作者：王fh 时间：2026-09-09
DataRay紫外光束轮廓测量系统由UVC-YC-D50紫外转换器与S-WCD-LCM组成，采用荧光晶体紫外转可见光技术，0.19x大口径缩束可替换原有UV型号，使普通光斑分析仪实现1~400nm紫外光测量。系统具备紫外激光缩束与高损伤阈值成像能力，是光斑分析仪紫外转换镜头领域的专业解决方案。
图：Dataray紫外转换器
DataRay推出的紫外光束轮廓测量系统，由UVC-YC-D50紫外转换器与S-WCD-LCM光束轮廓相机组合而成，为上述问题提供了一体化解决方案。
与市面上普通紫外转换器不同，UVC-YC-D50作为一款光斑分析仪紫外转换镜头，内置光学缩束系统——荧光转换晶体将紫外光转为可见光后，通过0.19×缩束光路将48.3mm大口径入射光束精确压缩至1英寸CMOS靶面，一套组件同时完成"紫外转可见"与"大口径光束匹配"两件事，无需额外搭配缩束镜头，光路更简洁、对准更方便。
该系统可实现193nm至400nm全紫外波段的光束轮廓测量，适用于连续光与脉冲光等多种工作模式，广泛应用于准分子激光器检测、半导体光刻光学校准、DLIP直接激光干涉图案化及科研实验室等场景。作为专业的DataRay光束分析仪产品线组成部分，这套组合方案在满足高精度测量需求的同时，兼顾了操作便捷性与系统集成的灵活性。
UVC-YC-D50紫外转换器工作原理与技术优势
下表是UVC-YC-D50的一些核心参数：
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UVC-YC-D50 |
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波长范围(nm) |
1-400 |
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入射通光口径(mm) |
48.3 |
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放大倍率 |
0.19× |
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有效像素尺寸(μm) |
29 |
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相机靶面尺寸 |
2/3” |
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相对响应率 193nm 248nm 308nm |
4.3 4.3 1 |
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饱和能量密度mJ/cm2 193nm 248nm 308nm |
10 10 50 |
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衰减时间(μs) |
0.5 |
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最大重复频率 |
200kHz |
其中饱和密度与只使用S-WCD-LCM-UV型号有大幅提升，UV款标准型LCM相机在400nm以下时的饱和能量密度在5x10-5 mJ/cm2左右，远小于该方案的10 mJ/cm2。但要注意，紫外转换且缩束后的能量密度不应超过相机的饱和能量密度。
UVC-YC-D50紫外转换器的核心工作原理基于闪烁晶体的荧光转换效应。当入射紫外光束照射到转换器内部经过严格筛选的紫外荧光晶体时，晶体材料吸收紫外光子并受激发射可见光波段的荧光光子。这一过程具有良好的线性响应特性——出射荧光的光强分布与入射紫外光的光强分布呈线性对应关系，从而将不可见的紫外光场分布忠实地转换为可见光谱范围的光强分布。
荧光晶体紫外转可见光技术的关键优势在于：转换过程不依赖于光电效应，避免了传感器直接暴露于强紫外环境中；晶体材料本身具有极高的抗紫外辐射能力，可长期稳定工作在深紫外波段；荧光转换的响应速度极快，衰减时间仅为0.5µs，可支持最高200kHz重复频率的脉冲激光测量。
转换后的可见光图像经内置缩束光学系统成像至相机感光面，完成从紫外到可见、从大口径到小口径的两级变换。
48mm大口径紫外激光缩束器是UVC-YC-D50的另一项核心功能。器件拥有48.3mm的入射通光孔径，配合0.19×的光学缩束比，可将直径最大为48mm的紫外光束完整缩束至约9mm，完美适配2/3英寸格式的光束轮廓相机，有效解决了大口径紫外光束与小尺寸传感器之间的口径不匹配问题。
缩束光学系统经过精密设计，在全孔径范围内保持良好的成像质量，确保光斑边缘与精细结构不丢失。缩束后的有效像素尺寸为29µm（基于5.5µm原始像素），在测量范围与空间分辨率之间取得了良好平衡。系统标配可调光阑（Iris Diaphragm），提供额外80:1的动态调节范围，便于在测量强脉冲激光时灵活控制入射光量。
对于半导体光刻、激光加工等大光斑紫外应用场景，48mm大口径紫外激光缩束器的引入使得单帧完整测量成为可能，极大简化了实验流程并提高了测量准确性。
在高功率紫外激光的测量场景中，器件的损伤阈值直接决定了系统的可靠性与使用寿命。UVC-YC-D50具有出色的高损伤阈值成像能力，主要技术指标如下：
-脉冲损伤阈值：500mJ/cm²（短脉冲条件下）
-平均功率密度阈值：1.5W/cm²
-最大总功率：4W
这一损伤水平足以覆盖绝大多数工业与科研场景下的紫外激光器测量需求。相比直接将传感器暴露于紫外光的方案，荧光晶体转换架构将高损伤阈值材料置于光路最前端，从根本上保护了后端精密的CMOS图像传感器，显著延长了系统的整体使用寿命。
器件还配备3°角安装的ND滤光片接口，可进一步扩展功率测量范围，适应不同能量等级的测量需求。
S-WCD-LCM光束轮廓相机工作原理
经过UVC-YC-D50完成紫外转换与缩束后的可见光信号，由S-WCD-LCM光束分析仪进行采集与定量分析。下表是S-WCD-LCM光束分析仪的一些核心参数：
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S-WCD-LCM |
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波长范围 |
355-1150nm |
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成像面尺寸（mm） |
11.3x11.3 |
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传感器类型 |
1"CMOS |
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分辨率 |
4.2 MPixel (2048 x 2048) |
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像素尺寸（μm） |
5.5x5.5 |
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最小可测光束 |
55μm |
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快门类型 |
全局快门 |
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全分辨率帧率（2048×2048） |
≥12Hz |
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接口 |
USB3.0 |
S-WCD-LCM采用1英寸CMOS图像传感器，有效感光面积为11.3mm×11.3mm，分辨率达2048×2048像素（420万像素），像元尺寸为5.5µm×5.5µm。传感器采用全局快门（Global Shutter）设计，可精准捕获脉冲激光，支持TTL外触发模式，电子快门范围为85µs至2s，动态范围达2500:1RMS。相机通过USB3.0接口供电并传输数据，全分辨率下帧速率不低于12fps，512×512区域下可达60fps。
图：S-WCD-LCM尺寸示意图
作为紫外光束轮廓测量系统的探测端，S-WCD-LCM配合DataRay专业光束分析软件，可实现以下核心功能：
-可测量连续光和脉冲光
-激光和激光系统的现场维修
-光学组件和仪器的校准
-光束漂移和测井
-M2测量
HyperCal™动态噪声与基线校正技术确保了测量数据的高信噪比与准确性，尤其适用于微弱信号与脉冲激光的测量场景。
荧光晶体紫外转可见光与高精度CMOS探测的结合，形成了一套完整的紫外光束表征系统：紫外光经光斑分析仪紫外转换镜头完成光谱转换，再通过缩束光学匹配传感器尺寸，最终由高分辨率相机采集并由专业软件进行定量分析，实现了深紫外波段与可见光波段的统一测量标准。
系统优势总结与应用前景
UVC-YC-D50紫外转换器与S-WCD-LCM相机的组合方案，通过"荧光转换+光学缩束+高精度探测"的三级架构，系统性地解决了大光斑紫外光束测量中的三大核心难题：
-传感器保护：通过荧光晶体将紫外光转换为可见光，CMOS传感器无需直接暴露于强紫外环境，从根本上解决了紫外损伤问题，实现了高损伤阈值成像；
-边缘精确描绘：缩束光学系统在可见光波段工作，像差校正更容易实现，配合高分辨率CMOS传感器，可清晰呈现光斑边缘与精细结构；
-大口径匹配：48.3mm通光孔径与0.19×缩束比，将48mm 量级的大光斑完整缩束至相机感光面，实现单帧完整测量。
此外，系统还具有波长覆盖宽（193–400nm紫外模式/190–1100nm可见模式）、脉冲与连续光均适用、软件功能丰富、接口便捷等综合优势，是一套功能完备的 紫外光束轮廓测量系统。很多应用场景中均可使用，比如半导体光刻与先进封装，微纳加工与DLIP，光学元件检测等等
随着深紫外激光在先进封装、光子集成芯片、生物医疗与新型显示等新兴领域的持续渗透，对高精度紫外光束测量设备的市场需求预计将保持稳定增长。UVC-YC-D50以其一体化设计、高损伤阈值与灵活的口径匹配能力，在工业质量控制与研发实验室领域均具有广阔的应用空间。
