光斑分析儀怎么選？相機式VS掃描狹縫式，一文讀懂它們的優(yōu)缺點！

  ICC訊 本文將從可測光斑大小、功率大小、脈沖激光測量、光斑類型等四個方面將相機和狹縫式光斑分析儀進行對比介紹，簡述光斑分析儀該如何選擇，以期起到概念普及和拋磚引玉的作用，讓讀者能夠更好的根據(jù)自己需求進行選擇。

  1、可測量光斑大小

  相機式光斑分析儀是基于相機成像靶面接收光斑并成像的原理實現(xiàn)，所以可測量的最大光斑由相機sensor的有效尺寸決定，通?？蓽y10mm直徑的光斑。目前，相機式接收靶面像元大小為5.5um，意味著可測最小光斑是55um（10倍像元）。

  當(dāng)光斑僅有幾個像素大小時，相機式便無能為力了，這時掃描狹縫式光斑分析儀優(yōu)勢得以凸顯，它是基于兩條正交狹縫分別掃描光斑的XY軸，然后得出整個光斑的形態(tài)。刀口掃描模式可測量最小2.5um大小光斑。所以掃描狹縫式光斑分析儀對微米級光斑測試有絕對優(yōu)勢。

  2、功率大小

  由于相機只能承受微瓦量級的功率，過高的功率會導(dǎo)致探測器飽和，即超過閾值像素將無法對能量的變化做出反映，造成光斑的失真，也就是我們常說的過曝。所以利用相機式光斑分析儀準(zhǔn)確測量光斑時，需要將激光信號的功率衰減到飽和光功率以下才能正確測量光斑。

  相機式能測試的功率范圍與外部衰減息息相關(guān)，如Beamhere相機式光斑分析儀標(biāo)配6片衰減片應(yīng)對不同功率測試需求，最高可測1W的激光光斑。

  相比之下，掃描狹縫式的可測功率就要高的多，掃描狹縫式光斑分析儀每次只會允許狹縫處的光透過并采集功率值，不會一次接收全部的光功率，這使得掃描狹縫式光斑分析儀的可以測試近10W的高功率激光。

  3、脈沖激光測量

  對于不同脈沖激光器，狹縫式的光斑分析儀由于只允許狹縫部分的光透過，測量脈沖激光時需要精確控制狹縫位置與掃描頻率，才能讓脈沖激光通過狹縫被采集到。當(dāng)激光重頻與狹縫掃描頻率嚴重不匹配時，狹縫就無法掃描到一個完整的光斑。相比之下，相機式光斑分析擁有連續(xù)測量模式與外部觸發(fā)模式，只需要同步相機和激光，即可采集完整的單脈沖光斑，適合絕大多不同的脈沖激光測量。

  4、光斑類型

  通常多數(shù)激光器諧振腔輸出的光斑形態(tài)都是高斯或近高斯分布，針對高斯或近高斯分布的光斑，相機式與狹縫式雖然測量原理不同，但都能正確的反映其形態(tài)。

  狹縫式基于其狹縫掃描的測試原理，用狹縫依次掃描光斑的不同位置，所有透過狹縫的光將被采集，相當(dāng)于光在狹縫的方向（圖中紅色箭頭）上進行累加，得到圖片右側(cè)輪廓的點，進而擬合出高斯輪廓。

  相機式基于相機靶面成像的原理，光斑的形態(tài)由眾多像素的亮暗程度給出，所以我們只需要取光斑中心的一列像素值（圖中紅線）就可以得到一個側(cè)面輪廓圖。

  在實際激光應(yīng)用中，光斑并非總是呈高斯分布的基橫模形態(tài)，往往會出現(xiàn)許多不規(guī)則分布或高階橫模的情況。比如光鑷系統(tǒng)中的貝塞爾光束，我們希望能量盡可能集中在中心光斑處，所以用光斑分析儀來驗證其質(zhì)量。

  相機式光斑分析儀成像是由像素陣列同時接收并反饋出光斑截面不同位置的形態(tài)，所以即使能量分布不規(guī)則或非高斯分布含高階橫模的光斑也能由相機款光斑分析儀準(zhǔn)確的測量。

  同樣，光在狹縫的方向（圖中紅色箭頭）上進行累加，得到圖片右側(cè)輪廓的點，但復(fù)雜的光斑在狹縫方向上還是存在的非規(guī)則的能量分布，累加后就失去了這個能量分布的信息。得到輪廓曲線是光斑在這個輪廓方向上的總和輪廓，光斑中的凹陷細節(jié)失真了。

  相機式在復(fù)雜光斑的處理上則更加合適，選取光斑中心的一列像素值（圖中紅線），這一列像素中的不同像素依舊能反映這一部分光斑的能量分布特征，從圖中可以看到他對于光斑中的凹陷正確的反映出來。

  狹縫式的則是將透過狹縫的光功率匯總為XY軸輪廓曲線上的一點，所以會導(dǎo)致無法反映復(fù)雜光斑的形態(tài)。

  綜上所述，將狹縫式與相機式光斑分析儀特點總結(jié)如下表:

  相機式光斑分析儀和掃描狹縫式光斑分析儀基于不同的原理對光斑進行采集與分析，在絕大多數(shù)場景二者是可以相互替代的，然而在一些特殊的光斑測試情境中相機式光斑分析儀和掃描狹縫式光斑分析儀的優(yōu)缺點形成了非我即你的互補態(tài)勢，二者優(yōu)劣組合實現(xiàn)最廣泛光斑種類的測試能力。了解更多有關(guān)內(nèi)容，可訪問維度光電官網(wǎng)  www.dimension-labs.com

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