Dataray光束質(zhì)量分析儀BladeCam2實(shí)際科研應(yīng)用案例

DataRay公司成立于1988年，是專注設(shè)計符合ISO 11146標(biāo)準(zhǔn)的激光光束分析儀的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。主要提供激光光束質(zhì)量分析儀，包括狹縫掃描式光束質(zhì)量分析儀、相機(jī)式光束質(zhì)量分析儀、M2因子測量儀等。廣泛應(yīng)用于激光研究、光纖通信、工業(yè)加工、醫(yī)學(xué)激光設(shè)備等領(lǐng)域。DataRay積極響應(yīng)客戶需求，為科研與工業(yè)應(yīng)用提供定制化光束分析方案。

BladeCam2 系列超緊湊型光束質(zhì)量分析儀

產(chǎn)品概述：

超緊湊光束質(zhì)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(yīng)用和現(xiàn)場檢測設(shè)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(shí)現(xiàn)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(yīng)性，支持可見光至近紅外（355–1150 nm）及通信波段（TEL選項(xiàng)：1480–1610 nm）。其滾動快門適配CW/準(zhǔn)連續(xù)激光，幀率最高達(dá)35 Hz（512×512分辨率），結(jié)合1000:1信噪比與無窗口防干涉設(shè)計，可實(shí)時捕捉高質(zhì)量光斑輪廓。搭配DataRay全功能軟件（無許可費(fèi)用），支持ISO 11146標(biāo)準(zhǔn)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(xué)系統(tǒng)調(diào)試、科研實(shí)驗(yàn)等場景。
產(chǎn)品特點(diǎn)：

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(dá)32μm（基于10像素標(biāo)準(zhǔn)）。適合高精度應(yīng)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(zhì)量控制。

全波段覆蓋與擴(kuò)展選項(xiàng)

基礎(chǔ)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(shè)計，支持CW/準(zhǔn)連續(xù)激光。

2. 幀率可調(diào)：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(dá)44 dB（XHR）或41 dB（HR）。

應(yīng)用領(lǐng)域

• OME集成，超薄尺寸易于嵌入工業(yè)設(shè)備

• CW/準(zhǔn)CW激光光束質(zhì)量分析

• 結(jié)構(gòu)緊湊便于攜帶，適合激光設(shè)備及系統(tǒng)的現(xiàn)場維護(hù)

• 光學(xué)組件裝配與儀器校準(zhǔn)

• 光束漂移監(jiān)測與長期記錄

• 配備M2DU模塊的光束質(zhì)量因子M²測量

BladeCam應(yīng)用實(shí)例

DataRay 光束分析儀BladeCam2-XHR在高分辨生物醫(yī)學(xué)成像OCT微內(nèi)窺鏡表征的應(yīng)用

香港中文大學(xué)研究團(tuán)隊開發(fā)了一種基于液態(tài)微透鏡技術(shù)的超高分辨率光學(xué)相干斷層掃描（OCT）顯微內(nèi)窺鏡，用于對微小腔道器官（如食管、主動脈、腦部等）進(jìn)行超高分辨率（2.4μm ×4.5μm）三維成像。該內(nèi)窺鏡直徑僅0.6 mm，具備優(yōu)異的機(jī)械靈活性和成像性能。在該項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊使用DataRay 的BladeCam2-XHR 高分辨率光束分析儀對OCT顯微內(nèi)窺鏡的出射激光光束進(jìn)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(zhì)量；

(2) 像散比分析：驗(yàn)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(shí)測平均光斑直徑約為4.5 μm，與仿真結(jié)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(shù)優(yōu)勢及價值：

(1) BladeCam2-XHR在研究中被選作關(guān)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(quán)平均直徑計算（公式：w = 0.83114x + 0.16886y when x ≥ y）。這確保了微內(nèi)窺鏡的成像性能（如2.4 μm軸向分辨率）得到可靠驗(yàn)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(shè)備通過精確光束分析，幫助優(yōu)化液體成形微透鏡的設(shè)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(xué)成像中的實(shí)用性，為微型內(nèi)窺鏡的工業(yè)化生產(chǎn)（如同時制造5個探頭）提供了質(zhì)量控制依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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(yīng)用

北京交通大學(xué)光波技術(shù)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(dá)97%以上，在光通信、光傳感等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

在論文中，Dataray BladeCam2-HR-TEL CCD相機(jī)作為核心檢測設(shè)備，用于激光模式純度驗(yàn)證：

(1) 光斑分析：Dataray BladeCam2-HR-TEL CCD相機(jī)實(shí)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(qiáng)分布（見圖1），直觀展示高階橫模的環(huán)形光斑特征。

(3) 結(jié)合光場強(qiáng)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(fù)雜場分布，驗(yàn)證了對稱MSC的97%+高純度輸出，凸顯其在光纖激光器質(zhì)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(fù)雜模式檢測，覆蓋光鑷、等離子體激發(fā)等前沿應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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.