QCL用高出力電流/TECコントローラー


  • High Compliance Voltages Designed to Support QCL Lasers
  • Drive Currents up to 2 A or 5 A
  • Provides TEC Currents up to ±15 A
  • 0.002 °C Temperature Stability Over 24 hrs

ITC4005QCL

Designed for Driving QCLs

CAB4005

Connector Cable for Lasers

The main measurement display
shows readout values and device
status information.

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TECの特長
適用可能な温度センサ
TECの安全性の特長
  • 調整可能なTEC出力電流リミット設定
  • 調整可能な温度リミット設定
  • 温度範囲保護機能
  • 誤接続ならびにセンサ故障アラーム
半導体レーザーコントローラの特長
適用可能な光学ディテクタ
半導体レーザの保護機能
  • 調整可能なレーザ電流リミット設定
  • 調整可能なレーザ出力リミット設定
  • レーザの過電圧保護
  • 過温度保護

特長

  • 高いコンプライアンス電圧で高出力な量子カスケードレーザ(QCL)を駆動
    • ITC4002QCL:17 V
    • ITC4005QCL:20 V
  • ≤2 A(ITC4002QCL)または≤5 A (ITC4005QCL)の駆動電流でレーザを駆動
  • 連続発振(CW)または準連続発振(QCW)動作
  • LEDも駆動可能
  • アクティブ電源管理による高効率動作
  • 優れた温度安定性:0.002°C(24 時間)
  • デジタルPID制御ではP、I、Dを別々に設定可
  • 自動PIDチューニング機能
  • 調整可能な温度センサーオフセット
Item #aITC4002QCLITC4005QCL
Current Control Range0 to 2 A0 to 5 A
Compliance Voltage17 V20 V
Photocurrent Measurement Ranges2 mA / 20 mA
QCWb Mode Pulse Width Range100 µs to 1 s
QCWc Repetition Rate Range1 ms to 5 s (0.2 to 1000 Hz)
TEC Current Range-15 to +15 Ad
TEC Compliance Voltage>15 V
TEC Output Power (Max)>225 W
Temperature Range (Max)-150 to +150 °Cc
Supported Temperature
Sensors
Thermistors (TH10K), Pt100 (TH100PT), Pt1000, AD590, AD592, LM335, LM235, LM135, LM35
  • 詳しい仕様については、「仕様」のタブをご参照ください。 ITC4002QCLならびにITC4005QCLは、高いコンプライアンス電圧で当社の高出力量子カスケードレーザ(QCL)を駆動できます。このドライバの、当社の量子カスケードレーザ(QCL)ならびにインターバンドカスケードレーザ(ICL)への適用については、こちらの「ドライバ」タブでご覧になれます。
  • 準連続発振。
  • 適用できる制御範囲はセンサのパラメータに依存します。
  • TEC出力電流リミット値は、製品出荷時には低い値に設定されています。ご使用開始前に、リミット値を適正な温度に設定してください。

当社の半導体レーザ電流/TECコントローラは、17 V(ITC4002QCL)または20 V(ITC4005QCL)の高いコンプライアンス電圧により、高出力量子カスケードレーザ(QCL)を駆動します。電流コントローラLDC4000シリーズ温度コントローラTED4015の機能を組み込んだ複合装置です。ITC4002QCLならびにITC4005QCLは、最大2 Aまたは5 Aの駆動電流で半導体レーザに精密かつ安定的に電流を供給します。 どちらも24時間で0.002 °C以内の優れた温度安定性があります。 適切なノイズ性能を得るためには、コントローラの最大定格電圧、電流がレーザを動作させるために必要な電圧、電流に最も近く、かつ超えているコントローラをお選びください。

このコントローラは全ての半導体レーザとモニタ用ダイオードのピン配置、ならびに当社の2タブ付きCマウントQCLまたはICLパッケージに対応します。定電流(CC)または定光出力(CP)モードがあるのが特長です。一般的な温度センサはほとんどご使用いただけます。デジタルPIDコントローラにより異なる熱負荷にも適応可能です。PIDコントローラは内蔵のPID自動設定機能、またはP、I、Dのパラメータをそれぞれ設定することによって操作できます。詳細については「追加情報」タブをご覧ください。

ITC4002QCLならびにITC4005QCLは、前面パネルキーならびに大型で読み取りが簡単なグラフィックLCDディスプレイ上の操作メニューから制御します(サンプルをご覧になりたい方は「画面表示」タブをご覧ください)。またこれらのコントローラは、SCPI準拠のUSBインターフェイスによっても制御ができます。より高度な設定や高い測定分解能設定はUSB操作でご提供しています。前面パネルの分解能は、画面の解像度ならびにリフレッシュレートによって制限されてしまうからです。また、様々な出力端子やデジタルI/Oポートが付いており、多くの制御や機器接続が可能です。内蔵のファンクションジェネレータにより、レーザ出力のアナログ変調も簡単にできます。

その他にも、準連続発振(QCW)動作モード、簡単なPID自動設定、半導体レーザならびにTEC素子の多様な保護機能など、高度な機能が多数備わっております(詳細については「追加情報」タブをご覧ください)。また、静かで電源効率の良い動作が可能な設計となっております。以上の機能により、ITC4002QCLならびにITC4005QCLは、中~高出力のQCL、ICL、半導体レーザを研究現場や製造環境において安全かつ確実に動作する用途に適しています。当社ではこれらのコントローラを24か月ごとに校正することをお勧めしております。当社では再校正サービスを提供しております。詳細は当社までお問い合わせください。

当社ではコンプライアンス電圧が11 Vまたは12 Vの半導体レーザ駆動電流/TECコントローラもご用意しております。

ドライバーソフトウェア、ならびにSCPI、LabVIEW™、Visual C++、Visual C#、Visual Basicのプログラミングリファレンスガイドについては「ソフトウェア」のタブをご覧ください。

半導体レーザ動作モード

半導体レーザは、お客様が設定するレベルでレーザ電流を精密に保つ定電流(CC)モード、あるいは光パワーセンサを使って、レーザ出力パワーをモニタし、アクティブな一定出力制御を行う定出力(CP)モードで駆動できます。 低ノイズ、高応答速度が要求される場合にはCCモードの方が望ましいですが、このモードでは一般的に温度の安定化も必要となります。 CPモードでは、ほとんどのレーザーパッケージに内蔵されている内部フォトダイオードまたは外部フォトダイオードによるフィードバックを利用して、レーザの出力パワーをアクティブに安定化します。

20 Aピークの100 µsパルス

QCW Pulse Operation of the Laser Controller

図:ITC4020をQCWモードで動作時、電流20 A、幅100 µsの短パルスを示したオシロスコープのスクリーンショット

ITC4002QCLならびにITC4005QCLには、モニタ用の入力端子が2つあります。1つはフォトダイオード用で、もう1つはサーモパイル用です。いずれかを半導体レーザの制御にお選びいただけます。 外部入力、または内蔵のファンクションジェネレータを介したアナログ変調で、CCモードならびにCPモードの半導体レーザに変調をかけることができます。 レーザ駆動電流に比例する信号電圧がモニタ用に出力されます。

パルス動作

半導体レーザードライバのITC4000シリーズは、用途によって連続発振(CW)または準連続発振(QCW)モードで動作させることができます。 右図は、コントローラの性能を示すオシロスコープのスクリーンショットです。QCWモードで動作中の電流/TECコントローラITC4020の出力電流がオシロスコープで測定されています。 ITC4020は、ピーク電流20 Aでシャープかつ正確な100 µsパルスをオーバーシュート無しで生成します。 ITC4002QCLならびにITC4005QCLは、それぞれの電流範囲で同様の性能を発揮します。 内蔵されているパルスジェネレータは、調節可能な繰り返し周波数による内部トリガか、ユニットの背面のBNCジャックから介する外部トリガによって開始されます。

半導体レーザ保護特性

電流リミット値: レーザ電流が最大値を超えないよう、電流リミット値を精密に設定することができます。 また誤調整を防ぐため、この機能へ簡単にアクセスできないように設計されています。 あらかじめ設定された値を超えてレーザ駆動電流を増加させようとすると、表示と短い警告音が発せられます。 外部変調機能を使用する際にも電流リミット値を超えた電流供給はできません。

電流電源:
電流電源とレーザの接続が遮断された場合、電流電源のスイッチは自動的にOFFになります。 開回路状態は、コントローラ上の「OPEN」の表示と短い警告音で知らされます。 レーザ電流は、独立したレーザONキーによってONとOFFに切り替えます。 スイッチをOFFにするとデバイス内の電子スイッチが半導体レーザを短絡させ、保護します。 スイッチをONにするとソフトスタートによって過電圧することなくレーザ電流がゆっくりと増加します。 ラインに故障が生じてもレーザ電流は過渡的な影響を受けません。 AC電源からの過電圧は、内蔵の電気フィルタ、トランスの遮断機構により抑えられ、さらに筐体をしっかりアースすることによって効果的に抑制されます。

TECコントローラ

電流/TECコントローラITC4002QCLならびにITC4005QCLには高性能のデジタルTECコントローラが内蔵されており、最大±15 Aの電流を出力します。24時間で0.002 °Cの優れた温度安定性とTECコントローラTED4015と同様の保護機能と操作機能を備えています。 デジタルPIDコントローラは、個々に調節可能なパラメータ、あるいは自動PID調整機能(詳細については、TECコントローラTED4015の製品ページをご覧ください)によって、様々な熱負荷を適用できます。 温度センサ入力部の最大制御範囲は、サーミスタの場合100 Ω~1 MΩ、温度センサICや白金RTDセンサの場合-55~150 °Cです。 実際の温度範囲は、接続したセンサや温度設定によって制限されます。 TEC素子を最大限に保護するために ITCシリーズはTECコントローラTED4015と同等の機能を備えています。 保護機能には、調節可能なTEC出力電流リミット値ならびに温度センサ誤動作警報が含まれます。

これらのコントローラは、実際の温度と設定温度の差に比例したモニタ信号を供給します。 背面パネルのBNCコネクタにオシロスコープまたはアナログデータ取得デバイスを接続し、異なる熱負荷に対する温度収束特性をモニタすることができます。

レーザ電流コントローラ

Item #ITC4002QCLITC4005QCL
 Front PanelaRemote ControlaFront PanelaRemote Controla
Current Control (Constant Current Mode)
Laser Diode Current Range0 to 2 A0 to 5 A
Compliance Voltage17 V20 V
Setting / Measurement Resolution100 µA32 µA1 mA80 µA
Accuracy±(0.1% + 800 µA)±(0.1% + 2 mA)
Noise and Ripple (10 Hz to 10 MHz, rms,
Typical, w/o Noise Reduction Filter)
<20 µA<250 µA
Noise and Ripple (10 Hz to 10 MHz, rms,
Typical, w/ Noise Reduction Filter)
<5 µA<50 µA
Drift, 24 Hours (0-10 Hz, Typical,
at Constant Ambient Temperature)
<150 µA<300 µA
Temperature Coefficient≤50 ppm/°C
Current Limit
Setting Range2 mA to 2 A5 mA to 5 A
Setting Resolution100 µA32 µA1 mA80 µA
Accuracy±(0.12% + 1.6 mA)±(0.12% + 3 mA)
Power Monitor Input - Photodiode
Photocurrent Measurement Ranges0 to 2 mA / 0 to 20 mA
Photocurrent Measurement Resolution
(2 mA Range / 20 mA Range)
1 µA / 10 µA32 nA / 320 nA1 µA / 10 µA32 nA / 320 nA
Photocurrent Accuracy
(2 mA Range / 20 mA Range)
±(0.08% + 0.5 µA) / ±(0.08% + 5 µA)
Photodiode Reverse Bias Voltage0 to 10 V
Photodiode Input Impedance~0 Ω (Virtual Ground)
Power Monitor Input - Thermopileb
Voltage Measurement Ranges0 to 10 mV / 0 to 100 mV / 0 to 1 V / 0 to10 V
Voltage Measurement Resolution
(for 10 mV / 100 mV / 1 V / 10 V Range)
1 µV / 10 µV /
100 µV / 1 mV
0.16 µV / 1.6 µV /
16 µV / 160 µV
1 µV / 10 µV /
100 µV / 1 mV
0.16 µV / 1.6 µV /
16 µV / 160 µV
Voltage Measurement Accuracy
(for 10 mV / 100 mV / 1V / 10 V Range)
±(0.1% + 10 µV) / ±(0.1% + 100 µV) /
±(0.1% + 1 mV) / ±(0.1% + 5 mV)
Voltage Input Impedance1 MΩ
Laser Power Control (Constant Power Mode)
Photocurrent Control Rangesc0 to 2 mA / 0 to 20 mA
Photocurrent Setting Resolution1 µA / 10 µA32 nA / 320 nA1 µA / 10 µA32 nA / 320 nA
Thermopile Voltage Control Rangesc1 µV to 10 mV / 10 µV to 100 mV /
100 µV to 1 V / 1 mV to 10 V
Thermopile Voltage Setting Resolution1 µV / 10 µV /
100 µV / 1 mV
0.16 µV / 1.6 µV /
16 µV / 160 µV
1 µV / 10 µV
100 µV / 1 mV
0.16 µV / 1.6 µV /
16 µV / 160 µV
Power Limit (Constant Power Mode)
Photocurrent Limit Setting Rangesc5 µA to 2 mA / 50 µA to 20 mA
Photocurrent Limit Resolution (2 mA Range/ 20 mA Range)1 µA / 10 µA128 nA / 1.28 µA1 µA / 10 µA128 nA / 1.28 µA
Photocurrent Limit Accuracy±20 µA / ±200 µA
Thermopile Voltage Limit Setting Rangesc1 µV to 10 mV / 10 µV to 100 mV / 100 µV to 1V / 1 mV to 10V
Thermopile Voltage Limit Resolution1 µV / 10 µV /
100 µV / 1 mV
730 nV / 7.3 µV /
73 µV / 730 µV
1 µV / 10 µV
100 µV / 1 mV
730 nV / 7.3 µV
73 µV / 730 µV
Thermopile Voltage Limit Accuracy±10 µV / ±100 µV / ±1 mV / ±10 mV
 Front PanelaRemote ControlaFront PanelaRemote Controla
Laser Voltage Measurement
Measurement Principle4-Wire
Measurement Resolution1 mV320 µV1 mV320 µV
Accuracy±30 mV
Laser Overvoltage Protection
Setting Range1 V to 17 V1 V to 20 V
Resolution1 mV
Accuracy±70 mV
Laser Current Monitor Output
Load Resistance>10 kΩ
Transmission Coefficient5 V/A ± 5%2 V/A ± 5%
External Modulation Input
Input Impedance10 kΩ
Small Signal 3dB Bandwidth,
CC Mode w/o Noise Reduction Filter
DC to 130 kHz (2 Ω Load)DC to 100 kHz (1 Ω Load)
DC to 50 kHz (5 Ω Load)
Small Signal 3dB Bandwidth,
CC Mode w/ Noise Reduction Filter
DC to 10 kHz (2 Ω Load)DC to 6 kHz (1 Ω Load)
DC to 5 kHz (5 Ω Load)
Modulation Coefficient, CC Mode200 mA/V ± 5%500 mA/V ± 5%
Modulation Coefficient, CP Mode, Current Sensorc200 µA/V / 2 mA/V ± 5%
Modulation Coefficient, CP Mode, Voltage Sensorc1 mV/V / 10 mV/V / 100 mV/V / 1 V/V ± 5%
Internal Laser Modulation
WaveformsSine, Square, Triangle
Frequency Range20 Hz to 130 kHz20 Hz to 100 kHz
Modulation Depth0.1 to 100%
QCW Mode
Pulse Width Range100 µs to 1 s
Pulse Width Resolution1 µs
Repetition Rate Range1 ms to 5 s (0.2 to 1000 Hz)
Repetition Rate Resolution10 µs
Trigger
InputRising Edge Triggered, Starts QCW Pulse with Internal Adjusted Width
Input LevelTTL or 5 V CMOS
OutputActive High, Tracks Pulse Width
Output LevelTTL or 5 V CMOS
Death Time to Next Pulse>10 µs
  • 分解能は前面パネルのディスプレイの解像度により制限されます。 リモートコントロールにより、高い解像度のモニタを用いることでより高い分解能が得られます。
  • サーモパイルパワーモニタ入力端子は、アンプ内蔵センサならびに電圧出力のパワーメータにもご使用になれます。
  • 選択された測定レンジに依存します。

温度制御

Item #ITC4002QCLITC4005QCL
 Front PanelaRemote ControlaFront PanelaRemote Controla
TEC Current Control
Control Range-15 to +15 A
Compliance Voltage>15 V
Maximum Output Power>225 W
Resolution, CC Mode1 mA0.1 mA1 mA0.1 mA
Accuracy± (0.2% + 20 mA)
Noise and Ripple (Typical)<10 mA rms
TEC Current Limit
Setting Range0.1 A to 15 Ab
Resolution1 mA0.1 mA1 mA0.1 mA
Accuracy± (0.2% + 10 mA)
NTC Thermistor Sensors
Resistance Measurement Ranges100 Ω to 100 kΩ / 1 kΩ to 1 MΩ
Control Range Maxc-150 to +150 °C
Temperature Resolution0.001 °C
Resolution (Resistance, 100 kΩ/1 MΩ Range)0.1 Ω / 1 Ω0.03 Ω / 0.3 Ω0.1 Ω / 1 Ω0.03 Ω / 0.3 Ω
Accuracy (100 kΩ/1 MΩ Range)± (0.06% + 1 Ω / 5 Ω)
Temperature Stability (24 hours typ.)c<0.002 °C
Temperture Coefficient<5 mK/°C
IC Sensors
Supported Current Temperature SensorsAD590, AD592
Supported Voltage Temperature SensorsLM335, LM235, LM135, LM35
    Control Range with AD590-55 to +150 °C
    Control Range with AD592-25 to +105 °C
    Control Range with LM335-40 to +100 °C
    Control Range with LM235-40 to +125 °C
    Control Range with LM135-55 to +150 °C
    Control Range with LM35-55 to +150 °C
Resolution0.001 °C0.0001 °C0.001 °C0.0001 °C
Accuracy AD590 Current± (0.04% + 0.08 µA)
Accuracy LM335/LM35 Voltage± (0.03% + 1.5 mV)
Temperature Stability (24 hours)<0.002 °C
Temperature Coefficient<5 mK/°C
 Front PanelaRemote ControlaFront PanelaRemote Controla
Pt100/Pt1000 RTD Sensors
Temperature Control Range-55 to +150 °C
Resolution0.001 °C0.0003 °C0.001 °C0.0003 °C
Accuracy (4-Wire Measurement)±0.3 °C
Temperature Stability (24 hours)<0.005 °C
Temperature Coefficient<20 mK/°C
Temperature Window Protection
Setting Range Twin0.01 to 100.0 °C
Protection Reset Delay0 to 600 s
Window Protection OutputTTL or 5 V CMOS
Temperature Control Output
Load Resistance>10 k Ω
Transmission CoefficientΔT * 5V / Twin ±0.2 % (Temperature Deviation, Scaled to Temperature Window)
TEC Voltage Measurement
Measurement Principle4-Wire/2-Wire
Resolution100 mV40 mV100 mV40 mV
Accuracy (with 4-Wire Measurement)±50 mV
  • 分解能は前面パネルのディスプレイの解像度により制限されます。 リモートコントロールにより、高い解像度のモニタを用いることでより高い分解能が得られます。
  • 出荷時のTEC電流リミットは低い値に設定されています。温度制御を可能にするためにはお客様ご自身で再設定する必要があります。
  • 制御範囲と温度安定度は、サーミスタのパラメータに依存します。

一般的な仕様

Item #ITC4002QCLITC4005QCL
Digital I/O Port
Number of I/O lines4 (Separately Configurable)
Input LevelTTL or CMOS, Voltage Tolerant up to 24 V
Output Level (Source Operation)TTL or 5 V CMOS, 2 mA Max
Output Level (Sink Operation)Open Collector, up to 24 V, 400 mA Max
Interface
USB 2.0According to USBTMC/USBTMC-USB488 Specification Rev. 1.0
ProtocolSCPI Compliant Command Set
DriversVISA VXIpnp™, MS Visual Studio™, MS Visual Studio.net™, NI LabVIEW™,
NI LabWindows/CVI™
General Data
Safety FeaturesInterlock, Inhibit, Keylock Switch, Laser Current Limit, Laser Power Limit,
Soft Start, Short Circuit when Laser off, Adjustable Laser Overvoltage Protection,
Over Temperature Protection Temperature Window Protection
DisplayLCD 320 x 240 Pixel
Connector for Laser, Photodiode,
Interlock, and Laser On Signal
13W3 Mixed D-Sub Jack (Female)
Connector for Sensor, TE Cooler, TEC On Signal17W2 Mixed D-Sub Jack (Female)
Connectors for Control Input / OutputBNC
Connector for Digital I/OMini DIN 6
Connector for USB-InterfaceUSB Type B
Chassis Ground Connector4 mm Banana Jack
Line Voltage / Frequency100 to 120 V and 200 to 240 V ±10%, 50 to 60 Hz
Maximum Power Consumption600 VA880 VA
Mains Supply OvervoltageCategory II (Cat II)
Operating Temperature0 to 40 °C
Storage Temperature- 40 to +70 °C
Relative HumidityMax 80% Up to 31 °C, Decreasing to 50% at 40 °C
Pollution Degree (Indoor Use Only)2
Operation Altitude<2000 m
Warm-up Time for Rated Accuracy30 min
Weight6.4 kg
Dimensions without Operating Elements
(W x H x D)
263 mm x 122 mm x 307 mm
(10.4" x 4.8" x 12.1")
Dimensions with Operating Elements
(W x H x D)
263 mm x 122 mm x 345 mm
(10.4" x 4.8" x 13.6")

全ての技術データは、温度23±5°C、相対湿度45±15%の条件下で有効です。 なお、予告なしに変更される場合があります。

ITC4000シリーズの前面パネル

CalloutConnectionCalloutConnection
1Key Switch5Escape Key
2Supply Power Switch6TEC Status Indicator
3LC Display7LD Status Indicator
4Softkeys for Menu Navigation8Adjustment Knob

ITC4000シリーズの背面パネル

CalloutConnectionCalloutConnection
1TTL Input "Laser Enable In" 5 V Max9LD Output and Optical Sensor Input "Laser Output"
2TTL Input "QCW Pulse In" 5 V Max10Power Connector and Fuse Holder "Line In"
3TTL Output "Trigger Out" 0 - 5 V11USB Connector
4Optical Sensor Input "Opt Sensor In" 
0 to 10 V Max
124 mm Banana Jack for Chassis Ground
5Modulation input "Modulation In"
-10 to 10 V
13MiniDin-6 Jack "Digital I/O"
6Laser Current Monitor "Analog CTL Out"
0 - 10 V
14Actual Temperature Deviation Output "Deviation Out" -5 to 5 V
7Serial Number of the Unit15TTL Temperature Monitor Output
"Temp OK Out" 5 V
8Cooling Fan16TEC Element Output and Temperature Sensor Input "TEC Output"

半導体レーザ出力端子

13W3 Mixed D-Subジャック

Connector Drawing

PinConnectionPinConnection
1(Thermo) Voltage Sensor Input (+)7Photo Current Sensor Input (+)
2(Thermo) Voltage Sensor Ground (-)8Photo Current Sensor Ground (-)
3Not Connected9Not Connected
4Laser Diode Anode (+)10Laser Diode Cathode (-)
5Output for Interlock and Status Indicator "LASER ON/OFF" (+)A1Laser Diode Ground
6Ground Pin for Interlock and Status Indicator "LASER ON/OFF" (-)A2Laser Diode Cathode (with Polarity AG) (-)
A3Laser Diode Anode (with Polarity CG) (+)

TEC出力端子

17W2 Mixed D-Subジャック

Pin Configuration

PinConnectionPinConnection
1Interlock, TEC ON LED (+)10PT100/1000 (-), AD590/592 (-), LM35 Out, LM135/235/335 (+)
2Voltage Measurement TEC Element (+)11PT100/1000 (+), AD590/592 (+), LM35/135/235/335 (+)
3Thermistor (-), PT100/1000 (-), Analog Ground12Analog Ground, LM35/135/235/335 (-)
4Thermistor (+), PT100/1000 (+)13Not Connected
5Analog Ground, LM35/135/235/335 (-)14I/O 1-wire (Currently Not Used)
6Digital Ground for I/O 1-wire15Ground for 12 V Output and Interlock, TEC ON LED (-)
712 V Output (for External Fan, max. current = 500 mA)S1TEC Element (+) (Peltier Element)
8Not ConnectedS2TEC Element (-) (Peltier Element)
9Voltage Measurement TEC Element (-)

デジタル I/Oポート

Digital I/O

PinConnection
1I/O 1
2I/O 2
3I/O 3
4I/O 4
5GND
6I/O Supply Voltage (+12 V from internal or higher external voltage up to +24 V)
 

LD Enable入力端子

BNCメス型

BNC Female

レーザをEnableにする信号入力(HighでレーザON)、TTL 5 V max

準連続発振(QCW)パルス入力端子

BNCメス型

BNC Female

外部トリガ信号入力、TTL 5 V max

トリガ出力端子

BNCメス型

BNC Female

準連続発振(QCW)パルストラッキング出力端子、TTL 5 V

光学センサ入力端子

BNCメス型

BNC Female

光学センサ用入力、0~+10 V

変調入力端子

BNCメス型

BNC Female

外部変調信号用入力、 -10~+10 V

アナログCTL出力端子

BNCメス型

BNC Female

レーザ電流モニタ用出力、0~+10 V

温度差分出力端子

BNCメス型

BNC Female

実際の温度差分出力、 -5~+5 V

温度OK出力端子

BNCメス型

BNC Female

温度OK信号出力(指定温度範囲内であればHigh)、TTL 5 V

PC接続用

USB B型

USB Type B

USBのB型-A型変換ケーブルが付属します。

グラウンド

Banana Plug

 

 

シャーシグラウンド用4 mmバナナジャック

 

半導体レーザーケーブルCAB4005

このケーブルの一端にはDB-9オス型コネクタ、もう一端には13W3オス型コネクタが付いております。 下の図はコネクタ側のピン配列を表示しています。

Female DB-9 Pin Diagram
DB-9オス型コネクタ
Male 13W3 Pin Diagram
13W3オス型コネクタ
Pin Matching
DB-9 Pin13W3 Pin
15
28
3A1
47
56
610
7A2
8A3
94
ShieldShield
DB-9 Connector Colors
PinColor
1White
2Gray and Pink
3Gray / Black (2 Wires)
4Red and Blue
5Brown
6Blue
7Yellow / Purple (2 Wires)
8Green / Pink (2 Wires)
9Red
13W3 Connector Colors
PinColorPinColor
1No Connection9No Connection
2No Connection10Blue
3No ConnectionA1Gray / Black
(2 Wires)
4Red
5WhiteA2Yellow / Purple
(2 Wires)
6Brown
7Red and BlueA3Yellow / Purple
(2 Wires)
8Gray and Pink

TEC素子ケーブルCAB4000

このケーブルの一端にはDB-9メス型コネクタ、もう一端には17W2オス型コネクタが付いております。 下の図はコネクタ側のピン配列を表示しています。

Female DB-9 Pin Diagram
DB-9 Female Connector
Male 17W2 Pin Diagram
17W2 Male Connector
Pin Matching
DB-9 Pin17W2 Pin(s)
11, 15
24
33
42, S1
59, S2
6No Connection
710
85, 12
911
ShieldShield
DB-9 Connector Colors
PinColor
1White
2Pink and Gray
3Red and Blue
4Pink / Red / Purple
(3 Wires)
5Black / Gray / Blue
(3 Wires)
6No Connection
7Yellow
8Brown
9Green
17W2 Connector Colors
PinColorPinColor
1White11Green
2Red12Brown
3Red and Blue13No Connection
4Pink and Gray14No Connection
5Brown15White
6No ConnectionS1Purple / Pink
(2 Wires)
7No Connection
8No ConnectionS2Black / Gray
(2 Wires)
9Blue
10Yellow

サンプル画面

測定画面1測定画面2
 Measurement Screen 1測定画面では、測定値やデバイスの状態について簡単に確認することができます。 この画面で主要な設定値も調整することができます。 ご希望の文字サイズにより、1画面の表示情報数(2、4、6)を選べます。 Measurement Screen 2この測定画面は2つの情報を表示するよう設定されています。 文字サイズは簡単に読めるよう最大化しています。
メニュー画面準連続発振設定画面
 Menu Screenメニュー画面では、様々な動作モードや選択肢を選ぶことができます。 QCW Settings Screenこの画面は準連続発振(QCW)パルスモード設定の入力画面で、設定にはトリガ光源やパルスのパラメータなどがあります。
半導体レーザ設定画面フォトダイオード入力画面
 Laser Diode Setup Screen 半導体レーザ設定画面では、定電流または定電力モードの設定、レーザ電流ならびに出力のリミット値、定出力フィードバックループの速度と、光源などレーザ制御に必要なパラメータを入力することができます。 Photodiode Input Screenフォトダイオードセンサに関するパラメータはすべてこのフォトダイオード入力画面から入力します。
温度コントローラ画面温度モード設定画面
 Temperature Controller Screen動作モード、電流リミット値、電流制御モード設定、温度センサ設定の温度コントローラのパラメータはすべてこの温度コントローラ画面から入力します。 Temperature Mode Settings Screen手動による最適化の場合、温度のPID制御ループ設定はこの画面から入力します。 温度の設定値と実際値がご覧になれるのでテストに便利です。
PID自動設定画面設定画面
 PID Auto-Tune ScreenPID自動設定機能はこの画面から起動させます。コントローラは、現時点の温度設定に適したPIDのパラメータを自動的に選択します。 Preferences Screen設定画面では、画像表示や信号の設定画面などお好みの画面をご覧になれます。

半導体レーザーコントローラ用ソフトウェア

下のダウンロードボタンのリンク先には、VISA VXI pnp™、MS Visual Studio™、MS Visual Studio.net™、LabVIEW™および LabWindows/CVI™のドライバ、ファームウェア、ユーティリティ、ITC4000シリーズのレーザーコントローラ、LDC4000シリーズレーザーコントローラ、CLD1000シリーズ小型半導体レーザーコントローラ、TED4000シリーズTECコントローラに関連したサポートドキュメントがあります。

ソフトウェアのダウンロードページには、SCPI、LabVIEW、Visual C++、Visual C#、Visual Basicを使用して様々なコントローラを結合させるリファレンスプログラミングノートもご用意しております。詳細やリンク先についてはソフトウェアダウンロードページの「Programming Reference」のタブをご覧ください。

ドライバーソフトウェア

バージョン3.1.0(2014年4月11日)

参照プログラミング

バージョン3.3(2015年4月8日) - SCPIコマンド
バージョン1.0(2015年6月16日) - LabVIEW、Visual C++、Visual C#、Visual Basic

 

Software Download

これらのソフトウェアパッケージは、LabVIEWのバージョン8.5以降をサポートします。お手元のLabVIEWがそれ以前のバージョンの場合は、当社にご相談ください。

PIDの基礎

PID回路は制御ループフィードバックコントローラとしてよく用いられており、さまざまなサーボ回路として広く使われています。 PIDとは、それぞれ比例(Proportional)、積分(Integral)、微分(Derivative)の頭文字で、PID回路の3つの制御設定を表しています。 サーボ回路の役割は、システムを長時間所定値(目標値)に保持することです。 PID回路は、出力を目標値に保持するため、主に目標値と出力値の差をエラー信号として発生させることにより、システムをアクティブ制御しています。 3つの制御は、時間依存型エラー信号に関連しています; 端的に言うと、次のように考えることができます。 比例は出力値のエラー、積分は過去の累積エラー、微分はエラーの予測によっています。 各制御の結果は、その後回路の電流を調整する加重和にフィードされます(u(t))。 この出力は制御デバイスへ送られ、その値は回路へとフィードバックされ、回路の出力を目標値に到達させ保持するようアクティブ安定化の処理が行われます。 以下のブロック図は、PID回路の動作を簡略化したものです。 システム要求や要件によって、サーボ回路に1つもしくは複数の制御を使用することができます(例: P、I、PI、PD、PID)。

PID Diagram

PID回路の適正な制御設定によって、最小限のオーバーシュート(目標値超過)とリンギング(目標値振動)で、素早い応答速度を実現できます。 ここで半導体レーザの温度安定化に用いられる温度サーボを例にとってみましょう。 PID回路は、最終的には熱電冷却素子(TEC)への電流を自動制御します(多くの場合FET回路上のゲート電圧の制御を通して行われます)。 この例では、電流は操作変数(MV)とします。 サーミスタは半導体レーザの温度モニタとして用いられ、サーミスタにかかる電圧を処理変数(PV)とします。 目標値(SP)の電圧は指定の温度に対応して設定します。 エラー信号e(t)は、SPとPVの差分を表します。 PIDコントローラはエラー信号を発生し、目標値に到達するようMVを変更させます。 例えばもし、e(t)の状態が半導体レーザの過熱を示せば、回路はTECを通してさらに電流を流すよう促します(比例制御) 。 比例制御はe(t)に比例するので、半導体レーザを十分な速度で冷却できないかもしれません。 その場合、累積エラーから判断し、目標値へ到達させようと出力を調整し、回路はTECを介してさらに電流量を増加させます(積分制御)。 SPに到達すると[e(t)が0に近づくと]、回路はSPに達するのを見越してTECを通して電流を減少させます(微分制御)。

PID回路は適切な制御を保証するものではないことにご注意ください。 不適切なPID制御の設定は、回路を著しく振動させたり、制御の不安定を引き起こす可能性があります。 正しい動作は、PIDの適正な調整によって得られます。

PID理論

PID制御回路u(t)の出力を得る方程式は以下となります;

Equation 1

Kp= 比例利得
Ki = 積分利得
Kd =微分利得
e(t)=SP-PV(t)

ここから制御ユニットは数学的定義によって定義づけることができ、個々の制御についてもう少し詳しく考察することができます。 比例制御は、エラー信号に比例します。これは、回路が発生させたエラー信号に対する直接的な応答です:

Equation 2

より大きな比例利得は、より大きな変化をエラーへの応答にもたらし、コントローラがシステムの変化に応答できる速度に影響を与えます。 比例利得の値が高いと回路の応答を素早く行えますが、あまりに高い場合は、SP値に対して振動を引き起こしてしまいます。 値が低すぎる場合は、回路はシステム変更への応答性が悪くなります。

積分制御は、比例利得よりさらに1段階ステップが進み、エラー信号の大きさだけでなく、エラーの期間にも比例しています。

Equation 3

積分制御は、比例制御のみによる定常誤差を除去するとともに、回路の応答速度向上に非常に高い効果をもたらします。 積分制御は、未修正の過去のエラーを合計し、エラーにKiを乗算することで、積分応答を出します。 従ってわずかな継続エラーに対しても、大規模な集積積分応答を実現することが可能です。 しかしながら、積分制御の高速応答に起因して、高い利得値による目標値の著しい超過が生じ、振動と不安定性を引き起こします。 低すぎる場合、回路のシステム変更への応答速度が著しく低下します。

微分制御は、比例制御および積分制御から予測される目標値超過とリンギングを低減させます。 回路が時間の経過とともにどう変化しているか(エラー信号の微分から判断)素早く決定し、Kdを乗算することで微分応答を出します。

Equation 4

比例や積分制御と異なり、微分制御は回路の応答を減速させます。 そのため、積分制御や比例制御によって引き起こされた振動を抑制したり、超過を部分的に補うことができます。 高い利得値は回路の応答性にかなりの減速を生じさせ、ノイズや高周波振動が発生しやすくなります(回路が迅速に応答するには低速すぎるため)。 低すぎると、回路はSP値を超過する傾向にあります。しかしながら、SP値を著しく超過するケースは避けなければならず、そのためより高い微分利得(より低い比例利得とともに)が用いられます。 下記の図は、個々のパラメータの利得の増加による影響を示しています。

Parameter IncreasedRise TimeOvershootSettling TimeSteady-State ErrorStability
KpDecreaseIncreaseSmall ChangeDecreaseDegrade
KiDecreaseIncreaseIncreaseDecrease SignificantlyDegrade
KdMinor DecreaseMinor DecreaseMinor DecreaseNo EffectImprove (for small Kd)

チューニング

通常、適切なサーボ制御を得るために、P、I、Dの利得値は個々で調整する必要があります。 どのシステムに対してもどの値にするべき、といった決まった一連のルールがあるわけではありませんが、基本手順に沿ったチューニングは各々のシステムや環境に合わせるのに役立ちます。 概して、PID回路はSP値の超過をわずかに起こし、その後SP値に到達させるため素早く減衰するようにします。

手動による利得設定のチューニングは、PID制御設定において最もシンプルな方法です。 しかしながらこの手順はアクティブで行われ(PIDコントローラがオンとなり、システムに正しく接続されている)、完全に設定するには多少の経験を要します。 PIDコントローラを手動で調整するには、まず始めに積分および微分利得を0に設定します。 出力に振動が現れるまで、比例利得を上げてください。 比例利得はこの値の約半分の値に設定します。 比例ゲイン利得設定後は、任意のオフセットがシステムに合わせた適切なタイムスケールに修正されるまで積分利得を上げてください。 上げすぎた場合は、SP値の著しい超過と回路の不安定性が引き起こされます。 積分利得が設定されたら、次に微分利得を上げてください。 微分利得はオーバーシュートを軽減し、システムを迅速にSP値へ収束させます。 微分利得を上げすぎると、大幅な超過が生じます(回路の応答が低速すぎるため)。利得設定を試行することにより、システムが変化へ素早く応答し、SP値の振動を効率よく減衰させるといった、PID回路の性能を最大限にすることができます。

Control TypeKpKiKd
P0.50 Ku--
PI0.45 Ku1.2 Kp/Pu-
PID0.60 Ku2 Kp/PuKpPu/8

手動によるチューニングは非常に効果的なPID回路の設定方法ですが、ある程度の経験とPID回路および応答についての理解を必要とします。 PIDチューニングのためのZiegler-Nicholsメソッドは、もう少し体系的な手引きとなっています。 再び、積分利得と微分利得をゼロ値にセットしてください。 比例利得を回路が振動するまで上げます。 この利得をレベルKuと呼びます。 振動はPuの期間です。 個々の制御回路の各利得は右の表に示しています。

ITC4002QCL Components
Benchtop Laser Diode/TEC Controller, 2 A / 225 W
with 17 V Compliance for QCLs and ICLs
Cable TED4000/ITC4000 to Laser Mount, 5 A, 17W2, 17W2 (CAB4000)
Cable LDC4000/ITC4000 to Laser Mount, 5 A, 13W3, D-Sub-9 (CAB4005)
Mixed D-Sub Connector, 17W2, Male & Female
Including 2 High-Current Contacts Each, 20 A (CON4001)
Mixed D-Sub Connector, 13W3, Male & Female
with 3 High-Current Contacts Each, 20 A (CON4005)
USB Cable A-B, 2 m
4000 Series Instrumentation CD
ITC4000 Series Printed Operation Manual
Certificate of Calibration
ITC4005QCL Components
Benchtop Laser Diode/TEC Controller, 5 A / 225 W
with 20 V Compliance for QCLs and ICLs
Cable TED4000/ITC4000 to Laser Mount, 5 A, 17W2, D-Sub-9 (CAB4000)
Cable LDC4000/ITC4000 to Laser Mount, 5 A, 13W3, D-Sub-9 (CAB4005)
Mixed D-Sub Connector, 17W2, Male & Female
Including 2 High-Current Contacts Each, 20 A (CON4001)
Mixed D-Sub Connector, 13W3, Male & Female
with 3 High-Current Contacts Each, 20 A (CON4005)
USB Cable A-B, 2 m
4000 Series Instrumentation CD
ITC4000 Series Printed Operation Manual
Certificate of Calibration

Posted Comments:
user  (posted 2019-05-05 10:48:47.95)
Could you please let me know what is the speed (bandwidth) of the power feedback control system in the ITC4005QCL module?
wskopalik  (posted 2019-05-09 06:44:14.0)
This is a response from Wolfgang at Thorlabs. Thank you very much for your inquiry! The bandwidth of the feedback loop for constant power mode depends on the connected setup (i.e. laser diode, photo diode, thermopile) and on the loop speed which can be set in the menu "LD Source Setup". The loop speed needs to be limited depending on the application to prevent oscillations. It is usually best to look at the resulting waveform on the ANALOG CTL output of the ITC and increase the feedback loop speed as long as no overshoots can be seen in the waveform. If a photodiode is used as feedback source, the feedback speed can be up to 10kHz in certain conditions. If a thermopile is used, the bandwidth will typically be less than 100Hz due to its slower response time. I will contact you directly to provide further assistance.
info  (posted 2016-10-23 15:06:46.39)
"A control output voltage proportional to the laser current is provided for monitoring purposes." please tell me the bandwidth of this analog output does it cover dc to 1 MHz?
wskopalik  (posted 2016-10-26 04:31:51.0)
This is a response from Wolfgang at Thorlabs. Thank you for your inquiry. The amplifier which creates the signal at the monitor port for the laser current has a 3dB-bandwidth of 150kHz for small sine signals. So you can monitor the internal and external modulation of the driver itself which has a bandwidth of up to 130 kHz. Rectangular signals and pulses may however be shown with rounded edges. Modulations up to the MHz range could only be achieved by an external Bias-T modulation outside the ITC driver. This would usually take place in the laser diode mount and could not be seen on the monitor port of the driver. I have contacted you directly to provide further assistance with your application.

半導体レーザーコントローラーセレクションガイド

下の表は、当社の半導体レーザ用コントローラおよびデュアル半導体レーザ/温度コントローラの主な仕様の一覧です。詳しい内容や仕様について、またはご注文の際には表内の型番をクリックしてご確認ください。

Current Controllers
Item #Drive CurrentCompliance VoltageConstant CurrentConstant PowerModulationPackage
LDC200CV20 mA6 VYes!Yes!ExternalBenchtop
VLDC00225 mA5 VYes!-Int/ExtOEM
LDC201CU100 mA5 VYes!Yes!ExternalBenchtop
LD2000R100 mA3.5 V-Yes!ExternalOEM
EK2000100 mA3.5 V-Yes!ExternalOEM
LDC202C200 mA10 VYes!Yes!ExternalBenchtop
KLD101230 mA≤10 VYes!Yes!ExternalK-Cube™
IP250-BV250 mA8 VaYes!Yes!ExternalOEM
LD1100250 mA6.5 Va-Yes!--OEM
LD1101250 mA6.5 Va-Yes!--OEM
EK1101250 mA6.5 Va-Yes!--OEM
EK1102250 mA6.5 Va-Yes!--OEM
LD1255R250 mA3.3 VYes!-ExternalOEM
LDC205C500 mA10 VYes!Yes!ExternalBenchtop
IP500500 mA3 VYes!Yes!ExternalOEM
LDC210C1 A10 VYes!Yes!ExternalBenchtop
LDC220C2 A4 VYes!Yes!ExternalBenchtop
LD3000R2.5 A--Yes!-ExternalOEM
LDC240C4 A5 VYes!Yes!ExternalBenchtop
LDC40055 A12 VYes!Yes!Int/ExtBenchtop
LDC402020 A11 VYes!Yes!Int/ExtBenchtop
  • 12 V電圧使用時
Dual Temperature and Current Controllers
Item #Drive CurrentCompliance VoltageTEC Power (Max)Constant CurrentConstant PowerModulationPackage
VITC00225 mA5 V> 2 WYes!-Int/ExtOEM
ITC102200 mA> 4 V12 WYes!Yes!ExtOEM
ITC1101 A> 4 V12 WYes!Yes!ExtOEM
ITC40011 A11 V> 96 WYes!Yes!Int/ExtBenchtop
CLD1010LPa1.0 A> 8 V> 14.1 WYes!Yes!ExtBenchtop
CLD1011LPb1.0 A> 8 V> 14.1 WYes!Yes!ExtBenchtop
CLD1015c1.5 A> 4 V> 14.1 WYes!Yes!ExtBenchtop
ITC4002QCLd2 A17 V> 225 WYes!Yes!Int/ExtBenchtop
ITC1333 A> 4 V18 WYes!Yes!ExtOEM
ITC40055 A12 V> 225 WYes!Yes!Int/ExtBenchtop
ITC4005QCLd5 A20 V> 225 WYes!Yes!Int/ExtBenchtop
ITC402020 A11 V> 225 WYes!Yes!Int/ExtBenchtop
  • 半導体レーザ用マウント付きコントローラ(ピンコードがA、D、E、Gのピグテール付きTO-Can型半導体レーザにのみ対応)
  • 半導体レーザ用マウント付きコントローラ(ピンコードがB、C、Hのピグテール付きTO-Can型半導体レーザにのみ対応)
  • 半導体レーザ用マウント付きコントローラ(バタフライ型半導体レーザにのみ対応) 
  • 量子カスケードレーザ(QCL)用に高く設定したコンプライアンス電圧

当社では製品組み込み用あるいはラックマウントの半導体レーザ電流&温度コントローラ(組み込み用モジュールPRO8電流コントロールモジュールPRO8電流&温度コントロールモジュール)もご用意しております。

高コンプライアンス電圧QCLドライバ&TECコントローラ

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
ITC4002QCL Support Documentation
ITC4002QCLベンチトップ型LD/TECコントローラ、2 A / 225 W、17 V対応(QCL用)
¥568,187
Lead Time
ITC4005QCL Support Documentation
ITC4005QCL ベンチトップ型LD/TECコントローラ、5 A / 225 W、20 V対応(QCL用)
¥687,621
5-8 Days

半導体レーザ用コネクタ付きケーブル

Item #CAB4005CON4005
Click Image to EnlargeCAB4005CON4005
DescriptionStandard Laser Diode Cable13W3 Male and Female
Connector Kit (One Each)
Max Current5 A20 A
Connector Type13W3 Male to DB-9 MaleLoose 13W3 Connectors,
Male and Female

ケーブルCAB4005は、コントローラ ITC4000シリーズと半導体レーザの接続にお使いいただけます。 ご自身でケーブルのカスタマイズを行われるお客様向けにコネクタ13W3のキットもご用意しています。 ケーブルCAB4005ならびにCAB4006のピン配列については「ピン配列」のタブをご覧ください。

ベンチトップ型コントローラITC4002QCLならびにITC4005QCLには、ケーブルCAB4005が1本と、コネクターキットCON40005が付属します(詳細は「発送リスト」タブをご覧ください)。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
CAB4005 Support Documentation
CAB4005LDC4000/ITC4000用ケーブル、13W3 - D-Sub-9、5 A
¥18,148
Today
CON4005 Support Documentation
CON4005コネクターキット、13W3 オス&メス、20 A
¥5,850
Today

TEC素子用コネクタ付きケーブル

Item #CAB4000CAB4001CON4001
Click Image to EnlargeCAB4000CAB4001CON4001
DescriptionStandard TEC Element CableHigh Current TEC Element Cable17W2 Male and Female
Connector Kit (One Each)
Max Current5 A20 A20 A
Connector Type17W2 Male to DB-9 Female17W2 Male to 17W2 MaleLoose 17W2 Connectors,
Male and Female

このケーブルは、コントローラITC4000シリーズとTEC素子の接続にお使いいただけます。 ご自身でケーブルのカスタマイズを行われるお客様向けにコネクタ17W2のキットもご用意しています。 ケーブルCAB4000ならびにCAB4001のピン配列については「ピン配列」のタブをご覧ください。

ベンチトップ型コントローラITC4002QCLならびにITC4005QCLには、ケーブルCAB4000が1本と、コネクターキットCON40001が付属します(詳細は「発送リスト」タブをご覧ください)。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
CAB4000 Support Documentation
CAB4000TED4000/ITC4000用ケーブル、17W2 - D-Sub-9、5A
¥16,600
Today
CAB4001 Support Documentation
CAB4001TED4000/ITC4000用ケーブル、17W2 - 17W2、 20A
¥24,476
5-8 Days
CON4001 Support Documentation
CON4001コネクターキット、17W2 オス&メス、20 A
¥3,166
Today

Recalibration Service for Combined Laser Diode and TEC Controllers

Calibration Service Item # Compatible Controllers
CAL-ITC4 ITC4001,
ITC4002QCL,
ITC4005,
ITC4005QCL,
ITC4020

Thorlabs offers recalibration services for our ITC4000 Series Combined Laser Diode and TEC Controllers. To ensure accurate measurements, we recommend recalibrating the devices every 24 months.

The table to the right lists the controllers for which the CAL-ITC4 recalibration service is available. Please enter the Part # and Serial # of the controller that requires recalibration prior to selecting Add to Cart.

Please Note: To ensure your item being returned for calibration is routed appropriately once it arrives at our facility, please do not ship it prior to being provided an RMA Number and return instructions by a member of our team.
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
CAL-ITC4 Support Documentation
CAL-ITC4Recalibration Service for the ITC4000 Series Combined Laser Diode and TEC Controllers
Part Number:  Serial Number:
CALL
Lead Time