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激光波长测量

发布时间:2019-08-02 08:21:38


随着激光在工业加工、通信、测量、以及医疗科研等众多领域越来越广泛的应用,方便快捷的测量激光器波长已经成为一种迫切的需求。目前测量激光波长参数的仪器大致分为三类,一类是波长计,功能简单,操作方便,精度也比较高,但是一般只能读出波长数据,当激光器是多波长或者光谱较宽时,测量有可能不准确;一类是扫描F-P腔,主要是研究激光器的光谱形状,一般不给出波长的绝对数值;还有一类就是光谱仪,它给出激光的绝对波长值也给出激光光谱的形状

本文以荷兰Avantes公司的微型光纤光谱仪AvaSpec-ULS4096为例,介绍微型光谱仪在测量激光波长方面的应用。AvaSpec-ULS4096CL高分辨率光谱仪非常适合测量连续和脉冲激光的波长和相对强度,而且由于探测器具有9微秒的电子快门功能,因此动态范围非常大。对于高功率激光,可选用积分球或余弦校正器来衰减入射光,以避免探测器饱和。



1.1
仪器原理
荷兰Avantes公司的AvaSpec-ULS4096CL光纤光谱仪,采用对称式光路设计,焦距75mm,包括光纤接头(标准SMA接口)、准直镜、衍射光栅、聚焦镜和4096像素线阵CMOS探测器,波长范围200-1100nm,分辨率高达0.04nm,提供USB3.0接口、高速网口和I/O外触发同步接口。

                   

                           图1  AvaSpec-ULS4096CL光谱仪的光学平台 


2.1.1 多通道间同步采样

AvaSpec-ULS4096CL光谱仪可以配置成双通道或多通道,整台光谱仪采用主从通道控制,各通道间可实现真正意义上的同步数据采集。

由于每个通道均包括一个独立的光学平台,各通道的光谱分辨率和光谱范围都可以灵活选择。我们既可以选择多个通道覆盖全部的2001100nm波长范围,也可以只覆盖紫外部分、可见或近红外部分,如何选择完全取决于用户的兴趣和需要。比如绿光激光器用户可以选择覆盖532nm1064nm两个波长附近的波段就足够了。这样就在很经济的成本下获得了足够的分辨率。



                                                                        

2.1.2 强大的历史通道功能


AvaSoft-FULL软件中的历史通道功能,使我们可以很方便的监视激光波长、幅值、半宽值(FWHM)等参数随时间的变化,甚至我们还可以自定义一些参量,并观察它们随时间的变化,软件可以允许您同时监测多个输出参数随时间的变化。

2.2
测量方法


测量激光波长是光谱仪基本的一项应用。使用时只要按照如下步骤即可:
1
.安装软件AvaSoft-FULL
2
.使用USB线或网线将光谱仪与计算机连接。
3
.使用光纤将待测光信号耦合进光谱仪,运行软件就可以得到光谱数据。如下图所示:

                                                      

                                                                                                      图2 激光波长测量示意图

2.2.1 连续激光器
对于连续激光器来说,测量尤为简单。运行软件后,设置合适的积分时间,如下图所示,就可以得到一个合适的光谱图。为了使测量的激光峰值波长更为准确,需要正确的设置光谱仪SmoothingSpline设置,具体可以按照软件手册中的说明操作。在测量激光时应该注意的是,由于激光功率都很强,一般不直接把激光耦合进光纤,而是将激光打在一个屏上,使用光纤接受从屏散射的激光信号就可以了。

2.3.2
脉冲激光器
对于重复频率比较高(比如100Hz以上)的脉冲激光,可以使用把它当成一个连续激光来测量。而重复频率比较低,或者个别的需要测量单脉冲的情况下,为了准确地和激光脉冲同步,光谱仪尽量工作在外触发模式下。

2.3.3监测激光波长随时间变化
要监测激光波长随时间的变化,只需要在软件中打开 TimeSeries模块,设置希望监测的参,就可以看到激光波长,峰值,强度等设置参数随时间变化的曲线了。软件还能够允许您多窗口同步工作,同时监测多个参数随时间的变化。

                                           

3.结论


使用AvaSpec-ULS4096CL光谱仪进行激光波长测量,具有功能强大,性价比高、测量精度高、测量速度快、操作简单等特点,而且体积小巧,方便集成到系统中进行在线监测。

同时Avantes还能够为您提供更多的选择,如体积更小(扑克牌大小)的光谱仪CompactLine系列;近红外波段(1000-2500nm)光谱仪NIRLine系列,超快光谱仪(5000/秒)Fast系列等。如您有更多需求,请您联系我们的技术工程师,我们会为您提供完善的光谱学解决方案。