高出力NIRファイバーレーザーの精密測定：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

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精度要求の高まりに伴い、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となっています。

高出力連続波（CW）ファイバーレーザーは現在、1kWシングルモードから100kW超マルチモードまで出力可能。堅牢な信頼性、モジュラーなファイバー端末、多用途コリメーション光学系、交換可能な加工ヘッド（ガウシアンとトップハット両対応）により、要求の厳しい材料加工タスクで第一選択とされています。

しかし、これらの強力ビームの特性評価は容易ではありません。従来のサーモパイルセンサーは水冷で電力・エネルギー測定に対応できますが、スポットサイズ、ビーム形状、焦点位置、M²といった主要パラメータには、測定システムへの歪みや損傷を避ける高度な技術が必要です。

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概要

「高出力NIRファイバーレーザーの精密測定」において、Yoni Groisman氏が、1070nm付近で動作し、数百ワットから数キロワットの出力範囲を持つNIRファイバーレーザーの精密かつ実用的な測定の切実な必要性を検証します。正確なビーム特性評価は、すべての高出力用途におけるプロセス制御と品質保証に不可欠です。

従来手法は、センサー損傷やビーム歪みを招く高電力密度の前では機能不全に陥ります。本書では3つの主要戦略を概説：(1) 側方散乱レーリー光の間接撮像（例：Ophir BeamWatch）；(2) 単一素子検出器によるピンホールスキャン（大型・複雑）；(3) 極限的光学減衰後のCCDビームプロファイラによる直接測定。

議論の中心は、100万倍超の光学減衰を実現する画期的なレーザービームスプリッター、Ophir LBS-300HP-NIRです。ペアUVFSウェッジを採用し、入射ビームの0.0001%未満をCCDプロファイラへ反射させ、ビーム形状、偏光を保持し、バックグラウンド光を最小化。最大5kW、電力密度15 MW cm⁻²まで対応可能です。

LBS-300HP-NIRはフレキシブルなマウント、標準Cマウントアクセサリー互換、交換可能な中性濃度フィルター群を備え、カメラ到達強度を微調整。検証テストでは、従来減衰器と比較してより明確で歪みのないビームプロファイルを実証。

熱管理は必須：4kW曝露10分でデバイス温度が約23°C上昇するため、アクティブ/パッシブ冷却と時間制限を推奨し、測定完全性を維持。

スタンドアロンでも大規模セットアップへの統合でも、LBS-300HP-NIRは信頼性が高く、コスト効率に優れ、精密なビームプロファイリングを提供し、産業と研究における高出力NIRレーザーの更なる普及への道を開きます。

参考文献には、高出力ファイバーレーザー測定関連文献とOphirのBeamWatchおよびBeamGageシステムが含まれます。

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