對於任何應用，聚焦的激光束都應符合先前定義的規格。特別是對於醫療技術而言，精確遵守參數顯得尤為重要。出於法規和道德方麵的原因，必須在整個價值鏈中對激光束進行仔細測試：從激光源的開發到將其應用於患者，以及醫療產品的生產。限製測量設備的購買價格會很快導致隱性成本，而這些隱性成本遠遠高於最初的節省。激光的測量技術基本上分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 領域。一方麵，我們(men) 借助傳(chuan) 感器對激光束的功率或能量進行純測量。但另一方麵：基於(yu) 相機或狹縫的測量方法也可以顯示激光器的光束輪廓。眼前的應用應該是確定哪些參數和使用哪種技術的決(jue) 定因素。比較不同測量儀(yi) 器的基本功能是其準確性。在此，絕對精度（表示與(yu) 真實值的偏差）與(yu) 可重複性（在相同條件下，在連續測量中比較在相同條件下確定的值）之間存在區別。首先讓我們(men) 看一下能量和功率測量。激光功率仍然是一種昂貴的商品，盡管近年來每W的價(jia) 格已大幅下降。開發新的激光器時，目標是盡可能準確地達到規定的功率。功率不應太低，也不應內(nei) 置太多儲(chu) 備，以避免不必要地增加激光源的價(jia) 格。這個(ge) 事實隻能用能同時提供精確而可重複的結果的測量儀(yi) 器來檢驗。在這裏，價(jia) 格在絕對準確性和可重複性方麵都有明顯的區別。功率傳(chuan) 感器的絕對精度主要取決(jue) 於(yu) 其傳(chuan) 感器技術，吸收體(ti) 塗層的光學質量（例如，均勻性和光譜特性），以及校準與(yu) 之匹配的程度。理想的塗層應在光譜上平坦，並在每個(ge) 波長下提供相同的值。從(cong) 理論上講，將傳(chuan) 感器校準到一個(ge) 波長就足夠了。然而，實際上，塗層在不同波長下的吸收行為(wei) 是不同的。因此，為(wei) 了獲得較高的絕對精度，需要將傳(chuan) 感器校準到幾個(ge) 波長。這就是MKS Instruments基於(yu) NIST或PTB認證標準的Ophir傳(chuan) 感器（取決(jue) 於(yu) 傳(chuan) 感器類型）達到的絕對精度（±3–5％）的方式。考慮到用戶的實際操作條件，通過單獨的OEM校準，甚至可以將該值提高多達1％，根據精確校準的Ophir傳(chuan) 感器的測量結果。一個(ge) 重要但很少討論的質量標準是傳(chuan) 感器從(cong) 一次測量到下一次測量的可重複性，或幾種相同類型的傳(chuan) 感器的可比性。同理，測量設備的公差越高，激光器或激光係統製造商必須內(nei) 置的安全緩衝(chong) 器就越多——成本很高。在高質量的Ophir傳(chuan) 感器中，在相同的測量環境中以密耳為(wei) 單位使用時，標準偏差遠低於(yu) 1％。例如，對於(yu) 在生產(chan) 過程中並行使用多個(ge) 傳(chuan) 感器的公司而言，精度差異會(hui) 很快顯示出來。乍一看，較便宜的解決(jue) 方案通常需要較高的後續成本。例如考慮高分辨率的Ophir傳(chuan) 感器3A：它的孔徑為(wei) 9.5mm，適用於(yu) 10µW至3W和20µJ至2J的測量範圍。在高達3W的功率範圍內(nei) 的市場比較表明，該傳(chuan) 感器的購置成本高於(yu) 平均市場價(jia) 格。這並非沒有理由：事實上，Ophir 3A使用一個(ge) 傳(chuan) 感器測量激光束，並使用另一個(ge) 隱藏傳(chuan) 感器測量外殼中的環境影響。因此，該儀(yi) 器的重複精度幾乎達到100％。這很快為(wei) 用戶帶來了回報。例如，對於(yu) 眼科使用的超短脈衝(chong) 激光器，幾乎可以消除從(cong) 一個(ge) 激光器到另一個(ge) 激光器的係列散射。圖1和2：2D（底部）或3D（頂部）的光束輪廓乍一看顯示光束是否偏離給定的定義(yi) 。
在醫療技術中的許多應用，除了需要了解激光束的總功率或能量之外，還需要了解更多。比如要了解更多參數在起作用，例如功率分布、功率密度或焦點偏移。使用傳(chuan) 統的CCD或CMOS相機，通過將基於(yu) 相機的技術與(yu) 光學組件和強大的軟件智能地結合在一起，即可進行測量。在這兒(er) ，測量結果在絕對測量結果和可重複性方麵也顯示出明顯的質量差異。除了儀(yi) 器製造商選擇的攝像機類型之外，所實現的軟件算法和光學組件也對此產(chan) 生了重大影響。高質量的基於(yu) 相機的測量儀(yi) 器甚至可以測量可調諧激光器，可將其從(cong) UV調整為(wei) IR——仍可提供可靠的結果。相應地，由於(yu) 寬光譜範圍僅(jin) 需要一種測量設置，因此可以直接為(wei) 用戶節省成本。還應該考慮攝像機的分辨率：如果激光係統需要特殊的光束整形，製造商必須知道光束內(nei) 的能量分布。例如，如果在皮膚病等應用中需要激光束中的能量均勻分布，則相機分辨率必須相應較高。否則，根本不會(hui) 顯示功率峰值。在醫療應用中測量激光束是毫無疑問的：從(cong) 激光光源製造商到激光係統的終端用戶，無論是在醫療生產(chan) 中還是在患者環境中，測量整個(ge) 價(jia) 值鏈中的功率、能量（和/或）光束輪廓都是絕對必要的。選擇測量儀(yi) 器時絕對值得花時間去精打細算。必須考慮定量標準，包括要測量的功率和能量範圍，與(yu) 光束尺寸有關(guan) 的孔徑尺寸以及傳(chuan) 感器的工作溫度。而且，還必須考慮定性方麵，因為(wei) 它們(men) 會(hui) 影響最終產(chan) 品的質量，和對患者的治療效果。如果您試圖節省測量設備的質量，這可能意味著喪(sang) 失了優(you) 化潛力，或者需要花費更多的時間和成本才能獲得相同的激光束質量。
(文稿：Christian Dini，本站編輯老王譯自novuslight.com)
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