在激光应用领域,激光光斑测量仪的选择至关重要,它直接影响到对激光光束参数的准确测量和分析。其中,相机式激光光斑测量仪和扫描狭缝式激光光斑测量仪是两种常见的类型,它们在技术原理、应用场景及性能特点等方面存在显著差异。

相机式激光光斑测量仪基于相机成像靶面接收光斑并成像的原理。当光斑投射到相机的成像靶面上时,通过众多像素的亮暗程度来呈现光斑的形态。这种方式能够全面地获取光斑的二维信息,对于分析光斑的整体形状、能量分布等具有重要意义。在实际应用中,它广泛适用于需要对光斑进行全面、直观观测的场景,如激光器光斑测量、激光光斑模式缺陷检测等。
扫描狭缝式激光光斑测量仪则是基于两条正交狭缝分别扫描光斑的X、Y轴来得出整个光斑的形态。它通过狭缝依次扫描光斑的不同位置,将透过狭缝的光进行采集和累加,从而构建出光斑的轮廓。这种方式在测量光斑的特定参数,如光斑直径、椭圆度等方面具有一定优势,常用于准直器光斑检测、光纤对准耦合分析等领域。

相机式激光光斑测量仪可测量的最大光斑由相机sensor的有效尺寸决定。以常见的相机式激光光斑测量仪为例,其通常可测直径为10mm的光斑。而其可测最小光斑则受到相机接收靶面像元大小的限制,一般像元大小为5.5um,这意味着可测最小光斑约为55um(10倍像元)。当光斑尺寸接近或小于这个值时,相机式激光光斑测量仪的测量精度会受到影响。
扫描狭缝式激光光斑测量仪在测量小光斑方面具有独特优势。其刀口扫描模式可测量最小2.5um大小的光斑,对于微米级光斑测试具有绝对优势。例如,在一些对光斑尺寸要求极高的微纳加工领域,扫描狭缝式激光光斑测量仪能够准确测量微小光斑,为工艺控制提供关键数据。

相机式激光光斑测量仪对输入功率较为敏感,一般只能承受微瓦量级的功率。过高的功率会导致探测器饱和,即超过阈值的像素无法对能量的变化做出反应,从而造成光斑的失真,也就是我们常说的过曝。为了准确测量光斑,需要将激光信号的功率衰减到饱和光功率以下。例如,景颐光电自主研发的光束质量分析仪(基础型)标配衰减片,方便操作,可选更高功率衰减配置,功率范围可达1000W,有效解决了相机式激光光斑测量仪在功率测量方面的局限性。
扫描狭缝式激光光斑测量仪每次只允许狭缝处的光透过并采集功率值,不会一次接收全部的光功率,因此其可测功率相对较高,通常可以测试近10W的高功率激光。这使得它在高功率激光应用领域,如工业激光加工等方面具有更广泛的应用前景。
对于不同脉冲激光器,相机式激光光斑测量仪拥有连续测量模式与外部触发模式。只需要同步相机和激光,即可采集完整的单脉冲光斑,适合绝大多数不同的脉冲激光测量。这种方式能够准确地捕捉脉冲激光的瞬间光斑形态,为研究脉冲激光的特性提供了有力的工具。
扫描狭缝式激光光斑测量仪在测量脉冲激光时,需要精确控制狭缝位置与扫描频率,才能让脉冲激光通过狭缝被采集到。当激光重频与狭缝扫描频率严重不匹配时,狭缝就无法扫描到一个完整的光斑,从而影响测量结果的准确性。
在常见的激光器谐振腔输出中,光斑形态大多为高斯或近高斯分布。对于这种类型的光斑,相机式与狭缝式激光光斑测量仪虽然测量原理不同,但都能正确地反映其形态。相机式通过像素阵列接收光斑并成像,狭缝式则通过狭缝扫描和累加来构建光斑轮廓。
然而,在实际激光应用中,光斑并非总是呈高斯分布的基横模形态,往往会出现许多不规则分布或高阶横模的情况。例如,光镊系统中的贝塞尔光束,其能量分布较为复杂,需要能量尽可能集中在中心光斑处。在这种情况下,相机式激光光斑测量仪的优势就凸显出来了。它通过像素阵列同时接收并反馈出光斑截面不同位置的形态,即使能量分布不规则或非高斯分布含高阶横模的光斑也能准确测量。而扫描狭缝式激光光斑测量仪由于是将透过狭缝的光功率汇总为XY轴轮廓曲线上的一点,对于复杂光斑的处理存在一定局限性,会导致光斑中的凹陷细节失真,无法准确反映光斑的真实形态。
相机式激光光斑测量仪具有成像直观、能够全面获取光斑二维信息、适合测量复杂光斑等优势,尤其在光斑模式缺陷检测、不规则光斑测量等方面表现出色。同时,景颐光电的光束质量分析仪(基础型)通过配备多种衰减片,有效解决了相机式激光光斑测量仪对功率的限制问题,使其在功率测量范围上有了较大提升。
扫描狭缝式激光光斑测量仪则在测量小光斑和高功率激光方面具有独特优势,能够准确测量微米级光斑和近10W的高功率激光,适用于准直器光斑检测、光纤对准耦合分析等领域。

综上所述,相机式激光光斑测量仪和扫描狭缝式激光光斑测量仪各有优劣,在实际应用中应根据具体需求进行选择。当需要对光斑进行全面、直观观测,尤其是对于复杂光斑的测量时,相机式激光光斑测量仪更为合适;而当需要测量小光斑或高功率激光时,扫描狭缝式激光光斑测量仪则是更好的选择。景颐光电的光束质量分析仪(基础型)在性能上的优化和提升,为用户提供了更全面、更可靠的光斑分析解决方案,满足了不同领域对光斑测量的需求。
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