Профилирование больших лазерных лучей: соображения и решения

1. Прямое измерение профиля луча
2. Активная площадь датчика в зависимости от диаметра луча
3. Внешнее оптическое уменьшение больших пучков
4. Оптические волокна сужаются
5. Галилеевы редукторы
6. Повторная обработка экрана с помощью вспомогательного объектива
7. Измерение и компенсация увеличения объектива
8. Уменьшение спекла
9. Замечание по применению

Профилирование больших лазерных лучей является общей отраслевой потребностью, которая сопряжена со многими проблемами. То, что мало для одного исследователя, может быть довольно большим для другого. Например, диаметр "большого" луча может быть относительно небольшим 5 мм, или до десятков миллиметров или больше. К счастью, DataRay предлагает несколько решений для измерения больших профилей лучей; они включают в себя как прямые, так и косвенные измерения с использованием внешней оптики для уменьшения луча или дистанционной визуализации. В этой статье мы представим некоторые из этих решений и опишем факторы, которые необходимо учитывать при выборе лучшего профилировщика лазерного луча для вашей области применения. В частности, мы рассмотрим четыре варианта: прямое измерение профиля луча, сужение оптического волокна, редукторы луча и изменение изображения экрана с помощью вспомогательной линзы.

Прямое измерение профиля луча

Прямое измерение профиля луча с помощью камеры имеет следующие преимущества:

• Быстрая настройка - немедленно начните измерение профилей лазерного луча
• Наивысшее разрешение среди всех обсуждаемых методов
• Внешние оптические искажения не вносятся

Когда это возможно, система прямого измерения работает быстрее и точнее, чем при использовании внешней оптики, требующей юстировки и калибровки. Одним из продуктов, хорошо подходящих для непосредственного измерения больших профилей лазерного луча, является новая камера DataRay с высоким разрешением, USB 3.0 CMOS камера для профилирования лучей, WinCamD-LCM4 , Эта камера имеет 2048 х 2048 пикселей, размер пикселя 5,5 мкм и активные размеры сенсора 11,3 х 11,3 мм.

Активная площадь датчика в зависимости от диаметра луча

При выборе системы для измерения лучей ключевым фактором является размер датчика. Для идеально гауссова пучка не требуется такой большой датчик, как для негауссова пучка. Для гауссовых лучей хорошего качества хорошее правило - ограничивать размер луча примерно двумя третями наименьшего размера датчика; например, 5-миллиметровая матрица должна использоваться только для измерения лучей до примерно 3,5 мм, датчик 11,3 мм должен быть ограничен лучами ниже примерно 7,5 мм и т. д.

Внешнее оптическое уменьшение больших пучков

DataRay также предлагает несколько решений косвенных измерений, включающих оптику для уменьшения луча. После того, как фактическое увеличение было откалибровано и введено, размеры показаний на экране соответствуют исходному лучу.

Оптические волокна сужаются

Камера самой большой площади DataRay, TaperCamD20-15-UCD23 , использует когерентный волоконно-оптический конусный пучок с входной апертурой 20 х 15 мм и эффективным размером пикселя 15 мкм. Коэффициент увеличения конуса предварительно устанавливается на заводе-изготовителе во встроенной памяти камеры с использованием настроек компенсации PMF в DataRay, чтобы минимизировать оптические искажения.

Галилеевы редукторы

Мы предлагаем несколько оптические лучевые редукторы обработка трех диапазонов длин волн (350-650 нм, 650-1050 нм и 1050-1620 нм) с различными коэффициентами уменьшения:

• BR-X-2 - коэффициент уменьшения 1/2, диафрагма 13 мм
• BR-X-5 - коэффициент уменьшения 1/5, апертура 20 мм
• BR-X-10 - коэффициент уменьшения 1/10, апертура 30 мм
• BR-X-15 - коэффициент уменьшения 1/15, апертура 45 мм

Повторная обработка экрана с помощью вспомогательного объектива

При использовании с объективом с фиксированным фокусным расстоянием камеры для профилирования луча могут повторно отобразить экран с лазерной подсветкой на датчики CCD или CMOS. Как правило, такие линзы включают ручную диафрагму, которая упрощает настройку правильного уровня освещенности.

Этот подход, использующий камеру для профилирования луча вместе со вспомогательной линзой, предлагает несколько преимуществ, включая:

• Профилировать большие лазерные лучи диаметром> 700 мм на расстоянии 0,2-1,0 метра
• Профильные мощные балки без дорогих аттенюаторов
• Быстрая и простая настройка и калибровка достигается путем ввода измеренного увеличения в программное обеспечение DataRay

Измерение и компенсация увеличения объектива

Программное обеспечение DataRay может компенсировать известные увеличения и уменьшения, которые можно вручную указать в настройках камеры в программном обеспечении. Чтобы рассчитать этот коэффициент, необходимо переместить камеру и объектив на известное поперечное расстояние и измерить поперечное изменение положения центроида изображения на экране; например, если кто-то сдвинул камеру в поперечном направлении на 10 мм и заметил, что центроид изображения перемещается на 400 мкм, увеличение будет рассчитываться как (0,4 / 10) = 0,04. При вводе 0,04 в качестве коэффициента увеличения в программном обеспечении, размеры на экране будут рассчитаны правильно.

Уменьшение спекла

Любой статический экран будет отображать спекл, обычно давая модуляцию интенсивности около ± 20% и значительно влияя на точность измерения диаметра. Некоторое облегчение можно получить с помощью линейных и территориальных фильтров в меню «Фильтр» программного обеспечения DataRay. Более того, использование быстро вращающегося экрана (например, белого ламината) поможет обеспечить усреднение спеклов.

Замечание по применению

Замечание по применению, относящееся к описанной теме, доступно для просмотра. Вот ,

DataRay может обсудить эти варианты, чтобы помочь вам выбрать лучшую систему для ваших нужд. пожалуйста, свяжитесь с нами в [email protected] ,