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ビームプロファイラー(走査スリット型)![]()
BP209-VIS Post and Post Holder
Application Idea For a complete beam quality measurement system, integrate a beam profiler with an M2 measurement extension set. (Shown: BP209-IR and M2MS) ![]() Please Wait
![]() Click to Enlarge ソフトウェアBeam のGUIの構成例。再構成された2次元画像、計算結果、位置の時間変化のプロット、Xプロファイル、疑似3次元画像のウィンドウがEnableになっています。
特長
ソフトウェアの特長
当社のデュアル走査スリット型ビームプロファイラは、ガウシアンに近いレーザービームの断面プロファイルを解析するのに適しています。お客様が設定したビーム断面のX軸とY軸に沿った強度プロファイルを、2 Hz ~20 Hz(ソフトウェアで設定可能)の走査速度で測定し、データを取得します。20 Hzの高速走査ではリアルタイムでの光学システムのアライメントが可能です。主に連続発振(CW)レーザービームへの使用を意図していますが、平均化処理をすることで繰返し周波数が10 Hzを超えるパルスビームも測定することができます(詳細は「動作」タブをご覧ください)。これらの測定はビーム品質の評価、再構成されたビームプロファイルの精査、および長期安定性のモニタなどにご利用いただけます。 こちらの走査スリット型のビームプロファイラでは低ノイズのエレクトロニクス部品を使用し、そのダイナミックレンジは78 dBと広く、また直径2.5 µm~9 mmのビームを測定することができます。ビーム径はISO 11146規格に従って測定され、多くの工業規格におけるクリップレベル(1/e2[13.5%]、50%など)や、お客様が任意に設定したクリップレベルで表示することができます。ビーム形状がガウシアンに近くない場合や、パルスビームのシングルショットを測定したい場合は、当社のCCDカメラ型のビームプロファイラをお勧めいたします。 デュアル走査スリット型ビームプロファイラは3種類ご用意しております。BP209-VIS/Mは波長範囲200 nm~1100 nm用、BP209-IR/Mは900 nm~1700 nm用、そしてBP209-IR2/Mは近赤外域を広くカバーする900 nm~2700 nm用です。すべてのモデルの入射開口はØ9 mmで、入射したレーザービームに対して同じ幅の直交した2本のスリットで連続的に走査して測定します。ソフトウェアを使用して、スリット幅の切り替え(5 µmまたは25 µm)、走査スリットモードまたはナイフエッジモードの選択、および走査についてのオプション設定を行ってください。異なるスリット幅や動作モードに関する機能や使用方法については、「動作」タブをご覧ください。 当社のソフトウェアBeamはこれらのビームプロファイラを制御するとともに、様々なユーザ設定、表示やデータ収集に関する選択などができます。ソフトウェアは「ソフトウェア」タブからダウンロードし、お手持ちのPCにインストールできます。ソフトウェアBeamを動作させているPCにビームプロファイラを接続すれば、その他のハードウェアや電源は必要ありません。High-Speed USB 2.0インターフェイスを使用して測定ヘッドとPCを接続しますが、必要なUSBケーブルはBP209シリーズパッケージに付属しています。データエクスポートに関する柔軟な選択機能や、National Instruments®社製ソフトウェアとのデータインターフェイス機能を使用すると、ビームプロファイラをカスタマイズされたデータ処理環境に容易に組み込むことができます。ソフトウェアの機能の詳細については「ユーザーインターフェイス」タブをご覧ください。 M2測定システム
すべての技術データは、温度23±5°C、相対湿度45±15%の条件下で有効です。
スリットとフォトダイオードの位置高精度な測定を行うためには、Ø9 mm以下のビームを入射開口の中心に入射し、その全ビームを走査スリットで走査したのち、透過したすべての光パワーをフォトディテクタの受光面に入射させる必要があります。入射開口の前面から走査スリット、およびフォトダイオードの受光面までの距離については、下の対応するBP209の図と付属のマニュアルをご参照ください。これらの寸法をご参照いただくことにより、特に大きく発散するビームにおいて、入射光が入射瞳でクリッピングしたり、フォトディテクタの受光面よりも広がったりしないことを確認することができます。 BP209-VIS(/M) ![]() Click to Enlarge BP209-IR(/M)、BP209-IR2(/M) ![]() Click to Enlarge 走査スリットとナイフエッジBP209シリーズのスリット型のビームプロファイラは、ビーム径によって走査スリットまたはナイフエッジの技術を使い分けて、ガウシアンに近い楕円形(あるいは円形)の自由空間ビームを解析します。これらの方法では、ビームの断面全体を2本のスリットで交互に走査します。1本目のスリットはビームのX軸、2本目はY軸に沿って走査します。X軸とY軸はお客様が定義しますが、多くの場合は楕円の長軸と短軸に対応させています。スリットを透過した光はフォトディテクタに入射します。光強度は、スリットの位置を参照しつつ、スリットがビームを横断的に走査して測定されます。 走査スリットモードは、ビーム径がスリット幅に対して少なくとも4倍以上ある場合に適しています。このモードでは、ビームとスリットが重なるとスリット幅と同じ幅だけのビームが透過します。スリットがビームを横断して走査すると、透過したビームの光強度がフォトディテクタで測定されます。ビーム径がスリット幅より小さい場合にはナイフエッジモードを使用します。ナイフエッジモードでは、走査スリットはビームを部分的(0~100%)に透過させます。走査スリットがビームと重なり始めると少量のビームが透過し、その後透過するビーム量は増え、最後は全てのビームが透過します。スリットとビームが重なる量、つまり透過光の強度は、スリットがさらにビームを横断して走査していくうちに減少して再びゼロになります。 これらの測定結果を用いて、X軸とY軸に沿ったビームの強度プロファイルを求めます。これらのデータを使用すれば、各軸に沿ったピークパワーとビームの重心位置、そしてビーム径と楕円率が分かります。ビームがガウシアンに近いプロファイルを持つことを仮定することで、測定されたX軸とY軸のビームプロファイルを使用してビーム断面全体の強度プロファイルを再構成し、結果を2次元または3次元のフォーマットでプロットすることも可能になります。 ![]() Click to Enlarge ビーム径がスリット幅より小さい場合には、上記のようにナイフエッジモードで操作してください。走査スリットモードは、ビーム径がスリット幅に比べて少なくとも4倍以上大きいときに選択してください。 ![]() BP209シリーズの測定ヘッドの内部は回転ドラムになっており、回転軸は手動のノブで調整できます。ドラムが回転すると、ドラム内のスリットはビームをX軸およびY軸方向に沿って走査し、透過光の強度は内蔵のフォトディテクタによって検出されます。 BP209シリーズビームプロファイラの動作概要
ソフトウェアBeam
![]() Click to Enlarge 前面のレーザ刻印はノブが垂直方向にあるときのX軸とY軸の方向を示しており、ノブを回転させたときの軸方向の目安にご使用いただけます。 5 µmまたは25 µm幅のスリットによる測定 ビーム径が20 µmまたはそれ以下の場合は25 µmスリットを使用して、ナイフエッジモードで操作してください。最小2.5 µmまでのビーム径については、この方法で測定が可能です。 走査スリットモードはビーム径が20 µm~9 mmのビーム測定に対してご使用いただけます。原則として、測定にはビーム径の1/4以下の幅のスリットを選択してください。両方のスリット幅がこの条件を満たす場合は、走査スリットの選択はビームパワーや用途の要求条件などに依存することになります。 広いパワー範囲でのビーム測定 以下に説明するように、ビームプロファイラを全パワーの測定に使用する場合は、これらのリミット値よりも小さな最大リミット値や大きな最小リミット値が適用される場合があります(下記参照)。 全パワーの測定値が適切なリミット値を外れる場合、ステータスボックス内にエラーメッセージが表示されます。しかしスリットを透過する光のパワーが図にプロットされたリミット内に納まるのであれば、スリットを使用したビーム形状の測定を実施することは可能です。 全パワーの測定(パワーメータの読み値) 全パワーの測定を実行できるビームパワーの最大値と最小値が、上のプロット図のリミット値に届かない場合があります。グラフ内のリミット値はナイフエッジモードおよび走査スリットモードでの動作用として求められています。 走査スリットモードではビームパワーの一部がフォトディテクタに届きますが、ナイフエッジモードでは減衰されていない≤Ø20 µmの全ビームがフォトディテクタに届きます。 全パワーの測定時にフォトディテクタに到達する減衰された全ビームのパワーは、光が走査スリットを通過する場合に比べて、より小さな最大値とより大きな最小値の間になければならない場合があります。 走査軸方向(X、Y)の選択 この機能は入射ビームの断面が楕円形の場合に特に重要です。実際の楕円率を測定するためには、走査軸をビームの長軸と短軸にアライメントさせなければならないからです。楕円率測定のための最も正確なアライメントを実現するには、ソフトウェアでプロットされるX方向およびY方向の強度プロファイルを見ながらノブを回してください。プロファイルの幅が一方の軸で最小値、もう一方の軸で最大値となっている場合、最適な回転角度になっています。 パルスレーザービームのビームプロファイル測定 繰返し周波数が100 MHzでパルス幅が100 fsよりも小さいフェムト秒レーザの場合のように、パルスの繰返し周波数が高くパルス幅が短い場合には、CW信号とパルス信号の解析には違いがありません。これはフォトダイオードの電流増幅器の帯域幅が制限されているためで、個々のパルスが分解できず、代わりに入射パルス列を効果的に平均化してCW信号を生成します。 パルスレートが約50 kHzまたはそれ以下の場合、適切に測定するにはソフトウェアで走査速度を設定してください。走査速度の設定可能範囲は1.5 Hz~20 Hzとなっているため、走査速度をパルスレートと同じ速さに設定することは多くの場合はできません。走査速度(周波数)の整数倍とパルスレートが若干異なるように設定し、Hold Maximum機能をEnableにして測定を行ってください。走査が1セット実施されると、ソフトウェアは走査中に測定されたピーク強度値を蓄積して平均化します。パルスレートが1回の走査で1つ以上のパルスを測定するのに十分な速度を有する場合、ソフトウェアは測定パルスのセグメントごとのピーク強度値を蓄積して平均化します。出力されるビームプロファイルは最終的に平均化された1セット分の測定値となります。走査速度(周波数)の整数倍とパルスレートが若干異なるように設定することで、1回の走査ごとにビームプロファイルの異なる部分の測定ができます。つまり、1セットの走査でビームプロファイルの全セグメントの測定値が得られます(詳細はマニュアルをご参照ください)。 メインウィンドウ![]() Click to Enlarge GUIのメインウィンドウは、メニューバー、ツールバー、ステータスバー、ならびに複数のウィンドウを表示できるフレームで構成されています。上のメインウィンドウのバージョンでは以下のパネルが表示されています:ビーム設定、計算結果、2次元再構成および3次元プロファイル。ビーム設定パネルでは全ての重要な情報を1つのパネル内に表示します。このパネルはメインウィンドウから別のモニタなどに移動させることが可能です。 BP209シリーズビームプロファイラ用ソフトウェアBeam
当社のスリット走査型光ビームプロファイラ、カメラ型ビームプロファイラ、ならびにM²測定システムは、すべて当社のソフトウェアパッケージBeamを使用しています。下のスクリーンショットでは、当社のスリット走査型光ビームプロファイラに使用した際に可能なビームプロファイルの2次元再構成、ビームの安定性および位置測定などの主要な特長と測定モードを表示しています。M²測定用増設セット(下記掲載)をシステムに追加すると、ソフトウェアによるM²およびビーム広がり角の測定も可能になります。 ビームプロファイルの2次元再構成![]() Click to Enlarge スリット走査型ビームプロファイラは、直交する2本のビームの断面(つまりX軸、Y軸におけるビームプロファイル)のみを測定します。ガウス分布に似たビームプロファイルの場合、ソフトウェアパッケージBeamは、上のスクリーンショットにあるように、2つの断面から2次元再構成を作り出すことができます。左側に並んでいるボタンでイメージの保存、xyスケールの表示/非表示の切替え、重心またはピーク位置の表示などができ、またイメージに重ねてビームの楕円近似曲線を表示することができます。 計算結果計算結果のウィンドウ(左図)では、ビーム幅、重心およびピーク位置、光パワー、楕円率、ビームプロファイルのフィッティングパラメータなど、ソフトウェアによる計算結果を表示します。このパネルには合否試験の結果も表示されます。各パラメータに対して、判定基準となる最大または最小値を設定できます。計算終了後は、それらの結果をtxt、csvまたはxls形式で保存できます(右図)。測定結果、図表やデバイスデータを1つずつ保存する機能に加え、一連の測定結果を自動的に連続保存する機能もあります。 ビームの安定性![]() Click to Enlarge ビームの安定性ウィンドウでは、安定性の時間変化を記録し表示します。表示オプションでは、重心位置、重心の最終プロット位置、ローリング平均した重心位置、基準位置、最小包含円などの表示が可能です。 ビームプロファイラ用ソフトウェアパッケージソフトウェアパッケージBeamは、下のSoftwareのボタンをクリックすればダウンロードができます。 ソフトウェアのダウンロードページには、LabVIEW、Visual C++、Visual C#、Visual Basicを使用して当社のビームプロファイラとインターフェイスさせるための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。
特長
スリット走査型ビームプロファイラ用ファームウェアアップデート最新のファームウェアをダウンロードするには下のリンクをクリックしてください。リンク先には、ファームウェアアップデートのインストールのための手引きや必要なドライバも含まれています。 ビームプロファイラには下記の部品が付属します。
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こちらの増設セットは、お手持ちの当社製ビームプロファイラ(カメラ型およびスリット走査型)を利用して、全自動M²測定システムを構築できるよう設計されています。 M2MSの内部ミラーの波長範囲は400~2700 nm、M2MS-ALについては250~600 nmとなっております。 入力ポートにあるマグネット付きマウントにより、付属のARコーティング付きレンズ(下の枠内参照)が簡単に交換でき、お使いになるレーザ光源用に最適化されたシステムが構成できます。 ビームプロファイラと集光レンズは定位置に固定されます。 M2の測定には、移動範囲200 mm、最高速度500 mm/sを特長とする移動ステージDDSM100/M(旧製品)に取り付けた可動式レトロリフレクタを使用して光路長を変更します。 M²測定システムの側面にはUSB 2.0ハブが内蔵されており、ハブにはビームプロファイラ用のポート、USB接続温度・湿度コントローラTSP01などのデバイス用のポート、そしてPC接続用mini USBポートが含まれています。 システム内の移動ステージもこのハブを経由してPCと通信します。 システムはソフトウェアパッケージ"Thorlabs Beam"で制御します。このパッケージは、当社のビームプロファイラの制御にも使用され(「ソフトウェア」タブをご覧ください)、ビームに関連する様々な測定を正確に行うことができます。 M2測定システムの筐体は、底部4隅にある高さ0.5 mmの脚で支えられています。 ゴム製ダンピング脚RDF1のセットが付属しています。 裏面には5個のM6タップ穴があり、4隅近くのタップ穴を利用して4本のダンピング脚で支える構成、または3本で支える構成に使用されます。 当社の独立型M²測定システム、およびCCDカメラ型ビームプロファイラを組み込んだM²測定システムの詳細はこちらでご覧いただけます。 M2MS-AL*に付属のレンズ焦点距離250 mmのレンズを *波長が短いUV域用のレンズならびに簡単脱着式プレートCXY1QFを別途販売しております。これらによりシステムのカスタム化が可能です。 M2MS*に付属のレンズ焦点距離250 mmのレンズを
*波長が長い赤外域用のレンズならびに簡単脱着式プレートCXY1QFを別途販売しております。これらによりシステムのカスタム化が可能です。 その他の部品
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