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光束分析仪（也叫模式分析仪）是指能测量分析光强剖面的仪器，不仅仅包含了光束半径，还能更深层分析完整的光斑形状、光强分布等光束的质量。光束分析仪有很广泛的用途，光束分析仪在校准光路的时测量不同位置的光束半径，为计算M2因子或光束参数提供帮助，描述光束质量。
合适的光束质量的检测并加以分析在很多激光应用中显得非常重要，如精细材料技工、激光钻孔等，如有光束的检测和分析，可以达到更均匀、更越的加工质量。光束分析仪的应用主要有如下几个：
1、激光制造业对于传统的激光器制造商而言，光束质量分析已成为标准技术。均匀散激光束的品质由以下参数定义：衍极限倍数因子M2，或它的倒数因子。M2或因子给出了激光光束聚焦程度的理论测量方法。这对评价不同应用领域的光束好坏非常重要。M2或=1表示理想的衍光束。换句话说，它直接与波长和透镜系统的衍极限相关，和激光本身没有任何关系。激光二极管和垂直腔面发半导体激光器（VCSEL）都是半导体激光器，有着比近轴光束更大的发散角。从典型的激光腔中检测这类激光非常困难。通常重要参数包括：功率输入-光强输出曲线（称为LI或LIV曲线）、光束的光谱以及发散角。由于半导体激光器的发散角较大，需要用透镜聚焦得到可用光束。通过光束形状和发散特性，能够得出光学图片中设备的工作情况。LI曲线可以提供激光器的输出效率，并能探测到二极管生产工艺中的任何瑕疵。二极管激光器的波长由晶格的物理结构以及它怎么构成激光腔决定，因此，二极管激光器系统不仅需要测量LI曲线和发散角轮廓，还需要进行光谱测试。
2、医学生物技术领域在医学和生物技术行业，激光的应用非常广泛，从光手术刀到读取DNA芯片遗传密码的扫描仪。这些应用都需要对激光光束进行整形和调整。光束分析仪直接检测光束形状，观测光束能否达到期望值，如果不能，就需要进行时调整。美国FDA和卫生管理机构对医疗器械的测试有严格的要求。符合生产质量管理规范（GMP）和非临床研究质量管理规范（GLP）是根本的要求。为保证医疗设备的性能，这两个规范都要求进行可重复和可追踪测试。不管是L眼科手术、腹腔镜手术中使用的光手术刀，还是其他病人护理中的激光器，可追踪、可校准的光束分析仪对维护和校准这些医疗激光系统都是非常必要的。激光在生物技术中的应用主要是基因组和蛋白质组芯片验台探测器的扫描。这种系统使用激光光束识别（或读取）DNA和RNA序列的积木式字母或蛋白质的氨基酸成分。光斑质量越好，采样就越小。光束分析仪可以帮助对这一类扫描仪进行比较后的微调。
3、制图和印刷工业激光印刷工业早期利用光束分析仪来图片和制造激光打印机的核心部分激光扫描单元（LSU）。这需要了解系统的光斑尺寸、阵列以及光束摆动对激光打印机的影响，并做进一步的改进。激光打印机行业的市场竞争非常激烈，因此降低LSU的生产成本很重要。尽管如此，每一个LSU都必须进行调整和测试以确保正确运行。常规的LSU测试时间大约需要分钟，一种新的仪器测量技术可以把测试时间减少到几秒。LSU的生产能力由此增加了十倍以上，因此测试成本得到显著降低。
4、条形码扫描和光存储条形码扫描和光存储技术利用激光光束读写信息。与生物扫描技术和激光打印一样，光束越小，读写信息越准确。然而，为了让扫描仪处在方便的工作距离范围之内，条形码读取器需要光束的操作范围非常长。光束的束腰区域的长度称为瑞利范围，就是光束直径的区域，这里D0称为光腰，或称为光束直径。激光技术应用于信息存储利范围，以保证扫描仪的良好性能。另一方面，对于光存储，光束通常被化为一个非常小的光斑。光存储激光器的焦点非常关键，因为光斑大小和瑞利范围成反比。对于比较小的光斑，发散角必须足够大；对于发散角较小（比如长瑞利范围、准直光束）的情况，光腰值必须大。
5、焊接和切割领域由于激光能在工件上发确的功率密度，大多数高功率焊接和切割激光器都利用了激光的这种精密性。为了保证使用过程中精度的持续性，监控激光的性能非常重要。现在通常所采用的处理方法是检测瑕疵处，或者监控未聚焦光束和推断聚焦光束的性能。但这两种方法都不是较佳解决方案。首先，为了了解激光是否正常工作，需要浪费材料和时间制造一个缺陷，有时缺陷还很难被探测到，只有在激光加工过程中才能被探测出来，这样就产生了额外费用，增加了废弃和返工的可能。监控的激光束的缺点是只检测了激光器，而不是际的光学系统，它不能告诉您下一步怎么处理半成品。通过图片合理的狭缝扫描光束分析仪，就可以测量光束在真情况下的工作状态。它可以准确地测量在工作台上的光束直径、形状以及功率分布。提供光束直径的数值、椭圆率，以及光斑质心的位置。对激光器、聚焦系统和发散系统所出现的问题都可以提前预警。
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发表于 2024-10-22 10:16:08
