レーザ計測機器 目的別

レーザパワー/エネルギーの測定   :センサーの選び方

レーザ市場でのリ-ディングカンパニーであるコヒレント社は、レーザ計測機器の部門においても、長年にわたり業界標準のパワー/エネルギー測定器をはじめ、レーザビームの各種診断システム、波長計などの高機能製品を多数ご用意し、お客様のニーズにお応えしてまいりました。レーザメーカーが開発した高い精度の計測機器を下記の目的別一覧よりご紹介いたします。

レーザの特性は、発振方式により多岐に渡りますが、1台のセンサーですべてのレーザのパワーを測定する ことは非常に困難です。そこで、レーザの特性に合わせて測定するセンサーを選定する必要があります。 この項では、現在コヒレント社で提供しているセンサーの種類、および選び方を紹介します。

センサーの種類

サーマルセンサー

・サーマルセンサー

熱伝対素子を利用したパワー(平均パワー)測定用のセンサーで、サーモパイルセンサーとも 呼ばれます。パワーセンサーとは、このサーマルセンサーを指すことが一般的です。やや特殊なケースとして、ロングパルスレーザのエネルギー測定にも利用されます。

光学センサー

・光学センサー

フォトダイオードを利用したパワーセンサーで、一般的には数10 nWから数10 mW程度のパワー測定に利用されます。サーマルセンサーは10 mW程度からの測定となりますので、サーマルセンサーで測定できない低パワー領域での測定に最適です。

エネルギーセンサー

・エネルギーセンサー

一般的にエネルギーセンサーは焦電気物質を利用したセンサーで、パイロエレクトリックセン サー、パイロセンサー、焦電センサーと呼ばれているものです。サーマルセンサーとは異なり、焦電気物質は温度の変化を検出するため、出力の変化のないCW発振レーザの測定には不向きで、パルス発振レーザのエネルギー測定用のセンサーとなります。

センサーの選択

まず、レーザの発振方式により、計測の方法を種別し、その計測方法にあったセンサーを選択します。概略のセンサーの選択方法 エネルギ パワー そこで、レーザの特性に合わせて測定するセンサーを選定する必要があります。

センサーの選択

①パワー計測(対象センサータイプ:光学センサーおよびサーマルセンサー)

主に最大パワーによりセンサータイプを選定し、優先項目により冷却タイプを選定します。

②エネルギー計測(対象センサー:エネルギーセンサー)

まず、パルスあたりのエネルギー値よりエネルギーセンサーを絞り込み、次に右の項目を考慮しエネルギーセンサーを選定します。繰返しレートが早くなると平均パワー値がレンジを超える場合がありますので、繰返しレートを落とすか、ビームスプリッタやビームスクリーンアッテネータなどを利用して、エネルギー値を小さくして測定する工夫が必要です。

  • 繰返しレート
  • 平均パワー値
  • パルス幅
  • 波長
  • ビーム径

③平均パワー計測(対象センサー:サーマルセンサー)

パルスあたりのエネルギー値と繰返しレートより平均パワーを算定し、適切なサーマルセンサーを選定します。1パルスあたりの平均エネルギーは、平均パワー値を繰返しレートで除算することで求めることができます。

④ロングパルス計測(対象センサー:サーマルセンサー)

ロングパルス測定が可能なサーマルセンサーの仕様には、ロングパルスエネルギーレンジを明記しており、パルスあたりのエネルギー値より適切なサーマルセンサーを選定します。なお、ディスプレイはパワーとエネルギーの両方の測定が可能なタイプ(LabMax-TO/TOP、FieldMaxII-TOP)が必要となります。

必要な(推奨の)レーザ計測機器 : パワー/エネルギーセンサー