大学の研究チームが複数のレーザーを測定する際の課題に直面

Dick Rieley , Field Sales Engineer III, Mid-Atlantic Region, Ophir-Spiricon

この作業は研究室に経済的な負担を与えます。彼らは市販のツールを可能な限り最も効率的な方法で使用し、レーザー光源を取得したのと同じプログラムを通じて資金を得る必要があります。残念ながら、この種のレーザー性能情報が必要であることが判明した時点では、通常、レーザーシステムはすでに設置されており、実験を実施する準備が整っており、遅延があれば補助金のガイドラインに逆効果になる可能性があります。したがって、レーザー測定装置は、コスト効率が高く、市販されており、使いやすく、セットアップが簡単で、科学スタッフや助成金の結果を検討しているコミュニティーに完全に受け入れられるレベルの有益なものを見つける必要があります。

この申請では、大学は3つの異なるレーザーを取得しましたが、いずれも低出力、つまり5mW未満でした。レーザー光源の波長が広範囲にわたるという点で課題が生じました。最初のレーザーは、直径約3mm のビームを備えた700nm光源でした。2つ目は、ビーム直径が約3mmの1300nm光源でした。最後のレーザーは、ビーム直径0.8mmの1800nm光源でした。

研究者によるビーム診断装置の最初の選択は、非常に高価なアプローチとなり、十分ではありましたが高価でした。この装置には2台のビームプロファイルカメラが含まれており、1台は700nm光源で使用し、もう1台は1300nmおよび1800nm光源で使用します。大学の研究ではよくあることですが、特にレーザーの調達でほとんどの資金が使い果たされてからは予算が厳しくなりました。つまり、診断テスト用の機器はほとんど残されていませんでした。

このソリューションは、Ophir-Spiricon XC-130 InGaAsビームプロファイリング カメラ (30µmx30µm ピクセル、320x256アレイ、9.6x7.6mmサイズ) でした。このカメラは3つのレーザーアプリケーションすべてに使用でき、使いやすさ、正確な結果、および共通の機器セットを提供します。この特定の診断カメラは、3つのソースすべての物理的な実験室テストに基づいて選択されました。Spiricon XC130のベースライン仕様では、アレイの吸収感度が900～1700nmであると報告されていますが、以前のテストでは、十分なパワーがあれば、カメラアレイは900nm未満、おそらく700nmまで、そして最大1800nmまで撮像できることが示されています。ただし、仕様は厳密であり、保証は提供されなかったため、テストが必須でした。

最初のテストは 700nm光源で実施され、パワーは281µWの平均パワーで測定されました。XC130の感度は、11台のカメラフレームの合計を可能にするソフトウェアの機能を使用して、ビームを観察して正確な測定値を取得するのに十分な画像処理能力を提供しました。カメラは700nmおよび281µWのより短い波長用に指定されていませんが、カメラはより短い波長でも使用でき (メーカーによる保証はありません)、ビーム診断ソフトウェアを使用して強化できます。

次に、2番目のソースをテストする必要がありました。これは、ビーム直径2～3mm、平均パワー3mW で1300nmに設定されました。標準の可視CCDプロファイリングカメラは、まれな状況下でこの制限に達する可能性があります。これは、通常、カメラへの光源のパワーを過剰に駆動することによって発生します。

この光源もSpiricon XC130カメラを使用してテストされました。予想通り、この波長はカメラの指定されたアレイ吸収範囲のちょうど真ん中にあるため、ビームの画像化とプロファイリングが容易に行われました。これらの結果は予想通りでした。

最後のレーザー光源は、波長が1800nmでの平均パワーが687µWであると報告されているため、課題となるでしょう。これは、この特定のカメラに対するメーカーの仕様である1700nmをわずかに超えています。この検査では、良くても結論が出ないと予想されていました。

レーザーとカメラを固定してテストしました。このテストでは、波長とパワーを考慮すると、このアプリケーションでは十分な画像およびグラフィック測定が可能であり、メーカーの仕様にもかかわらず予想よりも優れていることが証明されました。

ビーム診断カメラとソフトウェアのテストと検証を通じて、研究者は3つのレーザーアプリケーションすべてをカバーするために、2台ではなく1台のカメラを調達することができました。各光源でカメラをテストして、各光源をグラフィカルに画像化して測定できることを証明することは、機器の正当性を証明するために重要でした。この場合、研究者は、自分のアプリケーションにおいて、この1つのソリューションが意味があるかどうかを判断するために、機器の限界を押し上げることを選択しました。この場合はそうなりました。おそらく、これらの結果は典型的なものではないか、機器の仕様が忠実に守られている場合に起こり得るものではありません。研究者は、1台のカメラを押し込めば、高価な問題を解決するために使用できることを証明することができました。