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激光器在分析测量仪器中的应用

来源: 北京海科思锐光电仪器有限公司

2024/3/19 8:41:45 186

   分析仪器在科学研究、工业生产、生命科学等众多领域有着广泛的应用。在很多分析测量仪器中都需要用激光器作为光源,例如:激光干涉仪、激光共聚焦显微镜、激光粒度仪、傅里叶变换光谱仪等。可供选择的激光器有气体激光器(氦氖激光器和氩离子激光器),固态激光器,半导体激光器等。每种激光器都有优点,也都有一定的局限性。针对具体的一种分析仪器,究竟选择哪种激光器更合适,需要从性能和价格、体积、可靠性等多个方面进行分析。本文具体介绍德国LASOS公司的激光器在分析测量仪器中的应用。

   德国LASOS GMBH公司,位于欧洲光子学中心Jena,从1966年开始作为西门子公司激光事业部,开始研制生产He-Ne激光器,目前已经形成拥有He-Ne激光器,Ar离子激光器,半导体激光器,单频全固态激光器,光纤耦合配件等多条产品线的激光公司。LASOS公司目前拥有125名员工,6500平米厂房,为生物光子学,拉曼光谱,干涉测量,全息等应用提供多种激光光源,成为多家分析测量仪器设备厂家的OEM激光光源供应商。

LASOS公司工厂实拍外景

激光器在激光共聚焦显微镜中的应用

  激光扫描共聚焦荧光显微镜(laser scanning confocal microscopy, LSCM)是一种利用计算机、激光和图像处理技术获得生物样品三维数据、的分子细胞生物学的分析仪器。主要用于观察活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化,定量分析,以及实时定量测定等。

   激光共聚焦的工作原理简单表达就是它采用激光为光源,在传统荧光显微镜成像的基础上,附加了激光扫描装置和共轭聚焦装置,通过计算机控制来进行数字化图像采集和处理的系统。

激光扫描共聚焦显微镜光路原理图

激光扫描共聚焦显微镜使用的激光光源有单激光和多激光系统,常用的激光器包括以下四种类型:

半导体激光器:405nm,445nm,488nm,638nm;

氩离子激光器:457nm、477nm、488nm、514nm;

氦氖激光器:543nm、633nm;

固体激光器:515nm,532nm,561nm,640nm等。

   在激光共聚焦显微镜系统中,对激光的功率要求不高,一般几十mW就够用了,有些场景几个mW就够用了。但对激光的光束质量和稳定性要求很高,一般都要求TEM00模式的激光作为光源。同时要求激光器结构尽量紧凑,长期可靠性高。自由空间传输的激光和光纤耦合传输的激光,都有设备厂家在使用。由于光纤耦合传输的激光器使用简单,越来越多的激光共聚焦设备厂家采用光纤耦合传输的激光器作为光源。另外,一台激光共聚焦显微镜往往需要配备多台激光器光源,设备厂家会根据所需波长和功率选择不同类型的激光光源。

  LASOS公司针对激光共聚焦显微镜应用提供上述所有类型的激光器,其激光器的高稳定性和长期可靠性得到了激光共聚焦显微镜厂家的认可,目前已经成为卡尔蔡司公司和徕卡公司激光共聚焦显微镜系统的长期激光光源OEM供应商。

蔡司激光共聚焦显微镜

蔡司激光共聚焦显微镜所有LASOS的405nm光纤耦合半导体激光器

激光器在激光干涉仪中的应用

   激光干涉仪,以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量。激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。目前常用来测量长度的干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。

   LASOS公司从1966年开始研制生产He-Ne激光器,目前He-Ne激光器的每年出货量超过2万只。LASOS氦氖激光管和组件具有坚固的机械设计,出色的光束质量和长达30,000小时的长使用寿命。标准和定制型号的光谱范围广泛,有红色,绿色和黄色,输出功率在0.5至20 mW之间。选项有单模或多模,随机或线性极化和布鲁斯特窗等。

LASOS公司为包括Renishaw(雷尼绍)在内的世界多家激光干涉仪厂家提供氦氖激光器光源。

激光器在傅里叶变换光谱仪和气体分析仪器中的应用

   傅里叶变换红外光谱仪主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成。迈克尔逊干涉仪的主要功能是使光源发 出的光分为两束后形成一定的光程差,再使之复合以产生干涉,所得到的干涉图函数包含了光源的全部频率 和强度信息。用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换,就可计算出原来光源的强度按频率的分布。它克服了色散型光谱仪分辨能力低、光能量输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。它不仅可以测量各种气体、固体、液体样品的吸收、反射光谱等,而且可用于短时间化学反应测量。红外光谱仪在电子、化工、医学等领域均有着广泛的应用。

    傅里叶变换光谱仪对所用光源的主要要求是波长稳定性高,线宽窄。氦氖激光器作为高性价比的一种窄线宽光源在傅里叶光谱仪中应用广泛。LASOS公司作为ThermoFisher公司的傅里叶光谱仪的OEM供应商,长期为其提供氦氖激光器。另外,气体分析仪器设备厂家Gasmet在其基于傅里叶变换光谱仪技术的气体分析设备中也采用了LASOS公司的氦氖激光器作为光源。

激光器在光谱分析仪和光波长计中的应用

   激光光谱分析仪和光波长计是测量激光光谱特性的重要仪器设备,在光通信和半导体激光器制造领域应用广泛。利用迈克尔逊干涉仪原理对输入光源的光谱特性进行测量是多款激光光谱分析仪和波长计的技术方案之一。

光波长计光路原理示意图

   在激光光谱分析仪和光波长计的迈克尔逊干涉仪光路中常常用氦氖激光器作为参考光源。这类仪器设备使用频繁,对率要求很高,因此其所有参考光源也必须满足长寿面和高可靠性的特点。LASOS公司为多个激光光谱仪和光波长计厂家提供氦氖激光器光源。

   目前国内分析仪测量仪器设备的国产化研制正在如火如荼的进行中。近年来国内仪器设备厂家如雨后春笋般涌现,对标国际仪器设备厂家,开展各种仪器设备的国产化研制。北京海科思锐光电仪器有限公司作为德国LASOS公司在中国的代理商,紧密跟随国内分析仪测量仪器设备厂家产品研制进展,为OEM客户提供高品质激光光源。同时为了满足国内用户对激光器货期的要求,我公司对LASOS的多款激光器型号长期配备库存。

   北京海科思锐作为一家专业的激光/光电产品代理公司,代理产品包括:各种激光器(半导体激光器,固体激光器,光纤激光器,气体激光器等,cw,纳秒,亚纳秒,皮秒,飞秒,单频,宽调谐等),激光测试设备(激光功率计/能量计,光斑分析仪,M2仪,光谱仪,波长计,红外观察仪,光电探测器,自相关仪,spider等),激光与光学元器件(激光镜片,隔离器,光栅,滤波片,半导体激光电源,光纤器件),光谱仪器,光机械(光学隔震平台,位移台,调整架,光机组件等)。

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