基于ccd相機(jī)的光點(diǎn)分析儀器_中文

1、基于CCD相機(jī)的BeamView系統(tǒng)應(yīng)用于激光光束質(zhì)量分析ETSC-TECH東隆科技· BeamView 系統(tǒng)提供如下光束分析功能：峰值/質(zhì)點(diǎn)位置、光束橢圓度及主次軸角度、圓度、標(biāo)準(zhǔn)偏差直徑(D4)、高斯擬合、均勻度、光闌設(shè)定和比值、以及通過(guò)設(shè)定參數(shù)和偏差范圍實(shí)現(xiàn)在線篩選功能等等。BeamView 光束質(zhì)量分析系統(tǒng)無(wú)論從軟件、硬件還是所使用的光學(xué)元件等各個(gè)方面都被認(rèn)為是業(yè)界的領(lǐng)先的光束質(zhì)量分析系統(tǒng)。相干公司秉承不斷創(chuàng)新的理念，聆聽(tīng)和尊重用戶(hù)意見(jiàn)，不斷改進(jìn), BeamView 光束質(zhì)量分析系統(tǒng)已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的首選激光參數(shù)測(cè)量裝置。BeamView系統(tǒng)中，有三種觸發(fā)圖象獲取

2、方式和5種圖象獲取模式，這三種觸發(fā)方式和5種圖象獲取模式的配合使得BeamView 系統(tǒng)可以分析任意時(shí)間特性的激光，從連續(xù)到脈沖（最高脈沖響應(yīng)頻率可達(dá)10kHz）：o 在Auto模式下，用戶(hù)可預(yù)先設(shè)定入射強(qiáng)度閾值，當(dāng)入射光束的強(qiáng)度高過(guò)這個(gè)閾值，就自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)捕獲圖象。o 在Synchronous模式下，由圖象采集卡發(fā)出TTL 信號(hào)同步圖象采集和激光發(fā)出脈沖。o 在Asynchronous模式下，采集卡由用戶(hù)提供的TTL信號(hào)觸發(fā)圖象捕獲。5種圖象獲取模式：連續(xù)獲取、固定時(shí)間間隔獲取、脈沖同步獲取、手動(dòng)獲取、單次獲取等。BeamView 系統(tǒng)中所使用的圖象采集卡與RS-170或CCIR 制式的相機(jī)

3、兼容，可以同時(shí)帶4個(gè)相機(jī)，而后通過(guò)軟件控制/選擇任意一個(gè)相機(jī)在任意時(shí)刻工作。BeamView系統(tǒng)中所采用的CCD相機(jī)有傳統(tǒng)的模擬相機(jī)，也有新發(fā)展的數(shù)字相機(jī)。大多數(shù)的應(yīng)用采用數(shù)字相機(jī)和分析系統(tǒng)都最方便，同時(shí)，數(shù)字BeamView? 分析系統(tǒng)相比起傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍更寬，測(cè)量更精確，測(cè)量結(jié)果一致性更好，但是在激光光束直徑比較大（比如半導(dǎo)體激光器）、或者波長(zhǎng)大于1100nm的應(yīng)用中，目前只有部分的模擬相機(jī)才能夠滿(mǎn)足應(yīng)用要求。· 基于CCD相機(jī)的BeamView系統(tǒng)特點(diǎn)：o 適合測(cè)量脈沖或連續(xù)激光o 提供全面的、高精度的2D、3D空間信息o 功能強(qiáng)大亦便于使用的分析軟件·

4、 BeamView分析軟件特點(diǎn)：o 25種以上數(shù)值分析功能o 28種不同分析視圖o 13種圖形輸入輸出格式o Pass/Fail設(shè)置與警告o 軟件界面操作簡(jiǎn)單o 背景自動(dòng)消除BeamView 分析軟件· CCD相機(jī)o 測(cè)量連續(xù)激光或者脈沖激光(重復(fù)頻率可達(dá)10kHz)o 最小分辨率5.0mo 相機(jī)工作參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在BeamView 分析軟件內(nèi)o 高光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍相干公司所有的相機(jī)經(jīng)過(guò)ISO9002標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，都是專(zhuān)門(mén)為激光光束質(zhì)量分析而設(shè)計(jì)或者優(yōu)化的，噪聲低、線性率高、響應(yīng)平滑。多數(shù)相機(jī)是RS-170 (60 Hz 場(chǎng)頻) 制式，如果需要CCIR (50 Hz幀頻)制式，請(qǐng)向技術(shù)人員詢(xún)問(wèn)

5、。多數(shù)相機(jī)是基于CCD探測(cè)元陣列，也有一些相機(jī)的探測(cè)元件是像管（Vidicon）。CCD 相機(jī)由二維排列的離散像素點(diǎn)給出強(qiáng)度分布，而像管通過(guò)電子束在像平面掃描來(lái)給出強(qiáng)度分布，可能的話，應(yīng)選擇CCD 相機(jī)，整體表現(xiàn)性能要優(yōu)越一些。從光譜響應(yīng)范圍來(lái)看，CCD 相機(jī)覆蓋從190 nm 到1100 nm的光譜范圍；而Vidicon 相機(jī)可以響應(yīng)到1100-1800nm；如果要響應(yīng)到190 nm以下，可以選擇深紫外采集裝置。所有標(biāo)準(zhǔn)的CCD 相機(jī)接受C-口光學(xué)件和附件直接耦合和連接，敏感元外沒(méi)有任何玻璃或者塑料窗口，避免引入任何光學(xué)畸變；但都配有一個(gè)低畸變的平面濾波片(LDFP Filter)，用來(lái)對(duì)環(huán)

6、境中的雜散光進(jìn)行足夠的衰減，而不需要在暗室內(nèi)進(jìn)行操作。但被測(cè)光源波長(zhǎng)短于400nm時(shí)，應(yīng)去掉LDFP濾波片?？焖俚剡x擇合適的相機(jī)應(yīng)當(dāng)考慮最重要的幾個(gè)參數(shù)：激光波長(zhǎng)、功率密度/峰值功率密度、光束尺寸、分辨率要求、價(jià)格等。· 光束尺寸為了能夠正確地呈現(xiàn)被測(cè)激光光束的全貌，應(yīng)注意光束的1/e2 直徑不應(yīng)當(dāng)超過(guò)相機(jī)敏感面短軸的80%，這樣, 光束位置漂移不會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果。但是，對(duì)于一些特殊參數(shù)的測(cè)量，比如D4，一般要求光束的1/e2 直徑不應(yīng)當(dāng)超過(guò)相機(jī)敏感面短軸的50%。最小可測(cè)量的光束直徑則決定于所要求的空間測(cè)量的準(zhǔn)確性，光束覆蓋的像元數(shù)越少，空間測(cè)量的準(zhǔn)確性就越差，我們一般用“覆蓋40

7、個(gè)像元” (或者類(lèi)似的Vidicon 處理元)來(lái)作為最小可測(cè)量光束直徑的標(biāo)準(zhǔn)。· 圖象獲取模式和分辨率要理解分辨率，首先要了解圖象的獲取模式，因?yàn)橄鄼C(jī)的最大有效成像面積與分辨率，和總像元面積與像素點(diǎn)尺寸這兩對(duì)概念并不總是相同的。像素信息是用電子方法獲得的，而在某些模式下，未必獲取到陣列中所有像素的數(shù)據(jù)。在逐行掃描的相機(jī)中，比如LaserCam?II，每個(gè)掃描周期(1/30 秒)都會(huì)獲取到所有像素點(diǎn)的信息。在隔行掃描相機(jī)中，C-48和C-64，每個(gè)掃描周期(1/60 秒)只有隔行像素?cái)?shù)據(jù)被獲取到，其他行的像素信息在下個(gè)周期才能夠獲取到。有些時(shí)候，用戶(hù)可能希望工作在全場(chǎng)(Full Fie

8、ld)或者半場(chǎng)(Half Field)模式下，從更少的像素點(diǎn)中讀取信息以加快數(shù)據(jù)處理速度。這種數(shù)據(jù)獲取方式最初是為了適應(yīng)運(yùn)算速度慢的計(jì)算機(jī)，但即使是在今天，計(jì)算機(jī)速度已經(jīng)非?？炝耍_(dá)到最快的數(shù)據(jù)獲取速度全場(chǎng)和半場(chǎng)工作方式還是經(jīng)常被用到。在全場(chǎng)方式下就是只搜集每2個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)；在半場(chǎng)方式下就是搜集每4個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)。這樣的方式很顯然會(huì)提高速度，但是會(huì)犧牲分辨率。綜合以上對(duì)不同數(shù)據(jù)采集模式的分析，就有不同的分辨率數(shù)據(jù)與之相對(duì)應(yīng)：幀掃模式分辨率、全場(chǎng)模式分辨率、和半場(chǎng)模式分辨率。· 測(cè)量脈沖激光在選擇相機(jī)測(cè)量脈沖激光的時(shí)候有更多需要注意的地方，因?yàn)榧す饷}沖的時(shí)序可能與獲取像素點(diǎn)信息的時(shí)

9、序相互干擾。LaserCam II 和 LaserCam IIID 工作在逐行掃描方式下，刷新全部像素點(diǎn)的頻率是30Hz，因此整幅獲取脈沖激光的最高響應(yīng)頻率是30Hz。而隔行掃描的相機(jī)，工作在全場(chǎng)或半場(chǎng)模式下，可以響應(yīng)的最大脈沖重復(fù)頻率是60Hz。如果要獲取重復(fù)頻率>60Hz的脈沖串中的單個(gè)脈沖，則建議在相機(jī)前加上一個(gè)電子快門(mén)。· 光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍定義為傳感器可以線性響應(yīng)的最大和最小光學(xué)信號(hào)水平的比值。相機(jī)飽和值的80%通常是線性響應(yīng)的高限；而線性響應(yīng)的低限是可以被相機(jī)從背景噪聲中分辨出來(lái)的最低照度。所有的模擬相機(jī)的光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍都比較有限(典型地大約200:1 到 30

10、0:1)。數(shù)字相機(jī)的光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)比較大(超過(guò) 1200:1)，原因是數(shù)字相機(jī)內(nèi)部的積分?jǐn)?shù)字電路的噪聲更低。· 光束衰減通常情況下，入射到相機(jī)面上的光束需要衰減，以避免引起相機(jī)飽和，甚至損壞相機(jī)。所有衰減光路中的光學(xué)元件應(yīng)當(dāng)使用激光級(jí)材料以避免引入過(guò)多的光學(xué)畸變。相干公司提供數(shù)種符合上述要求的衰減裝置，衰減率從1:1到 400,000:1，如果需要更高衰減倍數(shù)，請(qǐng)向技術(shù)人員詢(xún)問(wèn)。衰減特點(diǎn)：o 不失真、非干涉的衰減元件o 可變衰減率或固定衰減率，可組合，承受最大2000W/cm2或50J/cm2光束強(qiáng)度o C-口螺紋，可直接與相機(jī)相連接相機(jī)非常敏感，典型的飽和密度大約是0.5W/cm

11、2(在633nm處)，或者9nJ/cm2(在1060nm處)，因此，在很多情況下，直接對(duì)準(zhǔn)激光光束很有可能引起飽和。需要先對(duì)光束進(jìn)行衰減才能夠得到正確的測(cè)量結(jié)果，以及確保相機(jī)不被損壞。如果相機(jī)本身帶有電子快門(mén)，可以起到一定的衰減作用，多數(shù)情況下，使用衰減器靈活性和保障更多一些。任何引入到光路中的衰減裝置必須保證不引入更多的光學(xué)畸變，要求其中的元件應(yīng)當(dāng)是激光級(jí)的，以及為避免產(chǎn)生干涉的可能，元件應(yīng)當(dāng)有一定的傾角。相干公司提供一系列的衰減元件，組合可得到1:1 到 400,000:1的衰減倍數(shù)。BeamCube 固定衰減率模塊 (BCUBE 和 UV-BCUBE)：未鍍膜的激光鏡片，反射光依入射光偏

12、振不同，大約是入射光的2% - 10%，從而提供10:1到50:1的衰減倍數(shù)，多個(gè)BeamCube 可以重疊使用，增大衰減倍數(shù)。VARM可變衰減率模塊：九重濾波片組合，每3片濾波片由一個(gè)撥輪帶動(dòng)，一共有64個(gè)步進(jìn)，每次增加約16%的衰減，衰減倍數(shù)從1:1 到400,000:1。C-VARM (C-VARM 和 UV C-VARM) 連續(xù)可變衰減率模塊：由一個(gè)衰減倍數(shù)連續(xù)可變的楔形衰減器和一個(gè)衰減倍數(shù)從3,000:1到107:1 的步進(jìn)衰減器組合而成，可以精確調(diào)整光強(qiáng)水平到理想狀態(tài) 避免令相機(jī)飽和又正好在相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。以上所有的衰減器和所有的相機(jī)都為female C-口，可以方便地與帶有Ma

13、le C-口的裝置連接。另外，所有的衰減器都帶有1/4-20 孔，方便安裝在光具座上，為了方便連接和固定，我們還提供和帶C-口的光束套筒（產(chǎn)品編號(hào)：33-3773）。· 應(yīng)用于高能脈沖激光或高功率激光光束質(zhì)量分析的選擇方案33-7022-000 1/2" LaserCam IIID數(shù)字相機(jī)和BeamView分析系統(tǒng)，包括1/2" LaserCam IIID數(shù)字相機(jī)、接口卡、軟件、電纜及操作手冊(cè)等全套裝置· 光衰減組合方案o 2個(gè)BCUBE + 1個(gè)C-VARM + 1個(gè)VARMBCUBE 1：最大能量密度為40J/cm2，最大功率密度400W/cm2BC

14、UBE 2：最大能量密度為2J/cm2，最大功率密度20W/cm2C-VARM或VARM：最大能量密度為0.1J/cm2，最大功率密度1W/cm2LDFP：最大能量密度為23J/cm2，最大功率密度1.2mW/cm21/2" LaserCam IIID：最大能量密度為9.1nJ/cm2，最大功率密度0.5W/cm2衰減組合方案o 3個(gè)UV BCUBE + 1個(gè)UV C-VARM + 1個(gè)VARMUV BCUBE 1：最大能量密度為50J/cm2，最大功率密度2000W/cm2UV BCUBE 2：最大能量密度為2.5J/cm2，最大功率密度100W/cm2UV BCUBE 3：最大能