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光束分析儀的應用領域

星之球科技 來源:華工激光2011-12-06 我要評論(0 )   

1.激光制造業(yè) 對于傳統(tǒng)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(shù)定義:衍射極限倍數(shù)因子M2,或它的倒數(shù)k因子。 M2或k因子給出...

1.激光制造業(yè)
 
對于傳統(tǒng)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(shù)定義:衍射極限倍數(shù)因子M2,或它的倒數(shù)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(shù)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(fā)散角。由于半導體激光器的發(fā)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(fā)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(tǒng)不僅需要測量LI曲線和發(fā)散角輪廓,還需要進行光譜測試。
 
2.醫(yī)學/生物技術領域
 
在醫(yī)學和生物技術行業(yè),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(wèi)生管理機構對醫(yī)療器械的測試有嚴格的要求。符合“生產質量管理規(guī)范”(GMP)和“非臨床研究質量管理規(guī)范”(GLP)是最根本的要求。為保證醫(yī)療設備的性能,這兩個規(guī)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(yī)療激光系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)
 
激光印刷工業(yè)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(tǒng)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(yè)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(guī)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(qū)域的長度稱為瑞利范圍,就是光束直徑的區(qū)域,這里D0稱為光腰,或稱為光束最小直徑。激光技術應用于信息存儲
 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(yōu)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(fā)散角必須足夠大;對于發(fā)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(fā)射精確的功率密度,大多數(shù)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(xù)性,監(jiān)控激光的性能非常重要?,F(xiàn)在通常所采用的處理方法是檢測瑕疵處,或者監(jiān)控未聚焦光束和推斷聚焦光束的性能。字串1
 
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(jiān)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(tǒng),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Photon公司的高功率NanoScan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(tài)。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(shù)值、橢圓率,以及光斑質心的位置。對激光器、聚焦系統(tǒng)和發(fā)散系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題都可以提前預警。

 

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