レーザー損傷閾値を測定する方法は?
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レーザー損傷閾値測定
レーザー損傷閾値とは、材料またはコンポーネントが物理的損傷を受ける前に耐えられるレーザー放射の最大量です。この閾値を測定することは、コンポーネントがアプリケーションで指定されたレーザー出力に耐えられることを確認するために重要です。このプロセスでは、さまざまな強度のレーザー放射に材料をさらし、損傷が発生するタイミングを観察します。
ISO 21254 などの規格では、光学表面のレーザー損傷閾値を決定する方法が定義されています。これらの規格に従うことで、測定結果の比較可能性と再現性が確保されます。
一般的なテスト設定
- 外部要因を最小限に抑える制御された環境
- 希望する波長と強度を供給できるレーザーシステム
- レーザー出力を調整する減衰器
- レーザービームの品質を評価するためのビームプロファイリング装置
- 損傷を検出する高解像度画像システム
- サンプルまたはレーザービームを移動するための位置決めシステム
測定手順
- 光学的に滑らかな表面で汚染物質のないサンプルを準備します。
- レーザーの出力とビーム プロファイルを調整します。
- 予想される損傷しきい値を下回る出力レベルから始めて、サンプルをレーザー ビームに徐々にさらします。
- 露出するたびに、顕微鏡または画像システムを使用して損傷の兆候がないかその部分を検査します。
- 損傷が観察されるまで電力を上げ続けます。
- 損傷箇所をよりわかりやすく示すために、透過/反射電力と入射電力のプロットをグラフ化することができます。
データ解釈
データの解釈には、サンプル表面の永久的な変化として視覚化できる損傷の開始を特定することが含まれます。しきい値の決定は、通常、1 対 1 または S 対 1 テストを使用して行われます。1 対 1 テストでは、1 つのレーザー パルスが 1 つのサイトに適用され、このプロセスがフルエンスを増加させながら複数のサイトで繰り返されます。S 対 1 テストでは、S パルスが固定フルエンスで 1 つのサイトに適用されます。
重要な考慮事項
- 損傷しきい値としてのレーザーのパルス持続時間は、CW レーザーとパルス レーザーの間で大きく異なる場合があります。
- レーザービームのサイズ、形状、均一性。
- サンプルが露出されるショットの数。マルチショットしきい値はシングルショットしきい値よりも低くなる可能性があります。
- テスト中の温度や湿度などの環境要因。
- レーザーの波長。異なる材料は異なる波長を異なる方法で吸収するため、損傷しきい値に影響します。
結果の報告
結果には、レーザー パラメータ (波長、パルス持続時間、ビーム径)、使用したテスト方法 (1 対 1、S 対 1)、観察された損傷しきい値、テストしたサンプルの数が含まれます。テスト中に発生した異常や観察結果も報告する必要があります。
レーザー損傷閾値の測定は、厳格な基準の順守、テスト条件の慎重な管理、および精密な計測を必要とする複雑なプロセスです。レーザー システムの光学コンポーネントの選択と設計に重要なパラメータを提供します。