光纖光譜儀在激光診斷方面的應用

　　隨著激光技術越來越廣泛地用于工業(yè)加工、通信、測量，以及醫(yī)療科研等領域，快捷地測量和分析激光器的光譜已經(jīng)成為一種迫切需求。

　　通過光譜儀，我們可以方便地監(jiān)測激光的波長、幅值、半寬值(FWHM)、波峰數(shù)目等參數(shù)隨時間變化的情況。我們甚至還可以自定義一些參量，并觀察它們隨時間的變化情況。我們可以選擇多通道光譜儀覆蓋全部的200～1100 nm波長范圍，同時還可以滿足高分辨率的需求，也可以選擇只覆蓋紫外部分、可見或近紅外部分的激光光譜。當然，如何選擇最終仍要取決于用戶的實際需求。

　　光譜儀在激光領域主要有激光波長測量、激光誘導擊穿光譜和電弧等離子體光譜診斷幾個典型應用。

　　1  連續(xù)激光器的波長測量

　　對于連續(xù)激光器來說，測量尤為簡單。運行軟件后，設置合適的積分時間，如下圖所示，就可以得到一個合適的光譜圖。為了使測量的激光峰值波長更為準確，需要正確設置光譜儀的Smoothing及Spline設置，具體可以參照產(chǎn)品說明進行操作。在測量激光時應該注意的是，由于激光功率很強，一般不會將激光直接耦合入光纖，而是先將激光打在一個屏上，然后光纖接收從屏散射出的激光信號。

　　2 脈沖激光器的波長測量

　　對于重復頻率比較高(比如100 Hz以上)的脈沖激光而言，可以把它當成連續(xù)激光來測量。而重復頻率比較低，或者個別的需要測量單脈沖的情況下，為了和激光脈沖準確同步，光譜儀應該選擇在外觸發(fā)模式下工作。

　　3 監(jiān)測激光波長隨時間變化

　　要監(jiān)測激光波長隨時間的變化，只需要在軟件中打開 TimeSeries模塊，設置希望監(jiān)測的參量，就可以看到激光波長、峰值、強度等參數(shù)隨時間變化的曲線了。軟件還能夠允許您多窗口同步工作，同時監(jiān)測多個參數(shù)隨時間的變化。

　　二、 激光誘導擊穿光譜應用

　　激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種原子發(fā)射光譜技術，它使用脈沖激光器在燒灼材料的同時產(chǎn)生等離子體。對明亮的等離子體進行光譜分析就會得到樣品元素成分的信息。LIBS可以應用在廢舊金屬分選、塑料分析、農(nóng)藥殘留檢測、礦物分析等方面。

　　由于LIBS技術可以直接對材料進行分析，而不需要對材料做任何預處理，所以在許多情況下，只用一個激光脈沖就可以進行樣品分析，因而LIBS系統(tǒng)能夠快速分析大量樣品。

　　三、電弧等離子體光譜診斷

　　隨著現(xiàn)代焊接技術的發(fā)展，對焊接質量檢測與控制越來越重要。焊接電弧光譜由于其自身信息量大、信噪比高、介入性小、測控精度高等特點，在一些場合得到成功應用。電弧光譜的應用領域包括：電弧防護、光譜法測定電弧的溫度場、氣體成分及濃度的測定與控制等。因此對于不同焊接參數(shù)下電弧光譜輻射及其變化特點的研究非常重要。

　　焊接光譜信息的采集和分析系統(tǒng)建議使用高分辨率、多通道(最多10個通道)光纖光譜儀，波長范圍200-1100 nm，光譜分辨率(FWHM)至高可達0.05-0.06 nm，光譜采樣間隔約0.02 nm。一分多光纖保證了光譜信號采集在時間和空間上的同步性。