大口径ビーム、小口径ビーム、高出力レーザビームのプロファイル測定

9月 9, 2014

OphirBlog

1台のプロファイラで全てのビームが測定出来たらと思ったことはありませんか？私はそう思いました。問題は、あるレーザの測定に最適化されたビームプロファイラは他のレーザの測定には使えなくなるケースがあることです。

混乱させることになるかもしれませんが、考えられる方法を述べてみます。1台のビームプロファイラですべてのビームを測定するには、まず各レーザに対しする適切なアクセサリが必要です。

その場合に考慮すべきことが2つあります。レーザ強度とビームサイズです（波長ももちろん重要ですが、それが大きく影響するのは減光や他のアクセサリに対してではなく、使用す画像技術に対してです）。

ビーム強度

CCDは極めて感度が高いので、レーザパワーが極めて小さい場合を除いて、レーザビームを減光してカメラに入射させなければなりません。しかし、ハイパワーレーザに対してはこれだけでは不十分です。カメラだけでなくNDフィルタ自体にも損傷しきい値がありますので、フィルタ通過前後におけるレーザビーム強度をチェックする必要があります。

さらに減光が必要な場合、NDフィルタの他にビームスプリッタを使います。ビームスプリッタにより、ビームプロファイラに入射させるビームを0.5%から5%とすることができます。残りのビームはスプリッタ通過後、ビーム

レーザビームスプリッタとNDフィルタによる方法は数kWレーザのプロファイル測定に用いられます。ダンパ、加工対象物、そしてできればパワーメータへと向かうことになります。複数のビームスプリッタの使用も考慮する必要があるかもしれません。

以上がレーザビーム強度に対する対応です。

ビームサイズ

CCDプロファイラはカメラと同様、多くのピクセルが用いられています。レーザビームが非常に小さい（例えば10um以下）場合、（みかけの）解像度を上げるためにビームエキスパンダが必要となります。それにより、ビームはCCDのより広い領域に入射するのでビーム強度は下がります。また、より多くのピクセルに入射することになりますので測定もより正確になります。

ビームが大き過ぎる（例えば5 – 30 mm以上）場合、カメラのアパチャつまり撮像管にけられてしまします。この場合はビームレデューサを使います。

レデューサを使う場合に注意しなければならないのは、レデューサ通過後のビーム強度です。ビームが小さくなればパワー密度が大きくなります。

ビーム減光や光学部品についての下記のブログも参考にして下さい：