激光束的空间强度分布是了解激光在应用中的表现的关键参数之一。对于某些应用来说，在激光器的设计或制造阶段中，测量光束轮廓是很有必要的。例如，在一些科学应用中，激光器被推到了操作极限，为了确保激光器仍能按预期运行，必须对光束轮廓进行连续测量。此外，在工业激光切割或焊接应用中，监测光束质量对于成功的操作至关重要。在本文中，主要讨论对激光光束轮廓分析的一般需求，简要介绍激光束分析仪器，并概述Xenics红外相机在激光光束分析中的应用、如红外成像。其中，Xenics红外相机的Bobcat红外相机的SWIR成像，包括了可扩展红外波段的InGaAs相机。

在许多激光加工应用中，激光的能量分布，即光束轮廓，会影响到激光器的性能或其预期目的。两种常用的激光束是高斯光束和平顶光束。高斯光束具有高强度的聚焦光斑，而平顶光束则在特定区域内具有均匀能量分布。电子激光束分析工具要么是机械扫描仪器，要么是基于摄像头的系统。机械扫描仪器通常由一个单一的检测器元件组成，在传感器的大部分工作周期内有一个旋转的鼓来阻挡光线（如刀口式光斑分析仪）。因此，这些仪器可以一般用于高功率激光器。然而，缺点是机械扫描方法只能用于连续激光器，不能用于脉冲激光器。

当使用基于相机的激光束分析器时，可以在一个单一的框架内测量整个激光束的二维轮廓。照相机还可以与脉冲和连续激光器一起工作。对于红外相机的红外成像一个缺点是其分辨率被限制在像素的大小。由于红外相机的典型像素尺寸通常在15μm x 15μm和30μm x 30μm之间，因此可测量的光束尺寸将被限制在120μm左右。然而，使用透镜可以对聚焦的点进行重新成像，并提高分辨率。对于基于相机的激光光束分析仪，通常必须使用衰减器来降低激光功率。

在传统的光源中，有太阳、灯泡、高温物体、LED或激光束。对于激光束，我们都知道其具有以下一些独特的特性：1.空间相干性使激光能够被聚焦到一个高度集中的小点上，从而实现激光切割和焊接等应用。空间相干性使激光束在很远的距离上保持狭窄（准直）--它使激光束以较小的、准确的发散度行进；2.激光器也可以有很高的时间相干性，即由一个狭窄的波长带组成，在中央峰值波长之外的强度非常小（单色）。时间相干性也可用于产生短至飞秒的光脉冲；3.激光束可以从连续波（CW）到短脉冲，以高重复率变化；4.光束轮廓是整个光束的能量分布的独特模式。

使用红外相机的激光光束分析系统测量激光束的宽度并不是一件容易的事。对于激光光束轮廓分析中的红外成像而言，困难在于激光束在基线处不会切断到零，总是有能量向外延伸。因此，结合光束中心的强照明来检测非常低的光量是至关重要的。换句话说，具有良好灵敏度和特别是大动态范围的相机通常是首选。为了拥有一个具有良好动态范围的传感器或照相机，最好是适合激光束分析，应该选择一个较大的满井电子FW和一个低的读出噪声。如果需要较长的曝光时间，暗电流也要低。

目前使用的基于相机的红外激光光束分析系统的完整仪器设备通常包括一台计算机、一台数字红外相机、控制相机的软件，以及显示光束轮廓和进行定量计算的软件。可能需要衰减器，以及取决于相机接口的图像采集器。Xenics公司提供各种红外摄像机，可用于激光光束剖面的应用。比利时Xenics红外相机都配有控制软件和显示光束轮廓的软件。大多数Xenics相机还配有一个标准的滤光片支架。Xenics公司并不提供完整的激光光束轮廓分析系统,Xenics公司没有实现定量计算的软件。

激光被应用于许多科学、电信、国防、医疗和工业领域。而最常用的红外激光器是：1. Nd:YAG（掺钕钇）激光器的发射波长为1064纳米，属于近红外或短波红外范围；2. 1550纳米的眼睛安全的激光二极管；3. 激光二极管的波长范围在2000纳米和2500纳米之间；4. 量子级联激光器（QCL）的波长范围为3000至5000纳米；5. 二氧化碳（CO2）激光器以和9.4微米10.6微米为中心。对于所有这些红外激光器类型，Xenics提供合适的、经过验证的红外摄像机，用于激光束的剖析、对准和分析。

在SWIR（短波红外）范围内，Xenics提供三种类型的相机用于激光束分析：1. InGaAs（砷化铟镓）在900至1700纳米范围内，如主要的Bobcat红外相机，另外，可见光增强型InGaAs相机也可用于500纳米1700范围内的成像；2. T2SL（II型超晶格）用于1000至2350纳米范围内的扩展SWIR成像；3. T2SL（II型超晶格）用于1000至2500纳米范围内的扩展SWIR成像。

在MWIR（中波红外）范围内，Xenics提供两种类型的相机，可用于激光束分析应用：1. 宽带InSb（锑化铟）在1.5-5.4μm范围内；2. 宽带MCT（碲化镉汞）在1.5- 6μm范围内。

在LWIR（长波红外）范围内，Xenics提供了一个基于非晶硅探测器的微测辐射仪，可用于在到8μm-12μm范围内成像。

对于一些激光束分析应用来说，另一个基本因素是相机中的传感器可以是无窗的，以消除两个表面之间的干涉条纹。请注意，这显然只适用于非冷却和非真空包装的传感器，也就是说，对于红外传感器，适用于基于InGaAs的传感器。一些基于Xenics InGaAs相机，可以定制为与无窗探测器一起使用。如果需要有窗，窗口镜片应该为使用的波长涂上AR抗反射涂层。

对于激光测量来说，通常是三个重要的激光特性与激光束轮廓测量无关：激光波长、总功率（或能量）和脉冲持续时间。这些参数可以很容易地由其他仪器来测量。所有其他的激光束特性都与光束轮廓有关。当用功率计或能量计测量激光总功率或能量时，激光束轮廓测量系统就可以根据这个总功率或能量的测量结果进行校准。