對于任何應用，聚焦的激光束都應符合先前定義的規格。特別是對于醫療技術而言，精確遵守參數顯得尤為重要。出于法規和道德方面的原因，必須在整個價值鏈中對激光束進行仔細測試：從激光源的開發到將其應用于患者，以及醫療產品的生產。限制測量設備的購買價格會很快導致隱性成本，而這些隱性成本遠遠高于最初的節省。激光的測量技術基本上分為兩個領域。一方面，我們借助傳感器對激光束的功率或能量進行純測量。但另一方面：基于相機或狹縫的測量方法也可以顯示激光器的光束輪廓。眼前的應用應該是確定哪些參數和使用哪種技術的決定因素。比較不同測量儀器的基本功能是其準確性。在此，絕對精度（表示與真實值的偏差）與可重復性（在相同條件下，在連續測量中比較在相同條件下確定的值）之間存在區別。首先讓我們看一下能量和功率測量。激光功率仍然是一種昂貴的商品，盡管近年來每W的價格已大幅下降。開發新的激光器時，目標是盡可能準確地達到規定的功率。功率不應太低，也不應內置太多儲備，以避免不必要地增加激光源的價格。這個事實只能用能同時提供精確而可重復的結果的測量儀器來檢驗。在這里，價格在絕對準確性和可重復性方面都有明顯的區別。功率傳感器的絕對精度主要取決于其傳感器技術，吸收體涂層的光學質量（例如，均勻性和光譜特性），以及校準與之匹配的程度。理想的涂層應在光譜上平坦，并在每個波長下提供相同的值。從理論上講，將傳感器校準到一個波長就足夠了。然而，實際上，涂層在不同波長下的吸收行為是不同的。因此，為了獲得較高的絕對精度，需要將傳感器校準到幾個波長。這就是MKS Instruments基于NIST或PTB認證標準的Ophir傳感器（取決于傳感器類型）達到的絕對精度（±3–5％）的方式。考慮到用戶的實際操作條件，通過單獨的OEM校準，甚至可以將該值提高多達1％，根據精確校準的Ophir傳感器的測量結果。一個重要但很少討論的質量標準是傳感器從一次測量到下一次測量的可重復性，或幾種相同類型的傳感器的可比性。同理，測量設備的公差越高，激光器或激光系統制造商必須內置的安全緩沖器就越多——成本很高。在高質量的Ophir傳感器中，在相同的測量環境中以密耳為單位使用時，標準偏差遠低于1％。例如，對于在生產過程中并行使用多個傳感器的公司而言，精度差異會很快顯示出來。乍一看，較便宜的解決方案通常需要較高的后續成本。例如考慮高分辨率的Ophir傳感器3A：它的孔徑為9.5mm，適用于10μW至3W和20μJ至2J的測量范圍。在高達3W的功率范圍內的市場比較表明，該傳感器的購置成本高于平均市場價格。這并非沒有理由：事實上，Ophir 3A使用一個傳感器測量激光束，并使用另一個隱藏傳感器測量外殼中的環境影響。因此，該儀器的重復精度幾乎達到100％。這很快為用戶帶來了回報。例如，對于眼科使用的超短脈沖激光器，幾乎可以消除從一個激光器到另一個激光器的系列散射。圖1和2：2D（底部）或3D（頂部）的光束輪廓乍一看顯示光束是否偏離給定的定義。
在醫療技術中的許多應用，除了需要了解激光束的總功率或能量之外，還需要了解更多。比如要了解更多參數在起作用，例如功率分布、功率密度或焦點偏移。使用傳統的CCD或CMOS相機，通過將基于相機的技術與光學組件和強大的軟件智能地結合在一起，即可進行測量。在這兒，測量結果在絕對測量結果和可重復性方面也顯示出明顯的質量差異。除了儀器制造商選擇的攝像機類型之外，所實現的軟件算法和光學組件也對此產生了重大影響。高質量的基于相機的測量儀器甚至可以測量可調諧激光器，可將其從UV調整為IR——仍可提供可靠的結果。相應地，由于寬光譜范圍僅需要一種測量設置，因此可以直接為用戶節省成本。還應該考慮攝像機的分辨率：如果激光系統需要特殊的光束整形，制造商必須知道光束內的能量分布。例如，如果在皮膚病等應用中需要激光束中的能量均勻分布，則相機分辨率必須相應較高。否則，根本不會顯示功率峰值。在醫療應用中測量激光束是毫無疑問的：從激光光源制造商到激光系統的終端用戶，無論是在醫療生產中還是在患者環境中，測量整個價值鏈中的功率、能量（和/或）光束輪廓都是絕對必要的。選擇測量儀器時絕對值得花時間去精打細算。必須考慮定量標準，包括要測量的功率和能量范圍，與光束尺寸有關的孔徑尺寸以及傳感器的工作溫度。而且，還必須考慮定性方面，因為它們會影響最終產品的質量，和對患者的治療效果。如果您試圖節省測量設備的質量，這可能意味著喪失了優化潛力，或者需要花費更多的時間和成本才能獲得相同的激光束質量。
(文稿：Christian Dini，本站編輯老王譯自novuslight.com)
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