Technische Tipps

In vielen Fällen können Sensoren von Ophir für weitaus höhere Leistungen genutzt werden, als diese in der Spezifikationen beschrieben sind sofern die Bestrahldauer nur sehr kurz ist. 

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Wenn Sie die Spitzenleistung einfach und schnell berechnet haben wollen: Klicken Sie auf diesen Kalkulator für Laserspitzenleistung. Wenn Sie wissen möchten, wie Sie die tatsächliche Pulsform Ihres Lasers messen und daraus die Spitzenleistung Ihres Lasers berechnen können, lesen Sie weiter.

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Pyroelektrische Sensoren sind das Werkzeug der Wahl, wenn die Energie wiederholt gepulster Laserstrahlung ermittelt werden soll. Sie messen Energie und sind sehr schnell. Allerdings: Sie sind keinesfalls unzerstörbar.

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Von Ilan Haber

Wenn Sie die Leistungsdichte Ihres Lasers schnell und automatisch berechnet haben möchten, klicken Sie bitte hier. Weiterlesen sollten Sie, wenn Sie daran interessiert sind, die Leistungsdichte auf einfachem Weg selbst zu berechnen – und das sogar im Kopf.

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Stellen Sie die Messungen mehrerer Strahlquerschnitte einfach und übersichtlich in Partitionen mit dem BeamGage Professional dar. Der Sensor der Kamera wird dabei in einzelne Bereich unterteilt. Wie Sie die Vorteile daraus schnell nutzen können, zeigen wir Ihnen Schritt für Schritt.

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Wir werden oft nach den angegebenen Bereichen verschiedener Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit usw.) für Ophir-Instrumente gefragt. In diesem Artikel legen wir die Auswirkungen dieser Bedingungen auf Lasermessungen dar, sodass Sie Ihr Lasermessgerät von Ophir effektiv einsetzen können.

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Es wird empfohlen, den Sensor in einen gut belüfteten Behälter zu legen statt in eine Werkzeugtasche oder in einen Bereich, in welchem andere Dinge die Sensoroberfläche berühren können. Die Messgeräte sollten ebenfalls in einen Behälter gestellt werden, sodass der Bildschirm vor Objekten, welche den ihn berühren und zerbrechen könnten, geschützt ist.

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Die Sensoren von Ophir werden mit einem 1,5 m langen Kabel zwischen dem Sensor und dem intelligenten Kopfanschluss geliefert. Wird ein längeres Kabel benötigt, kann es geliefert werden, solange es sich innerhalb der Betriebsgrenzen bewegt. Es ist jedoch nicht möglich, das Kabel zu verlängern, da dieses den intelligenten Kopfanschluss vom Messgerät oder des Schnittstellengeräts fortbewegt, was die Funktion des Smart Head herabsetzen oder inaktivieren kann.

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Die gesamte Blende misst Leistung, also können Sie den gesamten Kopf verwenden. Gleichwohl wird ein Strahl in den inneren 50% des Oberflächenbereichs (etwa 70% des Durchmessers) von Ophir als gleichmäßig innerhalb von +/-2% angegeben. Die Empfindlichkeit um die Ränder herum kann etwas geringer sein, im Allgemeinen aber weicht die Empfindlichkeit nicht mehr als um +/-2% auf der gesamten Blende ab.

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Für bestimmte Pyrosensoren mit einem Diffusor wie dem PE50BF-DIF-C Teilenr. 7Z02941 gibt es einen Hinweis (b), dass die Spezifikation des Zerstörschwellenwerts für eine Strahlgröße von 10 mm um 50% herabgesetzt werden sollte. Um zu erklären, warum die Zerstörschwellenspezifikation für eine höhere Strahlgröße herabgesetzt wird, sehen Sie sich bitte die nachstehende Abbildung an. Das hat damit zu tun, dass die Spotgröße relativ weniger ansteigt, wobei die Energiedichte bei großen Strahlen weniger wird, als ie Spotgröße bei klieren Strahl relativ mehr ansteigt, wobei die Energiedichte weiter sinkt.///

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Damit LabVIEW mit einem Leistungsmessgerät von Ophir oder einer PC-Schnittstelle funktioniert, müssen Sie StarLab installieren. LabVIEW kommuniziert nicht über die StarLab-Anwendung. Wir haben ein spezielles COM-Objekt für den Integrationsversuch erstellt. Sie müssen StarLab installieren, um mit dem Gerät zu kommunizieren. Während des Installationsvorgangs des StarLab werden auch die erforderlichen Treiber installiert und das für LabVIEW (oder andere Benutzerprogramme) erforderliche COM-Objekt OphirLMMeasurement zur Kommunikation mit der Leistungsmessgeräten und PC-Schnittstellen von Ophir registriert.

Wenn Sie StarLab nicht auf Ihren LabVIEW-PC installieren möchten, gibt es einen Weg. Das entsprechende Dokument heißt OphirLMMeasurement_COM_Object.pdf
und beschreibt das COM-Objekt von Ophir sowie seine Handhabung ohne StarLab zu installieren.

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Ulbrichtkugeln
Eine Ulbrichtkugel wird zur Messung einer divergierenden Lichtquelle verwendet. Wie in der Abbildung gezeigt, ist die innere Oberfläche einer Ulbrichtkugel mit einer Oberfläche beschichtet, die auf streuende, unspektakuläre Weise ein hohes Reflexionsvemögen (normalerweise 99%) hat. Folglich wird das Licht, wenn ein divergierender Strahl auf die Wände der Ulbrichtkugel trifft, häufig reflektiert und gestreut, bis das Licht auf eine Stelle auf den Wänden der Ulbrichtkugel trifft, welche dieselbe Intensität hat.

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Beachten Sie die Einstellungen auf Ihrem Messgerät und Sensoren, bevor Sie die Geräte zur Kalibrierung einsenden. Zur Vereinfachung der erneuten Integration Ihrer Messinstrumente von Ophir in Ihrem System, erfassen Sie bitte Ihre Einstellungen und Parameter, bevor Sie Ihre Geräte zur Kalibrierung einsenden.

Während des Kalibriervorgangs setzen wir manchmal die Einstellungen auf einem Instrument zurück auf die Werkseinstellungen. Das bedeutet, dass es nach der Rücksendung wahrscheinlich nicht so startet, wie Sie es hatten. Der Endbenutzer wird eine Veränderung im Verhalten des Messgeräts und/oder Sensors feststellen. Der Unterschied kann einfach nur in der Änderung der Funktion Durchschnitt liegen, sodass die Messwerte jetzt weniger stabil sind.

Wir versuchen, die Einstellungen zu notieren und sie im Zustand zurückzusenden, in dem wir sie erhalten haben, was aber nicht immer möglich ist.

Notieren Sie sich Ihre Einstellungen. So könnten Sie sich einen Anruf beim Kundendienst und frustrierende Stunden ersparen.

  • Wellenlänge
  • Zur Messung der Leistung:
    • Bereich
    • Durchschnitt – ein oder aus. Wenn Durchschnitt eingeschaltet ist, notieren Sie sich die Zeit – z.B. 3 Sek., 10 Sek. usw.
  • Zur Messung der Energie:
    • Bereich
    • Schwellenwert – Für thermische Sensoren niedrig, mittel, hoch.
    • Notieren Sie sich bei pyroelektrischen Sensoren die Einstellungen der Impulsbreite. Die neuen pyroelektrischen Sensoren haben viele weitere Optionen, etwa die Schwellenwerteinstellungen für laute Umgebungen.


Obwohl wir versuchen, Ihre Instrumenteinstellungen so zu belassen wie sie beim Eintreffen waren, ist das nicht immer der Fall. Wenn Sie sich ein paar Minuten zum Notieren der Einstellungen nehmen, bevor Sie Ihr Gerät zur Kalibrierung einsenden, sparen Sie bei der erneuten Integration der Geräte in Ihr Messsystem Zeit.

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Ein Laserleistungssenor absorbiert Laserleistung, während er sie misst. Wenn diese Leistung nicht mindestens so schnell wie sie hereingekommen ist entfernt wird, kann der Sensor überhitzen und versagen.

Viele der OEM-Leistungssensoren von Ophir haben eine maximale Durchschnittsleistungspezifikation von „XX Watt freistehend und YY Watt mit Kühlkörper“. Wie kann sichergestellt werden, dass ein Sensor mit dem entsprechenden Kühlkörper ausgestattet wurde? Obwohl wir keine Kühlkörper liefern, bieten wir Richtlinien an.

Wir müssen zwei getrennte Probleme berücksichtigen:

  • Wärmeleitung aus dem Sensor in den Kühlkörper
  • Wärmeableitung aus dem Kühlkörper in die Luft
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Leistungsmessgeräte von Ophir verwenden ein 12 VDC Netzteil, die 500 mA liefert. Dieses Netzteil ist bei den meisten US-Produkten Sperrspannung, was bedeutet, dass der äußere Anschluss positiv (+) und der innere negativ (-) ist. Stellen Sie beim Anschluss eines Netzteils an das Leistungsmessgerät von Ophir sicher, dass es sich um ein Netzteil mit 12 VDC und 500 mA handelt und die Polarität positiv (+) ist. Einige der neueren Leistungsmessgeräte von Ophir wie Vega und Quasar sind mit dualer Spannung kompatibel, was bedeutet, dass es egal ist, ob das Netzteil eine positive oder negative Polarität hat. Das Netzteil muss immer noch 2 VDC und 500 mA aufweisen, kann aber eine positive oder negative Polarität haben. Es wird sehr empfohlen, das ursprünglich mit dem Gerät mitgelieferte Netzteil zu verwenden und sich mit Ophir wegen eines Ersatznetzteils in Verbindung zu setzen, falls es fehlt.

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  • Die App benötigt nicht die „neuesten“ Mobiltelefone. Es funktioniert perfekt mit einem 3 Jahre alten HTC Legend (das selbst bei seiner ersten Ankündigung nicht nicht zu den besten Mobiltelefonen gehörte) und funktioniert gut mit unserem Testhandy, das nach heutigen Standards im mittleren bis unteren Segment angesiedelt ist.
  • Die Software erfordert Android ab Version 2.3.3. Gemäß der letzten Analysen trifft dies auf 65% aller aktuellen Mobiltelefone zu (diese Information stammt aus Google-Analysen aktiver Mobiltelefone). Seit Version 2.3.3 Anfang 2011 herausgebracht wurde, werden fast keine neuen Mobiltelefone mehr mit älteren Versionen verkauft. Die Vertragslaufzeit in den USA beträgt normalerweise zwei Jahre, so dass Besitzer von Mobiltelefonen mit den Versionen 2.2 und 2.1 wahrscheinlich in den kommenden Monaten neuere Mobiltelefone mit neueren Versionen erhalten werden.

Download der Quasar Reader App

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Eine Erläuterung hierzu geben wir nachstehend (A). Zusätzlich zeigt ein kürzliche Überprüfung des 5000W-Kopfes von Ophir durch PTB in Deutschland eine ausgezeichnete Vereinbarkeit unserer Kalibrierung mit ihren Standards. Die Einzelheiten der Übereinstimmung zwischen unserem Sensor und ihrem Standard bei Leistungen von bis zu 14000 W sind hier angegeben (B).

A. Kalibriermethode und geschätzte Genauigkeit von Hochleistungsmessungen der Modelle 5000W und 10K-W.

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Bereichsauswahl
Wählen Sie den niedrigsten Bereich, der größer als die zu messende Impulsenergie ist. Wenn Sie beispielsweise einen Impuls mit 2,7 Joule messen möchten, verwenden Sie den 3-J-Bereich anstatt des 30-J-Bereichs. Dies ermöglicht eine maximale Auflösung (ein Messwert für 2,700 J statt einem Messwert für 2,70 J).

Auswahl des Schwellenwerts
Für die meisten Energiemessungen ist die Standardeinstellung MEDIUM (mittel) geeignet. Wenn in einer lauten Umgebung gemessen wird oder hohe thermische Hintergrundstrahlung vorliegt, kann das Instrument fälschlicherweise aufgrund der Geräusche oder der Hintergrundstrahlung auslösen. In diesem Fall kann der Benutzer die Schwellenwerteinstellung HIGH (hoch) auswählen. So wird ein falsches Auslösen verhindert und sichergestellt, dass der Sensor den vorgesehenen Impuls misst. Wenn Sie kleine Energiemengen messen und das Gerät nicht auslöst, setzen Sie den Schwellenwert auf LOW (gering). Ein Schwellenwert LOW (gering) kann ebenso für die beste Genauigkeit genutzt werden, wenn die gemessene Energie weniger als 10% des Bereichs beträgt. Wenn beispielsweise weniger als 3 J im 3-J-Bereich gemessen werden, ist der Schwellenwert LOW (gering) häufig genauer und wiederholbarer.

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Von Dan Little, technischer Leiter, Laserschulungsinstitut, Professional Medical Education Association, INC

Die globale Medizinbranche umfasst tausende Laser in ihrem Arsenal an Behandlungsinstrumenten. Wellenlängen von UV bis fernes Infrarot werden für alles von der Lasik-Augenchirurgie bis zur kosmetischen Hauterneuerung eingesetzt. Sichtbare Wellenlängen werden in der Dermatologie und der Ophtalmologie verwendet, um Chromophore mit Komplementärfarben anzuzielen. Laserleistungen und Energie werden über ein breites Spektrum an Faserdurchmessern, Gelenkarmen, Fokussierhandstücken, Scannern, Mikromanipulatoren und weiteren instrumenten abgegeben. Bei all diesen Variablen sehen sich Mitarbeiter von medizinischen Laserdienstleistungen verschiedenen Messhindernissen gegenüber. Im Laser Training Institute (lasertraining.org), das seinen Sitz in Columbus, Ohio (USA) hat, bieten wir eine einwöchige Laserschulung für medizinisches Fachpersonal an. Viermal im Jahr erlernt ein neuer Kurs die grundlegenden Konzepte der Leistungs- und Energiedichten, Absorption, Optik und vor allem Laserfunktion. Die Kursteilnehmer lernen anhand einer schönen Auswahl der Haupttypen der medizinischen Laser praktische Kalibrierung, Angleichung und mehrere Wartungsmöglichkeiten kennen.

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Pyroelektrische Sensoren von Ophir können Energie bei sehr niedrigen Wiederholungsraten, auch als „Einzelschuss“-Energie bezeichnet, sowie bei verschiedenen Wiederholungsraten bis hin zu den in der Spezifikation angegebenen Höchstraten für derartige Sensoren messen. Es scheint bei den Benutzern ein Missverständnis zu geben, dass pyroelektrische Sensoren keine Einzelschussenergie messen könnten. Das kommt wahrscheinlich daher, dass thermische Sensoren nur bei sehr niedrigen Wiederholungsraten (~0,2 Hz) messen können. Dann wird angenommen, dass das Gegenteil für pyroelektrische Sensoren gilt, d.h. dass sie nur bei schnelleren Wiederholungsraten messen können, was aber nicht stimmt.

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Auf welche Weise lässt sich die Leistung eines Lasers, der leider nicht stabil ist und bei dem die Leistung nach oben oder unten driftet, am besten messen? Nehme ich Messungen vor, indem ich Messwerte per Hand erfasse und auf dem Computer protokolliere?

Der beste Weg ist, unter solchen Bedingungen Statistiken einer Reihe von Messwerten zu erfassen. Damit das Beispiel wirklich zufällig ist, sollten Sie sich die Messwerte in bestimmten Intervallen anschauen und diese wie gesehen erfassen und nicht versuchen zu warten, bis es sich stabilisiert oder einen „besseren“ Wert erreicht hat.

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Wenn Sie zum Beispiel Energie an verschiedenen Punkten entlang eines optischen Aufbaus messen müssen, um jede Phase Ihres Systems zu charakterisieren, können Sie an jedem Standort entlang des Weges einen Sensoren platzieren und die Sensoren parallel schalten, etwa mit einem mehrkanaligen Pulsar, und die Daten mit der Anwendung protokollieren. Solange Sie alle Kanäle in einem einzigen Fenster öffnen und von diesem Fenster aus protokollieren, werden alle Kanäle mit demselben Nullpunkt synchronisiert. In diesem Wissen können Sie sich auf die Zeitstempel verlassen, die Ihnen sagen, welcher Impuls in welchem Kanal welchem Impuls in den anderen Kanälen entspricht.

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Wird Faseradapterzubehör zusammen mit einem der Ophir-Sensoren eingesetzt, ist es wichtig, sich der Leistungs-/Energiedichte bewusst zu sein, welche die Sensoroberfläche erreichen wird. In den meisten Fällen verortet der Faseradapter die Faserspitze ausreichend weit von der Absorptionsoberfläche entfernt, sodass der Spotdurchmesser auf der Oberfläche groß sein wird und Probleme durch Schäden vermieden werden können. Das ist jedoch nicht immer gewiss! Wenn beispielsweise ein Sensor der Serie PD300 verwendet wird, speziell mit dem Filter IN, könnte dieser Abstand sehr gering sein. Ein Leistungsniveau innerhalb der Spezifikationsgrenze könnte immer noch zu einer Leistungsdichte auf dem Filter führen, das zu hoch ist. Das Ergebnis könnte dann den Filter beschädigen. In den meisten Fällen ist das, wie bereits gesagt, kein Problem. Allerdings ist eine schnelle Plausibilitätsprüfung in Fällen, in denen ein Parameter nah an die Grenze zu kommen scheint, eine gute Idee.

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von Ephraim Greenfield, Leiter FuE, Ophir Optronics

Anstatt die Leistung zu messen, messen wir die Gesamtenergie, denn das Messgerät ist schnell genug, um die Energie zu messen und für den nächsten Impuls 2,3 Sek. später bereit zu sein., Die Genauigkeit dieser Methode ist höher als +/-1%.

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von Ephraim Greenfield, Leiter FuE, Ophir Optronics

Die Hochleistungslasermessgeräte von Ophir werden mithilfe von Lasern mit relativ geringer Leistung (~ 120 W CO2 und ~200 W YAG) kalibriert. Der Einsatz einer Lasers mit geringer Leistung zur Kalibrierung des Instruments gegenüber hoher Leistung, bei welcher der Laser genutzt wird, wirft die Frage nach der Kalibriergenauigkeit auf, daher die folgende Analyse.

Die Hochleistungssensoren arbeiten nach dem Thermosäulenprinzip, in welchem der radiale Wärmestrom in der Absorptionsscheibe einen Temperaturunterschied zwischen dem Kontaktpunkt und dem offenen Ende der Thermosäule hervorruft. Dies wiederum verursacht einen Spannungsunterschied in der Thermosäule.

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Die Excimerlaserstrahlung von 193 nm erfordert spezielle Vorkehrungen für die Messung aufgrund ihrer starken Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie. Diese Strahlung wird von gewöhnlicher Luft und Wasserdampf in der Luft absorbiert, sodass die gemessene Intensität um 1% pro cm variieren kann.

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