1550nmでのビームプロファイリングにInGaAsカメラが必要な理由
最近のアプリケーションでは、難しい光学配置を備えた1550nmレーザー光源のビーム解析が必要でした。信号損失は、複数の反射面にわたる各ビーム転送で発生しました。ビームパターン、サイズ、深さを完全に引き出すには、フレームサミングを備えたより高感度のカメラが必要でした。1550nmレーザー光源は、Ophirレーザーパワー センサーPD300-IRを使用して、1.5mW、ビーム直径3.5mmで測定されました。ラボのリソースは、1140-1610nmの波長に感度のある蛍光体コーティングされたCCDカメラの使用に限定されていました。分析の要件により、吸収と反射に対するビーム画像の変化を記録するために、ビームをさまざまな表面で反射する必要がありました。
著者:
Gary Wagner, General Manager (U.S.), Ophir Photonics
最初のテストは、4.4µmピッチの1600x1200ピクセルの標準シリコンアレイで構成され、最小ダイナミック レンジ~30dBを生成するSpiricon SP620-1550 USBカメラを使用して実施されました。シリコンアレイは独自の蛍光体の薄層でコーティングされており、ピクセルが近赤外での光源の検出と画像化に敏感になります。このアプローチは、特に1～2mWのパワーで光源をアレイ上に直接結像する場合に非常に効果的です。ただし、この材料の感度は非常に低いため、この用途で必要とされるように、像面からの反射ビームを結像することはほぼ不可能です。
Spiricon蛍光体CCDカメラの予想吸収曲線を図1に示します。
この最初のテストの結果はまったく満足のいくものではありませんでした。ビームの有効な画像を検出したりプロファイリングしたりすることはできません。蛍光体でコーティングされたCCDの吸収が低いため、このアプローチでは有用なデータを収集できませんでした。
溶液: 次に、Spiricon Xeva XC130 InGaAsカメラを光学テーブルに設置しました。このカメラの解像度は320x256で、30µmピッチで68dBの低ゲインを生成します。この程度の感度によりカメラは、このアプリケーションで必要とされる直接光源または画像面から反射されたビームのいずれかからの非常に低出力の画像を検出できます。
InGaAsディテクターは900-1700nmをよく吸収します。
XC130カメラの感度が大幅に向上したため、さまざまな反射配置からのビームの画像を高い解像度で撮影できるようになりました。縮小レンズが取り付けられたXC130 InGaAsカメラを示す治具のセットアップを図2に示します。
この光学配置では、光源はカメラの左側にあり、カメラの右側の像面で反射され、反射面に戻ってXC130カメラのレンズに入ります。各ビーム転送での信号損失があるため、Spiricon BeamGage Professionalビーム診断ソフトウェアを使用したXC130カメラは、画像化して結果の画像をプロファイリングするには十分以上でした。
さまざまな光学配置からのこの1550nm光源の典型的なプログレッシブ画像により、次の結果が得られました。
パワー設定とイメージプレーンのタイプに応じてイメージのパワー密度が変化するため、XC130は、必要に応じてフレームサミング機能を使用して、完全なビームパターン、サイズ、深度を簡単に引き出すことができました。正確な寸法データと強度値を取得し、プロジェクトの分析のために文書化することができます。