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光斑分析仪的损伤阈值与饱和阈值,Dataray衰减片的选择

作者: 时间:2022-01-08

DataRay提供了各种光斑分析仪,但是他们都有一个相同点,即使用探测器或探测器阵列将能量转换为可由软件读取的数字电信号。不管是CCDCMOS,狭缝式,硅相机,InGaAs还是其他类型的探测器,这些的能量探测范围都是由饱和阈值决定的。超过饱和极限,探测器不再用于测量,因为它不再对光线性响应。DataRay 软件将像素或检测器读取的最大数字值显示为 ADCPeak%。检测器饱和后,ADCPeak% > 95%,软件会将值着色为橙色以指示无效测量。

光斑分析仪的损伤阈值:测量值在饱和阈值以上无效,但在光束的辐照度高于光斑分析仪的损伤阈值之前,探测器没有永久损坏的风险。损伤阈值定义了它们的辐射或影响可能发生的永久性损伤,以 W/cm2(对于 CW激光器)或 J/cm2(对于脉冲激光器)为单位。对于 CW激光器,有时损伤阈值以W/mm2为单位给出。这是因为 CW 辐照度限制随光束直径而变化。大多数传感器的损伤阈值都高于饱和阈值;对于 CCD CMOS 探测器,它可以是 1000 倍于饱和阈值。因此,在选择适当的衰减量以确保传感器低于饱和阈值时,传感器也将远低于损坏阈值。但是,反射和/或吸收多余功率的衰减产品具有自身的损伤阈值,这一点很重要,需要注意。另外尤其需要注意,WinCamD-IR-BB的损伤阈值和饱和极限非常接近。

激光诱导损伤阈值测试

激光诱导损伤阈值 (LIDT) 测试在我们的高功率光束样本和其他衰减产品上进行,可根据 ISO21254 提供最大允许辐照度或影响。LIDT 测试涉及在多个区域对不断增加的影响或辐照度进行抽样,以确定何时可能发生损坏。LIDT 是在特定波长和脉冲宽度上定义的。因为无法为每种激光配置测量 LIDT,因此必须对波长和脉冲宽度进行估计。根据λp λ 规范的比例尺

衰减附件:衰减计算器是一个 Excel 电子表格,与 Excel2007 或更高版本兼容,可估计用户提供的光束参数的选定衰减选项的影响。目标是为用户提供饱和限制和损伤阈值的建议。选择衰减附件来降低光束的功率/能量,以便探测器可以在不超过饱和限制的情况下对其进行测量。每个衰减选项都有必须遵守的损伤阈值,这意味着一旦确定了所需的衰减量,必须选择提供这种衰减的产品(DataRay衰减片、光束采样器等),这样它们本身就没有损坏的风险。ND 滤镜的损坏阈值相对较低,而反射光束采样器的损伤阈值较高。

DataRay衰减片(DataRay衰减器)的衰减计算器是防止损坏的指南,并为测量提供良好的起点。所有数字都是估计值并假设为高斯光束;结果因光束而异。可能需要进一步调整衰减。确定给定光束轮廓和光束参数的饱和阈值。必须考虑波长光束尺寸功率。对于脉冲激光器,还必须考虑脉冲能量脉冲宽度重复率

DataRay衰减片(DataRay衰减器)的选择方法:首先在用户输入部分输入激光参数,选择标准 ND 滤光片的组合。接下来观察表格颜色,理想情况下,它会突出显示为绿色,这表示没有参数高于损伤阈值。如果表格中显示颜色为红色,这表示这个衰减片中有参数会超过损伤阈值,导致衰减器不可用。

检查 CW 测量部分,观察是否有参数为红色,如果为红色则表明其高于损伤阈值(如下图),这时则必须调整第一个衰减片,使其具有更好的功率。PPBS-FS 光束采样器具有更高的损坏阈值,可以安全地替换第一个 ND 滤波器。


接下来应该确保饱和度限制部分中的相关框仍突出显示为绿色(如图)。如果为红色,则应更改第二个和第三个衰减选项。理想情况下,可以为这些选项选择标准 ND 滤镜。

PPBS-FS 光束采样器提供比 ND-2 更大的衰减,因此预计曝光时间会增加,但传感器仍处于推荐的饱和度限制范围内

如果没有任何结果以红色突出显示,那说明这个衰减器选项是很完美的。这时应该确保激光器的工作波长在衰减片的可用波长范围内。

最后使用选定的衰减选项设置光束分析系统并开始测量。在这个过程中,需要注意:如果曝光时间达到最小值且传感器饱和,则应增加额外的衰减。如果曝光时间达到最大值且传感器未接收到足够的信号,则应以可用的最小步长降低衰减,直到信号水平足够。随每个标准相机购买的 ND 过滤器允许通过的OD值为1-6

特殊案例:

脉冲激光器

脉冲激光器的步骤是与连续激光器相同的,但现在必须同时满足 CW 和脉冲损伤阈值,而且必须确定重复频率和应用决定光束是测量准 CW(多个脉冲的平均值)还是单个脉冲,饱和阈值会根据其变化而改变。

使用我们的 LIDT 数据无法可靠地预测短于 1n 的脉冲宽度,因为这些超短脉冲可能具有我们的 LIDT 测试中不存在的损坏机制。电子表格仍会相应地缩放 LIDT,但预测的准确性可能会随着结果的而降低出现黄色警告。

扫描狭缝轮廓仪(Beam'R2/BeamMap2

扫描狭缝轮廓分析器是独一无二的,因为光束聚焦在狭缝上而不是探测器。只有一部分光束通过狭缝射出。探测器具有自动调整的非常广泛的增益范围,具有高灵敏度和高增益。这通常会导致最大饱和阈值比传感器的最大饱和阈值更高。

WinCamD-IR-BB

WinCamD-IR-BB 具有接近传感器损伤阈值的饱和阈值和测量范围。因此,保持在饱和阈值以下以避免损坏是非常重要的。因为热衰减计算是估计值,所以最好开始更多衰减作为预防措施。它也建议在传感器自动关闭的情况下,达到自动关闭的物理量程。







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