激光波長測量

發布時間:2019-08-02 08:21:38


隨著激光在工業加工、通信、測量、以及醫療科研等眾多領域越來越廣泛的應用,方便快捷的測量激光器波長已經成為一種迫切的需求。目前測量激光波長參數的儀器大致分為三類,一類是波長計,功能簡單,操作方便,精度也比較高,但是一般只能讀出波長數據,當激光器是多波長或者光譜較寬時,測量有可能不準確;一類是掃描F-P腔,主要是研究激光器的光譜形狀,一般不給出波長的絕對數值;還有一類就是光譜儀,它給出激光的絕對波長值也給出激光光譜的形狀。

本文以荷蘭Avantes公司的微型光纖光譜儀AvaSpec-ULS4096CL-EVO為例,介紹微型光譜儀在測量激光波長方面的應用。AvaSpec-ULS4096CL-EVO高分辨率光譜儀非常適合測量連續和脈沖激光的波長和相對強度,而且由于探測器具有9微秒的電子快門功能,因此動態范圍非常大。對于高功率激光,可選用積分球或余弦校正器來衰減入射光,以避免探測器飽和。




1.1
儀器原理
荷蘭Avantes公司的AvaSpec-ULS4096CL光纖光譜儀,采用對稱式光路設計,焦距75mm,包括光纖接頭(標準SMA接口)、準直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和4096像素線陣CMOS探測器,波長范圍200-1100nm,分辨率高達0.04nm,提供USB3.0接口、高速網口和I/O外觸發同步接口。

                   

                          1  AvaSpec-ULS4096CL光譜儀的光學平臺 


2.1.1 多通道間同步采樣

AvaSpec-ULS4096CL光譜儀可以配置成雙通道或多通道,整臺光譜儀采用主從通道控制,各通道間可實現真正意義上的同步數據采集。

由于每個通道均包括一個獨立的光學平臺,各通道的光譜分辨率和光譜范圍都可以靈活選擇。我們既可以選擇多個通道覆蓋全部的2001100nm波長范圍,也可以只覆蓋紫外部分、可見或近紅外部分,如何選擇完全取決于用戶的興趣和需要。比如綠光激光器用戶可以選擇覆蓋532nm1064nm兩個波長附近的波段就足夠了。這樣就在很經濟的成本下獲得了足夠的分辨率。



                                                                        

2.1.2 強大的歷史通道功能


AvaSoft-FULL軟件中的歷史通道功能,使我們可以很方便的監視激光波長、幅值、半寬值(FWHM)等參數隨時間的變化,甚至我們還可以自定義一些參量,并觀察它們隨時間的變化,軟件可以允許您同時監測多個輸出參數隨時間的變化。

2.2
測量方法


測量激光波長是光譜儀基本的一項應用。使用時只要按照如下步驟即可:
1
.安裝軟件AvaSoft-FULL
2
.使用USB線或網線將光譜儀與計算機連接。
3
.使用光纖將待測光信號耦合進光譜儀,運行軟件就可以得到光譜數據。如下圖所示:

                                                      

                                                                                                      2 激光波長測量示意圖

2.2.1 連續激光器
對于連續激光器來說,測量尤為簡單。運行軟件后,設置合適的積分時間,如下圖所示,就可以得到一個合適的光譜圖。為了使測量的激光峰值波長更為準確,需要正確的設置光譜儀SmoothingSpline設置,具體可以按照軟件手冊中的說明操作。在測量激光時應該注意的是,由于激光功率都很強,一般不直接把激光耦合進光纖,而是將激光打在一個屏上,使用光纖接受從屏散射的激光信號就可以了。

2.3.2
脈沖激光器
對于重復頻率比較高(比如100Hz以上)的脈沖激光,可以使用把它當成一個連續激光來測量。而重復頻率比較低,或者個別的需要測量單脈沖的情況下,為了準確地和激光脈沖同步,光譜儀盡量工作在外觸發模式下。

2.3.3監測激光波長隨時間變化
要監測激光波長隨時間的變化,只需要在軟件中打開 TimeSeries模塊,設置希望監測的參,就可以看到激光波長,峰值,強度等設置參數隨時間變化的曲線了。軟件還能夠允許您多窗口同步工作,同時監測多個參數隨時間的變化。

                                           

3.結論


使用AvaSpec-ULS4096CL光譜儀進行激光波長測量,具有功能強大,性價比高、測量精度高、測量速度快、操作簡單等特點,而且體積小巧,方便集成到系統中進行在線監測。

同時Avantes還能夠為您提供更多的選擇,如體積更小(撲克牌大小)的光譜儀CompactLine系列;近紅外波段(1000-2500nm)光譜儀NIRLine系列,超快光譜儀(5000/秒)Fast系列等。如您有更多需求,請您聯系我們的技術工程師,我們會為您提供完善的光譜學解決方案。












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