此章節主要介紹雷射光束品質量測系統的軟體部分，此介面是以軟體 Borland C++ Builder 6.0 撰寫，以下將介紹各個介面功能與視窗，如 OFF-line、
Analyses、Debug mode、Auto-run mode、image-Tool 與 Setup Window。
3-1 Auto-Run mode
使用者可以利用這個介面，對於工程或是實驗的雷射設備進行迅速的量測。在設 種被測雷射可供選擇，分別為 User、Gas Laser、Solid State Laser、Semiconductor Laser，測量路徑則會根據選擇不同的雷射種類去做區別，會設計這樣的功能主
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半導體雷射光束品質量測時卻產生了問題，因為半導體雷射的光束通常呈橢圓形，
且 X 軸與 Y 軸的聚焦點位置不同，因此若要量測半導體雷射的光束品質時，必 須分成 X 軸與 Y 軸分別作量測，而這個情況也會發生在端面激發固態雷射產生 的高斯光模組態上，所以這個機制的產生讓使用者可自行選擇要判斷的條件。此 介面大致可以分成五個部分，以下針對各部分功能做介紹，介面如圖 3.1.1 所示。
表 3.1.1 Auto-Run Setting 功能表 1 Setting
此功能為連線步進馬達、CCD 攝影機與設定。
Connect Port:連線步進馬達並偵測步進馬達回傳訊號，有偵測到時 會顯示連線成功，並開啟 Connect Camera Button。
Connect Camera:連線 CCD 攝影機，連線後自動拍照並偵測檔案 大小，若連線失敗則檔案大小為 0 byte，藉此判定沒有連線。若連 線成功後打開 Camera 設定功能。
Disconnect Camera:攝影機連線中止。
Camera Format: 調整 CCD 相機設定，如亮度、對比度、飽和等。
Camera Resolution: 選擇 CCD 相機解析度等。
System Check:測試開始前必要執行的功能，首先使步進馬達歸零 後設定原點，至焦點與焦點外一點附近判斷最大亮度與最小亮度佔 光斑的比重後才能開啟 START Button。
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表 3.1.2 Auto-Run Run Program 功能表 2 Run Program 數，Gas Laser 為設定為氣體雷射測量模式，Solid State Laser 為設 定為固態雷射測量模式，Semiconductor Laser 為設定為半導體雷射 測量模式 。
Judge mode:判定光斑最小值方法，X 軸判斷、Y 軸判斷、或是 X 軸與 Y 軸最小判斷
表 3.1.3 Auto-Run Image 功能表 3 START Button
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圖3.1.1 Auto-Run介面圖
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3-2 OFF-line
會設計這個介面，主要是為了方便使用者在沒有連線的狀況下，知道雷射光腰半 徑時，還想要驗證在不同的雷射光束 z 軸下雷射光束品質的變化所建立的 OFF-line 介面，利用此介面在雷射光腰後擷取兩張光斑圖檔就能快速地知道此雷 射設備的發散角與
M
2參數。因此當使用者輸入兩張雷射光斑圖，軟體會根據這 兩張圖檔資料代至 CCD 映像-二階矩法中求得每一張圖的重心位置。根據這重心 位置得到 X 軸與 Y 軸的半徑長(
x，
y)，而這些資料會顯示在功能 2 上的視窗 中。當功能 2 的資料顯示後即可輸入雷射的相關訊息，如雷射光腰的半徑長(0x，0y
)、雷射波長，兩圖檔在雷射光束 z 軸的相差距離，按下 CalculateM2後，功 能 4 即會顯示雷射發散角與M2參數，介面如圖 3.2.1 所示。
表 3.2.1 OFF-Line 功能介紹表 OFF-Line 功能介紹
1 選擇雷射光斑圖。
2 系統自動代出兩張雷射光斑圖的相關資訊。
3 雷射相關參數輸入區。
4 雷射發散角、M2光束傳播參數。
5 雷射光斑圖區域。
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圖3.2.1 OFF-Line介面圖
1 2 3 4
5
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3-3 Analyses
當使用這套軟體截取了許多雷射光斑圖後，想要確認雷射光斑圖的亮度分布或是 圖中某一區域的亮度時，則可以使用這個 Analyses 介面，這也是建立這個介面 最主要的目的。Analyses 介面是個單張分析雷射光斑圖並能標注展示出此張圖重 心位置與 X 軸、Y 軸亮度分布圖，並且當移動鼠標至雷射光斑圖想要看的某一區 域時就能即時展示該點 X、Y 座標及該點座標 RGB 值。介面如圖 3.3.1 所示。
表 3.3.1 Analyses 功能介紹表 Analyses 功能介紹圖
1 Tool Bar ，依序為開啟檔案、重心標記、光斑圖存檔、取消重心 標記、描繪 X 軸 Y 軸亮度表、亮度表存檔及清空 X 軸 Y 軸亮度表。
2 顯示 X 軸光斑亮度表。
3 顯示 Y 軸光斑亮度表。
4 顯示雷射光斑圖。
5 此張雷射光斑圖檔案位置。
6 系統自動代出雷射光斑圖的相關資訊(如重心位置、
x、
y)等)。7 此張檔案 X 軸、Y 軸大小值。
8 鼠標移至光斑圖即時顯示出該點座標位置及 RGB 值。
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圖3.3.1 Analyses介面圖
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3-4 Debug mode
Debug mode 顧名思義就是當工程或是實驗時遇到許多不如預期的數據或是問 題時，需要更多的功能或訊息支援使用者所設計出來的介面，介面如圖3.4.1。此 介面會完整的將步進馬達傳送或接收到的訊息顯示出來(如功能1)。使用者不但 能單步指令執行或是單步指令重複執行，也能使用轉譯過的視窗介面直接下達指 令使步進馬達移動CCD相機至指定的座標位置上。另外若是到達指定位置時，想 要增加或縮短系統等待時間(Wait Time)或是當CCD相機規格不敷使用時需替換 新的CCD相機，許多參數如Pixel Size X與Y的長度需要做更改時，此介面亦能支 援。此介面大致可以分成十個部分，以下針對各部分功能做介紹並補充。
表 3.4.1 Debug-mode 步進馬達 Log 功能表 1 步進馬達 Log
顯示步進馬達狀態。
此視窗為追蹤步進馬達狀態，當步進馬達與 NB 連線後即會顯示訊息至 此視窗。當執行指令時，工作台(NB)藉由 RS232 傳送指令至步進馬達 裡的控制台，控制步進馬達前進或後退多少距離，或是步進馬達裡的控 制台藉由 RS232 回傳訊息至工作台(NB)，如步進馬達處於位置座標或 是步進馬達現在的狀態(移動中、閒置等)。由此視窗中可以明確的看出 目前步進馬達的狀態。當使用 debug mode 時，這個視窗是非常重要的，
因為我們輸入的指令是否能被步進馬達所接受，由這個視窗就能一目了 然。
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表 3.4.2 Debug-mode 步進馬達 Setting 功能表 2 步進馬達 Setting
此功能為步進馬達連線開始及資料存取。
SerialPortSet:選擇連線 Port、Baud Rate、Parity Check、Data
Bit、Stop Bit 等。
CLOSE:使步進馬達連線開始。
OPEN:使步進馬達連線中止。
Clean Log:清空步進馬達 Log。
Save Log:儲存步進馬達 Log。
Save TX:儲存步進馬達指令。
表 3.4.3 Debug-mode Delay Time 功能表 3 Delay Time
此功能為增加延遲時間，使用者可以自由調配，建構出屬於自己 工程的最佳化。
Received Polling Time: 增加收到訊號後的延遲時間。
Add Transmission Delay: 增加每個指令之間的延遲時間。
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此步進馬達有專屬的指令，例如“@”(ADDR) “X” (絕對位置), 若我們需要 控制步進馬達至絕對座標 X=200mm 時，則需要換算 200mm 為步進馬達的步數 後(步進馬達一步為 2.5um)在轉換為步進馬達的專屬指令為”@0X,80000,”若是在 加上控制步進馬達的速度或是相對座標，那麼轉換指令與座標則會令使用者顯得 非常的不便。因此我們設定了功能 4 與功能 5，用使用者熟悉座標位置的”長度 單位”取代了步進馬達的”步數單位”，因此在功能 5 中我們設定了兩種規劃步進 馬達行程的方式，第一種是使用者清楚知道測量的起點與終點、每一步的間隔距 離時，只要在功能 5 中的 First Position、Final Position、Each Step 輸入後，系統 則會將指令自動轉換成行程。第二種方式是使用者想要輸入特定的路徑，例如第 一步走 2cm，第二步走 300um 第三步走 1mm，此系統也提供使用者自行輸入指 令至檔案後，由功能 7 的 Load From File 將檔案內的指令輸入成步進馬達的行程。
最後功能 6 為了方便驗證所以仍顯示步進馬達的原始指令。
表 3.4.4 Debug-mode Simple Operate Window 功能表 4 Simple Operate Window
此功能為簡易操作步進馬達。
Move to:移動至絕對位置座標點。
Move:移動相對距離。
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表 3.4.5 Debug-mode Create Program File 功能表 5 Create Program File
此功能為建構自己的步進馬達路程。
Laser mode:有四種模式可選擇，分別是 User、Gas Laser、Solid State Laser、Semiconductor Laser。
Judge mode:選擇判斷焦點方式，有判斷 X 軸最小(x)、Y 軸最小
(y)、X 軸與 Y 軸最小( x2y2 )模式。
表 3.4.6 Debug-mode Transmission 功能表 6 Transmission
步進馬達指令視窗。
此功能為步進馬達指令視窗。由於此步進馬達有專屬的指令集，考慮使 用者使用方便，因此我們使用功能 4 與 5 直接轉譯成使用者較為熟悉的 長度單位，取代了步進馬達中的步數單位及一些繁瑣的指令。
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表 3.4.7 Debug-mode Button 功能表 7 Button
此功能為操作步進馬達快捷鍵。
Initial Status:將步進馬達初始化，由於此步進馬達並無原點，因此 使用者或要使用絕對位置的功能時必須要自行設定原點，所以建立
表 3.4.8 Debug-mode Delay Camera Setting 功能表 8 Camera Setting
表 3.4.9 Debug-mode Image 功能表 9 Save Image
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圖3.4.1 Debug-mode介面圖
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3-5 Image Tool & Setup Window
另外，為了滿足使用者可能需要替換不同 CCD 照相機的需求，所以產生一 個 Setup Window 讓使用者能夠依照自己的產品規格去建立。系統啟動前會去此 檔案抓取相關資訊匯入，如 lot name 為設定測試資料資料夾名稱(存放 BMP 圖檔 與測試 Data log)，若遇相同資料夾則會產生 lot name+目前時間資料夾，避免使 用者產生資料混淆的疑慮。Laser Wave.L 為使用雷射設備波長，PixelX 與 PixelY 為目前所使用 CCD 攝影機一個像素的尺寸。餘下選項則為步進馬達的連線設定，
節省許多 Key-in 的時間與系統鎖死硬體的麻煩。介面如圖 3.5.1 所示。
最後介紹 ImageTool 介面，此介面能讓使用者更清楚分析雷射光束圖檔，並 將 BMP 圖檔轉化成 3D 介面，此套軟體為 ImageJ，是一套 open source 的軟體，
對於圖檔處理上有很大的幫助。除了 3D 轉化功能外還有 2D 強度分布及 RGB histogram 表與 Plot 圖等功能。圖 3.5.2 為原始雷射光斑圖，圖 3.5.3 則是利用 ImageJ 功能轉化後所呈現出的檔案，由轉化後的圖檔可以非常清楚的知道此張光斑亮度 分布。
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圖 3.5.1 Setup Window
圖3.5.2 光纖耦合半導體雷射光斑圖
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(a) (b)
(c) (d)
圖 3.5.3 ImageTool 功能(a) 2D 光斑強度圖 (b) 3D 光斑強度圖 (c) 2D 光斑 Plot 圖 (d) 光斑 Histogram 圖
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