光斑测量仪技术剖析:相机式与扫描狭缝式的深度对比

在激光技术迅猛发展的当下,光斑测量仪作为激光检测的关键设备,在半导体、固体、光纤、超快激光以及激光测距等诸多前沿领域发挥着不可或缺的作用。航鑫光电自主研发的基础型光斑测量仪,凭借其全面的检测能力、定制化解决方案以及多应用开发支持,成为行业内的有力竞争者。本文将从技术原理出发,深入对比相机式和扫描狭缝式这两种常见光斑测量仪在不同应用场景下的性能表现。

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技术原理差异奠定应用基础

相机式光斑测量仪基于相机成像靶面接收光斑并成像的原理。其工作时,相机sensor的有效尺寸决定了可测量的最大光斑,通常能测量直径达10mm的光斑。目前,常见相机式接收靶面像元大小为5.5μm,理论上可测的最小光斑为55μm(10倍像元)。航鑫光电基础型光斑测量仪像素大小为2.9x2.9μm,光斑检测直径范围为29μm - 4.4mm,在小光斑检测方面具备更优的空间分辨率。

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扫描狭缝式光斑测量仪则采用两条正交狭缝分别扫描光斑的XY轴,通过对狭缝处光功率的采集和分析来重构整个光斑的形态。其刀口扫描模式可实现最小2.5μm大小光斑的测量,在微米级光斑测试领域具有显著优势。

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不同应用场景下的性能对比光斑大小测量:精度与范围的权衡

在光斑大小测量方面,相机式光斑测量仪受限于相机sensor的物理尺寸和像元大小,当光斑仅有几个像素大小时,测量精度会显著下降。而扫描狭缝式光斑测量仪凭借其精细的扫描机制,能够在微米级光斑测量中提供更高的精度。因此,对于需要检测微小光斑的应用,如微纳光学、半导体光刻等领域,扫描狭缝式光斑测量仪是更合适的选择。

功率承受能力:高功率与低功率的挑战

相机式光斑测量仪通常只能承受微瓦量级的功率。当激光功率过高时,探测器会出现饱和现象,导致光斑失真。为了准确测量高功率激光,需要使用衰减片将激光信号的功率衰减到饱和光功率以下。航鑫光电基础型光斑测量仪标配衰减片,并可选更高功率衰减配置,功率范围可达1000W,部分相机式光斑测量仪通过配备外部衰减片最高可测1W的激光光斑。

扫描狭缝式光斑测量仪由于每次只允许狭缝处的光透过并采集功率值,避免了一次性接收全部光功率,因此可以测试近10W的高功率激光。在高功率激光加工、激光焊接等应用场景中,扫描狭缝式光斑测量仪的优势明显。

脉冲激光测量:模式与同步的考量

对于脉冲激光测量,狭缝式光斑测量仪需要精确控制狭缝位置与扫描频率,以确保脉冲激光能够通过狭缝被采集到。当激光重频与狭缝扫描频率严重不匹配时,可能无法扫描到完整的光斑。

相机式光斑测量仪具备连续测量模式与外部触发模式,只需同步相机和激光,即可采集完整的单脉冲光斑,适用于绝大多数不同类型的脉冲激光测量。航鑫光电的光斑测量仪支持手动和自动实时曝光及增益调节,能够更好地适应不同脉冲激光的测量需求,在超快激光脉冲检测等领域具有独特优势。

复杂光斑测量:形态与细节的捕捉

在实际激光应用中,光斑形态并非总是呈高斯或近高斯分布,常常会出现不规则分布或高阶横模的情况。对于高斯或近高斯分布的光斑,相机式和狭缝式光斑测量仪都能正确反映其形态。狭缝式光斑测量仪通过狭缝扫描和光功率累加拟合出高斯轮廓,而相机式光斑测量仪通过像素阵列的亮暗程度呈现光斑形态。

然而,当遇到不规则分布或高阶横模的复杂光斑时,相机式光斑测量仪的优势凸显。其成像由像素阵列同时接收并反馈光斑截面不同位置的形态,能够准确测量能量分布不规则或非高斯分布含高阶横模的光斑。而狭缝式光斑测量仪在处理复杂光斑时,由于光在狭缝方向上进行累加,会丢失复杂光斑在狭缝方向上的非规则能量分布信息,导致光斑细节失真。航鑫光电的光斑测量仪凭借其高分辨率和精准的像素反馈,在处理复杂光斑时能够提供更准确的测量和分析结果,在光镊系统、激光通信等领域具有重要应用价值。

航鑫光电光斑测量仪的综合优势

航鑫光电的基础型光斑测量仪不仅在上述各项性能指标上表现出色,还具备丰富的测量功能。它支持参数的统计分析、记录和导出参数或生成报告,以及多选择的图片保存功能,能够满足不同客户在不同场景下的光斑检测需求。其高性价比和定制化的设计,为用户提供了更灵活的选择,能够有效优化检测流程,提高检测效率。

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综上所述,相机式和扫描狭缝式光斑测量仪基于不同的技术原理,在不同的应用场景中各有优劣。用户在选择光斑测量仪时,应根据具体的应用场景和检测要求,综合考虑两种分析仪的特点,做出最合适的选择。航鑫光电的光斑测量仪凭借其卓越的性能和丰富的功能,为激光检测领域提供了可靠的解决方案。

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