1.激光製造業(ye)
對於(yu) 傳(chuan) 統的激光器製造商而言,光束質量分析已成為(wei) 標準技術。均勻散射激光束的品質由以下參數定義(yi) :衍射極限倍數因子M2,或它的倒數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(jia) 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(yu) 波長和透鏡係統的衍射極限相關(guan) ,和激光本身沒有任何關(guan) 係。
激光二極管和垂直腔麵發射半導體(ti) 激光器(VCSEL)都是半導體(ti) 激光器,有著比近軸光束更大的發散角。從(cong) 典型的激光腔中檢測這類激光非常困難。通常重要參數包括:功率輸入-光強輸出曲線(稱為(wei) LI或LIV曲線)、光束的光譜以及發散角。由於(yu) 半導體(ti) 激光器的發散角較大,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,並能探測到二極管生產(chan) 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麽(me) 構成激光腔決(jue) 定,因此,二極管激光器係統不僅(jin) 需要測量LI曲線和發散角輪廓,還需要進行光譜測試。
2.醫學/生物技術領域
在醫學和生物技術行業(ye) ,激光的應用非常廣泛,從(cong) 光手術刀到讀取DNA芯片遺傳(chuan) 密碼的掃描儀(yi) 。這些應用都需要對激光光束進行整形和調整。光束分析儀(yi) 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和國家衛生管理機構對醫療器械的測試有嚴(yan) 格的要求。符合“生產(chan) 質量管理規範”(GMP)和“非臨(lin) 床研究質量管理規範”(GLP)是最根本的要求。為(wei) 保證醫療設備的性能,這兩(liang) 個(ge) 規範都要求進行可重複和可追蹤測試。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(yi) 對維護和校準這些醫療激光係統都是非常必要的。
激光在生物技術中的應用主要是基因組和蛋白質組“芯片實驗台”探測器的掃描。這種係統使用激光光束識別(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(yi) 可以幫助對這一類掃描儀(yi) 進行最後的微調。
3.製圖和印刷工業(ye)
激光印刷工業(ye) 最早利用光束分析儀(yi) 來設計和製造激光打印機的核心部分——激光掃描單元(LSU)。這需要了解係統的光斑尺寸、陣列以及光束擺動對激光打印機的影響,並做進一步的改進。激光打印機行業(ye) 的市場競爭(zheng) 非常激烈,因此降低LSU的生產(chan) 成本極為(wei) 重要。盡管如此,每一個(ge) LSU都必須進行調整和測試以確保正確運行。常規的LSU測試時間大約需要20分鍾,一種新的儀(yi) 器測量技術可以把測試時間減少到幾秒。LSU的生產(chan) 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(chu)
條形碼掃描和光存儲(chu) 技術利用激光光束讀寫(xie) 信息。與(yu) 生物掃描技術和激光打印一樣,光束越小,讀寫(xie) 信息越精確。然而,為(wei) 了讓掃描儀(yi) 處在方便的工作距離範圍之內(nei) ,條形碼讀取器需要光束的操作範圍非常長。光束的束腰區域的長度稱為(wei) 瑞利範圍,就是光束直徑的區域,這裏D0稱為(wei) 光腰,或稱為(wei) 光束最小直徑。激光技術應用於(yu) 信息存儲(chu)
利範圍,以保證掃描儀(yi) 的良好性能。另一方麵,對於(yu) 光存儲(chu) ,光束通常被優(you) 化為(wei) 一個(ge) 非常小的光斑。光存儲(chu) 激光器的焦點非常關(guan) 鍵,因為(wei) 光斑大小和瑞利範圍成反比。
對於(yu) 比較小的光斑,發散角必須足夠大;對於(yu) 發散角較小(比如長瑞利範圍、準直光束)的情況,光腰值必須大。
5.焊接和切割領域
由於(yu) 激光能在工件上發射精確的功率密度,大多數高功率焊接和切割激光器都利用了激光的這種精密性。為(wei) 了保證使用過程中精度的持續性,監控激光的性能非常重要。現在通常所采用的處理方法是檢測瑕疵處,或者監控未聚焦光束和推斷聚焦光束的性能。字串1
但這兩(liang) 種方法都不是最佳解決(jue) 方案。首先,為(wei) 了了解激光是否正常工作,需要浪費材料和時間製造一個(ge) 缺陷,有時缺陷還很難被探測到,隻有在激光加工過程中才能被探測出來,這樣就產(chan) 生了額外費用,增加了廢棄和返工的可能。監控最初的激光束的缺點是隻檢測了激光器,而不是實際的光學係統,它不能告訴您下一步怎麽(me) 處理半成品。通過設計合理的狹縫掃描光束分析儀(yi) ,比如Photon公司的高功率NanoScan光束質量分析儀(yi) ,就可以測量光束在真實情況下的工作狀態。它可以精確地測量在工作台上的光束直徑、形狀以及功率分布。提供光束直徑的數值、橢圓率,以及光斑質心的位置。對激光器、聚焦係統和發散係統所出現的問題都可以提前預警。
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