作者：海纳光学 时间：2019-08-23
Dataray光斑分析仪深度分析，光斑分析仪选型指南，详细参数对比
美国DataRay公司创立使命是推动激光光束的分析技术进步，DataRay拥有极佳的软件使用体验，DataRay软件更新速度快，并且提供为客户定制软件功能，兼容Windows95，7，10以及XP系统。DataRay的光斑分析系列产品分COMS光束分析相机和CCD光束分析相机，通过软件可以控制CCD/CMOS电子快门, 进行微米精度的线性扫描。同时软件对于所有的光斑分析仪都是通用的，所以在功能上的差别基本没有，功能上可以参见下方的DataRay公司CMOS光斑轮廓分析仪，CCD相机式光束分析仪产品常规应用的列表，但他们在硬件上对于不同的型号有着较大的差别，例如：最小能达到到3.2um像素单元尺寸，最大可以达到25*25mm的有效传感区域和190nm-16um波长范围内可以找到适合的光斑截面分析仪。所以本文的目标就是总结相同的功能和参数，以及不同的参数和目标应用，方便您在如此全而多的产品系列中选出一款适合您的光斑界面分析仪。
以下是我们这次产品选型时所涉及到的产品系列
-DataRay红外光斑分析仪WinCamD‐FIR2‐16‐HR
-用于多光束光斑的BladeCam相机式光束分析仪
-TaperCam大孔径激光分析仪
-WinCamD‐LCM激光断面分析仪，WinCamD‐UCD光束轮廓仪
我们再给Dataray光斑分析仪分类的时候，按照波长分为常用波长型号（波长范围350-1150nm），紫外波段的光斑截面分析仪-UV（波长范围190-1150nm），近红外光斑版本的光斑轮廓分析仪（1460-1860nm），以及深红外波段（2um-16um）的WinCamD‐FIR2‐16‐HR和WinCamD-IR-BB。
按照光斑有效传感区域大小的话有一般的大小为5mm-11.3mm的普通型的相机式光束分析仪，大面积的相机式光束分析仪有TaperCamD20-15-UCD23传感面积15*20mm和TaperCamD-LCM传感面积为25*25mm。
最后一种是像素单元最小的光斑分析仪，仅3.2um大小，有效传感面积为6.6*5.3mm的高分辨率小光斑分析仪，并且可以多光束同时分析，还可通过这台仪器分析光栅的性能。其型号主要有BladeCam BC-XHR/HR。另外提供不同波长的子型号。
DataRay公司CMOS光斑轮廓分析仪，CCD相机式光束分析仪产品常规应用：
-连续，脉冲激光轮廓分析具体功能如下：
|
光斑直径: |
多种算法协助用户精确地获得激光光束直径 |
|
适用的光束类型： |
高斯，平顶光斑轮廓和等效狭缝轮廓 |
|
椭圆程度： |
主轴，短轴和平均直径 轴的自动定位 |
|
质心位置： |
相对和绝对 |
|
平滑滤波片 |
Triangular running filter up to 10% FWHM |
-激光M2值测量
-激光发散角测量
-激光漂移测量以及监控
-光学系统集成和设备准直
-激光和激光系统的现场服务(Field servicing of lasers and laser‐based systems)
DataRay公司CMOS光斑轮廓分析仪，CCD相机式光束分析仪共同的特点
-端口供电，灵活的3米电缆，无需外部电源
-355至1150 nm，CMOS探测器，190 -1610 nm选项
-4 MB图像缓冲区和板载微处理器
-25,000：1电子自动快门，40 ms至1000 ms
-1000:1， SNR（30/60 dB光学/电气）
-无窗口传感器标准，无边缘；全局快门，光学/ TTL触发器
-脉冲激光自动触发和同步
-具有片内12/14/16位ADC的数字CCD / CMOS相机（取决于相机）
-兼容Windows 8, 7, Vista and XP, 32 and 64 bit. PC or Mac‐Intel using Parallels or BootCamp
-X‐Ray, UV, 1310 nm (p.8), 1475‐1680 nm (p.10) & 2‐16 μm
-可现场更换的图像传感器
-HyperCal™ - 动态噪声和基线校正软件；
WinCamD‐LCM激光断面分析仪，WinCamD‐UCD光束轮廓仪特点：
-NEW WinCamD‐LCM 1” CMOS array with 5.5 μm2, 1, 2, & 4 MPixel Formats available
-同步快门= No Comet Tailing
-刷新率到达50Hz，使用USB 3.0(LCM series is USB 3.0 all others USB 2.0)
-新型可堆叠MagND滤波器(LCM series only)
-WinCamD‐LCM Compact 1.8 x 1.8 “ x 0.8” (20 mm)适用于小光束
用于连续激光的BladeCam相机式光束分析仪特点：
-3.2 / 1.3 MPixel，2048 x 1536或1280 x 1024像素，½“有效区域
-3.2 /5.2μm像素 M²选项 - 光束传播分析，发散，聚焦
-HyperCal™ - 动态噪声和基线校正软件，符合ISO 11146标准，RoHS，WEE和CE认证
-C-Mounted过滤器ND 1,2和4 带摄像头，0.5,1,2,3,4,5可选
-10位ADC
DataRay红外光斑分析仪WinCamD‐FIR2‐16‐HR特点：
-17μm像素间距，640 x 480像素，10.9 mm x 8.2 mm
-2至16μm波长范围的微测辐射热计
-12位ADC，4 MB图像缓冲器和板载微处理器
-16 ms时间常数
-没有斩波器测量脉冲或CW波束
DataRay公司TaperCam系列大面积相机光束分析仪，大孔径激光分析仪特点：
-355至1150 nm，标准CMOS检测器
-4.2Mpixel，2048 x 2048像素，25 x 25 mm有效区域
-12.5μm像素（有效）
-12位ADC，板载微处理器，25,000：1电子自动快门，79μs至2 s ；2,500：1 SNR
-隔离脉冲触发和并行捕获
-大面积TaperCamD选项为20 x 15 mm最大25*25mm
WinCamD系列光斑分析仪产品主要规格型号
|
WinCamD |
‐LCM4 |
‐LCM2 |
‐LCM1 |
‐UCD12 |
‐UCD15 |
‐UCD23 |
|
像素数量 |
4M |
2M |
1M |
1.4M |
1.9M |
1.4M |
|
H x V: |
2048 x 2048 |
1600 x 1200 |
1024 x 1024 |
1360 x1024 |
1600 x 1200 |
1360 x1024 |
|
Sensor image area (mm): |
11.3 x 11.3 |
8.8 x 6.6 |
11.3 x 11.3 |
6.3 x 4.8 |
7.1 x 5.4 |
8.8 x 6.6 |
|
像素尺寸 (µm): |
5.5 x 5.5 |
5.5 x 5.6 |
11 x 11 |
4.65 x 4.65 |
4.4 x 4.4 |
6.45 x 6.45 |
|
Min. beam (10 pixels) |
55um |
55um |
110um |
~47um |
~44um |
~65um |
|
CW/Pulsed |
CW/Pulsed/Auto Trigger |
|||||
|
Max.'every pulse'PRR |
10 Hz |
>30 Hz |
>30 Hz |
~5‐10 Hz |
~5‐10 Hz |
~5‐10 Hz |
|
单脉冲捕获PRR |
18 Hz |
18 Hz |
18 Hz |
20 kHz |
20 kHz |
20 kHz |
用于多光束激光的BladeCam相机式光束分析仪主要规格型号
|
BladeCamTM |
BC-XHR/HR-UV |
BC-XHR/HR |
BC-XHR/HR -1310 |
BC-HR-TEL |
|
Pixel Count & |
3.2/ 1.3 M Pixel |
3.2/ 1.3 M Pixel |
3.2/ 1.3 M Pixel |
3.2/ 1.3 M Pixel |
|
H x V: |
2048 x 1536 /1280 x1024 |
2048 x 1536 /1280 x1024 |
2048 x 1536 /1280 x1024 |
264 x 212* |
|
有效传感区 (mm): |
6.5 x 4.9 / 6.6 x 5.3 |
6.5 x 4.9 / 6.6 x 5.3 |
6.5 x 4.9 / 6.6 x 5.3 |
6.6 x 5.3 |
|
像素尺寸(μm): |
3.22 / x 5.22 |
3.22 / x 5.22 |
3.22 / x 5.22 |
~25 x 25* |
|
最小光斑 |
32 / 52 μm |
32 / 52 μm |
32 / 52 μm |
250 μm |
|
光谱范围 |
190-1100 nm |
355-1100 nm |
355-1350 nm |
1480-1610 nm |
|
Shutter type: |
Rolling |
Rolling |
Rolling |
Rolling |
|
Max Frame rate: |
> 10 Hz |
> 10 Hz |
> 10 Hz |
> 10 Hz |
|
每个脉冲最大PRR: |
NA |
NA |
NA |
NA |
|
单脉冲捕获PRR: |
NA |
NA |
NA |
NA |
|
RMS Noise: |
1,000:1 (30/60 dB) |
1,000:1 (30/60* dB) |
1,000:1 (30/60* dB) |
1,000:1 (30/60* dB) |
|
电子快门 |
162 μs to 1s |
162 μs to 1s |
162 μs to 1s |
162 μs to 1s |
|
动态范围 |
38 dB |
38 dB |
38 dB |
38 dB |
|
ADC: |
10 bit |
10 bit |
10 bit |
10 bit |
|
接口 |
USB 2.0 |
USB 2.0 |
USB 2.0 |
USB 2.0 |
TaperCam系列大光斑轮廓分析仪的参数规格
|
Camera |
TaperCamD20-15-UCD23 |
TaperCamD-LCM |
|
有效传感区 (mm): |
20*15 |
25 x 25 mm |
|
传感器类型 |
2/3”CCD |
CMOS |
|
分辨率 |
1360*1024 |
2048 x 2048 pixels, |
|
像素数量 |
1.4 M Pixel |
4.2 MPixel |
|
像素单元大小 (mm): |
15*15 |
12.5 μm (effective |
|
波长范围 |
355 - 1150 nm |
355 to 1150 nm |
|
接口 |
USB 2.0 Port-powered |
USB 3.0 |
|
CW or Pulsed: |
CW, Pulsed, Auto Trigger |
CW, Pulsed, TTL trigger |
|
快门类型 |
Global |
Global |
|
单脉冲捕获PRR: |
20 kHz |
12.6 kHz |
|
Min. beam (10 pixels)(mm): |
150 |
125 |
|
Max. frame rate (Hz): |
20+ |
60Hz |
|
Signal to RMS Noise: |
1,000:1 |
2,500:1 |
|
电子快门动态范围 |
44 |
44 dB |
|
ADC: |
14-bit |
12-bit |
|
所属相机类型系列 |
WinCamD-UCD |
WinCamD-LCM |
|
Opt./Elec.* dB: |
30/60 dB* |
|
|
Max full frame rate: |
5-10 |
|
|
Max."every pulse" PRR: |
5-10 |
|
LCM系列和UCD系列都可用于探测激光是连续的或者脉冲的激光各项参数。LCM的单脉冲最高捕获的激光重复频率PRR是18Hz，而UCD系列单脉冲最高捕获的激光重复频率PRR则高达20KHz。
LCMxx中xx表示产品的像素大小。举例：LCM4则是400万像素大小的CMOS芯片的激光断面分析仪; UCDxx中xx表示产品的CCD芯片的尺寸大小。举例：UCD12则是CCD大小为1/2英寸的光束轮廓分析仪; 特别强调的是：‐UCD15的CCD大小为1/1.8英寸。-LCM的有效传感区的大小一般都是11.3*11.3的比LCM的大许多但，这两个产品的像素单元大小从4.4um到6.45um不等。值得注意的是‐LCM1的像素单元大小时11*11的，故而可测光斑的最小的光斑仅有110um。通常定义可检测的最小光斑大小是像素单元的面积*10来定义，也有厂家按*12来定义它的大小，可测最大光斑的大小的光束束腰半径等于有效传感区*55%。这样的定义只具有一般的参考价值。
由于WinCamD光束质量分析仪为了方便各种实验应用开发了多种型号，这里介绍一下大概的型号命名规则：
型号中第一个名字一般是BladeCam， WinCamD 和TaperCamD20‐15 主要的特点是:BladeCam像素单元为方形边长为3.2um，适合于测量多光束和光纤激光器，光栅性能分析。WinCamD则是一款窗口式的光常规的光斑分析仪。TaperCamD-LCM则是一款拥有25*25mm大小的传感器是CMOS的光束分析仪。-LCMxx中LCM说明是CMOS类型的传感器，-UCDxx主要是表示产品是CCD类型传感器的光束分析仪；其中xx如LCM4中的4则是说明它是一款400万像素大小的CMOS芯片光斑分析仪; UCD系列的产品尾缀xx则是描述CCD芯片实际的尺寸大小；举例：UCD23表明CCD大小为2/3英寸的光斑截面分析仪。
|
Part Number = |
Camera type |
+ CCD/CMOS chip |
|
BladeCam |
‐HR/‐XHR |
|
|
WinCamD |
‐LCM4/‐LCM2/‐LCM1 |
|
|
‐UCD12/‐UCD15/ ‐UCD23/‐UHR/‐XHR |
||
|
TaperCamD20‐15 |
UCD23 |
后面也有说明其适用的波长范围大小的标注，具体如下：
标准: ~350 to 1150 nm
_1310：~350 to 1330 nm. 提供1290纳米长通滤波器和光保护窗
_NIR：~1480 to 1680 nm. 近红外到可见转换荧光粉（铒响应）（-TEL所对应波长相同）
_FIR-HR： ~2 to 16 um
_UV：190-1150nm
下列是美国DataRay光斑分析仪的产品型号以及其对应ID的对应表：
|
产品型号 |
产品ID |
|
BladeCam-HR |
S-BC-HR |
|
BladeCam-HR-1310 |
S-BC-HR-1310 |
|
BladeCam-HR-TEL |
S-BC-HR-TEL |
|
BladeCam-HR-UV |
S-BC-HR-UV |
|
BladeCam-XHR |
S-BC-XHR |
|
BladeCam-XHR-1310 |
S-BC-XHR-1310 |
|
BladeCam-XHR-UV |
S-BC-XHR-UV |
|
TaperCamD-LCM |
S-TCD-LCM |
|
TaperCamD20-15-UCD23 |
S-TCD-UCD23 |
|
TaperCamD20-15-UCD23-1310 |
S-TCD-UCD23-1310 |
|
TaperCamD20-15-UCD23-TEL |
S-TCD-UCD23-TEL |
|
WinCamD-FIR8-14-HR |
S-WCD-FIR8-14-HR |
|
WinCamD-IR-BB |
S-WCD-IR-BB-7.5 |
|
WinCamD-LCM |
S-WCD-LCM |
|
WinCamD-LCM-C |
S-WCD-LCM-C |
|
WinCamD-LCM-C-1310 |
S-WCD-LCM-C-1310 |
|
WinCamD-LCM-C-S1 |
S-WCD-LCM-C-S1 |
|
WinCamD-LCM-C-UV |
S-WCD-LCM-C-UV |
|
WinCamD-LCM-CX |
S-WCD-LCM-CX |
|
WinCamD-LCM-NE |
S-WCD-LCM-NE |
|
WinCamD-LCM-NE-C |
S-WCD-LCM-NE-C |
|
WinCamD-LCM-NE-C-1310 |
S-WCD-LCM-NE-C-1310 |
|
WinCamD-LCM-NE-C-S1 |
S-WCD-LCM-NE-C-S1 |
|
WinCamD-LCM-NE-S1 |
S-WCD-LCM-NE-S1 |
|
WinCamD-LCM-NE-S1.5 |
S-WCD-LCM-NE-S1.5 |
|
WinCamD-LCM-S1 |
S-WCD-LCM-S1 |
|
WinCamD-LCM-S1.5 |
S-WCD-LCM-S1.5 |
|
WinCamD-LCM-TEL |
S-WCD-LCM-TEL |
|
WinCamD-LCM-TEL-S1.5 |
S-WCD-LCM-TEL-S1.5 |
|
WinCamD-LCM-UV |
S-WCD-LCM-UV |
|
WinCamD-THz |
S-WCD-THz |
|
WinCamD-UCD12 |
S-WCD-UCD12 |
|
WinCamD-UCD12-1310 |
S-WCD-UCD12-1310 |
|
WinCamD-UCD12-CW |
S-WCD-UCD12-CW |
|
WinCamD-UCD12-S1 |
S-WCD-UCD12-S1 |
|
WinCamD-UCD12-S2 |
S-WCD-UCD12-S2 |
|
WinCamD-UCD12-TEL |
S-WCD-UCD12-TEL |
|
WinCamD-UCD12-UV |
S-WCD-UCD12-UV |
|
WinCamD-UCD15 |
S-WCD-UCD15 |
|
WinCamD-UCD15-1310 |
S-WCD-UCD15-1310 |
|
WinCamD-UCD15-S1 |
S-WCD-UCD15-S1 |
|
WinCamD-UCD15-S2 |
S-WCD-UCD15-S2 |
|
WinCamD-UCD23 |
S-WCD-UCD23 |
|
WinCamD-UCD23-1310 |
S-WCD-UCD23-1310 |
|
WinCamD-UCD23-S1 |
S-WCD-UCD23-S1 |
|
WinCamD-UCD23-TEL |
S-WCD-UCD23-TEL |
|
WinCamD-UCD23-UV |
S-WCD-UCD23-UV |
|
WinCamD-UHR |
S-WCD-UHR |
|
WinCamD-UHR-1310 |
S-WCD-UHR-1310 |
|
WinCamD-UHR-TEL |
S-WCD-UHR-TEL |
|
WinCamD-UHR-UV |
S-WCD-UHR-UV |
|
WinCamD-XHR |
S-WCD-XHR |
|
WinCamD-XHR-1310 |
S-WCD-XHR-1310 |
|
WinCamD-XHR-UV |
S-WCD-XHR-UV |
