高出力NIRファイバーレーザーの正確な測定:ソリューションとベストプラクティス

ホワイトペーパー:防衛

後援:

精度の要求が高まるにつれ、近赤外 (NIR) ファイバー レーザーは軍事、研究、産業材料加工分野で不可欠なものとなっています。

高出力連続波 (CW) ファイバー レーザーは、1kW のシングルモードから最大 100kW 以上のマルチモードまでを提供します。堅牢な信頼性、モジュール式ファイバー終端、多用途のコリメーション光学系、交換可能な処理ヘッド (ガウスとトップハットの両方) により、要求の厳しい材料処理タスクに最適な選択肢となっています。

ただし、これらの強力なビームの特徴を明らかにすることは簡単ではありません。従来のサーモパイル センサーは水冷を使用して電力とエネルギーの測定を処理できますが、スポット サイズ、ビーム形状、焦点位置、M² などの重要なパラメーターには、測定システムの歪みや損傷を回避する高度な技術が必要です。

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概要

Yoni Groisman 氏は、「高出力 NIR ファイバー レーザーの正確な測定」の中で、数百ワットから数キロワットの範囲の出力レベルで約 1070nm で動作する NIR ファイバー レーザーの正確で実用的な測定の差し迫った必要性について検討しています。正確なビーム特性評価は、あらゆる高出力アプリケーションにおけるプロセス制御と品質保証にとって重要です。

従来の方法は、センサーの損傷やビームの歪みの危険性がある高出力密度に直面すると行き詰まります。この論文では、次の 3 つの主要な戦略について概説しています。(1) 側方散乱レイリー光の間接イメージング (Ophir BeamWatch など)。 (2) 単一素子検出器によるピンホール スキャンは、かさばって複雑です。 (3) 極度の光減衰後の CCD ビーム プロファイラーによる直接測定。

議論の中心となるのは、100 万を超える光減衰を実現する画期的なレーザー ビーム スプリッターである Ophir LBS-300HP-NIR です。ペアの UVFS ウェッジを採用することで、CCD プロファイラーへの入射ビームの反射率が 0.0001% 未満となり、ビーム形状、偏光が維持され、背景光が最小限に抑えられます。最大 5kW の定格があり、最大 15MWcm⁻² の電力密度に対応できます。

LBS‑300HP‑NIR は、柔軟な取り付け、標準 C マウント アクセサリとの互換性、およびカメラに到達する強度を微調整するための交換可能な減光フィルターのスイートを備えています。検証テストでは、従来のアッテネータと比較して、よりクリアで歪みのないビーム プロファイルが実証されています。

熱管理は不可欠です。デバイスの温度は、4kW に 10 分間さらされると約 23°C 上昇する可能性があるため、測定の整合性を維持するために、アクティブまたはパッシブの冷却と時間制限を推奨します。

LBS‑300HP‑NIR は、スタンドアロンで使用する場合でも、大規模なセットアップに統合する場合でも、信頼性が高く、コスト効率が高く、正確なビーム プロファイリングを提供し、産業や研究における高出力 NIR レーザーの幅広い採用への道を開きます。

参考資料には、高出力ファイバーレーザー測定、Ophir の BeamWatch および BeamGage システムに関する関連文献が含まれます。