激光光束质量分析仪常用测量技术

激光光束参数测量技术

· 光斑尺寸测量

 CCD/CMOS 相机技术：利用电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）相机拍摄激光光斑图像，通过图像处理算法分析光斑的强度分布，从而确定光斑的尺寸和形状。这种方法具有高分辨率、快速响应的特点，能够实时监测光斑的变化。

狭缝扫描技术：通过移动狭缝对激光光束进行扫描，测量狭缝后光强的变化，进而计算出光斑在不同方向上的尺寸。该方法精度较高，但测量速度相对较慢，适用于对光斑尺寸精度要求较高的场合。

· 光束发散角测量

远场测量法：在激光光束的远场区域，通过测量不同距离处光斑的尺寸，根据几何关系计算出光束的发散角。这种方法简单直接，但需要较大的测量空间，且对测量距离的精度要求较高。

基于透镜成像的测量法：利用透镜将激光光束成像在焦平面上，通过测量焦平面上光斑的尺寸和透镜的焦距，计算出光束的发散角。该方法可以减小测量空间，提高测量精度，是一种常用的光束发散角测量方法。

· 光束功率和能量测量

热释电探测器：基于热释电效应，将激光能量转化为热信号，进而测量激光的功率和能量。热释电探测器具有宽光谱响应、高灵敏度和快速响应的特点，适用于测量脉冲激光和连续激光的能量和功率。

量热计：通过测量吸收激光能量后介质的温度升高，来计算激光的能量和功率。量热计测量精度高，但响应速度较慢，适用于对能量测量精度要求高的场合。

激光光束质量评价技术

· M² 因子测量

二阶矩法：通过测量激光光束在不同位置的强度分布，计算出光束的二阶矩，进而得到 M² 因子。这种方法基于激光光束的统计特性，能够全面地描述光束的质量，是目前广泛应用的 M² 因子测量方法。

刀边法：利用刀口对激光光束进行扫描，测量光束通过刀口时的光强变化，通过拟合光强分布曲线计算出 M² 因子。刀边法测量简单易行，但精度相对较低。

· 光束指向稳定性测量

位置敏感探测器（PSD）技术：PSD 能够实时测量激光光斑在探测器表面的位置变化，通过对光斑位置的长期监测，评估光束的指向稳定性。该方法具有高灵敏度、快速响应的特点，能够检测到微小的光束指向变化。

经纬仪测量法：使用经纬仪等精密角度测量仪器，直接测量激光光束的指向角度变化。这种方法精度较高，但操作复杂，需要专业的设备和技术人员。

相位测量技术

· 干涉测量法

马赫 - 曾德尔干涉仪：将激光光束分成两束，通过不同的光路传播后再合并，利用两束光的干涉条纹来测量光束的相位分布。这种方法精度高，可用于测量光束波前的微小变化，但对光路的稳定性要求较高。

斐索干涉仪：参考光束和测量光束在同一光路中，通过比较反射回来的两束光形成干涉条纹，从而测量光束的相位。它适用于测量光学元件的面形和激光光束的波前畸变，具有结构紧凑、测量精度高的优点。

· 计算全息术：通过记录激光光束的全息图，利用计算机算法对全息图进行处理和分析，从而获取光束的相位信息。该技术可

            以同时测量光束的振幅和相位分布，并且可以对复杂的光束进行测量，但需要较高的计算能力和复杂的算法。

空间光调制技术

· 液晶空间光调制器（SLM）：利用液晶材料的电光效应，通过施加不同的电压来控制液晶分子的取向，从而调制激光光束的振幅、相位或偏振态。SLM 具有分辨率高、响应速度快、可实时控制等优点，在激光光束整形、自适应光学等领域有广泛应用。

· 数字微镜器件（DMD）：由大量微小的反射镜组成，通过控制反射镜的翻转角度来调制激光光束的强度和方向。DMD 具有高对比度、高分辨率和快速切换速度的特点，常用于激光光束的图案生成和光束扫描等方面。

高速测量技术

· 条纹相机技术：条纹相机能够将时间信息转换为空间信息，通过对激光脉冲的时间分辨成像，实现对高速激光光束的光斑尺寸、强度分布等参数的测量。它具有皮秒级甚至飞秒级的时间分辨率，适用于研究超短脉冲激光的光束特性。

· 高速光电探测器阵列：采用高速光电探测器阵列，结合高速数据采集系统，可以实现对激光光束的高速实时测量。这种技术能够捕捉到激光光束在短时间内的动态变化，对于研究高功率脉冲激光的光束质量演化过程具有重要意义。

非接触式测量技术

· 光镊技术：利用激光束形成的光阱来捕获和操纵微小粒子，通过测量粒子在光阱中的位置和运动状态，可以间接获得激光光束的强度分布和梯度信息，从而评估光束质量。光镊技术具有非接触、高精度的特点，适用于对微小尺度激光光束的测量。

· 散射测量技术：通过向激光光束中引入散射介质，如气溶胶或微小颗粒，然后测量散射光的强度分布和角度分布，来推断激光光束的参数。这种方法可以在不直接接触激光光束的情况下进行测量，对于一些高能量、高功率激光光束的测量具有优势，同时也可用于测量光束在复杂介质中的传播特性。

自适应测量技术

· 自适应光学系统：结合波前传感器和变形镜等元件，实时测量激光光束的波前畸变，并通过变形镜对光束进行校正，以实现对不同质量激光光束的自适应测量。自适应光学系统可以补偿大气湍流、光学元件像差等因素对光束质量的影响，提高测量精度。

· 智能反馈控制技术：根据测量得到的激光光束质量参数，自动调整测量系统的参数或激光光源的工作条件，以实现最佳的测量效果。例如，当检测到光束功率变化时，自动调整探测器的增益或积分时间；当发现光束指向不稳定时，通过反馈控制装置调整激光光源的指向，使测量过程更加稳定和准确。

推荐设备：

UV激光光束质量分析仪

激光光束质量分析仪

高功率激光光束分析仪

大光斑激光光束分析仪