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最初にレーザが開発された時、物理学者は「素晴らしい!でも測定はどうしたらよいのだろうか?」と考えたと思います。レーザの発明に伴いレーザパワー/エネルギメータが開発されたわけです。

レーザは熱源と考えられますので、計測にはヒートセンシング法が最適と考えられました。熱を測定する最も簡単な方法は熱電対を用いるものです。また、光を測定する簡単な方法はフォトダイオードを用いるものです。そこで技術者達はそれらを応用した測定機器を開発しました。それから最大出力にレーザ調整、アライメントを行うために瞬時にフィードバックできるように、測定結果を表示するパワーメータディスプレイが必要となりました。開発初期のものはアナログタイプで、レーザ出力に応じて針が左右に振れて出力値を示すものでした。

オフィール社のパワー/エネルギセンサには標準ケーブル長1.5mのケーブルがセンサから直属で付いています。お客様側でケーブル延長をされると、センサの精度や機能を保証致しかねますので、延長をご希望の場合は、必ず弊社までお問合せください。

例えば、システムの各行程の特性を明らかにするために、光学系の様々なポイントでレーザ出力測定を行う場合など、それぞれの場所にパワー/エネルギセンサを設置し、Pulsarパルサーインターフェースでセンサをまとめて接続し、StarLabスターラボアプリケーションを用いてコンピュータで出力測定することができます。各センサからの測定情報は1チャンネルごとに各ウインドウとして表示され、そのウインドウからログを行います。全てのチャンネルは同じゼロ点から同期されます。各チャンネルのどのパルスが、他のチャンネルのどのパルスに対応するかタイムスタンプで確認できます。

  • Quasarアプリには最新のスマートフォンが必要というわけではありません。ソフトウェアにはアンドロイドver2.3.3以上が必要です。

正しくご使用いただければ、修理せずに何年もご利用いただくことが可能で、実際10年以上もトラブルなく使用されているユーザもいらっしゃいます。長寿命で高信頼性というオフィール社の製品の特長を享受いただくために、サーマルセンサの正しい使用方法とメインテナンスのための参考資料としてご利用ください。ご不明点は、販売代理店または株式会社オフィールジャパンまでお問合せください。

Bluetooth対応Quasarクエーサー/ワイヤレスパワーメータは、複雑な測定システム環境においてレーザパワー測定が迅速かつ容易に行えるワイヤレスパワーメータです。ケーブル本数が削減できるので工場での操作がスムーズです。

マルチユーザーシステムを使ったプロジェクト例を挙げると以下の通りです。

レーザパワーメータでの測定の際に煩わしいことの一つとしてセンサとディスプレイ間のケーブルがあります。ケーブルは延長はできますが、それでも自由度が少なく、時に作業場の邪魔になる場合もあります。センサからの直属ケーブルが大きく動かされると、アライメントがズレる可能性もあります。

ディスプレイ/インターフェース側で選択可能な出力レンジは、測定器内部の増幅器のゲインレベルを表します。パワーメータには必ずダイナミックレンジが存在します。測定された出力信号が非常に低い場合(つまり出力レンジの下方の場合)、出力信号はノイズに埋もれてしまい、指示値は不正確でノイズを含んだ値となってしまいます。逆に出力信号が非常に高い場合、サチレーションが起こります。オフィール社のパワーメータはワイドダイナミックレンジに対応するために、複数の出力スケールと出力レンジが選択できるようになっています。適切な出力レンジでレーザ出力を測定するには、AUTOレンジとマニュアルレンジの2つの設定からどちらか選択可能です。オートレンジ(AUTO)設定にすると、センサに入射されたレーザ出力に応じて、最適な出力レンジが自動選択されます。(AUTOレンジは、パワー測定時のみ使用でき、シングルショットエネルギ測定の場合は使用できません。)もう一つのマニュアルレンジでは、ユーザー側で固定レンジとして使用したい場合に、ユーザー側で設定できます。

従来のオフィール社パワーメータディスプレイはDC 12V、500mA、極性センターマイナスの電源を使用しています。新機種のStarLiteはセンタープラスですのでご注意ください。Vegaベガ、Quasarクエーサー、StarLiteスターライトなどの新しいディスプレイのいくつかは本体側は両極性対応デュアル電圧互換です。すなわちDC 12V、500mAであることは必要ですが、その極性同軸コネクタはセンタープラスでもセンターマイナスでも問題ありません。いずれにせよ製品に付属しているACアダプタの使用を強く推奨します。万一電源アダプタを紛失した場合はご連絡ください。

LabVIEWをオフィール社のパワーメータやコンピュータインターフェースで使う場合、まずStarLabソフトウェアをインストールする必要があります。StarLabソフトウェア(ver2.10以上)にCOMオブジェクト対応コンポーネントが含まれています。StarLabソフトウェアをインストールするのはパワーメータとの通信のためです。StarLabのインストールの際必要なUSBドライバがインストールされ、LabVIEWに必要なOphirLMMeasurement COM オブジェクトが登録され、オフィール社のパワーメータやコンピュータインターフェースとの通信が可能となります。

オフィール社のレーザパワー&エネルギセンサとディスプレイは全てスマートヘッド・テクノロジーを採用しています。SH(Smart Head)コネクタ部分のROMに校正データ等が記憶されているので、ディスプレイ/インターフェースに接続するだけで情報が読み出されます。スマートヘッド・テクノロジーは一部のOEMセンサを除く全てのオフィール社のセンサに採用されています。

最初にレーザが開発された時、物理学者は「すごい!でも測定はどうする?」と考えたと思います。レーザの発明に伴いレーザパワー/エネルギメータが開発されたわけです。

レーザは熱源と考えられますので、計測にはヒートセンシング法が最適と考えられました。熱を測定する最も簡単な方法は熱電対を用いるものです。また、光を測定する簡単な方法はフォトダイオードを用いるものです。そこで技術者達はそれらを応用した測定機器を開発しました。それから最大出力にレーザ調整、アライメントを行うために瞬時にフィードバックできるように、測定結果を表示するパワーメータディスプレイが必要となりました。開発初期のものはアナログタイプで、レーザ出力に応じて針が左右に振れて出力値を示すものでした。

PE50BF-DIF-C (P/N 7Z02940)のようなディフューザ付きのパイロエレクトリックセンサは、入射ビーム径≦5mmの場合にはカタログに記載されている最大エネルギ密度となりますが、入射ビーム径10mmの場合には記載値の50%の値になります。なぜビーム径が大きくなると最大エネルギ密度が下がるのか簡単に図でご説明します。

オフィール社のパイロエレクトリックセンサは、各センサの仕様に記載されている最大応答繰り返し周波数(最大25kHz)に対応するパルスレーザのエネルギ測定が可能です。また同様に、非常に低い繰り返し応答周波数のレーザ、いわゆるシングルショットのエネルギ測定も可能です。パイロエレクトリックセンサでシングルショットエネルギ測定は不可能と認識されている方もいらっしゃるようですが、実際には測定方法に留意すればシングルショットエネルギ測定が可能となります。おそらくサーマルセンサが0.2Hzまでの低繰り返しレーザのシングルショットエネルギ測定に対応するので、パイロエレクトリックセンサだと高繰り返しのパルスレーザのエネルギ測定しか対応できないか、測定できたとしても正しい値ではないのではないかと思われるからかもしれませんが、実際には測定可能です。(ただし測定条件にご注意ください。ご不明点はお問合せください。)

パイロエレクトリックセンサで、パルスごとのエネルギ測定と平均パワー測定が可能です。最大応答繰り返し周波数25kHzなど幅広いレンジに対応しています。シングルパルス(繰り返し5秒毎)以下のパルスレーザの単発エネルギは、サーマルセンサで測定可能です。パイロエレクトリックセンサの応答速度は、結晶表面におけるレーザー光による熱変形でもたらされる電荷の発生する時間に依存します。メタリック型は、最大応答パルス幅が数十μsなので、高い応答繰り返し周波数に対応します。BF型とBB型は、最大応答パルス幅がmsで、それに相応して低い応答繰り返し周波数となっています。オフィール社のパイロエレクトリックセンサは独創性のある独自の電気回路構成となっておりロングパルスとショートパルスの測定を1台のセンサで測定可能にし、入射光の繰り返し周波数にあまり影響されず高いデューティサイクル(入射光の繰り返し周期の30%程のパルス幅)となります。

積分球は拡散光の測定に使用されます。下図の通り、積分球の内部には高反射コーティング(一般的に反射率99%、非鏡面反射)が施されています。
従って拡散光が積分球の内壁に入射されると、反射と拡散を繰り返し、積分球の内壁のどの部分においても同じ分布強度りなります。

ビーム照射や人体への影響が許容範囲で使用されているエンターテイメント用のレーザビームの検証は容易ではありません。オフィール社のBC20スキャンセンサは、従来のCWレーザ用のディテクタと比較して、格段に高性能でスキャンビームの出力測定を可能にしました。

ウェブ上で簡単にパワーメータの選定が行えます。また、モデルの選定は販売代理店または弊社でも承っておりますのでご遠慮なくお問合せください。

ハイパワーセンサの校正方法およびオフィール社の5000W/10k-W水冷パワーセンサの校正精度については(A)をご参照ください。ドイツの校正機関PTB(国内の計測標準を管理する産総研AIST相当)の標準器と、オフィール社の5000W水冷パワーセンサの校正の適合性(最大パワー1400W)については(B)をご参照ください。

有効口径全域においてレーザ出力の感度があります。つまりセンサ表面の内側50%(有効口径の約70%)は、均一性が+/-2%とされています。センサ端の感度は若干低くなりますが、一般的に口径全体における感度は+/-2%以下です。

出力レンジの設定
測定されるパルスエネルギよりも大きい値のレンジの中のうち、最小レンジを選択してください。例えば2.7Jのパルスレーザのエネルギを測定しようとする場合、30Jレンジよりも3Jレンジを選択してください。30Jのレンジを選択すると2.70Jの分解能になりますが、3Jレンジを選択すると2.700Jと最大分解能で表示されます。

スレッショルドの設定

多くのエネルギ測定の場合、スレッショルドとして初期設定されている「MEDIUM/中レベル」を使用するのが適切です。もしもノイズや高いレベルの熱的バックグラウンド光のある環境で測定するのであれば、それらの影響でセンサが誤ってトリガしまう可能性があります。その場合には、「HIGH/高レベル」のスレッショルド設定を行うことで誤ってトリガされることなく希望するパルス測定が行えます。...

正しくご使用いただければ、修理せずに何年もご利用いただくことが可能で、実際10年以上もトラブルなく使用されているユーザもいらっしゃいます。長寿命で高信頼性というオフィール社の製品の特長を享受いただくために、サーマルセンサの正しい使用方法とメインテナンスのための参考資料としてご利用ください。ご不明点は、販売代理店または株式会社オフィールジャパンまでお問合せください。

オフィール社のサーマルセンサ(BBコーティング)に対するレーザ入射角度依存性をご参照ください。許容最小値を測定誤差で超えないように、レーザ入射角度20-30°以内でご使用頂くことをお勧めいたします。

193nmエキシマレーザには、測定に特別な注意が必要です。放射光は大気や大気中の水蒸気で吸収されますので、1cmで1%の強度変化が起こります。

レーザパワーメータの性能を最大限に使用するために、ご使用時の環境条件(環境温度、湿度など)についてまとめました。

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