本文介紹巨哥科技在激光加工與激光器研發(fā)中的紅外解決方案，包括光束質量分析、光纖激光器溫度檢測、激光焊接和打標等過程監(jiān)控。

1、激光光束分析

巨哥科技MAGRay激光光束分析儀系列可對可見、近紅外、短波紅外、中波紅外、長波紅外和遠紅外的各種波長光束進行成像和分析，測量光斑尺寸、二維/三維能量分布、發(fā)散角、橢圓度、光束指向穩(wěn)定性、束腰位置和大小，以及光束質量因子M2等。

MAGRay具有高動態(tài)范圍，兼容連續(xù)和脈沖激光器，遠場和近場光斑均可測量，可實時監(jiān)控光束的連續(xù)變化，每秒最高可輸出100幅圖像數據。MAGRay提供高靈敏度和高量程兩種規(guī)格，高靈敏度規(guī)格可測最小功率為0.04mW/cm2，高量程規(guī)格可測最大功率為400W/cm2。

MAGRay配置專業(yè)版應用程序和數據分析軟件，可進行對比度調節(jié)、細節(jié)增強、多種調色板選擇、光束變化錄像和回放、線強度分析等，也可直接導出Excel數據，便于研究者自主分析和制作圖表。

蘇黎世聯邦理工學院的Jerome Faist教授是1994年首臺量子級聯激光器（QCL）的發(fā)明者，其研究小組將MAGRay用于新一代激光器的前沿研究，下圖是測得的表面垂直發(fā)射長波紅外QCL激光器的光束能量分布。

2、光纖激光器溫度檢測

光纖激光器溫度監(jiān)控

在光纖激光器中，光纖可能吸收激光能量使得溫度升高，加速光纖老化，降低激光器的可靠性和使用壽命。在使用過程中用熱像儀檢測整段光纖和組件的溫度分布，尤其是光纖熔接點和連接處溫度，可及時發(fā)現異常。

增益光纖溫度

泵浦管嘴&光纖輸出端帽溫度

合束器和增益光纖熔接點&包層光剝除點溫度

發(fā)表于2020年第69期《物理學報》的“530W全光纖結構連續(xù)摻銩光纖激光器”采用巨哥科技的熱像儀觀察摻Tm3+光纖的溫度，在最高輸出功率達到530W時，其最高溫度超過60C，但沒有出現明顯的放大自發(fā)輻射和非線性效應, 輸出功率僅受限于抽運功率, 驗證了國產摻Tm3+石英光纖在高功率系統中的可靠性。

3、激光焊接

用于熔覆和激光金屬沉積加工的閉環(huán)激光功率控制系統需要對激光加熱的熔池形貌和溫度進行實時測量和反饋。采用巨哥科技MAG系列高溫型在線式熱像儀，使用圖像處理算法對熔池寬度和中心點等位置進行識別，實時控制激光的位置和功率，可有效提高焊接質量。

巨哥科技的F6科學級熱像儀可提供0~2500C的全量程溫度監(jiān)控，清晰展現加熱焊接全過程的溫度細節(jié)；支持最高100Hz的數據率，可記錄快速溫度變化過程；提供溫度數據流錄制，可選擇慢速回放，重現完整細節(jié)。

在高能激光環(huán)境下，常規(guī)熱像儀自身容易受激光加熱效應影響產生測溫誤差，F6科學級熱像儀可用于波長小于2μm的高能激光環(huán)境并保持測溫準確度。需要注意的是，大于7μm的長波二氧化碳激光器會對熱像儀造成不可逆的損傷，用戶需提前申明以便提供激光安全的產品。

焊接熔池監(jiān)控

常規(guī)熱像儀的感應范圍是7.5~14um的長波紅外。由于激光焊接的光學系統包含石英玻璃等材料，長波紅外無法穿透，因此熱像儀需在側面安裝，無遮擋地觀測焊接表面。為使整套監(jiān)控和控制系統高度集成，并使激光和相機的坐標精確對準，提高加工精度，理想設計是采用激光光束和監(jiān)控相機同軸的光學系統。巨哥科技的短波紅外熱像儀提供0.9~2.5um波段的測溫，可以穿透石英玻璃，因此可與激光光學系統同軸集成。

激光光束和監(jiān)控相機的同軸系統

可透玻璃測溫的短波熱像儀（0.9~2.5um）

激光打標在很多行業(yè)具有廣泛應用，打標時材料表面溫度升高，熱像儀可用于實時監(jiān)控打標質量。在產線上為提高效率，通常在目標快速行進的過程中完成打標。常規(guī)熱像儀因響應時間較長，觀測運動目標時會發(fā)生圖像的拖尾，影響識別效果。巨哥科技的高速熱像儀可有效防止圖像拖尾，在目標快速運動時仍能清晰分辨熱分布細節(jié)。

常規(guī)（左）&高速（右）熱像儀拍攝運動物體打標效果

5、防長波激光熱像儀

熱像儀常用于激光切割等高能量加工過程中的溫度監(jiān)控。在一些應用中使用的二氧化碳激光器，其波長正好處于常規(guī)熱像儀的感應區(qū)間，過高的能量（即使是從物體表面散射）將瞬間造成熱像儀內的非制冷紅外焦平面探測器不可逆轉的損傷。巨哥科技的防長波激光熱像儀可針對特定波長進行屏蔽，安全用于存在二氧化碳激光器等高能量長波紅外的加工場合。此外，巨哥科技的短波熱像儀不受長波紅外損傷，可直接用于長波紅外激光的高溫加熱過程監(jiān)控。

防長波紅外激光熱像儀

* 所有激光行業(yè)的應用，事先均需提供激光器的準確波長和應用場景，以便正確選擇產品類型，避免相機損壞。

審核編輯 黃昊宇