Dataray光束質量分析儀BladeCam2實際科研應用案例

DataRay公司成立于1988年，是專注設計符合ISO 11146標準的激光光束分析儀的行業(yè)領導者。主要提供激光光束質量分析儀，包括狹縫掃描式光束質量分析儀、相機式光束質量分析儀、M2因子測量儀等。廣泛應用于激光研究、光纖通信、工業(yè)加工、醫(yī)學激光設備等領域。DataRay積極響應客戶需求，為科研與工業(yè)應用提供定制化光束分析方案。

BladeCam2 系列超緊湊型光束質量分析儀

產品概述：

超緊湊光束質量分析儀是美國DataRay公司推出的新一代超薄光束分析儀，厚度僅0.50英寸（12.84毫米），專為集成空間受限的OEM應用和現場檢測設計。采用USB 3.0接口，即插即用，兼具高分辨率與便攜性。

BladeCam2提供兩種傳感器配置：XHR型號具備3.2μm像素與2048×1536分辨率，可精確測量最小32μm光束；HR型號以5.2μm像素實現52μm最小光束分析，兼顧精度與性價比。

BladeCam2系列核心優(yōu)勢在于緊湊體積與多波長適應性，支持可見光至近紅外（355–1150 nm）及通信波段（TEL選項：1480–1610 nm）。其滾動快門適配CW/準連續(xù)激光，幀率最高達35 Hz（512×512分辨率），結合1000:1信噪比與無窗口防干涉設計，可實時捕捉高質量光斑輪廓。搭配DataRay全功能軟件（無許可費用），支持ISO 11146標準分析、M²測量及光束漂移記錄，廣泛適用于工業(yè)激光加工、光學系統(tǒng)調試、科研實驗等場景。
產品特點：

雙傳感器配置可靈活選型

1. XHR型號：3.2μm像素尺寸，2048×1536分辨率（3.1 MPixel），最小光束直徑測量能力達32μm（基于10像素標準）。適合高精度應用。

2. HR型號：5.2μm像素，1280×1024分辨率（1.3 MPixel），最小光束直徑52μm，平衡精度與成本。平衡性價比，適用于一般質量控制。

全波段覆蓋與擴展選項

基礎波長：355–1150 nm（適配紫外至近紅外）。

可選配：

1. TEL傳感器：1480–1610 nm通信波段優(yōu)化。

2. UV模塊：支持紫外波段分析。

3. 1310 nm特定波長優(yōu)化。

高性能成像與觸發(fā)

1. 滾動快門設計，支持CW/準連續(xù)激光。

2. 幀率可調：全分辨率下≥6 Hz，1024×1024模式下≥16 Hz，512×512模式下≥35 Hz。

3. 信噪比1000:1，電子快門動態(tài)范圍達44 dB（XHR）或41 dB（HR）。

應用領域

• OME集成，超薄尺寸易于嵌入工業(yè)設備

• CW/準CW激光光束質量分析

• 結構緊湊便于攜帶，適合激光設備及系統(tǒng)的現場維護

• 光學組件裝配與儀器校準

• 光束漂移監(jiān)測與長期記錄

• 配備M2DU模塊的光束質量因子M²測量

BladeCam應用實例

DataRay 光束分析儀BladeCam2-XHR在高分辨生物醫(yī)學成像OCT微內窺鏡表征的應用

香港中文大學研究團隊開發(fā)了一種基于液態(tài)微透鏡技術的超高分辨率光學相干斷層掃描（OCT）顯微內窺鏡，用于對微小腔道器官（如食管、主動脈、腦部等）進行超高分辨率（2.4μm ×4.5μm）三維成像。該內窺鏡直徑僅0.6 mm，具備優(yōu)異的機械靈活性和成像性能。在該項目中，研究團隊使用DataRay 的BladeCam2-XHR 高分辨率光束分析儀對OCT顯微內窺鏡的出射激光光束進行精確表征，具體包括：

(1) 光束直徑測量：在x和y方向分別測量光束直徑，評估聚焦光斑質量；

(2) 像散比分析：驗證光束在焦平面上的對稱性，像散比低至1.05；

(3) 聚焦光斑尺寸測量：實測平均光斑直徑約為4.5 μm，與仿真結果高度一致；

(4) 景深（DOF）評估：通過光束直徑隨深度的變化，估算有效景深約為200 μm。

技術優(yōu)勢及價值：

(1) BladeCam2-XHR在研究中被選作關鍵測量工具，因其能提供亞微米級光束直徑分析（精度±0.5 μm），支持加權平均直徑計算（公式：w = 0.83114x + 0.16886y when x ≥ y）。這確保了微內窺鏡的成像性能（如2.4 μm軸向分辨率）得到可靠驗證。

(2) 在OCT探頭開發(fā)中，傳統(tǒng)方法（如GRIN光纖）存在色差和表面粗糙度問題（>10 nm）。Dataray設備通過精確光束分析，幫助優(yōu)化液體成形微透鏡的設計，降低散射損失（表面粗糙度僅0.84 nm），提升成像對比度。

 

該案例展示了BladeCam2-XHR在高分辨率生物醫(yī)學成像中的實用性，為微型內窺鏡的工業(yè)化生產（如同時制造5個探頭）提供了質量控制依據。

參考文獻：

Xu, C., Guan, X., Abbasi, S. A., Xia, N., Ngai, T., Zhang, L., ... & Yuan, W. (2024). Liquid-shaped microlens for scalable production of ultrahigh-resolution optical coherence tomography microendoscope. Communications Engineering, 3(1), 1.

DataRay 光束分析儀BladeCam2-HR在多波長高階模光纖激光器模式表征中的應用

北京交通大學光波技術研究所成功研制了一種基于對稱光纖模式選擇耦合器（MSC）和單模-少模-單模（SFS）光纖濾波器的環(huán)形腔多波長高階模光纖激光器。該激光器可穩(wěn)定輸出LP₁₁模式的單波長、雙波長、三波長及四波長激光，模式純度高達97%以上，在光通信、光傳感等領域具有重要應用價值。

在論文中，Dataray BladeCam2-HR-TEL CCD相機作為核心檢測設備，用于激光模式純度驗證：

(1) 光斑分析：Dataray BladeCam2-HR-TEL CCD相機實時觀測輸出激光的模式分布。

(2) 捕獲LP₁₁模式的二維/三維光強分布（見圖1），直觀展示高階橫模的環(huán)形光斑特征。

(3) 結合光場強度比較法，定量計算模式純度（單波長97.60%，四波長97.19%）

BladeCam2-HR-TEL成功捕捉高階橫模的復雜場分布，驗證了對稱MSC的97%+高純度輸出，凸顯其在光纖激光器質檢中的不可替代性。BladeCam2同樣適用于渦旋光束、柱矢量光束等復雜模式檢測，覆蓋光鑷、等離子體激發(fā)等前沿應用。

參考文獻：

呂鑫, 王帆, 苗云寧, 任文華, & 郭穎. (2024). 基于對稱光纖模式選擇耦合器的多波長高階橫模光纖激光器. Chinese Journal of Luminescence, 45(7), 1181-1188.