動画:フォトニクス実験の方法


動画:フォトニクス実験の方法


Please Wait

 

 

フォトニクス実験のためのHow-To動画集

何かを学ぶ上で、誰かが行っているのを見ることが最良の方法である場合があります。ここではそのような動画を提供し、私たちが実験室でよく使用しているコツや秘訣、方法などを共有していきたいと考えています。ご質問等がございましたら当社までご連絡ください。

*多くの動画では、日本語の字幕付きでご用意しております。

 

 

光学テーブルに対するレーザービームの高さ調整

 

  

レーザービームが光学テーブルの表面に水平に伝搬するようにアライメントする方法を2つご紹介します。

最初の方法では、レーザービームのあおり調整(チップ&チルト)を行い、ポインティング角度の調整を行います。ルーラを使用して、レーザービームの高さを調整するとともに、テーブルのタップ穴の列に沿うように向きを調整します。

2つ目の方法として、この調整済みのビームを用いて、固定されたレーザ光源からのビームの向きと高さの両方を変更する方法を実演します。異なる高さに設定された2つのミラーを用いて、ビームをテーブルの別のタップ穴の列に沿うように向けます。次に、2つのアイリスを用いて、ビームの高さを2つ目のミラーの高さに合わせます。

ここで使用しているコンポーネントは、レーザーモジュールPL202、キネマティックマウントKM100、アダプタAD11NT、ルーラBHM1、ミラーPF10-03-P01、アイリスIDA25です。

最終更新日:2020年9月8日

 

 

パワーメータの精度を高めるための、波長、レンジ、およびゼロオフセットパラメータの設定方法

 

  

パワーメータはパワーセンサへの入射光に合わせて設定を構成する必要があります。パワーメータを設定する際の重要な3つのパラメータは、光の中心波長、測定しようとする光パワーの最大値、および周囲の光を検出することによるゼロオフセットです。

この3つのパラメータの設定方法とその設定時に考慮すべき事項について、パワーメータPM400、ファイバ出力レーザ光源S3FC520、光パワーセンサS120Cを用いて実演と解説をしています。

必ず所属する研究機関等のレーザ安全ガイドラインに従ってください。この実演で使用されている低パワーの光源とは異なる他のレーザ光源を使用した場合は、後方反射によってレーザが損傷する可能性があります。人体やレーザに対して危険な迷光反射の影響は、不要なときにはレーザービームをブロックすることで軽減することができます。

最終更新日:2020年9月24日

 

 

移動ステージの設置方法と電動アクチュエータの取付け方

 

  

ここでは、移動ステージに取付けられている手動アジャスタを電動アクチュエータに交換する方法を、2つの例で実演しています。ここでご紹介している方法を用いることで、ステージを傷つけることなくアジャスタを交換できます。

最初の例では、移動量12.7 mmのリニア移動ステージMT1B/Mを使用します。調整ネジをステッピングモーターアクチュエータZFS13Bに交換します。動画後半の2番目の例では、移動量25.4 mmのリニア移動ステージXR25P/Mのマイクロメータを、DCサーボモーターアクチュエータZ825Bに交換します。

また、これらのステージをテーブルやブレッドボードに取り付ける際の最適な方法や、ロッキングプレートの使用方法についてもご紹介しています。

最終更新日:2020年9月4日

 

 

ポストホルダをテーブルまたはベースに固定するときに注意すべきネジの長さについて

 

  

ポストホルダをベースやテーブルに固定する際に、ネジがポストホルダの底部から突き出ていて困ることがあります。そのようなネジが突き出た状態では、ポストホルダの高さ調整範囲が制限されてしまいます。さらに、ポストをポストホルダ内で回転したときに、意図せずに突き出たネジにポストをねじ込んでしまう場合もあります。

これを防ぐ方法は、ポストホルダを固定するためのセットスクリュまたはキャップスクリュを選ぶ際に、それらのネジの長さを考慮に入れることです。この動画では、ポストホルダの底部から突き出たネジによって生じる問題と、その解決方法をご紹介します。また、ポストホルダをベースに固定する場合とテーブルに直接固定する場合についての比較も行っています。

ここで使用しているコンポーネントは、Ø12 mm~Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ポストホルダ、ベースBA2/MØ12 mm~Ø12.7 mmポストキャップスクリュセットスクリュ、およびアイリスです。

最終更新日:2020年9月24日

 

 

フリースペース型アイソレータのレーザ波長に応じた調整

 

  

ファラデーアイソレータを調整することで、光源からの光パワーを適切に透過させ、光源に向かって戻る反射光を効果的に抑えることができます。この実演では、動作波長範囲が510 nm~550 nmの偏光依存性を有するフリースペース型アイソレータIO-3-532-LP、ポスト用カラーR2T、520 nmのコリメート光を出力する直線偏光レーザ PL201、シリコンパワーセンサS120C、パワーメータPM400を使用しています。

これらの光学アイソレータからは直線偏光が出射され、また入射光が直線偏光のときに最良の性能が得られます。

必ず所属する研究機関等のレーザ安全ガイドラインに従ってください。この実演で使用されている低パワーの光源とは異なる他のレーザ光源を使用した場合は、後方反射によってレーザが損傷する可能性があります。人体やレーザに対して危険な迷光反射の影響は、不要なときにはレーザービームをブロックすることで軽減することができます。

最終更新日:2020年9月10日

 

 

直線偏光子の軸をテーブルに対して垂直または平行にアライメントする方法

 

  

多くの光学セットアップの光路は、光学テーブルに対して平行になるようにセットします。この場合、一般には入射面 とp偏光の向きはテーブル面に対して平行に、s偏光の向きはテーブル面に対して垂直になります。したがって、pまたはs偏光が通過するようにアライメントされた偏光子の軸は、テーブル面に対してそれぞれ平行または垂直になるようにアライメントされます。

偏光子を透過する光パワーの読み取り値を用いて、偏光子の軸を光学テーブルに対して垂直になるようにアライメントする手順について、説明と実演を行います。次に、偏光子の軸をテーブル面に水平にアライメントする3つの方法の概要について説明し、直交する偏光子を使用した方法を実演しています。より正確な測定値を得るためのヒントやコツについてもご紹介しています。

ここで使用しているコンポーネントは、コリメートされたレーザ偏光ビームスプリッタ直線偏光子精密回転マウント光パワーセンサ、およびパワーメータです。また、ポスト用カラールーラも使用しています。

最終更新日:2020年10月23日

 

 

ハンドヘルド型スクライブを使用して大きな直径の石英ファイバをクリーブする方法

 

  

ハンドヘルド型スクライブを用いて大きな直径の光学ファイバを手でクリーブすることで、光学的品質の優れたファイバ端を得ることができます。コア径400 µmのマルチモードファイバを使用してその手順を実演します。

ファイバ端から保護ポリマのバッファを除去し、ファイバをフラットな面に固定します。次に、ハンドヘルド型スクライブでファイバの外側の面に切り込みを入れます。スクライブでは、ファイバのコア部分から離れたファイバのクラッド部分に、浅く切り込みが入るようにしてください。直径の小さなファイバをクリーブする場合は、力を加減しながらゆっくりとスクライブを行い、切り込みを深く入れすぎないようにしてください。スクライブを動かさず、軽くファイバに押し付けるだけで十分な場合もあります。切り込みを入れた部分を挟んで縦方向に力を加えてクリーブします。

アイルーペを使ってファイバ端の状態を目視で評価する方法も実演しています。品質の良い端面はファイバの縦軸に対して垂直でフラットな面になっています。クリーブされた端面からの出射光をスクリーンで観察し、その強度分布から端面の品質に関する情報を得る方法なども紹介しています。

ここで使用しているコンポーネントは、ファイバーバッファーストリップ用ツールルビー製スクライブ、 an SMAファイバ素線ターミネータアイルーペ(倍率10倍)ファイバーグリッパファイバ出力型LED観察スクリーン簡単脱着式調整可能ファイバークランプ、および自立型プラットフォームです。

最終更新日:2020年11月3日

 

 

光ファイバ用コンポーネントの挿入損失測定

 


  

挿入損失は、光ファイバーネットワークにデバイスを追加することで発生する光パワーの低下を測定することで得られます。デバイスの挿入損失の原因となる光学的損失には、素材固有の特性による反射、吸収、散乱のほか、マイクロベンディング損失および曲げ損失、分岐比、接続損失、コネクタ損失などが含まれます。

動画では、シングルエンド挿入損失の測定方法を実演しています。このアプローチでは、まず参照用ケーブルを光源に取り付け、そのケーブルから出力される光パワーを測定します。次に、アダプタを使用して試験対象のコンポーネントを参照用ケーブルに取り付けます。取付けられたコンポーネントの選択した出力ポートからの光パワーを測定します。挿入損失は、このパワーの読み取り値と参照用ケーブルからの出力光パワーの測定値との比を求め、その比をデシベル(dB)単位で表します。

シングルエンド挿入損失の測定値には光がデバイスに結合する際の損失が含まれますが、その主たる原因がアダプタ内のファイバーコアのミスアライメントによる場合が多く見られます。しかし、この測定値には、デバイスからの出力光がファイバーネットワークの次のコンポーネントに結合するときに発生する損失と同じタイプの損失は含まれていません。また、挿入損失は波長に依存し、測定時のデバイスの入力ポートおよび出力ポートの組み合わせによって異なるということにもご注意ください。これは、分岐比、曲げ損失、吸収、散乱、反射、および2つのポート間の光路に沿った他のすべての減衰要因の違いによるものです。

ここで使用しているコンポーネントは、ファイバ出力型レーザ光源アダプタファイバ出力光源用パワーセンサパワーメータ分岐比50:50のファイバーカプラシングルモードファイバーパッチケーブルです。

最終更新日:2020年12月3日

 

 

1/4波長板を使用して円偏光に変換する方法

 


  

直線偏光ビーム対して1/4波長板を置くことで円偏光に変換できますが、いくつかの条件を満たす必要があります。1つは光の波長が波長板の動作範囲内にあることです。もう1つは、波長板の直交するスロー軸とファスト軸が、直線偏光の偏光方向に対して45° の位置にセットされていることです。この条件が満たされたとき、入射光の2つの軸に平行な成分の強度は等しくなります。波長板は、スロー軸に平行な成分を、ファスト軸に平行な成分に対して1/4波長分(/2)だけ遅延させます。この遅延効果により、直線偏光は波長板で円偏光に変換されます。

動画の最初では、直線偏光の偏光方向を波長板のファスト軸、スロー軸、およびその間の角度に設定して入射したときに得られる結果を図解しています。角度や向きは、光の伝搬方向の逆方向から光源を視る見方で描かれています。次に、入射光側の偏光子と出射光側の偏光子を互いに直交する方向に設定し、偏光によって変化するパワーを測定する手順を紹介します。波長板を2つの偏光子の間に挿入し、向きを変えてその影響を調べます。波長板から出射された円偏光の品質は、2番目の偏光子の透過軸を回転させることで確認できます。回転したときのパワーの読み取り値の変化が小さければ、光はより円偏光に近いことになります。

このデモンストレーションでは、HeNeレーザ(光アイソレータ付き)、V字型クランプマウント精密回転マウント1/4波長板フィルム型直線偏光子パワーセンサ、パワーセンサ用SM1ネジ付きアダプタSM1レンズチューブおよび光パワーメータを使用しています。

最終更新日:2020年12月30日

 

 

直線偏光子を入射面に対して45°にアライメントする方法

 

  

直線偏光子の透過軸は、2枚の直線偏光子を補助的に使用することで、入射面に対して45°に設定することができます。まず、補助的な2枚の直線偏光子の軸を、入射面に対してそれぞれ平行および垂直になるようにアライメントします。次に3枚目の偏光子の透過軸を回転させて前述の2枚の偏光子の軸に対して45°の角度にすると、その透過軸は入射面に対して45°になります。

動画では、入射面が光学テーブルに対して平行な場合について実演しています。1枚目の偏光子の軸をテーブルに対して平行にアライメントする手順では、偏光子を垂直軸の周りに180°回転させる操作を繰り返し行う必要があります。直線偏光子アセンブリは長方形のベースを用いており、固定式位置決めプレート(フォーク)を用いてコーナの位置決めができます。このフォークにより、偏光子アセンブリを垂直軸回りに反転させた後も、素早く正確に元の位置に設置できます。180°の反転操作のたびに、偏光子の透過軸を最初は手動で回転させ、最後にはマウントに取付けられているマイクロメータ(mic)で微調整します。1枚目の偏光子の軸がアライメントできたら、2枚目の偏光子の軸をそれに直交させます。このとき、2枚目の偏光子の透過光は最小になります。

3枚目の偏光子を他の2枚の偏光子の間に設置し、透過軸を回転させます。その回転角度により3枚の偏光子を透過する光のパワーは変化し、入射面に対して45°のときに透過光パワーは最大になります。この結果を確認し、またディテクタで検出される可能性のある最大光パワーを見積もる一つの方法として、余弦二乗法則(マリュスの法則)を利用する方法があります。これを利用することで、直線偏光子への入射光が直線偏光の場合の出射光パワーを算出することができます。

このデモンストレーションでは、コリメート型レーザーモジュールフィルム型直線偏光子精密回転マウントパワーセンサ、パワーセンサ用SM1ネジ付きアダプタSM1レンズチューブ光パワーメータを使用しています。

最終更新日:2021年2月8日

 

 

2本のシングルモードファイバから出力された光を自由空間を介して結合するための
ファイバーコリメータのアライメント方法

 

  

光ファイバのセットアップの間に2つのコリメートレンズを挿入することによって、様々なビームへの操作が可能な自由空間光を得ることができます。1つ目のコリメータは出射側ファイバからの発散光を受光し、それによってコリメートされた自由空間ビームは2つ目のコリメータに向けてほぼ一定の径で伝搬します。2つ目のコリメータは自由空間ビームを受光し、受光側のファイバに結合します。こちらの動画においてペアで使用されているコリメーターパッケージのように、ファイバを直接ファイバーコネクタに接続するように設計されている製品がございます。

出射側のファイバからの光を100%の効率で受光側のファイバに結合できれば理想ですが、実際には常に反射、散乱、吸収、ミスアライメントなどによって損失が生じます。通常、光損失の最も大きな原因となるミスアライメントは、こちらの動画でご紹介しているアライメント法や安定化の方法により最小化することができます。

この動画では、出射側のファイバとしてシングルモードファイバを使用しています。2つ目のコリメータに入射する光パワーと、受光側のファイバから出射される光のパワーを測定しています。受光側のファイバがコア径50 µmのマルチモードファイバの場合、アライメントを行うことで、2つ目のコリメータに入射した光パワーの91%が受光側ファイバからの出射光として測定されました。受光側のファイバがシングルモードファイバの場合、この値は86%になりました。動画では、コリメータの設計の違いと、その違いがコリメート光の特性に及ぼす影響などについてもご説明しています。

このデモンストレーションでは、ファイバ出力型レーザ光源トリプレットレンズのファイバーコリメータキネマティックマウント、マウントに取り付けるコリメータ用アダプタパワーセンサ、パワーセンサ用SM1ネジアダプタSM1ネジ付きファイバーアダプターキャップパワーメータ、ファイバーパッチケーブル(FC/PCシングルモードハイブリッドシングルモードステップインデックスマルチモード)、ファイバーコネクタ用クリーナ、ファイバーパッチケーブル用 収納リール2インチポスト0.5インチポストホルダを使用しています。

最終更新日:2021年4月1日

 

 

TO-Can型半導体レーザのセットアップ

 

  

TO-Can型半導体レーザをマウント内に取り付けて、温度と電流の制御下で動作するように設定する際、誤ってレーザに損傷を与えたり破損したりする可能性が多くあります。このガイドでは、人体と半導体レーザを損傷の危険から守る方法を順を追ってご説明しています。

静電気放電(ESD)によるレーザ破損の危険を避けるために、ESDストラップをご提供していますが、これはストラップが接地し、正しく装着されている場合にのみ有効です。動画のようにストラップを装着すると、ストラップの金属プレート部分が常に肌に接触される状態になります。静電気の生じやすい環境やクリーンルーム環境で使用する場合は、ローションで肌に潤いを与えるとより良いでしょう。

半導体レーザを誤ったサイズのソケットに押し込んで、損傷させないようにしてください。動画で表示されているピンの物理的寸法を参照して、対応するマウントを見つけてください。半導体レーザに誤った方向で電流を流すことも危険なため、ソケット内のレーザを正しい向きにし、マウントのスイッチの極性を正しく設定することも重要です。通常、電流ドライバにも極性の設定があります。ダイオードの方向と、マウントおよびドライバの設定については、レーザのピン配列もしくは回路図に記載の情報を確認して決定してください。記号の意味はビデオ内で説明されています。

過剰な動作温度と駆動電流はどちらも危険ですが、正しく設定された電流および温度コントローラを使用することでリスクは低減されます。そのセットアップについては動画で実演されています。電流ドライバを設定する際に誤解が生じやすい2つのパラメータや、最大パワーおよび最大電流を適切に使用する方法も示されています。

このデモンストレーションでは、ESDストラップTO-can型半導体レーザ半導体レーザ用マウントフレクシャークランプベースピンセットレーザ用保護メガネ積分球フォトダイオードパワーセンサパワーメータ電流コントローラ温度コントローラを使用しています。

最終更新日:2021年5月7日


Posted Comments:
No Comments Posted