4台のLED光重合器からの放射およびビーム均一性を定量的に分析することを目的に、下記の対象物と測定方法を実施しました。 
対象物と方法：次の硬化ユニットの4つのLED（Fusion,、Bluephase 16i、Demi、FlashLite Magna）を評価。ビーム中心部放射(ICB) の測定が、出射端から1.0― 9.0mm の範囲でスペクトロメータに装着された直径3.9-mmのプローブを用いて測定。ビームの均一性は、出射端から2.0、4.0、 6.0 、8.0mm の位置での「トップハット･ファクタ」で評価される。放射強度が400mW/cm2以上のエリアの直径が有効ビーム径として計算される。ICB、トップハット･ファクタ、有効ビーム径は分散分析およびα = 0.01での最小有意差法の結果と比較される。

ビームプロファイラによる拡大率校正では、ビーム位置を所定の距離だけ移動させてのスポットのセントロイド測定が行われます。これはプロファイラまたはスポットを動かして行われます。通常、プロファイラと拡大光学系は高精度xyzステージ上に設置されますので、前者の方がより望ましい方法です。25倍以上の拡大の場合、1mステップでの移動を正確かつ高い繰返し精度で行うことができる差分マイクロメータ付きのステージの使用を推奨します。

 M2とは何か?

M2(あるいはビーム伝搬率)は、ビームがシングルモード TEM00ビームに近いかを示す値であり、どのくらい小さなビームウエストに集光できるかがわかります。完全なガウシアンビームの場合M2は1です。空間を伝搬するレーザでは、集光されていないビームの拡がり角θは次式で与えられます。

オフィール社･フォトニクスグループのレーザビームアナライザBeamCubeは1台で複数の機能を持った製品として工業用ビームアナライザとして評価されています。また、医用デバイスメーカーで用いられているレーザ溶接機の性能測定に一般的に用いられるようになりました。低出力から中出力までのレーザ溶接パラメータの測定、記録および公の規制に合致しているかどうかのモニタが同時に行え、メーカーとしての製造限界を予め設定できます。BeamCubeではCCDカメラ、サーモパイル･センサ、高速フォトダイオードが用いられているので、ビームプロファイル計測、平均パワー測定、空間パルス･プロファイルが測定できます。

アプリケーションに最良のプロファイラを選ぶのは簡単ではありません。全てのレーザをカバーするプロファイラは存在しません。ここでは、ビームプロファイラを選択するにあたって何を考慮すべきか考える際のヒントを述べます。

今日レーザ関わっているほとんどの人は、生ビームか光学系を通したビームによる何らかの作業を行うことになります。その作業が部品のラベルに印字、精密ジョイントの溶接、網膜手術など何であれ、レーザビームの性質および性能を理解することが重要です。レーザビームプロファイリングはレーザの特性を明らかにし、照射点でビームがどのような振る舞いをするか、光学系が所定の働きをしているかなどを知るためのツールです。レーザおよびレーザの応用には多くのバラエティがあり、パワー密度、波長、焦点深度、ビーム径、パルス持続時間、その他パラメータがそれぞれ異なります。この多様性があるので、レーザは多くの異なった物質や媒体に作用することができます。しかし、同時にビームプロファイリング処理を複雑にするのもこの多様性です。

あなたが初めてレーザを扱うのか、あるいは既に扱ってきたかのかに関わらず、レーザビーム･プロファイリングはどの程度大変なものなのか気になることと思います。生産ラインに組み込んだばかりのレーザのビームの品質をなぜ心配しなければならないのでしょう。あるいは、工程が順調なのになぜ壊れていないものを直さなければいけないのかと思うことでしょう。ビーム品質は、そのレーザの開発段階、あるいは製造、組立段階での品質とは異なっていると考えるかもしれません。そして、それは正しいかもしれません。しかし、常にそれが正しいとは限らないことに驚くでしょう（私がそうであったように)。

2010年4月27日現在、欧州共同体加盟国に対して、職場において従業員が浴びる人工的光放射 (AOR)の量を評価し制限する規定を設けることが義務付けられました。

質問: ビームプロファイラの測定結果が正しいことはどのようにして確かめられますか？標準の校正手順はありますか？

答： カメラベースのビームプロファイリングの精度を検証する校正標準規格というものはありません。スピリコン（Ophir-Spiricon）ではその代わりに、ユーザーが信頼性の高い一貫性のある結果が得られる機能を提供しており、それは、一つには入力 (カメラ)、 2つには出力 (ソフトウェア･アルゴリズム)　の２つの部分から成ります。

内容

• モード品質の定義
• モード変化の処理プロセスへの影響
• ビームプロファイル装置の概要説明
• 処理上の問題分析例
• 新しいプロファイリング技術

アクリル板によるモード確認はコストのかからない手っ取り早い法帆なので、昔から広く用いられていました。しかし、この方法は危険を伴い、がんの原因となる物質を発生させるという問題があり、また測定結果もリアルタイムではありません。一方、リアルタイムのプロファイルングには高価で簡単に買えるものではありませんでした。

ここでは全ての人の手の届く、低価格でリアルタイムの高出力CO2レーザ用の新しいプロファイラについてご説明します。この装置は有害な期待を発生させることもなく、計測はリアルタイムで行えます。測定例とその測定結果をご紹介し、従来のカメラベースの方法の結果との比較も行います。

内容

• 利用可能なTHz領域 - 波長および周波数
• THzビーム描画ツール
• 光学部品 - 種類と光源
• カメラと他のセンサ
• 測定結果

CCDカメラは光学装置での用途と同様、一般的に多くの撮像用途に用いられます。これらのカメラはシーンの撮影およびレーザビーム解析に対して多くの優れた特色を持っています。しかし、CCDカメラには性能に影響する２つの要素があります。１つはカメラのベースライン･ドリフトです。ベースライン･ドリフトがデジタイザのゼロ以下の場合、バックグランドのデータは失われ取得不能となります。ベースライン･ドリフトがデジタイザ以上であれば外乱光が取り込まれます。この外乱光は、入力画像がないバックグランド･データを取り、各画像フレームからそれを差し引くことで部分的に除去できます（この"部分的補正" につては後述します)。

２つ目は高レベルのランダム･ノイズです。一般的なCCDカメラでは8ビット･デジタイザが用いられており256カウントが得られますが、ベースラインでのランダム･ノイズは2 から 6 カウントとなります。ノイズの分布は通常ガウシアンであり、平均ベースライン･レベルに対して正負の値をとります。エースライン控除が行われると負のノイズ成分は切り捨てられ、正の成分だけが残ります。負のノイズ成分は、バックグランド強度が低いことが条件となる測定において影響を与えることになります。

測定によっては、ベースライン･オフセットと負のノイズ成分が非常に重要となる場合があります。例えば、画像処理で物体間のコントラストが非常に小さい状況でデータを識別する場合、コントラストは負のノイズの消去によって変化します。またレーザビーム幅測定において、ビーム裾野の非常に低い強度の解析が必要となる場合があります。ビーム幅測定においては、広い領域にわたって強度が小さい場合には、わずかの状況変化が非常に大きな測定誤差につながることがあります。

ベースライン誤差はレーザビーム幅計測で特に大きく影響します。ビーム幅測定はとても重要で、測定点でのビームサイズが得られ、拡がり角を求めるのに用いられ、ビーム品質の究極的な基準となるなM2の実際の測定においては決定的に重要なものです。ビーム幅の測定法の１つは二次モーメントあるいはD4σと呼ばれ、ISOの定義に依るものですが、ベースラインでのノイズに極めて影響されやすいものです。D4σ測定法ではビームの裾野に至るまでの全ての信号を積分しますが、裾野でのノイズと信号には特別な重みを与えます。この測定には、負のノイズ成分および裾野でのノイズの影響を制限する特別なアルゴリズムが不可欠です。

1. はじめに
レーザの応用の中には、ビームプロファイリングが決定的に需要であるものが非常に多くあります。ビームプロファイルが重要な場合、それが正しいプロファイルであることを確認する必要があります。レーザや用途によっては、設計や製造段階でのみ必要である場合があります。その他の場合、レーザ動作中、常にプロファイルをモニタすることが必要です。例えば、レーザの科学技術的な用途においてはしばしばレーザを極限状態にするので、連続的あるいは定期的にビームプロファイルを測定して問題ないことを確認する必要があります。産業用途では、レーザの劣化によるスクラップ発生を防ぐために定期的にビームプロファイルを測定することが必要です。メディカルなど他の用途では、開業医にはレーザ調整技術はないので、メーカーは常に信頼性の高い性能を維持されるよう設計段階でビームプロファイルを測定します。しかし、光屈折角膜切開（PRK）のようなメディカル用途では、定期的にビームプロファイリングをチェックすることで手術の信頼性が非常に高まります。PRKはレーザビーム整形の例で、それによりビームの照度が断面によって変わります。このビーム整形を効果的にするためには、照度パターンまたはビームプロファイルの変化を測定できることが必要です。本稿では、レーザビーム･プロファイリング解析技術の現況を解説します。含まれる内容は次のものです。ビームプロファイル解析の一般的なニーズ、ビームプロファイル測定法、測定につかわれる装置に説明、ビームプロファイルから得られる情報、ビームプロファイルの定量的な測定とその重要性です。