L40(250)A-LP2-50 | Laser Thermal Power Sensors | Power Sensors - Ophir

L40(250)A-LP2-50

7Z02794
 
概要: 

The L40(250)A-LP2-50 is a thermal power/energy laser measurement sensor for high power density and long pulse lasers. It has a 50mm aperture and can measure from 300mW to 40W continuously and to 250W intermittently. It can measure energy from 100mJ to 10,000J. The sensor is able to measure high power lasers of up to 10kW by measuring the energy of 0.3 - 2s exposure to the laser. The high damage threshold LP2 absorber covers the spectral range from 0.25 to 2.2µm and 2.94µm. The sensor comes with a standard 1.5 meter cable for connecting to a meter or PC interface.

仕様

  • LP2
  • Ø50mm
  • 0.25-2.2µm, 2.94 µm
  • 300mW-250W
  • 100mJ-10,000J
  • 90 L x 90 W x 33 D (mm)
  • 10,000J
  • 20kW/cm²
  • 2.5 s
  • 0.1J/cm²
  • 130J/cm²
  • 250W
  • CE、中国RoHS
センサのモデル選択には、センサファインダが便利です。
または弊社までお気軽にお問合せください。

FAQ

I see Ophir has released some new thermal sensors with an absorber called “LP2”. What is it?

The new “LP2” type sensors are specially designed for beams having high power and high power density (and for pulsed beams, high energy density). The LP2 sensors are replacing the equivalent LP1 sensors; as impressive as the LP1 is, the LP2 was developed with the following improvements:

  • Very high damage threshold, for both power density and energy density, for long pulse and CW beams;
  • Spectrally flat; since its absorption remains constant at widely differing wavelengths, this means that sensors based on the LP2 can be used for "white light" or polychromatic beams;
  • Very high level of absorption (as high as 96%, depending on wavelength), meaning much less light is scattered back, which for high power beams is an important benefit;
  • The absorption is also largely independent of incident angle, which means it can be used for divergent beams too.
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How do I select the correct wavelength with sensors that have a continual response curve such as silicon photodiode sensors, -LP1/LP2 thermal sensors and 3A-IS sensors?

The sensors with a continual response curve such as the ones listed above come with preset "favorite" wavelengths. If these "favorite" wavelengths do not match the application wavelength you are using they can be changed by performing the instructions below, which are for the Vega meter. For your specific meter, please see the User Manual.

  • While the Vega is off, plug in the head. Switch on the Vega.
  • From the main measurement screen, press "Laser" to select the correct laser wavelength. If you want to save this new wavelength as the startup default, press "Save" before exiting. If the wavelength you want is not among the wavelengths in the six wavelengths listed and you want to change or add a wavelength, see the next step
  • Changing Chosen Wavelengths:
    • From the power measurement screen select "Laser" and enter. Move to the wavelength you wish to change or add. Press the right navigation key.
    • Using the up/down keys to change each number and the right/left keys to move to the next number, key in the desired wavelength. Press the Enter key to exit. If you wish to save this new wavelength as one of the 6 favorite wavelengths, press "Save".

Note: Saving the new wavelength in the Modify screen will not set this wavelength as the default startup wavelength. To do so, you must follow the instructions in Step 2 above.

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For measuring high average powers, you need to use a high average power sensor (read: big, heavy, water-cooled, expensive). Right?

Well, partly right.

Ophir has for many years had a few sensors that are designed for intermittent use. They are marked by two numbers like 50(150), which means it can measure 50 W continuously, or 150 W for a brief exposure (1.5 minutes in this example). Keeping in mind that power is energy over time, and that it is the total energy absorbed over time that causes a sensor to heat up, it should be possible to expose a sensor to “too high” power but only for a short time, and have the sensor survive the experience. The sensor can treat that short exposure as if it were just one long “single shot” pulse, and measure the energy of that pulse. Divide the energy by the (known) pulse width, and that gives the power during the pulse. (It can’t measure power directly this way, though, since a thermal sensor’s response time to power is itself a few seconds). For example, the moderate-power L40(250)A-LP2-50 has a 10KJ energy scale (several other sensors also have multi kJ scales); to measure power of an 8KW beam, we can fire the laser for 0.5 seconds with the sensor in energy mode, and we’ll measure 4KJ energy in the “pulse”. Dividing that by 0.5 seconds gives the 8KW beam power. Of course we then need to wait for the sensor to cool before repeating, but in some applications that may be perfectly OK
If you have a Juno, Juno+, Centauri or StarBright meter, you can do the above automatically, with any power sensor, using StarBright’s “Pulsed Power” function where you input the pulse duration and the meter will give the readout directly in power.

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センサはどのようにクリーニングを行ったらよいですか?

校正精度に影響する場合もありますので、パワーセンサ/エネルギセンサの詳しいクリーニング方法について、ご不明の方はお問合せください。

 

Absorber Type Umicore #2 Substrate Cleaner Acetone Methanol Umicore #2 + Acetone
Alumina
Thermal BB
Pyro BB
BF
Comet BB
EX
HD
HE
HE1
HL
LP
LP1
Pyro Metallic
P type
N type
UV
10K-W(Reflector)

 

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センサとディスプレイ/インターフェースでセットで購入した場合、センサは別のディスプレイ/インターフェースでも使用できますか?

オフィール社のセンサとディスプレイ/インターフェースは個別に校正されています。各ディスプレイ/インターフェースのアナログ出力精度は同じで、約0.2%程度でしかないのです。センサはディスプレイ/インターフェースとは別に、固体ごとにNIST準拠の基準器で校正され、校正情報はセンサ直属ケーブル先端にあるSHコネクタ内部のROMに記録されています。センサをディスプレイ/インターフェースに接続すると、ディスプレイ/インターフェースはセンサからの校正係数を読み込みます。オフィール社のセンサ単体での代表的な校正精度は+/-3%で、ディスプレイ/インターフェース単体での校正精度は約0.2%ですから、合成された校正精度は√(3のニ乗+0.2の二乗)となります。その変化分はほぼ考慮しなくてよい誤差範囲なので、センサはいずれのディスプレイ/インターフェースと接続することができます。

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パワーセンサの校正精度をどのように理解したらいいか教えてください。

オフィールにおける校正精度は通常、標準偏差で2σでのものです。つまり、精度が +/-3%と記載されている場合、センサの95.4% のものはこの範囲に入り、99.7% のものは+/-4% の範囲に入ることを示します。校正精度については、別途お問合せください。参考: https://www.ophiropt.com/laser-measurement-instruments/laser-power-energy-meters/tutorial/calibration-procedure

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サーマルセンサは、断続的にはどのくらいのパワーまで測定できますか?

センサのモデルによりますが、30(150)AやL40(150)Aは、断続的に150W程度測定することができます。

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カタログやセンサファインダで最適なセンサを選択すると、ダメージスレッショルドに対してギリギリ仕様範囲内のセンサが選択されました。このセンセを選択したので良いのでしょうか?

ダメージスレッショルドに対してギリギリ仕様範囲内のセンサは推奨いたしません。ダメージスレッショルドは単純な数値ではなく、様々な要素に依存するからです。ウェブサイトのセンサファインダで検索する場合には、50%以下でのダメージスレッショルドでご検討ください。モデル選定にお困りの場合は、弊社 レーザ計測機器部 info@ophirjapan.co.jpまでお問合せください。

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ダメージスレッショルドは、パワーレベルに依存しますか?

サーマルセンサのダメージスレッショルドは、パワー密度だけでなく、出力レベルに依存します。センサディスク自体が、ハイパワーが入射されると、より熱を吸収するからです。例えば、オフィール社のBB型コーティングを採用したセンサの場合、10W入射の場合は50kW/cm²ですが、300W入射の場合は10kW/cm²となります。オフィール社のダメージスレッショルドは、特定のセンサに対して最大パワーを入射した場合の値とされています。他の製造メーカのほとんどは、ここまでは行われていません。仕様を比較する場合、カタログ数値だけの比較ではなく、このような背景も考慮してください。

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計測器は校正を受ける必要がありますか。ある場合、校正を受ける頻度をお知らせください。

特に指定がない限り、オフィールのセンサー及びディスプレイは購入日から18か月以内に初回の校正を受けて頂く事をお勧め致します。その後は年次定期校正を受けて頂く事を推奨致します。

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Can a laser measurement depend on the distance from the laser to the sensor?

In theory, if a beam is completely parallel and fits within the aperture of a sensor, then it should make no difference at all what the distance is; it will be the same number of photons (ignoring absorption by the air, which is negligible except in the UV below 250nm). If, nevertheless, you do see such a distance dependence, there could be one of the following effects happening:

  • If you are using a thermal type power sensor, you might actually be measuring heat from the laser itself; when very close to the laser, the thermal sensor might be “feeling” the laser’s own heat. That would not, however, continue to have an effect at more than a few cm distance unless the light source is weak and the heat source is strong.
  • Beam geometry – The beam may not be parallel and may be diverging. Often, the lower intensity wings of the beam have greater divergence rate than the main portion of the beam. These may be missing the sensor's aperture as the distance increases. To check that you'd need to use a profiler, or perhaps a BeamTrack PPS (Power/Position/Size) sensor.
  • If you are measuring pulse energies with a diffuser-based pyroelectric sensor: Some users find that when they start with the sensor right up close to the laser and move it away, the readings drop sharply (typically by some 6%) over the first few cm. This is likely caused by multiple reflections between the diffuser and the laser device, which at the closest distance might be causing an incorrectly high reading. You should back off from the source by at least some 5cm, more if the beam is not too divergent.

Needless to say, it’s also important to be sure to have a steady setup; a sensor held by hand could easily be moved around involuntarily, which could cause partial or complete missing of the sensor’s aperture at increasing distance, particularly for an invisible beam.

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サーマルセンサの性能は環境温度にどれくらい影響を受けますか?

水冷センサの場合は規定された冷却水量、水冷温度範囲、水温変化を守らないと、表示値が影響されますので安定した冷却状態が不可欠です。一方で強制ファン空冷タイプのセンサは、センサの最大パワー(レーザ連続照射時)に対して、環境温度25℃で設計されています。この場合の最大パワーにおいて、75℃を超えない筐体温度でご使用ください。室内温度の上昇に従って、最大入射パワーは下げてください。例えば室内温度が35℃の場合、(75-32)/(75-25)=最大パワーの80%が最大許容測定パワーになります。(※急激な室内温度変化を除きます。)

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動画

LP2 Laser sensors coating: very high damage threshold, very low reflection LP2 Laser sensors coating: very high damage threshold, very low reflection
Tech Tip: Measuring Kilowatt Laser Beams with 50W Sensors? Tech Tip: Measuring Kilowatt Laser Beams with 50W Sensors? Tech Tip: Measuring Kilowatt Laser Beams with 50W Sensors?

For measuring high average powers, you need to use a high average power sensor (read: big, heavy, water-cooled, expensive). Right?
Well, partly right.
There are ways to “get away” with using lower power sensors to measure high power beams, using short exposure times. This video shows you 3 practical solutions.

FAQ:サーマルセンサによる低出力、中出力、高出力レーザパワー測定 FAQ:サーマルセンサによる低出力、中出力、高出力レーザパワー測定 FAQ:サーマルセンサによる低出力、中出力、高出力レーザパワー測定

この動画では、低出力、中出力、高出力レーザパワー測定に最適なサーマルセンサの基本的な選択方法をご紹介します。

オフィール社パワーメータの校正精度 オフィール社パワーメータの校正精度 オフィール社パワーメータの校正精度

測定精度の不確かさに影響する様々な要因について(オフィール社CTO、Dr.Ephraim Greenfield)

Even higher damage threshold…flat spectral response…absorption up to 96%...
These are some of the characteristics of the new “LP2” type laser power sensors from Ophir.
Learn more in this video.

チュートリアル&ブログ

チュートリアル

レーザパワーセンサ概要

異なる材料の2本の金属線を接続して1つの回路(熱電対)をつくり、ふたつの接点に温度差を与えると、回路に電力が発生するという現象がおきます。   パワーメータのサーモパイルはいくつもの熱電対が図のように連続して接続され、同心円状に配置してあります。レーザ光をセンサディスクの中心部に照射すると光は吸収され熱へと変換されます。この熱はディスクの外周方向に放射状に放熱されます。このとき内周部(温点)と外周部(冷点)に温度差を生じ電力を発生します。各熱電対からは温点と冷点の差分が信号として出力され、連続して接続している各熱電対からの信号を積算して電位差(熱起電力)の形で検出します。温点と冷点の差分を見ておりますので周囲環境温度が変化しても(急激は不可)、温点と冷点に温度差が生じることがなく熱起電力が発生しません。  詳細を見る

サーマルセンサの損傷理由と仕様許容範囲

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。  詳細を見る

レーザパワーセンサ/エネルギセンサの正しい選択方法

レーザパワーセンサ/エネルギセンサの選定にお困りの方は、販売店または弊社までお問合せください。パワー/エネルギメータの選択は簡単に見えますが、必要なパワー/エネルギレンジだけで選択するわけではなく、他の重要なレーザ要素も考慮します。選定を誤ると正確な測定が出来ず、センサにも損傷を与える可能性も生じます。 動画を見る  詳細を見る

最良の精度と再現性を得るためのサーマルセンサ・エネルギモード設定

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。もしも微弱なエネルギを測定しようとしてトリガされない場合は「LOW/低レベル」のスレッショルド設定を行ってください。「LOW/低レベル」設定ならレンジの10%以下でもエネルギ測定が行えます。例えば、3Jレンジの設定で0.3J以下を測定したい場合、「LOW/低レベル」設定ならより高精度で再現性も高く測定できる可能性が高くなります。  詳細を見る

パワーセンサに対する入射ビーム径はどのくらいにしたら良いでしょうか?

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。  詳細を見る

レーザ出力測定時の環境条件

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。  詳細を見る

アクセサリ

上記のセンサに対応するアクセサリを各種ご用意しています。
  • ST Fiber Adapter

    7Z08226
    This fiber adapter is used for connecting power and energy sensors to a standard ST-type fiber. Many sensors need an additional mounting bracket to connect to all fiber adapters. More information can be found in the datasheet below.
  • FC Fiber Adapter

    FC Fiber Adapter

    7Z08229
    This fiber adapter is used for connecting power and energy sensors to a standard FC-type fiber. Many sensors need an additional mounting bracket to connect to all fiber adapters. More information can be found in the datasheet below.
  • SMA Fiber Adapter

    SMA Fiber Adapter

    1G01236A
    This fiber adapter is used for connecting power and energy sensors to a standard SMA-type fiber. Many sensors need an additional mounting bracket to connect to all fiber adapters. More information can be found in the datasheet below.
  • SC Fiber Adapter

    SC Fiber Adapter

    7Z08227
    This fiber adapter is used for connecting power and energy sensors to a standard SC-type fiber. Many sensors need an additional mounting bracket to connect to all fiber adapters. More information can be found in the datasheet below.
  • L40(150)/L50(150) Fiber Bracket
    A mounting bracket is needed to connect most thermal sensors to a fiber adapter (SC, ST, FC or SMA). This bracket can be used for thermal sensors with a 50mm diameter. This is a unique bracket which can be attached to three adapters to measure three fiber inputs simultaneously.
  • 3mケーブル

    3mケーブル

    7E01122A

    標準ケーブル1.5mから3mケーブルに変更可能。(お見積りをご依頼の際にお問合せください。)

  • 5mケーブル

    5mケーブル

    7E01122B

    標準ケーブル1.5mから5mケーブルに変更可能。(お見積りをご依頼の際にお問合せください。)

  • 10mケーブル

    10mケーブル

    7E01122C

    標準ケーブル1.5mから10mケーブルに変更可能。(お見積りをご依頼の際にお問合せください。)

  • 12mケーブル

    12mケーブル

    7E01122D

    標準ケーブル1.5mから12mケーブルに変更可能。(お見積りをご依頼の際にお問合せください。)

  • SH to BNC Adapter

    アナログ出力変換用コネクター(センサーに接続、電圧測定用BNC変換コネクター)