Учебные пособия
Авторы: Аллен М. Кэри (Allen M. Cary), Джеффри Л. Гаттман (Jeffrey L. Guttman), Разван Чирита (Razvan Chirita), Деррик У. Петерман (Derrick W. Peterman), Photon Inc

Новая конструкция прибора позволяет измерять коэффициент распространения луча M2 в режиме реального времени при скорости обновления стандартной CCD-камеры. Это позволяет измерять характеристики лазеров как пульсирующего, так и непрерывного действия, в процессе настройки резонаторов. Результатом является существенное сокращение времени тестирования. В этом документе мы обсудим теорию, послужившую основой этого инновационного подхода к измерениям пучков M2, и методы отбора подходящих оптических компонентов для использования системы с различными типами лазера и формами пучков. Авторы продемонстрируют результаты большого числа измерений различных типов лазеров, включая твердотельные диодные, волоконные и стандартные газовые лазеры со значениями M2 от около 1 до значительно более высоких значений, и проведут сравнительный анализ этих результатов с другими методами измерений.

Read More»
Автор: Дик Рили (Dick Rieley), менеджер по продажам в среднеатлантическом регионе, Ophir Photonics Group

Исследовательской организацией разрабатывалась критическая процедура, для которой требовалось использовать луч импульсного лазера дальнего УФ-излучения с волнами длиной 193 нм. Имеющееся оборудование генерировало только изображение в оттенках серого, которое не позволяло с уверенностью судить об интенсивности распространения энергии в пределах профиля луча. Решением стал профилометр с CCD-камерой.

Read More»
Автор: Аллен Кэри (Allen Cary), директор по маркетингу, Ophir-Spiricon

Измерение параметров распространения лазерного луча — важный способ обеспечения понимания качества лазерного пучка и прогнозирования его производительности для различных сфер применения лазерных технологий. По этой причине, это одна из основных характеристик, необходимая пользователям лазерных установок и определяемая их производителями. Компания Ophir-Spiricon является ведущим поставщиком инструментов, предназначенных для этих важных измерений. В настоящий момент под торговыми марками Spiricon и Photon выпускается три разных типа приборов, и в этой статье мы объясним различия между ними и причины существования разных подходов к проведению измерений. Надеемся, что указанные сведения помогут вам выбрать подход, наиболее подходящий для имеющихся лазеров и области их применения.

Read More»
Автор: Аллен Кэри (Allen Cary), директор по маркетингу, Ophir-Spiricon

Одним из наиболее полезных свойств лазера является его способность распространения на большие расстояния в форме прямой линии, и многие оптические системы основаны на этом свойстве. Поэтому профилометры пучков часто используются для проверки производительности лазеров и оптических систем, чтобы избежать возникновения проблем, вызванных неправильной калибровкой, или упростить процессы производства таких устройств. Во многих случаях это простое измерение точки пространства, на которую направлен или сфокусирован лазер, которое относится к ряду вариантов применения лазерных лучей, от определения диапазонов лазерного излучения до оптического сканирования, от лазерной маркировки до изготовления лазерных принтеров. Профилометры пучков обладают способностью сообщать, в каком месте детектора находится пучок, и разные типы профилометров могут выполнять эту задачу с изменяющимися уровнями точности. Большую часть времени измерения производятся путем размещения профилометра пучка на некотором расстоянии от источника лазерного излучения и калибровки пучка до тех пор, пока он не будет направлен точно в цель. В случае лазерного сканирования измерения могут производиться в разных точках плоскости сканирования, чтобы обеспечить надлежащую линейность сканирования. Тем не менее можно получить дополнительные сведения о подобных измерениях и производительности лазерных установок.

Read More»

работают в видимом спектре, что позволяет измерять их профиль используя матричные CCD и CMOS камеры. Естественно, при работе с матричной камерой интенсивность пучка не должна превышать пиковаттный уровень, и добиться этого можно установив несколько абсорбирующих (понижающих) фильтров последовательно. Такая сборка возможна, так как данные пучки не обладают мощностью способной разрушить фильтры. Но в этом есть и недостатки - подобный метод может привести к ошибкам из за, так называемого, термического эффекта локальной расфокусировки, или “размытости изображения” (blooming), когда под воздействием энергии лазера, участок абсорбирующего фильтра нагревается, изменяя свои оптические свойства, что, в свою очередь, приводит к изменению фактора преломления, фактически создавая линзу, способную деформировать форму исследуемого пучка. При невысоких уровнях мощности, подобный эффект тепловой деформации можно наблюдать в течение короткого, но все же ощутимого времени, но иногда он может проявляться и исчезать мгновенно, создавая иллюзию стабильных и точных измерений.

Read More»

Легко запутаться в лабиринте разнообразных способов представления динамического диапазона профилометров пучков. Этот документ призван прояснить некоторые термины, используемую при обсуждении этого параметра специалистами компании Ophir-Spiricon и другими поставщиками профилометров пучков.

Определение
Динамический диапазон — это отношение максимального измеряемого сигнала к минимальному измеряемому сигналу. Минимальный измеряемый сигнал, как правило, определяется как сигнал с уровнем, равным уровню шума; этот же параметр иногда называется «Noise Equivalent Exposure» (воздействие, идентичное уровню помех), а также точкой, в которой соотношение «сигнал/шум» (SNR) равно 1.

Чтобы получить минимально полезный результат замера параметров профиля пучка, соотношение SNR должно быть не менее 10. Чтобы обеспечить погрешность на уровне 2%, требуется соотношение SNR порядка 100:1. Между тем, при указании технических характеристик приборов, как компании Ophir, так и конкурирующих продуктов, используется динамический диапазон преобразования в цифровую форму. Такой подход обсуждается ниже.

Read More»

Компания Ophir Photonics использует пироэлектрические детекторы в ряде своих изделий как для анализа профилей пучков, так и для измерений мощности. Торговые марки Photon и Spiricon — это профилометры лазерных пучков, работа которых основана на технологиях сканирующих прорезей или матриц. Продукция торговой марки Ophir представляет собой приборы для измерения мощности лазерного излучения.

Spiricon Pyrocam III
Pyrocam™ III — это камера с пироэлектрической матрицей, которую можно использовать для создания профилей лазеров с очень короткой длиной волн в УФ-диапазоне или в инфракрасной части спектра от ИК-волн ближней области до очень далеких участков ИК-диапазона и даже терагерцевых волн.

Read More»
Автор: д-р Джеффри Л. Гаттман (Jeffrey L. Guttman), директор инженерного подразделения, Ophir-Spiricon

Краткое изложение. Диаметр модового поля (MFD) и «размер пятна» для набора специализированных волокон с линзой и разветвлениями определялись на основе измерений ближней и дальней областей спектра. В дальней области измерения производились с помощью угломерного радиометра с функцией трехмерного сканирования, который определяет полный полусферический профиль. Косвенные показатели ближней области, полученные на основе указанных данных, приведены в отчете, включая диаметр модового поля, измеренный с использованием второго метода Петермана, размер пятна 1/e2, определенный с помощью гауссовского приближения дальней области, и показатель, полученный на основе инверсии двумерного Фурье-преобразования дальней области с использованием методик определения фазы. В ближней области производились непосредственные измерения профиля с помощью ИК-камеры на видиконе и увеличительных линз объектива, при этом размер пятна был указан как диаметр 1/e2 представленного на изображении профиля.

Read More»
Автор: Джон Макколи (John McCauley), менеджер по продажам в регионе Среднего Запада, Ophir Photonics Group

Излучение лазерных пучков, подобно излучению электрических лампочек, меняется с течением времени. Когда с помощью лазера изготавливаются детали с повышенной точностью и надежностью, такая особенность представляет проблему. Из-за этого существует потребность в регулярных замерах и управлении характеристиками, определяющими качество и неизменность пучков.

Поддержка эффективности использования лазера с течением времени состоит из нескольких этапов. Такая поддержка помогает предотвратить влияние изменчивости выходных параметров лазера на изготавливаемую продукцию.

Read More»
Ричард Б. Прайс (Richard B. Price), бакалавр хирургической стоматологии, доктор стоматологии, магистр, доктор наук, научный сотрудник в области челюстно-лицевой хирургии Английского королевского хирургического колледжа (Эдинбург), научный сотрудник Королевского колледжа стоматологов Канады; Дэниел Лабри (Daniel Labrie), доктор наук; Дж. Марк Уален (J. Marc Whalen), доктор наук; Кристофер М. Феликс (Christopher M. Felix), бакалавр

Цель: Количественная оценка влияния расстояния на однородность излучения пучка, испускаемого 4-мя светодиодными полимеризаторными лампами.
Материалы и методы: Оценивалось четыре светодиодные лампы: Fusion, Bluephase 16i, Demi и FlashLite Magna. Замер уровня излучения в центре светового пучка (ICB) производился на расстоянии 1,0–9,0 мм от излучающего кончика с помощью щупа диаметром 3,9 мм, подсоединенного к спектрометру. Однородность пучка, излучаемого каждой лампой, оценивалась по коэффициенту последовательности прямоугольных импульсов с установкой расстояния 2,0, 4,0, 6,0 и 8,0 мм от излучающего кончика. Рассчитывался полезный диаметр пучка, в пределах которого уровни излучения превышали 400 мВт/см2. Показатель ICB, коэффициент последовательности прямоугольных импульсов и полезный диаметр пучка сравнивались путем анализа расхождений и теста Фишера для оценки наименьших значимых различий (LSD), при α = 0,01.

Read More»
Инженер Джон Макколи (John McCauley), подразделение Ophir-Spiricon по продажам в регионе Среднего Запада

Пора приобрести очередной автомобиль. Как и любой другой современный человек, цена автомобиля является одним из факторов; за свои деньги вы хотите получить максимум удовольствия. Вы решаете проверить, что вам могут предложить местные продавцы подержанных автомобилей. Не успели вы выйти из машины, как к вам подскакивает ловкий продавец подержанных машин, впихивает вам свою визитную карточку и весь так и светиться в своем желании помочь вам купить автомобиль. Вы проверяете пару автомобилей, которые могли бы вам подойти. Подходя к ним, вы замечаете что-то странное. Вы стоите перед двумя идентичными автомобилями: аналогичной марки, модели, одного и того же года выпуска, цвета и даже с одинаковой гарантией. Но цена одного из них на 5000 долларов ниже цены другого. Что-то здесь не так. Первый, более дорогой автомобиль – в хорошем состоянии, выглядит привлекательно и не имеет неприятных запахов. Вы садитесь во второй автомобиль и понимаете причину разницы в цене: во втором автомобиле отсутствует приборная панель! Нет спидометра, указателя уровня топлива и сигнальных ламп.

Read More»
Джеффри Л. Гутман, кандидат наук, технический директор, и Аллен М. Кэри, специалист по продажам и маркетингу, ООО Ophir-Photon

Калибровка увеличения луча профилометра включает измерение центрального пятна при известных поступательных перемещениях пучка. Это может быть достигнуто путем перемещения профилометра или пятна. Первый способ предпочтительнее, так как профилометр с увеличением, как правило, устанавливается на высококачественной 3-осной перемещающейся платформе. Для 25-кратного и большего увеличениея рекомендуется использовать платформу, оснащенную дифференциальным микрометром, способным выполнять точные и воспроизводимые 1  м шаговые перемещения.

Read More»

 What is M2?

M², , или показатель распространения луча, представляет собой величину, показывающую, насколько близко лазер к одномодовому с лучом TEM00, что, в свою очередь определяет, насколько малой может быть перетяжка сфокусированного пучка. Для идеального гауссовского TEM00 распределения M ² =1.

Read More»

 Benefits of Beam Profiling

 Watch the beam profiling video
 
От вашего лазера Вы можете получить больше
You can get more out of your laser
  • На рисунке 1 показан Nd: YAG лазер, почти гауссов лазерный пучок выходной мощностью 100 Вт и плотностью мощности1,5 кВт/см2 . На Рис. 2 показан такой же, Nd: YAG пучок при большей мощности, 170 Вт, но он разделен на 2 пика, и плотность мощности при этом составляет только 1.3 кВт/см2. Плотность мощности пучка снизилась на 13% вместо ожидаемого увеличения на 70% . Без измерения профиля пучка и ширины пучка, вы просто не знаете, что случилось с плотностью мощности вашего лазера и почему не улучшились его характеристики.
Read More»

BeamCubeкомпании Ophir Photonics становится популярным и универсальным прибором для измерения параметров систем лазерной сварки, используемых при производстве медицинского оборудования. Он может измерять и регистрировать параметры сварочных лазеров низкой и средней мощности, одновременно сверяя их с федеральными требованиями и установленными изготовителем предельными значениями. Для измерения профиля пучка, средней мощности и пространственного профиля импульса лазерной сварки BeamCube использует ПЗС-камеры, термоэлектрический датчик и быстродействующий фотодиод.

Read More»

Выбор наилучшего профилометра для лазера представляет собой сложный процесс. Ни один профилометр не может рвботать со всеми лазерами из-за мнлжества влияющих на его работу факторов. Здесь мы хотели бы объяснить вам, на что следует обратить внимание при покупке профилометра (с витрины или иным способом).

Read More»
Аллен М. Кэри, ООО Photon Inc., Сан-Хосе, Калифорния

Большинство людей, работающих с лазерами, сегодня пытаются что-то сделать с лучом - либо с исходным пучком, или, чаще, с пучком, который изменен при помощи оптических средств. В любом приложении - будь то печатание этикеток, точная сварка или лечение сетчатки глаза, важно понять природу лазерного луча и знать его характеристики. Профилирование лазерного луча предоставляет все необходимые инструменты для определения характеристик лазера и точного понимания того, как луч выполняет свою работу и производит ли оптика желаемый эффект. Лазеры и лазерные устройства бывают разных видов. Они различаются по плотности мощности, длине волны, глубине фокусировки, размеру пучка, длительности импульса и ряду других параметров. Именно это разнообразие делает лазеры столь полезными для обработки различных материалов и воздействия на различные среды. В то же время, это разнообразие усложняет процесс профилирования луча.

Read More»
Джон Мак-Коли, региональный менеджер по продажам Среднего Запада, Ophir-Spiricon, LLC

Являетесь ли вы новичком в области лазеров или вы уже работали с ними какое-то время, вы можете поинтересоваться - что сложного в измерении профиля луча лазера. Почему мы должны заботиться о качестве луча лазера, только что установленного в изделие? Может быть, если вы считаете, что ваш производственный процесс идет как по маслу, применить принцип - работает - не трогай? Вы можете считать, что качество луча лазера закладывалось как на стадии исследований и разработки, так и при производстве и интеграции полученной вами системы. Возможно, и мы надеемся, вы правы. Однако вы можете быть удивлены (как когда-то был удивлён и я), узнав, что так бывает не всегда.

Read More»

К 27 апреля 2010 года все государства-участники ЕС должны ввести у себя местное законодательство, разработанное для оценки и ограничения искусственного оптического излучения (AOR), которое работник может получить на рабочем месте

Read More»

Вопрос: Как я могу быть уверен в том, что мой измеритель профиля луча дает точные результаты? Существует ли стандартная методика калибровки?

Ответ: стандарта калибровки, в соответствии с которым можно проверить точность измерения профиля луча, основанного на использовании фотокамеры, не существует. Spiricon реализовал следующее наилучшее возможное решение для придания пользователю уверенности в надежности и согласованности результатов, получаемых от измерителей профиля луча на базе фотокамеры. Вопрос может быть разделен на две основные части: 1) вход (фотокамера) и 2) выход (программные алгоритмы).

Read More»

Краткое содержание

  • Определение концепции качества режима
  • Показ того, что происходит в производственном процессе при изменении режима
  • Подробное введение в приборы для измерения профиля луча
  • Примеры того, как диагностировать неисправности в производственном процессе
  • Новые методы измерения профиля луча
Read More»
Лоренс Грин, Ophir-Spiricon, LLC

Традиционно повсеместно использовался метод прожига плексигласа, так как он является наиболее экономичным для ограниченного в средствах конечного пользователя. Однако в соответствии с различными источниками при использовании этого метода выделяются опасные канцерогенные аэрозольные вещества, кроме того, он не позволяет проводить измерение в реальном времени. С другой стороны, измерение профиля луча в реальном времени всегда было слишком дорого для обычного пользователя лазера.

Мы рассматриваем новый метод, который позволяет сконструировать новый экономичный измеритель профиля луча мощного лазера на CO2 в реальном времени с помощью измерителя профиля луча, доступного практически любому конечному пользователю. Этот метод не выделяет опасные для здоровья аэрозоли и дает возможность получить профиль луча в реальном масштабе времени. Мы приведем примеры и дадим результаты тестирования этого устройства, а также сравним некоторые из них с традиционными методами, основанными на использовании фотокамеры.

Read More»
Ларри Грин, Ophir-Spiricon.

Краткое содержание

  • Доступный пользователю диапазон частотой в терагерцы
  • – длины волн и частоты
  • Средства визуализации лучей с частотами в терагерцы
  • Оптика - типы и источники
  • Фотокамеры и другие датчики
  • Результаты
Read More»

Фотокамеры на базе ПЗС (приборов с зарядовой связью) широко используются для разнообразных оптических приложений, а также в оптических измерениях. Эти камеры обладают многими отличными характеристиками, необходимыми как для формирования изображений с места действия, так и для анализа луча лазера. Однако фотокамеры на базе ПЗС имеются две характеристики, ограничивающие их потенциальные возможности. Первое ограничение - дрейф базовой линии фотокамеры. Если базовая линии дрейфует ниже нуля аналого-цифрового преобразователя (АЦП), данные заднего плана невозвратимо теряются. Если базовая линия дрейфует вокруг нуля АЦП, появляется ложный задний план. Этот ложный задний план можно частично скорректировать, если взять кадр заднего плана без входного изображения и затем вычитать его из каждого кадра с изображением. (Подробное объяснение понятия "частично скорректировать" будет дано ниже.)

Второе ограничение ПЗС фотокамер - высокий уровень шума. Для типичной ПЗС фотокамеры, используемой с 8-разрядным АЦП, дающим 256 отсчетов, уровень шума составляет от 2 до 6 отсчетов. Этот шум обычно Гауссов, и он принимает как положительные, так и отрицательные значения вокруг базовой линии. При обычном вычитании уровня базовой линии отрицательные компоненты шума отсекаются и остаются только положительные компоненты. Потерянные отрицательные компоненты шума могут исказить результаты измерений, которые основаны на предположении о фоне с малой интенсивностью освещения.

В некоторых случаях, смещение базовой линии и утерянные отрицательные компоненты весьма существенны. Например, в обработке изображений, при попытке различить данные при очень малом контрасте объектов, происходит дальнейшее снижение контраста из-за потери отрицательных значений шума. Далее, при измерении ширины луча лазера требуется анализ сигналов очень малой интенсивности на боковых лепестках луча. В этом случае при большой площади интенсивность мала, что даже при небольшом искажении может привести к существенной погрешности при измерении ширины луча.

Влияние ошибки базовой линии особенно существенно при измерении ширины луча лазера. Это измерение является весьма важным, так как его результатом является ширина луча в точке измерения, оно используется в измерении расходимости луча лазера и является критическим для практических измерений  М2, являющегося важнейшим параметром оценки качества луча лазера. Одно измерение ширины луча лазера, называемое вторым моментом или D4,который представляет собой определение МОС истинной ширины лазера, особенно чувствительно к шуму базовой линии лазера. При этом методе измерения D4 производится интегрирование сигналов далеко за пределами лепестков луча и особое значение придается шуму и сигналу в лепестках. Это измерение не может быть выполнено без учета отрицательных значений составляющих шумов и без использования специальных алгоритмов, снижающих влияние шумов в лепестках. 

Read More»
Карлос Б. Рунди, Ph.D

Существуют много приложений лазеров, в которых профиль луча лазера имеет критически важное значение. В тех случаях, когда профиль луча важен, обычно необходимо его измерять, чтобы гарантировать требуемый профиль. Для некоторых типов лазеров и некоторых приложений это может быть необходимо только в процессе разработки или изготовления лазера. В других случаях необходимо непрерывно контролировать профиль лазера в процессе работы. Например, в научных исследованиях часто требуется максимальное использование возможностей лазера, при этом необходимо непрерывное или периодическое измерение профиля луча, чтобы гарантировать требуемые параметры лазера. Некоторые промышленные применения требуют осуществлять периодический контроль профиля луча лазера, так как при деградации параметров лазера продукция уйдет в брак. В других применениях, как, например, в медицине, у практикующего врача нет возможности настроить лазер, и изготовитель должен измерить профиль луча при конструировании, чтобы обеспечить надежную работу лазера на все время эксплуатации. Однако, в медицине имеются приложения, как, например, фото-рефракционная кератотомия, ФРК, где периодическая проверка профиля луча может существенно повысить надежность в работе. ПРК может быть примером формирования луча лазера, которое является процессом, при котором интенсивность облучения луч лазера меняется по поперечному сечению. Для того, чтобы формирование луча лазера было эффективным, необходима возможность измерять степень изменения интенсивности облучения или профиля луча средством управления. Статья описывает современное состояние измерения профиля луча лазера. Она знакомит с общей необходимостью анализа профиля луча, методами измерения профиля луча, приводит общее описание приборов, используемых при измерении профиля луча, объясняет, какую информацию можно получить, зная профиль луча, как проводятся количественные измерения профиля луча, а также каково значение количественных измерений.

Read More»

Датчик Гартмана был изобретен сто лет назад для проведения оптических измерений. Потом эти датчики были приспособлены для разнообразных применений, включая адаптивную оптику, офтальмологию и получение характеристик волнового фронта лазеров. В этом документе объясняется работа анализатора Hartmann Wavefront (HWA), рассматриваются ограничения этого прибора и приводится сравнение с другими подобными устройствами.

Read More»

М² или коэффициент распространения луча это величина, показывающая, насколько луч лазера близок к одномодовому TEM00 лучу. Это, в свою очередь, имеет отношение к тому, до какого минимального размера можно сфокусировать луч лазера.

Read More»