技术提示

用户经常会问我们使用 Ophir 仪器时各种环境条件(温度、湿度等)的规定范围。在本文中,我们将解释这些条件对激光测量的影响,这样您就能更有效地使用您的 Ophir 激光测量仪器。

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建议将传感器放在通风良好的容器内,而不要放在工具袋中,也不要放在有其他物品可能接触到传感器表面的地方。表头也应放在容器内,这样可以保护屏幕,以免有其他物品接触到屏幕或将屏幕碰碎。

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Ophir 传感器附带一根 1.5m 的线缆,可连接在传感器和智能头连接器之间。我们也会应客户需要,提供更长的线缆,只要线缆长度不超出传感器的有效工作范围即可。不过,不能在线缆上接延长线,因为将智能头连接器从表头或接口装置上取下,可能会影响到智能头的功能或使其失效。

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整个孔径范围内都可以感测功率,因此可以使用整个探头进行测量。具体而言,按照 Ophir 的规格,孔口截面中心 50% 面积区域(大约直径的 70% 以里)内的灵敏度波动始终保持在 +/-2% 以内。这个中心区域以外的灵敏度会略有下降,但总体而言,整个通光孔径范围内的灵敏度变化不会超过 +/-2%。

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对于一些配备散射片的热释电传感器(例如 PE50BF-DIF-C ,产品编号 7Z02941),在测量 10mm 直径的光束时要注意 (b):损伤阈值规格应降低 50%。为了说明对于较粗光束为何要降低损伤规格,请参见下面的图示。这涉及到光点直径的变化:对于较粗的光束,光点直径相对增加较少,能量密度降低的幅度较小;对于较细的光束,光点直径相对增加较多,能量密度降低的幅度较大。

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为使 LabVIEW 与 Ophir功率计或 PC 接口能够配合工作,必须安装 StarLab。LabVIEW 不通过 StarLab 应用程序通信。出于集成之目的,我们已创建了一个专门的 COM 对象控件。您需要安装 StarLab 以便同该控件通信。安装 StarLab 的同时,也会安装必要的 USB 驱动程序,并注册 LabVIEW(或其他用户程序)所需的 OphirLMMeasurement COM 对象,以便同 Ophir 功率计和 PC 接口通信。

如果不希望在安装 LabVIEW 的 PC 上安装 StarLab,还有一个可行方法。您可点击下面的连接获取该文档:该文档对 Ophir 的 COM 对象做了说明,包括在未安装 StarLab 的情况下如何运行。

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积分球
积分球用于测量发散光源。如图所示,积分球的内表面涂有高度反射层(反射率通常为 99%),可以非镜面散射方式反射光线。这样,当发散光束射到积分球壁上时,光线会多次反射和散射,直至射到积分球壁任何位置的光线强度相同。

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邮寄表头和传感器进行校准前,请先记下表头和传感器的设置。为了简化将校准后的 Ophir 测量仪重新集成到系统的过程,在邮寄仪器进行校准前,请记下仪器的设置和参数。

在校准期间,偶尔会出现将仪器设置恢复到默认设置的情况。这意味着您所收到的校准后的仪器,在设置和参数方面可能与您邮寄前的有所不同。最终用户会注意到,表头和/或传感器的运行方式上会有所变化。实际上,出现的差异可能很简单,比如表头的平均值功能设置发生更改,使现在的读数看起来不太稳定。

我们会尽量在校准前记下设置,校准后将设置恢复到收到仪表时的状况,但并不能保证都会如此。

因此请事先记下您的设置。这样就不用致电客户服务中心,也不会因设置改变而让您心情不快。

  • 波长
  • 对于功率测量:
    • Range(范围)
    • Average(平均) On(开)或 Off(关)。如果开启 Average(平均)功能,请记下时间 –即 3 秒、10 秒等>/li>
  • 对于能量测量:
    • Range(范围)
    • Threshold(阈值) 适用于热传感器:Low(低)、Med(中)、High(高)。
    • 对于热释电传感器,记下脉冲宽度设置。新款热释电传感器增加了多个选项,例如噪声环境的阈值设置。


尽管我们会尽量使校准后的仪器设置与收到仪器时的设置保持一致,但并不能保证都会如此。在邮寄仪器进行校准前,请花几分钟时间记下设置。在将校准后的设备重新安装到测量系统时,事先记下设置可节省时间。

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激光功率传感器在测量激光功率时会吸收一部分功率。如果消除功率热效应的速度没有吸收功率那么快,传感器可能会过热而失效。

很多 Ophir 的 OEM 功率传感器都有最高的平均功率规格:“XX 瓦可独立使用,YY 瓦需要散热。”用户如何确保传感器附带合适的散热功能?虽然我们不提供散热片,但我们会提供一些指导说明。

我们需要分开考虑两个不同的问题:

  • 将热量从传感器传导到散热片
  • 将散热片中的热量扩散到空气中
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Ophir 功率计使用的是 12 VDC 电源,电流为 500 mA。这个电源对大多数美国产品而言电压是反向的,也就是说外部接头是正极 (+),内部接头是负极 ( )。将电源连接到 Ophir 功率计时,确保电源为 12 VDC 500 mA 电源,插头中间为正极 (+)。一些新款的 Ophir 功率计(如 Vega 和 Quasar)兼容双电压,也就是电源中间为正极还是负极都可以。电源规格仍需要为 12 VDC、500 mA,但中间是正极还是负极均可。强烈建议使用设备附带的原装电源,如果原装电源丢失,可联系 Ophir 发送电源更换件。

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  • 该应用程序不需要安装在“最先进的”手机上。使用 3 年前的 HTC Legend(即便在该机刚发布时也不属于顶级机行列)就可以,按照当前的手机标准,我们测试时使用的手机属于中低档手机,但一样运行的很好。
  • 该软件需要安装在安卓 2.3.3 或以上版本的系统上。按照最新分析数据,当前 65% 的手机的安卓版本都符合要求(信息来自于 Google 对当前市面上手机的分析数据)。自 2011 年初发布安卓 2.3.3 版本以来,市面上几乎没有使用更老版本的手机。美国的手机合同承诺通常为两年,因此,大多数 2.2 和 2.1 版本的机主都可以在未来数月内升级到新版本。

下载 Quasar Reader App

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下面的 (A) 部分说明了我们如何执行此类校准。此外,PTB 最近在德国对 Ophir 的 5000W 探头进行了检查,结果表明我们的校准和他们的标准极为相符。(B) 部分列出了我们的传感器在功率达 1400W 的情况与其标准相符合的细节说明。

A.高功率传感器的测量校准方法及 5000W 和 10K-W 型号的估计精度

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范围选择
使用刚好超出要测量的脉冲能量的量程范围。例如,如要测量 2.7 J 的脉冲,则使用 3 J 的范围,而不要使用 30 J 的范围。这样可获得最高的分辨率(2.700 J 的读数相对于 2.70 J 的读数精度更高)。

阈值选择
对大多数能量测量而言,默认的 MEDIUM(中)阈值设置较为合适。如果在噪声环境或背景热辐射程度较高的环境下测量,则仪器可能会由于噪声或背景环境辐射而出现误触发。在这种情况下,用户可以选择 HIGH(高)阈值设置。这样可防止出现错误触发,确保传感器测量所要测量的脉冲。如在测量较低能量时仪器没有触发,则使用 LOW(低)阈值设置。此外,在所测能量小于满量程 10% 时,可使用 LOW 阈值来获取最佳精度。例如,如果使用 3 J 的量程范围来测量 0.3 J 的能量,设置 LOW 阈值通常会更为精确,而且可重复性更好。

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作者:INC 专业医疗教育协会激光培训所技术总监 Dan Little

从全球医疗行业来看,医疗器械阵营中已有数千种激光设备。从紫外线到远红外线波长的各种激光器,应用在从 Lasik 眼科手术到化妆皮肤修复等多个领域。皮肤医学和眼科学使用可见波长光束来锁定特定的补色发色团。激光功率和能量通过各种直径的光纤来传输:关节臂、聚焦机头、扫描器、显微操纵器,等等。面对这些不同应用,激光医疗设备维护人员面临多种测量难题。我们在总部位于俄亥俄州哥伦布市的激光培训研究所(lasertraining.org),面向医疗设备维护人员开办了学期为一周的激光维护培训学校。学校每年开课四次,新入学的学员将会学习功率和能量密度、吸收、光学等基本概念,以及大部分激光工作原理。我们从所有主要类型的医用激光器中精选了一些设备用于教学,使学员可以通过实践学习校准、准直和多种维护技能。

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Ophir 的热释电传感器可测量极低重复率下的能量、所谓的“单发”能量以及该传感器规格所允许的最高重复率范围内的各种重复率下的能量。在用户群中似乎有一个误解,认为热释电传感器无法测量单发能量。这种误解可能源于热式传感器只能测量极低重复率 (~0.2Hz) 下的能量,因此就认为热释电传感器与之相反,只能测量更快重复率下的能量,但事实并非如此。

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有时会遇到功率上下漂移的不利情况,对于这种不稳定的激光功率,最好采取什么样的测量方式。测量时是否要手动获取读数并记录到计算机中?

在这种情况下,最好的测量方式是多次读取测量读数然后计算测量读数的统计结果。为了真正做到随机抽取样本,您应严格按照特定的间隔时间读取并记录读数,不要尝试等待读数稳定或达到一个所谓“较好”的值再记录读数。

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例如,如果需要在光学设备的各个点处测量能量,以便确定系统每一阶段的特征,则可以在沿路径的每个位置安放一个传感器,将传感器并行连接,即形成一个多通道 Pulsar,然后使用 StarLab 应用程序记录数据。只要在一个时间窗口内打开所有通道,从该窗口记录,所有通道都将与同一零点同步。知道这个原理后,您就可以依靠时间戳来确定通道之间相互对应的脉冲。

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将光纤适配器附件与某个 Ophir 传感器配合使用时,务必要了解发射到传感器表面的功率/能量密度。大多数情况下,光纤适配器会使光纤头置于距离吸收器表面足够远的位置,使射到表面的光点直径较大,避免对表面造成损坏。不过,测量中并不总是能保证这样的距离长度!例如,使用 PD300 系列的传感器,尤其是有输入滤光片的情况下,这个距离可能会相当小。即便功率未超出规格限度,仍可能导致滤光片表面接收的功率密度过高,进而损坏滤光片。大多数情况下都不必担心会出现这样的情况,但如果注意到有任何参数似乎要接近规格限值,明智的做法是保持清晰头脑、快速进行检查。

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作者:Ophir Optronics 研发经理 Ephraim Greenfield

我们转而测量总能量,而不是测量功率,这样,表头的速度足以读取能量,及为 2.3s 秒后的下一个脉冲做好准备。这种方法的精度要好于 +/-1%

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作者:Ophir Optronics 研发经理 Ephraim Greenfield

使用相对较低的功率激光器(~ 120W CO2 和 ~200W YAG)校准 Ophir 的高功率激光功率计。与高功率激光器相比,使用此类低功率激光器校准仪器时会出现校准精度问题,因此我们做如下分析。

高功率传感器采用热电堆原理,即吸收层内的辐射热流使热电堆冷热节之间出现温差,进而导致出现电压差。

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在测量 193nm 准分子激光辐射时要特别谨慎,因为辐射会与普通物质发生强烈相互作用。这种辐射会被空气及空气中的水蒸气吸收,所以会导致测量的强度每厘米偏差 1%。

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