Laserstrahlprofilmessung ist eine Technik zur Analyse und Charakterisierung der Eigenschaften eines Laserstrahls, die über einfache Leistungs- oder Energiemessungen hinausgeht. Dabei werden verschiedene Parameter wie die räumliche Energie- oder Intensitätsverteilung, die Strahlbreiten, der Schwerpunkt, die Elliptizität und die Ausrichtung gemessen. Das Hauptziel der Laserstrahlmessung besteht darin, ein umfassendes Verständnis für die Eigenschaften des Laserstrahls zu erlangen, um seine Leistung zu bewerten und seine Verwendung für bestimmte Anwendungen zu optimieren.
Es gibt zahlreiche Laserwellenlängen im UV-, sichtbaren, NIR- und SWIR-Bereich, aber auch weit darüber hinaus, bis zu 1 mm (Far-IR), und jede hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften und Anwendungsbereiche. Zum Beispiel:
- UV-Laser mit kurzen Wellenlängen und höherer Quantenenergie werden in der Halbleiterfertigung (z. B. Lithografie bei 193nm oder 248nm) und in der Fluoreszenzbildgebung (355nm) eingesetzt.
- Sichtbare Laser z.B. im roten Spektralbereich sind von Barcode-Scannern oder Positionierungssystemen bekannt. Grüne Laser mit ihrer höheren Sichtbarkeit und Helligkeit kommen dagegen häufig in Ausrichtungssystemen und in der wissenschaftlichen Forschung zum Einsatz.
- NIR-Laser werden häufig zum Schweißen, Schneiden und Markieren eingesetzt, da sie eine hohe Leistung und eine präzise Steuerung ermöglichen. Da sie für das menschliche Auge nicht sichtbar und damit weniger kritisch sind, werden sie auch im Gesundheitswesen (z. B. in der Laserchirurgie) oder für LIDAR-Anwendungen, die beim autonomen Fahren und in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) sowie in der Prozesssteuerung, im Transportwesen und in der Logistik genutzt werden, verwendet.
- SWIR-Laser werden in der Regel in der Telekommunikation (1310nm oder 1550nm) und in biomedizinischen Anwendungen (1064nm - 2.200nm) eingesetzt, da SWIR-Wellenlängen tiefer in weiches Gewebe eindringen können und weniger Streuung und Autofluoreszenz aufweisen.
Bei der Auswahl einer geeigneten Kamera für die Laserstrahlprofilmessung sind viele Merkmale entscheidend. Dazu zählen insbesondere die folgenden:
- Geeigneter Wellenlängenbereich für die genaue Erfassung und Messung des Laserstrahls bei der gewünschten Wellenlänge.
- Eine hohe räumliche Auflösung ermöglicht eine bessere Charakterisierung von Strahlmerkmalen wie Strahlbreite, -form und -intensitätsverteilung.
- Geeignete Sensorgröße, um den Strahldurchmesser des zu vermessenden Lasers vollständig erfassen zu können, ohne ihn in irgendeiner Form abzuschneiden.
- Hoher Dynamikbereich, um sowohl Laserstrahlen mit niedriger als auch mit hoher Intensität ohne Sättigung oder Empfindlichkeitsverlust vermessen zu können.
- Ein niedriger Rauschpegel ist wichtig, um zufällige Schwankungen der Pixelwerte zu vermeiden, die zu einem körnigen oder fleckigen Erscheinungsbild führen.
- Eine hohe Linearität ist zudem ein wichtiges Merkmal, um sicherzustellen, dass das erfasste Bild die tatsächlichen Intensitätswerte des Laserstrahls genau wiedergibt. Dies ist insbesondere bei der Analyse von Laserstrahlen mit unterschiedlichen Intensitäten über ihr Profil von Bedeutung.
- Einfache Systemanbindung über standardisierte Datenschnittstellen.
- Optimierte optischer Pfad zur Vermeidung von Bildartefakten, die durch Reflexionen, Streuung oder Beugung verursacht werden.
Allied Vision bietet eine Vielzahl an Kameras für die Laserstrahlanalyse im UV-, sichtbaren, NIR- und SWIR-Bereich (200nm - 2.200nm) mit Sensorgrößen bis zu 23mm x 23mm an. Alle Kameras verfügen über eine für Machine Vision standardisierte Datenschnittstelle wie GigE, 5GigE, USB3 oder Camera Link. Alternativ können Alvium-Kameras auch mit einer CSI-2 Schnittstelle bestellt werden, die insbesondere für Embedded Vision Anwendungen geeignet ist. GenICam Standard-konforme Features sowie ein frei-verfügbares und umfassendes SDK mit optimierten Treibern bieten darüber hinaus ein Plug & Play Gefühl bei der Inbetriebnahme und Systemintegration.
Ein besonderes Highlight ist die Bestelloption Removed Cover Glass (RCG), die Allied Vision für alle Kameras mit Sony IMX-Sensoren sowie für die meisten SWIR-Sensoren bietet. Diese ermöhlicht dem Anwender, bestmögliche Abbildungsergebnisse zu erzielen. Denn Bildartefakte, die durch Streuung an Partikeln im Strahlengang oder durch Verunreinigungen in der Antireflexionsschicht des Sensorglases entstehen, werden so eliminiert. Das Gleiche gilt für Reflexionen, die durch das Glas selbst verursacht werden.
Für die Laser Beam Analyse im SWIR-Bereich stehen verschiedene Kameras zur Auswahl: von High-End-Lösungen mit thermoelektrischer Kühlung (Goldeye) bis hin zu ungekühlten Boardlevel-Kameras zur Entwicklung von SWaP+C OEM-Lösungen (Alvium SWIR). Alle Kameras bieten eine hohe Linearität, die durch eine 2-Punkt-Korrektur unterstützt wird.
Kameramodell | Wellenlängenbereich | Strahlgröße | Auflösung | Pixelgröße | Dynamikbereich |
|---|---|---|---|---|---|
| 900 - 1.700 nm | 300 µm - 7,4 mm | 320 × 256 | 30 µm | 70 db |
Goldeye G/CL-032 | 900 - 1.700 nm | 250 µm - 15,4 mm | 636 × 508 | 25 µm | 73 db |
Goldeye G/CL-033 | 900 - 1.700 nm | 150 µm - 7.4 mm | 640 × 512 | 15 µm | 69 db |
| 900 - 1.700 nm |
|
|
| 69 db |
Goldeye G/CL-130 | 400 - 1,700 nm | 50 µm - 6.1 mm | 1280 × 1024 | 5 µm | 57 db |
Alvium C/U/G1/G5-130 | 400 - 1,700 nm | 50 µm - 6.1 mm | 1280 × 1024 | 5 µm | 57 db |
Basierend auf unseren ausgereiften SWIR-Kameralösungen (Goldeye und Alvium SWIR) sind wir jederzeit offen, mit Ihnen eine maßgeschneiderte Lösung zu diskutieren, die beispeilsweise spezielle Funktionalitäten oder mechanische Anpassungen beinhaltet. Unsere erfahrenen technischen Experten freuen sich darauf, mehr über Ihre individuellen OEM-Anforderungen zu erfahren.