位置&パワーセンサー、サーマルタイプ、校正済み


  • Thermal Sensors for Beam Position Detection
  • Calibrated Output when Used with a Compatible Thorlabs Console
  • Options for Powers from 0.5 mW to 50 W
  • Broadband Operation from the UV to IR

S440C

0.5 mW - 5 W,
30 mm Cage System Compatible

S442C

10 mW - 50 W,
Attached Heat Sink

Related Items


Please Wait
Key Specificationsa
Item #S440CS442C
Detector TypeThermopile in Quadrant Configuration
Wavelength Range190 nm - 20 µm
Optical Power Range0.5 mW - 5 W10 mW - 50 W
Power Resolution50 µW1 mW
Position Resolution5 µm10 µm
Housing FeaturesThrough Holes for 30 mm Cage SystemInternal SM1 Threading, Heat Sink
ConnectorD-Sub 9 Pin Male (C Series)
  • 仕様の詳細は「仕様」タブをご覧ください。
Beam Trace
Click to Enlarge

OPMソフトウェアGUIの位置調整(Position Tuning)モード

特長

  • 4分割型位置センサ
  • 広い波長範囲で比較的平坦なスペクトル応答特性(「仕様」タブ内のグラフ参照)
  • 光パワーを広いレンジにわたって高精度に検出
  • Cシリーズコネクタ
  • M4および#8-32ネジの両方に対応するポスト取付け用タップ穴

こちらの位置検出器は、サーモパイルセンサ素子を用いてビームの位置とパワーを高分解能で測定します。4象限構成のセンサを用いた組込み用サーマル型位置検出器が組み込まれており、各センサで測定された強度を比較することでビームの位置が特定できます。詳細については「動作」タブをご参照ください。

ディテクタS440CにはPCBにマウントされたサーモパイルセンサTD4HR18XPが使用されており、高感度の用途向けに最適化されています。筐体には30 mmケージロッド取付け用のØ6 mm貫通穴が4つと、M4および#8-32ネジの両方に対応するポスト取付け用タップ穴が1つあります。ディテクタS442Cにはアルミニウム製プレートにマウントされたサーモパイルセンサTD4HP18XAが使用されており、最大50 Wのパワーレベルまで測定可能となっています。筐体には放熱性に優れたヒートシンクが付いており、また、ポスト取付け用のM4/#8-32タップ穴(ミリ・インチ規格共用)が2つ付いています。

当社では、幅広い用途のためのサーマルセンサーヘッドや、自動アライメントに適した応答の速いフォトダイオードを用いた位置センシングディテクタ(PSD)もご用意しております。

こちらの製品の再校正サービスにつきましては当社までお問い合わせください。

対応するパワーメーターコンソールおよびパワーメーターインターフェイス
この2種類のディテクタにはCシリーズのコネクタが付いており、パワーメーターコンソールPM400またはPM102シリーズのパワーメーターインターフェイスを使用して制御可能です(制御ユニットはすべて別売りです)。コンソールPM400ではパワーおよび位置の読取り値がタッチパネルに表示されます。PM102シリーズには、パワーメーターシステム内のセンサを操作するためにOPMソフトウェアをインストールしたPCが必要です。操作はUSB 2.0、RS-232またはUARTで行いますが、ご使用いただくモデルによって異なります。

コンソールPM400の表示画面またはOPMソフトウェアGUIでは、さまざまな表示オプションがご覧いただけます。

  • 位置調整(Position Tuning):センサ上のビーム位置の視覚的な表示。可視領域は中心部におけるØ1 mmの円からØ6 mmの円までの間で調整できます。左側にはセンサの表面全体で測定されたパワーとビームのXおよびY座標が表示されます。オプションの設定により、位置の経時変化を視覚的にトレースする表示もできます(Position Trace Display)。
  • グラフ表示(Graph):位置(XおよびY)の経時変化を表すグラフ、または全パワーの経時変化を表すグラフを表示。ユーザはボタン1つで位置のグラフとパワーのグラフを切り替えることができます。
  • 統計表示(Statistics):測定結果の統計評価を表形式で表示。ユニットは多数の連続したサンプルを取得し、平均値、中央値、標準偏差などを表示します。
  • 数値表示(Numerical):センサ全体での全パワーの測定結果をデジタル表示(W、V、またはdBで表示)。ビーム位置の座標もスクリーンの右上に表示されます。

タッチパネル式パワーメーターコンソールについての詳細は、PM400の製品紹介ページおよびマニュアルをご覧ください。また、パワーメーターインターフェイスについての詳細は、PM102シリーズの製品紹介ページおよびマニュアルをご覧ください。

Beam Trace
Click to Enlarge

パワーメーターコンソールPM400の数値表示
XY Time Graph
Click to Enlarge

パワーメーターコンソールPM400のグラフ表示
Beam Trace
Click to Enlarge

パワーメーターコンソールPM400の統計表示
Low Power High Resolution Thermal Sensor Absorption
Click to Enlarge

生データはこちらからダウンロードいただけます。
このグラフのデータの波長範囲は、試験に使用したディテクタによって制限されています。サーマル位置検出器は、長波長側は20 µmまで動作可能です。
Item #S440CS442C
Wavelength Range190 nm - 20 µm
Optical Power Working Range0.5 mW - 5 W10 mW - 50 W
Max Average Power Densitya1.5 kW/cm2
Max Pulse Energy0.3 J/cm2 (1 ns Pulse)
5 J/cm2 (1 ms Pulse)
Power Resolutionb50 µW1 mW
Linearity±1%
Measurement Uncertaintyc±5% at 1064 nm;
±7% for 250 nm - 17 µm
Position Resolution5 µm10 µm
Position Accuracyd50 µm (1 mm Circle); 200 µm (6 mm Circle)100 µm (1 mm Circle); 300 µm (6 mm Circle)
Position Repeatabilityd15 µm (1 mm Circle); 100 µm (6 mm Circle)25 µm (1 mm Circle); 150 µm (6 mm Circle)
Response Timee< 1.1 s< 0.6 s
Coating / DiffuserHigh Power Broadband
CoolingConvection
Head Temperature MeasurementThermistor (NTC)
Input Aperture17 mm x 17 mmØ17.5 mm
Sensor Dimensions40.6 mm x 40.6 mm x 8.9 mm
(1.60" x 1.60" x 0.35")
100.0 m x 100.0 mm x 57.8 mm
(3.94" x 3.94" x 2.28")
Cable Length1.5 m
ConnectorD-Sub-9 Pin Male
Weight0.2 kg0.75 kg
Mounting Options8-32 / M4 Universal Tap,
30 mm Cage Rod Through Holes
Two 8-32 / M4 Universal Taps,
SM1 (1.035"-40) Internal Thread,
Externally Threaded SM1 Coupler Included
Compatible ConsolesPM400, PM102, PM102A, and PM102U
  • この値は、連続発振(CW)光源ではパワー密度のピーク値になりますが、パルスレーザー光源では時間平均のパワーとビームプロファイルから計算されます。
  • コンソールPM400を用いて測定:アクセラレーション回路はOFFの状態
  • ビーム径>1 mm
  • センサ中心の表示された範囲内で有効
  • センサの応答時間の典型値(0~95%)
Axial Thermopile Configuration
Click to Enlarge

1:軸方向に配列されたサーモカップルを内蔵するサーマルセンサ(図は横から見た様子)。光は上部から入射し、熱はサーモカップルの層を通過して下方向に流れ、底面のヒートシンクで放熱されます。

動作原理

これらのサーマルパワーディテクタはサーモパイル型のセンサです。センサの上層部(黒色)は光を吸収する材料で構成されています。センサのすぐ裏側に熱的に接触しているのは、複数のサーモカップルが組み込まれた層です。サーモカップルは異なる2種類の金属を接触させて作成されており、接触部はジャンクション(接点)と呼ばれています。サーモカップル層のもう一方は、ヒートシンクに熱的に結合していることが必要です。サーモカップルは直列に接続されており、それぞれのジャンクションは吸収体とヒートシンクに交互に近接して配置されています。軸方向(axial)または格子状(matrix)に配列されたサーモカップルは図1でご覧いただけます。

吸収体は入射光のエネルギを熱に変換します。熱は吸収体からサーモカップルを通過してヒートシンクに流れ込み、そこで放熱されます。サーモカップルのジャンクションの温度は、吸収体の近くの方がヒートシンクの近くよりも高くなります。このジャンクションの配置は熱電(ゼーベック)効果をよりよく利用するためのものです。熱電効果では隣接するジャンクション間に温度差に比例した電圧が発生します。複数のサーモカップルを直列に接続することで、発生する電圧は大きくなります。

このページでご紹介している4分割ディテクタのようにサーモカップルが軸方向に配列されたセンサは、マイクロワットレベルの高い分解能とともに、比較的速い応答速度も得られます。これらのセンサは50ワットまでの光パワーを検出できますが、この上限値は主に吸収体の厚さによって制限されます。

Thermal Quadrant Detector
2この検出器では、4つのサーモパイルセンサが四角形の4象限に配置されています。

4分割位置検出器におけるビーム位置の計算
サーマル位置検出器は2 x 2のマトリックス状に配置された4つの独立したサーモパイルセンサから構成されています(2参照) 各象限のセンサは1枚のアルミニウムプレートによって機械的に結合されていますが、電気的には絶縁されています。したがって、熱はアクティブ領域全体を自由に流れますが、各象限からの電気信号はその象限のサーモパイルだけからの応答を表しています。ビームのXおよびY座標は、4つのディテクタすべての出力電圧を使用して計算します。

Position Equation

ここで、V1V2V3V4は、それぞれ図2Q1Q2Q3Q4からの出力電圧信号です。センサの応答は非線形のため、ディテクタは各軸の校正係数CalxおよびCalyを使用して絶対位置を計算します。

Natural Response
Click to Enlarge

3ディテクタS440CおよびS442Cの応答特性。点線は0.99のレベルを示し、曲線上の赤い四角はセンサの時定数に対応します。

応答特性、センサ時定数、およびパワーの予測測定
サーマルセンサの応答特性は、完全な暗闇に置かれたセンサに対して、即時的に一定強度の光を入射することで測定されます。このステップ関数的な入射光に対する応答は指数関数でモデル化でき、コンデンサを充電する様子を表す関数に類似します。図3は、サーマル位置検出器で測定された応答特性を示しています。 

センサ時定数は、センサの応答が最大応答の99%に達するのにかかる時間を用いて定義されます。 当社のパワーメーターコンソールでは次のような定義を用いています:「センサが最大応答の99%のレベルに達したとき、センサ時定数の5倍に等しい時間が経過したものとする」。図3において、点線は99%のレベルに対応し、赤い四角はセンサ時定数で定義される時間が経過したときの応答に対応しています。センサの応答特性が時間の関数としてわかっている場合、それをモデルとして使用し、センサの読取値が安定な一定値を示す前に最終的なパワー読取値を予測することができます。  

熱的外乱からのサーマルパワーセンサの保護

正確な測定結果を得るには、動作中のサーマルパワーセンサは空気の流れや熱的外乱から保護する必要があります。さもないと測定値がドリフトしてしまいます。これは高い分解能を有する低パワー用センサで特に重要です。サーマルパワーセンサを手で持って操作すると、体温がセンサやヒートシンクに伝わり、測定結果の精度に悪影響を及ぼす可能性があるため、お勧めいたしません。

Cシリーズのセンサ用コネクタ

D-Sub-9ピン、オス型

DB9 Male

PinConnection
1Not Used
2EEPROM Signal
3Sensor Ground
4TH3
5TH4
6EEPROM Ground
7NTC
8TH1
9TH2

当社では、幅広いパワーメータ&エネルギーメータ用コンソールやパワーセンサ・エネルギーセンサを操作するためのインターフェイスを取り揃えています。 主な仕様は下記でご覧いただけるので、お客様の用途に適したモデルをお選びいただけます。 下記のほかに、センサ内蔵のワイヤレスパワーメータ小型USBパワーメータもご用意しております。

当社のパワーメータ等用のコンソールやインターフェイスは、Cシリーズのセンサとお使いいただく場合は接続したセンサの種類を自動的に認識し、電流値とそれに応じた電圧値を測定します。 Cシリーズのセンサは、コネクタ内に感度特性の校正データが保存されています。 コンソールは、入射波長に対応する感度の値を読み出し、パワーもしくはエネルギの測定値を計算します。

  • フォトダイオードセンサは、入射光の光パワーと波長によって決まる電流を流します。 この電流は、トランスインピーダンスアンプに送られ、このアンプから入力電流に比例した電圧が出力されます。 フォトダイオードの感度は波長に依存するため、正確なパワーの測定値を得るためには、コンソールに正しい波長を入力する必要があります。 コンソールは、接続されたセンサから、入力された波長における感度を読み取り、測定した光電流から光パワーを計算します。
  • サーマルセンサは、入射された光パワーに比例した電圧を送ります。 測定されたセンサの出力電圧とその感度特性に基づいて、コンソールは入射した光パワーを計算します。
  • エネルギーセンサは焦電効果に基づいています。 したがって、エネルギーセンサは、パルスエネルギに比例したピーク電圧を送ります。 エネルギーセンサが認識されると、コンソールはピーク電圧ディテクタを活用し、センサの感度特性からパルスエネルギが計算されます。

センサはセンサが出力する電流や電圧を表示する機能も備えています。 または、測定された電流や電圧をアナログ出力で得ることもできます。

コンソール

Item #PM100APM100DPM400
(Click Photo to Enlarge)PM100APM100DPM400
Key FeaturesAnalog Power MeasurementsDigital Power and Energy MeasurementsDigital Power and Energy Measurements, Touchscreen Control
Compatible SensorsPhotodiode and Thermal PowerPhotodiode and Thermal Power; Pyroelectric
Housing Dimensions
(H x W x D)
7.24" x 4.29" x 1.61"
(184 mm x 109 mm x 41 mm)
7.09" x 4.13" x 1.50"
(180 mm x 105 mm x 38 mm)
5.35" x 3.78" x 1.16"
(136.0 mm x 96.0 mm x 29.5 mm)
Channels1
External Temperature Sensor Input (Sensor not Included)--Instantaneous Readout and Record Temperature Over Time
External Humidity Sensor Input (Sensor not Included)--Instantaneous Readout and Record Humidity Over Time
GPIO Ports-4, Programmable
Source Spectral Correction--Yes!
Attenuation Correction--Yes!
External Trigger Input---
Display
TypeMechanical Needle and LCD Display with Digital Readout320 x 240 Pixel Backlit Graphical LCD DisplayProtected Capacitive Touchscreen with Color Display
DimensionsDigital: 1.9" x 0.5"
(48.2 mm x 13.2 mm)
Analog: 3.54" x 1.65"
(90.0 mm x 42.0 mm)
3.17" x 2.36"
(81.4 mm x 61.0 mm)
3.7" x 2.1"
(95 mm x 54 mm)
Refresh Rate20 Hz10 Hz (Numerical)
25 Hz (Analog Simulation)
Measurement Viewsa
Numericalyesyes
Mechanical Analog Needleyes--
Simulated Analog Needle-yesYes!
Bar Graph-yesYes!
Trend Graph-yesYes!
Histogram-yes-
StatisticsYes!yesYes!
Memory
Type-SD CardNAND Flash
Size-2 GB4 GB
Power
BatteryLiPo 3.7 V 1300 mAhLiPo 3.7 V 2600 mAh
External5 VDC via USB or Included AC Adapter5 VDC via USB
  • これらはコンソールに内蔵されている画面表示メニューです。

インターフェイス

Item #PM101PM102PM103PM101APM102APM103APM101RPM101UPM102UPM103UPM100USB
(Click Photo to Enlarge)PM101PM102PM103PM101APM102APM103APM101RPM101UPM102UPM103UPM100USB
Operation ProtocolUSB, RS232, UART,
and Analog
USB and Analog SMAUSB and
RS232
USB OperationUSB
Sensor Compatibility
Photodiode---
Thermal Power---
Thermal Position & Power--------
Pyroelectric-------
Key Features
C-Series Sensor
DE-9 Connector
USB ConnectorLockableLockableLockableLockableNot Lockable
Serial DE-9 Connector----
SMA Connector(s)-1 Analog Power Output3 Ports: Power, X-Position, and Y-Position3 Ports: AO1, AO2, and
Digital I/O (Configurable as External Trigger Input)
---
DA-15 Universal Connector with
2 Auxiliary I/O Ports
GPIO Ports Also Configurable as Trigger Input (Pin 2) or for Pass/Fail Analysis (Pin 3)----
External Temperature
Sensor Input
(Sensor Not Included)
NTC Thermistor----
Display
TypeNo Built-In Display; Controlled via GUI for PC
Refresh RateaUp to 1000 HzUp to 1000 HzUp to 1000 HzUp to 1000 HzUp to 300 Hz
Measurement Viewsb
NumericalRequires PC
Simulated Analog NeedleRequires PC
Bar GraphRequires PC
Trend GraphRequires PC
HistogramRequires PC
StatisticsRequires PC
Memory
TypeInternal Non-Volatile Memory
for All Settings
Internal Non-Volatile Memory
for All Settings
Internal Non-Volatile Memory for All SettingsInternal Non-Volatile Memory
for All Settings
-
Power
External5 VDC via USB or
5 to 36 VDC via DA-15 Pins 1 and 9
5 VDC via USB5 VDC via USB5 VDC via USB5 VDC via USB
  • PCの設定によります。
  • これらのパワーメータ用インターフェイスにはモニタは内蔵されていません。そのため、すべてのデータ表示は、PC等を用いてソフトウェアOptical Power MonitorのGUIによってご覧いただく形になります。

Posted Comments:
No Comments Posted
Handheld Power Meter with iPad
Click to Enlarge

ワイヤレスパワーメータPM160とiPad mini(付属していません)。PM160はApple社のモバイルデバイスを使ってリモート操作が可能です。

こちらでは当社のパワーセンサおよびエネルギーセンサのラインナップをご紹介しています。対応するパワーメーターコンソールとインターフェイスについては右下の表をご覧ください。

下記のパワーセンサおよびエネルギーセンサのラインナップのほかに、当社ではフォトダイオードまたはサーマルセンサのどちらかを内蔵するオールインワン型のワイヤレス機能付きパワーメータ小型USBパワーメータ、およびコンソール、センサーヘッド、ポスト取付け用のアクセサリを含むパワーメーターキットもご用意しております。

当社では4種類のセンサをご用意しております:

  • フォトダイオードセンサ: フォトダイオードセンサは感度が波長に依存するので、単色光源もしくは単色に近い光源のパワー測定用に設計されています。このセンサから出力される電流は、入射光パワーと波長によって決まります。この電流はトランスインピーダンスアンプにより、入力電流に比例した電圧を出力します。
  • サーマルセンサ: サーモパイルセンサは、広い波長範囲で比較的平坦な応答特性を持つ材料から作られているので、LEDやSLDなどの広帯域光源のパワー測定に適しています。このセンサは、入射光パワーに比例した電圧を出力します。
  • サーマル位置&パワーセンサ:これらのセンサでは4つのサーモパイルセンサが正方形の4象限に配置されています。ユニットは各象限からの出力電圧を比較してビームの位置を算出します。
  • 焦電エネルギーセンサ:焦電センサは焦電効果を通じて出力電圧を発生しパルス光源の測定に適しています(ディテクタの時定数によって繰返し周波数は制限されます)。このセンサは、入力パルスエネルギに比例したピーク電圧を出力します。
Console Compatibility
Console Item #PM100APM100DPM400PM101
Series
PM102
Series
PM103
Series
PM100USB
Photodiode Power-
Thermal Power-
Thermal Position-----
Pyroelectric Energy---

パワー&エネルギーセンサのセレクションガイド

当社のパワー&エネルギーセンサの仕様を比較する際には、2種類の選択をします。下の表(展開します)では、当社のセンサを種類別に分類して(フォトダイオード、サーマル、焦電)、主な仕様を記載しています。

またその下のセレクションガイドのグラフでは、当社のフォトダイオードならびにサーマルパワーセンサの全ラインナップを波長範囲(左)そしてパワー範囲 (右)で比較できるようになっています。枠内には型番とセンサの仕様の範囲が記載されています。グラフにより、特定の波長範囲またはパワー範囲に適したセンサーヘッドが特定しやすくなっております。

Photodiode Power Sensors
Thermal Power Sensors
Thermal Position & Power Sensors
Pyroelectric Energy Sensors
  • フォトダイオードセンサの応答時間。これらのセンサを使用した際の、実際のパワーメータの応答時間は、お使いのパワーメーターコンソールの更新速度によって制限されます。
  • センサ固有の応答時間の典型値(0~95%)。当社のパワーメーターコンソールは、センサ固有の応答時間がおよそ1 s以上の場合、本来の応答時間よりも短い時間スケール(通常1秒未満)で光パワーの推定値を表示することができます。S415C、S425C、S425C-Lの固有の応答時間は十分早いため、このような測定表示の高速化によるメリットは無く、この機能は使用できません。詳細は、こちらの「動作」タブをご参照ください。
  • 断続的な使用の場合(最大露光時間はS401Cでは20分、その他は2分)。
  • 全ての焦電センサは20 msの熱時定数、τを有します。この値は1パルスからの回復にどの位の長さを要するかを示しています。正しいエネルギーレベルを検出するには、パルスは0.1τより短く、ご使用になる光源の繰返し周波数は1/τよりも低くなくてはなりません。

センサのラインナップ
(波長範囲)

Sensors by Wavelength

センサのラインナップ
(パワー範囲)

Sensors by Power

Sensor Key

サーマル位置センサ

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
S440C Support Documentation
S440Cサーマルパワーセンサーヘッド、位置検出、0.19~20 µm、5 W、17 mm x 17 mm
¥166,400
Lead Time
S442C Support Documentation
S442Cサーマルパワーセンサーヘッド、位置検出、0.19~20 µm、50 W、Ø17.5 mm
¥146,900
7-10 Days