可以在2維、3維、截面圖和直方圖中觀測實時的光束

軟件支持所有測量數據的輸出和打印,此外,我們可以根據客戶的要求提供測量更大光斑的CinLine Tool.

大口徑全波段高靈敏寬光譜(0.1THz-12THz)太赫茲光束質量分析儀

OpenView高品質太赫茲光束質量分析儀具有大口徑窗口高達50 mm(? = 50 mm),可容納更大尺寸光斑的分析處理,該產品兼具很高的靈敏度,可響應最小50 uw/cm2 的THz信號,且可響應超寬范圍的太赫茲波(0.1THz-12THz);該產品還配有強大的去噪聲軟件,可實現對太赫茲光束的實時分析。

此外,值得一提的是,這款光束分析儀的波長相應波段為0.1μm—3000μm,同時它具有很高的損傷閾值(1w/cm2),可用于高功率激光源(Excimer, solid state, OPA, QCL, CO2, Gunn diode, BWO等)激光光束分析。用戶可根據自己所需檢測波長,Openview系列包含以下多個產品。

產品特點:

大口徑窗口高達50 mm (? = 50 mm)

高損傷閾值(1w/cm2)

高靈敏度(最小光信號強度50 uw/cm2)

響應超寬范圍太赫茲波(高達100 THz);同時可覆蓋紫外、可見光、紅外波段

體積緊湊:90 x 90 x 200 mm3

主要應用

激光光束質量分析,可用作光束分析儀。既可用于高功率激光(高損傷閾值),又可用于低功率激光(高靈敏度)太赫茲光束分析

產品參數:

光譜響應范圍     0.1THz-12THz    

最大可測光斑直徑     50 mm    

像素     320X256/640X480    

空間分辨率(R)     170μm λ/2 <<>    

最小信號探測     50 μW/cm2    

損傷閾值     1W/cm2    

工作溫度     室溫    

電源電壓     110/220V    

產品尺寸(mm)     90*90*200    



2018年10月24日 21:52
?瀏覽量:0
?收藏
吉林快3任选七中奖率