【聚焦激光】激光器光束质量分析检测

2023-07-04 14:23:29, 聚焦光电前沿领域北京先锋泰坦科技有限公司

文丨赵瑞坤

编辑丨美妮

发布丨先锋科技

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本期摘要：激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测，如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等，都是非常必要的。

如今，激光器已经广泛应用于通信、焊接和切割、增材制造、分析仪器、航空航天、军事国防以及医疗等领域。激光的光束质量无论对于激光器制造客户还是激光器使用客户都是重要的核心指标之一。许多客户依赖激光器的出厂报告，从而忽略了对于激光器光束质量测试的重要性，往往在后面激光器使用过程中达不到理想的效果。通过下方的对比图可以看出，同样的功率情况下（100W），如果焦点产生微小的漂移，对于材料加工处的功率密度足足变化了 72 倍！

通过下方的对比图可以看出，同样的功率情况下（100W），如果焦点产生微小的漂移，对于材料加工处的功率密度足足变化了 72 倍！

所以，激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测，如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等，都是非常必要的。

我公司对于激光光束质量的测试有着丰富且全面的经验，对于不同波长、不同功率、不同光斑大小的激光器都可以提供具有针对性的测试系统和方案。

相机式光束分析仪

相机式光束分析仪采用二维阵列光电传感器，直接将辐照在传感器上的光斑分布转换成图像，传输至电脑并进行分析。相机式光斑分析仪是目前使用最多的光斑分析仪，可以测试连续激光、脉冲激光、单个脉冲激光，可实时监控激光光斑的变化。

完整的光束分析系统由三部分构成：

（1）相机

针对用户激光波长以及光斑大小不同的测量需求，SPIRICON 公司推出了如下几类面阵相机：

● 硅基 CMOS 相机通常为 190nm ~ 1100nm；

● InGaAs 面阵相机通常为 900 ~ 1700nm；

● 热释电面阵相机则可覆盖 13 ~ 355nm 及 1.06 ~ 3000µm。

相机的芯片尺寸决定了能够测量的光斑的最大尺寸，而像素尺寸则决定了能够测量的最小光斑尺寸；通常需要 10 个像素体现一个光斑完整的信息。

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（2）光束分析软件

Spiricon 专业光斑分析软件 BeamGage 界面人性化，操作便捷，功能强大，其 Ultra CAL 专利逐点背景扣除技术，可将测量环境中的杂散背景光完全扣除掉，使得测量结果真实，得到更精准的ISO 认证标准的光斑数据（详情见 ISO 11146-3-2004）。

（3）附件

针对用户的特殊要求或者激光的特殊参数设定，SPIRICON公司推出了一系列光束分析仪的附件，如：分光器、衰减器、衰减器组、扩/缩束镜、宽光束成像仪、紫外转换模块等等。

对于微米量级的光斑，传统面阵相机受到像素的制约，无法成像或者无法显示完整的光斑信息。我们有两类光束分析仪可供选择。

狭缝扫描光束分析仪

NanoScan 2s 系列狭缝扫描式光束分析仪，源自 2010 年加入 OPHIR 集团的 PHOTON INC。PHOTON INC 自 1984 年开始研发生产扫描式光束分析仪，在光通讯、LD/LED 测试等领域享有盛名。扫描式与相机式光斑分析仪的互补联合使得 OPHIR 可提供完备的光束分析解决方案。

扫描式光束分析是一种经典的光斑测量技术，通过狭缝 / 小孔取样激光光束的一部分，将取样部分通过单点光电探测器测量强度，再通过扫描狭缝 / 小孔的位置，复原整个光斑的分布。