レーザー光学部品の熱レンズ効果と焦点シフトのテスト

9月 19, 2019

OphirBlog

レーザー出力が充分に高くなると、興味深いことが起こります。

高出力時のレーザー光学部品でよく問題になるのが、熱レンズ効果です。基本的に、熱はレンズの光学特性に変化を起こします。レーザー伝送ヘッドの集束レンズの場合、これは焦点が変化することを意味します。

レーザー機器の顧客は、メーカーが、何があろうと機能する高出力システムを提供するだろうと信頼しています。それには、時間とともに熱レンズ効果によるずれが起こらない、安定した焦点を提供することも含まれます。

問題は、それをテストするのが簡単ではないことです。

焦点は、レーザー伝搬の集光曲線を出力するM2システムがあれば測定可能です。しかし、これらのソリューションでは大抵、ビーム断面の異なるポイントでスナップショットを撮影するためにビームプロファイラーが空間を移動するため、ある程度時間がかかります。

そのような遅いペースでもM2の結果としてはOKですが、時間に左右される焦点のずれを捉えることは決してできません。

この問題に対するひとつの答えが、BeamWatchです。

数年前、Ophir-Spiriconは、革命的なシステムを商品化しました。このシステムは、レーザー光散乱を利用して、ビームプロファイラーで焦点シフトを捉え、レーザービーム集光曲線の側面図を映像化します。

このユニークな手法には3つの主な利点があります。

非接触であること。これは、設置が容易で、高出力レーザーによるビームプロファイラーの損傷がないことを意味します。
出力の上限がないこと。（殆どのビームプロファイラーソリューションは非常に繊細なので、この違いは強調してもし過ぎることはありません。）
リアルタイムであること（応答時間約100ms以上）。これは、焦点シフトを測定するための鍵となります。
お使いのレーザーにはこの問題はないと思われますか？確認してみましょう。この高出力ファイバーレーザーの動画を見てください。加熱するにつれて、かなりの焦点シフトが起こっています。