美国Dataray光束质量分析仪

1988年成立的Dataray公司是一家专注于激光光学测量仪器的高科技公司，也拥有当今世界一流的激光光斑分析仪和M平方仪产品。Dataray公司的产品以设计精密、结果可靠和易于操作著称，目前，Dataray在激光光束测量领域提供多种标准型号的产品，其中光斑分析仪超过十种，尺寸覆盖大中小光斑，波长覆盖紫外、可见、红外激光和太赫兹激光，满足不同客户的测量需求。

Dataray的光束质量分析仪是测量M2数值的一款非常便捷的工具，而且操作方便、结果准确。

美国Dataray公司的M平方仪产品系列：

BeamMap2 – XYZΘΦ Scanning Slit System

BeamMap2-CM Collimate – XYZΘΦ Scanning Slit System

Beam'R2 – XY Scanning Slit System

BeamScope-P8 – Scanning Slit System

它们的主要区别是BeamMap2能够直接测量激光的M平方，而Beam'R2和BeamScope-P8主要用于测量不同位置的激光光斑能量分布，需要增加配件才能测量激光的M2。

美国Dataray公司 M平方仪的规格参数

l 硅探 测器: 190~1150nm, InGaAs探 测器 650~1800nm, InGaAs (extended)探 测器: 1000~2300 (2500nm);

l 能够测量的激光光束直径范围5μm~4mm;

l 分辨率0.1μm

l M2测量范围 1~20+

参数	细节
波长	Si detector: 190 to 1150 nm
	InGaAs detector: 650 to 1800 nm
	Si + InGaAs detectors: 190 to 1800 nm
	Si + InGaAs (extended) detectors: 190 to 2300 or 2500 nm
扫描狭缝尺寸	Si detector: 5 ?m to 4 mm, to 2 ?m in Knife-Edge mode*
	InGaAs detector: 10 ?m to 3 mm, to 2 ?m in Knife-Edge mode*
	InGaAs (extended) detector: 10 ?m to 2 mm, to 2 ?m in Knife-Edge mode*
狭缝间距选项	100 ?m: -100, 0, +100, +400 ?m
	250 ?m: -250, 0, +250, +1000 ?m
	500 ?m: -500, 0, +500, +2000 ?m
	750 ?m: -750, 0, +750, +3000 ?m
狭缝间距选项 (3XYKE models)	50 ?m: -50, 0, +50, 0 ?m
	100 ?m: -100, 0, +100, 0 ?m
束腰测量	Second moment (4s) diameter to ISO 11146; Fitted Gaussian & TopHat
	1/e? (13.5%) width
	User selectable % of peak
	Knife-Edge mode* for very small beams
束腰位置测量	± 20 ?m best in X, Y, and Z — contact DataRay for recommendation
可测量的激光类型	CW; Pulsed lasers, Φ ?m ≥ [500/(PRR in kHz)]
分辨率精度	0.1 ?m or 0.05% of scan range
	± < 2% ± = 0.5 ?m
M2测量范围	1 to > 20, ± 5%
发散角/准直性	1 mrad best — contact DataRay for recommendation
最大能量/损伤阈值	1 W Total & 0.5 mW/?m?
增益范围	1,000:1 Switched 4,096:1 ADC range
Displayed Graphics	X-Y-Z  P osition & Profiles, Zoom x1 to x16
刷新率	~5 Hz
Pass/Fail Display	On-screen selectable Pass/Fail colors. Ideal for QA & Production.
A veraging	User selectable running a verage (1 to 8 samples)
Statistics	Min., Max., Mean, Standard Deviation
	Log data over extended periods
XY Profile & Cen tRoid	Beam Wander display and logging
Minimum PC Requirements	Windows, 2 GB RAM, USB 2.0/3.0 port

BeamMap2系列 M平方仪的配置与选型

根据需要测量的激光参数，可选择不同的BeamMap2头以适应激光束的直径和波长:

狭缝平面间距,s,可选择50、100、250、500或750μm

对于束腰半径为几百微米的激光束，5mm可调节空间 BeamMap2 ColliMate。

硅、InGaAs或InGaAs的衍生探 测器,紫外到2500nm。

宽度为2.5或5.0μm 的2D?狭缝对, KE模式25或50μm。

采用传统的方式寻找聚焦后的激光光束焦点是一个漫长而痛苦的过程，而如果使用BeamMap2，您就可以测量轴向错位(指向)，显示当前的焦点坐标X,Y和Z，估计焦点处的束腰直径，估计M2和/或激光束发散度，实现以上参数的实时测量，刷新速率为5Hz。当BeamMap2真正靠近焦点的时候，以上估计值就变成了测量值，即获得焦点Z坐标值、XY坐标值和指向角、束腰直径和辐照度、M2激光束质量和/或激光束发散度。

BeamMap2的软件除了显示轮廓和直径，还可以做一些具体计算，软件算法集成了执行最小二乘法双曲线拟合数据，软件可以实时显示两个轴的结果。软件的颜色条可以让用户判断激光束是否正确聚焦，其为绿色时证明结果可靠。

l M^2:无量纲,当等于1.0时，为一个完美的TEM00高斯激光束,> 1.0时，为不完美的激光束和高阶激光束

l 2Wo:μm,最小测量束腰直径

l Zo:μm,束腰相对于零平面的Z值。

l Zr:μm,激光束的瑞利范围

l Pt:mr,相对于头部的指向角,有时称为目标或瞄准线。

l φ:mr,激光束远场发散,Φ

l NA:无量纲,激光束远场数值孔径

美国Dataray公司 M平方仪的特点

l 实时测量M平方、发散角、准直性和指向；

l BeamMap2的结构紧凑，尺寸仅为2.65 " x 2.65 " x 2.4 "，

l 融汇了多项专利技术，是目前少有的商用多平面激光束强度分析探头。

l 有亚微米的可重复性

l 可测量几微米的激光束,BeamMap2仍然可以测量

l 硅、InGaAs、InGaAs延伸探 测器覆盖了紫外线到2500 nm波段。

l BeamMap2支持用户进行二次开发，语言包括Visual Studio C + +，Labview和Visual Basic

有些情况下，用户的仪器难以接近激光的束腰，如波导切面和光纤的镜面端面,DataRay提供了一个由背对背精密玻璃非球面镜组成的LensPlate2，可以将束腰成像到BeamMap2上。

BeamMap2可以实现实时测量M2。5Hz的刷新率允许实时准直和调整激光束实现想得到的M2值激光束。BeamMap2符合对M2测量的国际标准和技术要求，这是基于对束腰直径和远场发散的精 确测量。经过长期的实践，BeamMap2对不同激光组件之间的相对M2值可以实现非常好的区别性。

BeamMap2 系列M平方仪的刀口(Knife Edge)工作模式

狭缝扫描是BeamMap2系列 M平方仪的主要工作模式，除了这个模式之外，BeamMap2为几微米的激光束设计了支持Knife Edge模式的宽狭缝。刀口法（刀口模式）不能测量脉冲激光，但能够测量小尺寸的激光光束。当激光束直径远小于宽狭缝的宽度，软件自动显示和分析从前一个狭缝开始积分的功率曲线。默认激光束是高斯型，显示2 w值，刀口模式一般适用于非常小的激光束。

BeamMap2系列M平方仪的专利狭缝技术

DataRay开发了特定的专利狭缝用于测量低瑞利范围激光束。

标准的狭缝扫描的传统 ‘空气’狭缝在z方向厚度达到12.5或25μm, 最少6μm。对于聚焦激光束，标准狭缝更像部分反射隧道而不是二维缝。这降低了焦点的精度。True2D?狭缝是利用光平板印刷术在半导体抛光蓝宝石基板镀上多个不透明层，使得总厚度仅为 0.4微米,比最 好的空气缝隙要薄一个数量级，能够对高功率密度的聚焦激光束进行准确的分析。