晶体光束质量分析仪测量系统

DataRay 是一家专业的激光光束分析仪器制造商，其产品广泛应用于科研、工业和医疗等领域，用于对激光光束的参数进行精确测量和分析。以下是 DataRay 光束分析仪的主要应用和测量原理：应用领域科研领域：DataRay 的光束分析仪如 WinCamD-LCM 系列被广泛应用于量子存储辅助的超声波光学检测、双包层光纤激光输出特性研究等。例如，在新西兰奥塔哥大学的研究中，WinCamD-LCM 用于分析经过粗糙铝表面散射后的激光光束，验证其均匀性和模式质量。工业制造：在材料加工（如焊接、蚀刻、切割）、光缆加工、3D 扫描等领域，DataRay 光束分析仪用于优化激光加工工艺，确保光束质量符合生产要求。生物医学：DataRay 光束分析仪在眼科手术、激光手术等领域有重要应用，帮助确保激光光束的精确性和稳定性。激光干涉仪、激光通信系统等，WinCamD-IR-BB能够实时记录光束的漂移情况。晶体光束质量分析仪测量系统

测量原理光束质量因子（M²）测量：DataRay 光束分析仪基于 ISO 11146 标准，通过测量光束的发散角和束腰宽度来计算 M² 因子。M² 因子是衡量光束质量的重要参数，值越接近 1，表明光束越接近理想高斯光束。光束发散角测量：DataRay 提供的高斯光束发散角测量模型可用于模拟和预测光束在后焦面上的光斑直径。通过输入透镜焦距、输入光束的 M² 值、波长等参数，模型可以计算出预计的光斑直径，并评估测量误差。光束剖面分析：DataRay 的光束分析仪能够实时捕捉光束的二维强度分布，分析光束的椭圆度、质心位置、能量分布均匀性等参数。DataRay 光束分析仪以其高精度、实时监控和强大的数据分析功能，在激光光束质量评估中发挥着重要作用。西藏M2测量光束质量分析仪WinCamD-QD系列光束质量分析仪能够实时监测光束的漂移情况，并进行记录。

WinCamD-LCM 实际应用案例1. 双包层光纤激光器光束分析某科研团队使用 WinCamD-LCM 光束质量分析仪对双包层高功率光纤激光器的光束传播截面进行分析。实验中，使用 976 nm 的泵浦激光二极管和 Nufern MM105/125 传输光纤，通过 WinCamD-LCM 测量光束的光斑大小和质量。结果显示，光束指向稳定性约为 2.7 μrad (RMS)，其中 X 方向约为 1.9 μrad，Y 方向约为 1.8 μrad，表现出良好的方向稳定性。Yb:YAG 固体激光器前端系统在一项关于 Yb:YAG 固体激光器前端系统的实验中，WinCamD-LCM 被用于测量激光系统的光束质量和稳定性。实验中，激光器的输出光束中心波长为 1030.1 nm，经过多级光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）和二次谐波生成（SHG），**终输出波长为 795 nm 的脉冲。WinCamD-LCM 用于记录光束的焦点中心位置，确保光束的稳定性和高质量。

测量方法2.1 ISO 11146标准方法束腰位置测定：沿光束传播方向（Z轴）移动探测器，找到**小光束宽度（束腰）。多位置测量：在束腰前后多个位置测量光束宽度，确保测量范围覆盖束腰及远场区域。数据拟合：采用双曲线拟合计算M²因子。通过**小二乘法拟合数据，得到M²值。2.2 CCD/CMOS成像法原理：使用相机直接捕获光束横截面图像，通过软件分析像素灰度值（与光强成正比）。步骤：扩展光束至相机感光面，避免饱和。采集多帧图像，取平均值减少噪声。拟合强度分布曲线（如高斯拟合），计算束腰直径。该设备尺寸为 73 mm × 73 mm × 52 mm，重量 422 克，便于携带和集成到现有系统中。

测量方法M²因子的测量基于ISO 11146标准，通常包括以下步骤：光束聚焦：使用无像差透镜将待测光束聚焦，创建人工束腰。光束传播测量：沿光束传播方向移动光束质量分析仪（如DataRay的WinCamD系列），在多个位置采集光束剖面。数据拟合：根据采集到的光束宽度数据，使用专业软件进行双曲线拟合，计算M²因子、束腰位置、束腰半径和发散角等参数。重要性M²因子是评估激光器性能和应用适用性的关键指标，其重要性体现在以下几个方面：聚焦能力：M²值越低，光束能被聚焦到更小的光斑，功率密度更高，适用于高精度激光加工和医疗应用。光束发散性：低M²值的光束在传播过程中发散更慢，能量传输更远且更集中。应用性能导向：在激光加工（切割、焊接）、非线性光学、光通信、医疗和激光器研发等**应用中，光束质量直接影响**终效果。通过对比WinCamD-IR-BB的测量结果与仪器自身的测量结果，发现并修正仪器的误差。吉林M2测量光束质量分析仪有限公司

提供多种型号的相机式和狭缝式光束分析仪，如 Beam'R2、BeamMap2 等，可满足不同波段、光斑大小。晶体光束质量分析仪测量系统

刀口法（Knife-Edge Method）原理：用锐利刀片横向切割光束，测量光功率随刀片位置的变化，反推强度分布。步骤：固定激光器，移动刀片逐步遮挡光束。记录光功率P随刀片位置x的变化曲线。对dP/dx求导得到强度分布I(x)。3. 修正算法在实际测量中，光斑可能因超出探测器范围而被截断，导致测量误差。基于能量守恒原理的修正算法可以有效提高大尺寸截断光斑情况下的测量精度，使M²因子的计算误差从修正前的15.2%降低到修正后的3.8%。评估意义工业应用：在激光切割和焊接中，M²值越小，聚焦光斑越小，加工精度越高。科研与医疗：精确控制光束宽度可减少组织损伤，提高光学实验的精度。标准化与质量控制：ISO 11146标准为激光设备制造商提供了统一的测试方法，确保产品符合国际标准。通过上述方法和参数，可以***评估激光光束的质量，为激光器的设计、制造和应用提供重要的数据支持。晶体光束质量分析仪测量系统