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基于CCD相机的BeamView系统应用于激光光束质量分析ETSC-TECH东隆科技BeamView系统提供如下光束分析功能：峰值/质点位置、光束椭圆度及主次轴角度、圆度、标准偏差直径(D4δ)、高斯拟合、均匀度、光阑设定和比值、以及通过设定参数和偏差范围实现在线筛选功能等等。BeamView光束质量分析系统无论从软件、硬件还是所使用的光学元件等各个方面都被认为是业界的领先的光束质量分析系统。相干公司秉承不断创新的理念，聆听和尊重用户意见，不断改进,BeamView光束质量分析系统已经成为实验室、工业现场应用的首选激光参数测量装置。BeamView系统中，有三种触发图象获取方式和5种图象获取模式，这三种触发方式和5种图象获取模式的配合使得BeamView系统可以分析任意时间特性的激光，从连续到脉冲（最高脉冲响应频率可达10kHz）：o在Auto模式下，用户可预先设定入射强度阈值，当入射光束的强度高过这个阈值，就自动触发系统捕获图象。o在Synchronous模式下，由图象采集卡发出TTL信号同步图象采集和激光发出脉冲。o在Asynchronous模式下，采集卡由用户提供的TTL信号触发图象捕获。5种图象获取模式：连续获取、固定时间间隔获取、脉冲同步获取、手动获取、单次获取等。BeamView系统中所使用的图象采集卡与RS-170或CCIR制式的相机兼容，可以同时带4个相机，而后通过软件控制/选择任意一个相机在任意时刻工作。BeamView系统中所采用的CCD相机有传统的模拟相机，也有新发展的数字相机。大多数的应用采用数字相机和分析系统都最方便，同时，数字BeamView?分析系统相比起传统的模拟系统，光学动态范围更宽，测量更精确，测量结果一致性更好，但是在激光光束直径比较大（比如半导体激光器）、或者波长大于1100nm的应用中，目前只有部分的模拟相机才能够满足应用要求。基于CCD相机的BeamView系统特点：o适合测量脉冲或连续激光o提供全面的、高精度的2D、3D空间信息o功能强大亦便于使用的分析软件BeamView分析软件特点：o25种以上数值分析功能o28种不同分析视图o13种图形输入输出格式oPass/Fail设置与警告o软件界面操作简单o背景自动消除BeamView分析软件CCD相机o测量连续激光或者脉冲激光(重复频率可达10kHz)o最小分辨率5.0μmo相机工作参数预先存储在BeamView分析软件内o高光学动态范围相干公司所有的相机经过ISO9002标准检验，都是专门为激光光束质量分析而设计或者优化的，噪声低、线性率高、响应平滑。多数相机是RS-170(60Hz场频)制式，如果需要CCIR(50Hz帧频)制式，请向技术人员询问。多数相机是基于CCD探测元阵列，也有一些相机的探测元件是像管（Vidicon）。CCD相机由二维排列的离散像素点给出强度分布，而像管通过电子束在像平面扫描来给出强度分布，可能的话，应选择CCD相机，整体表现性能要优越一些。从光谱响应范围来看，CCD相机覆盖从190nm到1100nm的光谱范围；而Vidicon相机可以响应到1100-1800nm；如果要响应到190nm以下，可以选择深紫外采集装置。所有标准的CCD相机接受C-口光学件和附件直接耦合和连接，敏感元外没有任何玻璃或者塑料窗口，避免引入任何光学畸变；但都配有一个低畸变的平面滤波片(LDFPFilter)，用来对环境中的杂散光进行足够的衰减，而不需要在暗室内进行操作。但被测光源波长短于400nm时，应去掉LDFP滤波片。快速地选择合适的相机应当考虑最重要的几个参数：激光波长、功率密度/峰值功率密度、光束尺寸、分辨率要求、价格等。光束尺寸为了能够正确地呈现被测激光光束的全貌，应注意光束的1/e2直径不应当超过相机敏感面短轴的80%，这样,光束位置漂移不会影响到测量结果。但是，对于一些特殊参数的测量，比如D4δ，一般要求光束的1/e2直径不应当超过相机敏感面短轴的50%。最小可测量的光束直径则决定于所要求的空间测量的准确性，光束覆盖的像元数越少，空间测量的准确性就越差，我们一般用“覆盖40个像元”(或者类似的Vidicon处理元)来作为最小可测量光束直径的标准。图象获取模式和分辨率要理解分辨率，首先要了解图象的获取模式，因为相机的最大有效成像面积与分辨率，和总像元面积与像素点尺寸这两对概念并不总是相同的。像素信息是用电子方法获得的，而在某些模式下，未必获取到阵列中所有像素的数据。在逐行扫描的相机中，比如LaserCam?II，每个扫描周期(1/30秒)都会获取到所有像素点的信息。在隔行扫描相机中，C-48和C-64，每个扫描周期(1/60秒)只有隔行像素数据被获取到，其他行的像素信息在下个周期才能够获取到。有些时候，用户可能希望工作在全场(FullField)或者半场(HalfField)模式下，从更少的像素点中读取信息以加快数据处理速度。这种数据获取方式最初是为了适应运算速度慢的计算机，但即使是在今天，计算机速度已经非常快了，要达到最快的数据获取速度全场和半场工作方式还是经常被用到。在全场方式下就是只搜集每2个像素点的数据；在半场方式下就是搜集每4个像素点的数据。这样的方式很显然会提高速度，但是会牺牲分辨率。综合以上对不同数据采集模式的分析，就有不同的分辨率数据与之相对应：帧扫模式分辨率、全场模式分辨率、和半场模式分辨率。测量脉冲激光在选择相机测量脉冲激光的时候有更多需要注意的地方，因为激光脉冲的时序可能与获取像素点信息的时序相互干扰。LaserCamII和LaserCamIIID工作在逐行扫描方式下，刷新全部像素点的频率是30Hz，因此整幅获取脉冲激光的最高响应频率是30Hz。而隔行扫描的相机，工作在全场或半场模式下，可以响应的最大脉冲重复频率是60Hz。如果要获取重复频率60Hz的脉冲串中的单个脉冲，则建议在相机前加上一个电子快门。光学动态范围光学动态范围定义为传感器可以线性响应的最大和最小光学信号水平的比值。相机饱和值的80%通常是线性响应的高限；而线性响应的低限是可以被相机从背景噪声中分辨出来的最低照度。所有的模拟相机的光学动态范围都比较有限(典型地大约200:1到300:1)。数字相机的光学动态范围相对比较大(超过1200:1)，原因是数字相机内部的积分数字电路的噪声更低。光束衰减通常情况下，入射到相机面上的光束需要衰减，以避免引起相机饱和，甚至损坏相机。所有衰减光路中的光学元件应当使用激光级材料以避免引入过多的光学畸变。相干公司提供数种符合上述要求的衰减装置，衰减率从1:1到400,000:1，如果需要更高衰减倍数，请向技术人员询问。衰减特点：o不失真、非干涉的衰减元件o可变衰减率或固定衰减率，可组合，承受最大2000W/cm2或50J/cm2光束强度oC-口螺纹，可直接与相机相连接相机非常敏感，典型的饱和密度大约是0.5μW/cm2(在633nm处)，或者9nJ/cm2(在1060nm处)，因此，在很多情况下，直接对准激光光束很有可能引起饱和。需要先对光束进行衰减才能够得到正确的测量结果，以及确保相机不被损坏。如果相机本身带有电子快门，可以起到一定的衰减作用，多数情况下，使用衰减器灵活性和保障更多一些。任何引入到光路中的衰减装置必须保证不引入更多的光学畸变，要求其中的元件应当是激光级的，以及为避免产生干涉的可能，元件应当有一定的倾角。相干公司提供一系列的衰减元件，组合可得到1:1到400,000:1的衰减倍数。BeamCube固定衰减率模块(BCUBE和UV-BCUBE)：未镀膜的激光镜片，反射光依入射光偏振不同，大约是入射光的2%-10%，从而提供10:1到50:1的衰减倍数，多个BeamCube可以重叠使用，增大衰减倍数。VARM可变衰减率模块：九重滤波片组合，每3片滤波片由一个拨轮带动，一共有64个步进，每次增加约16%的衰减，衰减倍数从1:1到400,000:1。C-VARM(C-VARM和UVC-VARM)连续可变衰减率模块：由一个衰减倍数连续可变的楔形衰减器和一个衰减倍数从3,000:1到107:1的步进衰减器组合而成，可以精确调整光强水平到理想状态—避免令相机饱和又正好在相机的动态范围内。以上所有的衰减器和所有的相机都为femaleC-口，可以方便地与带有MaleC-口的装置连接。另外，所有的衰减器都带有1/4-20孔，方便安装在光具座上，为了方便连接和固定，我们还提供和带C-口的光束套筒（产品编号：33-3773）。应用于高能脉冲激光或高功率激光光束质量分析的选择方案33-7022-0001/2LaserCamIIID数字相机和BeamView分析系统，包括1/2LaserCamIIID数字相机、接口卡、软件、电缆及操作手册等全套装置光衰减组合方案1.2个BCUBE+1个C-VARM+1个VARMBCUBE1：最大能量密度为40J/cm2，最大功率密度400W/cm2BCUBE2：最大能量密度为2J/cm2，最大功率密度20W/cm2C-VARM或VARM：最大能量密度为0.1J/cm2，最大功率密度1W/cm2LDFP：最大能量密度为23μJ/cm2，最大功率密度1.2mW/cm21/2LaserCamIIID：最大能量密度为9.1nJ/cm2，最大功率密度0.5μW/cm2衰减组合方案2.3个UVBCUBE+1个UVC-VARM+1个VARMUVBCUBE1：最大能量密度为50J/cm2，最大功率密度2000W/cm2UVBCUBE2：最大能量密度为2.5J/cm2，最大功率密度100W/cm2UVBCUBE3：最大能量密度为0.125J/cm2，最大功率密度5W/cm2UVC-VARM或VARM：最大能量密度为6mJ/cm2，最大功率密度250mW/cm2LDFP：最大能量密度为23μJ/cm2，最大功率密度1.2mW/cm21/2LaserCamIIID：最大能量密度为9.1nJ/cm2，最大功率密度0.5μW/cm2特点：可测量能量密度最大为50J/cm2，波长范围为190nm~1100nm的激光器相关产品：BeamView分析系统