精密振動測定用レーザー光源

レーザーと振動計の世界の紹介

レーザドップラ振動計 (LDV) の開発など、さまざまなアプリケーションに対応した高精度な非接触振動計測において、レーザ光源の種類は非常に重要な役割を果たします。以下では、2 種類のレーザ光源について詳しく説明し、振動計測への応用について解説します。

ヘリウムネオン (HeNe) レーザ: 振動計の定番

 

ヘリウムネオン レーザ光源 (HeNe レーザ光源) は、長年にわたり従来のレーザドップラ振動計に使用されており、そのユニークな特性により、非接触振動計測に有用なツールとなっています。ヘリウムネオン レーザは、そのユニークな特性と汎用性により、振動計測に欠かせないツールとなっています。ガスレーザは、ヘリウムとネオンの混合ガスから構成され、波長 632.8 nm の赤色光を発します。

市販のHeNeレーザは比較的小型のデバイスで、共振器長は通常15cmから50cmの間だが、最高出力を得るためには1m程度になることもあり、光出力は0.5mWから50mWの間である。真空中の赤色HeNeレーザーの正確な波長は632.991nmで、空気中では約632.816nmに屈折する。

HeNeレーザから発せられるビームは人間の目にも見え、補助具なしでアライメントが可能です。波長が比較的短いため、レーザビームを非常に小さな測定ポイントに正確に集光することが可能です。HeNe レーザは、微細構造や細部の測定に特に適しています。HeNe レーザを搭載した振動計は、測定対象物から十分な信号が散乱して戻ってくる場合、測定面に十分な反射率がある場合、または波長 633 nm の光がほとんど妨げられることなく水を透過する場合などに、定期的に使用されます。

集光された赤色レーザービームがガラス管を通過する様子。レーザービームはチューブの中心で細くなり、再び広がる。このシーンは、光学用途における光ビームの精度と集束を強調している。

赤外線レーザー:オールラウンダー

 

オプトメットは、要求の厳しい測定タスクに最高の信号品質を提供するため、最新かつ最先端の短波長赤外(SWIR)レーザー技術に依存しています。

使用されるSWIRレーザーは、波長1,550nmの不可視光を最大10mWの出力で放出します。これはHeNeレーザーの10倍の出力です。98%以上の効率を持つ光検出器との組み合わせにより、従来のHeNe LDVと比較して20dB高い信号対雑音比(SNR)を実現しています。

 

レーザー出力が高いにもかかわらず、SWIRレーザーはEN 60825-1に準拠した最高のレーザー保護クラス1であるため、目に安全です。眼球内の液体が赤外光を吸収するため、眼球が保護されます。目に見えない測定ビームは、同軸にガイドされたグリーンパイロットレーザー(波長:約532nm)によって照射されます。パイロットレーザーの出力は1mWに制限されており、EN 60825-1に準拠したレーザー保護クラス2に分類されます。このため、オプトメットのSWIR振動計は、システム全体で常にレーザ保護クラス2に分類されます。

Das Bild zeigt den Nova Infrarot Laser Vibrometer aus der Nova-Serie, ein hochpräzises und vielseitiges Messgerät für dunkle Oberflächen, biologisches Gewebe und große Entfernungen. Das Gerät ist komplett in blau.

 

現在では、HeNe レーザ特有の特性が求められる用途のほか、レーザドップラ振動計には SWIR レーザが最適な選択肢となっており、Optmet は SWIR 振動計の分野で主導的な役割を果たしています。SWIR レーザドップラ振動計は、高出力と高感度な受光素子の組み合わせにより高い SNR を実現しており、従来のレーザドップラ振動計では限界があるような過酷な計測に特に適しています。暗い表面、粗い表面、曲面など、反射率の低い表面でも、赤外線振動計を使用することで、測定面を処理する必要がなくなります。長距離の振動計測も、SWIR LDV の得意分野です。また、光り輝く表面や生体組織の計測も可能です。高温安定性と長寿命も、さらなる利点です。これらの特性はすべて、オプトメットの新しいSMARTシリーズにも当てはまります。

 

実際のアプリケーションレーザードップラー振動計

 

レーザドップラ振動計 (LDV) は、工学、材料科学、生物学、医学など、さまざまな分野で不可欠なツールです。レーザドップラ振動計は、さまざまな材料や構造物の表面の振動や振動を非接触で高精度に計測します。

製造業の品質管理から生体組織の検査まで、LDVの用途はほぼ無限です。高解像度のデータをリアルタイムで提供できるLDVは、研究、開発、品質管理において欠かすことのできないツールです。

振動計の未来:技術革新と進歩

 

振動計測は、技術革新や新たな研究成果により、常に進化し続けている分野です。レーザ光源と LDV 技術の絶え間ない向上により、より高精度な計測が可能になり、応用範囲もさらに広がっています。

古典的なHeNeレーザから最新の赤外レーザまで、振動計の選択肢はかつてないほど多様化しています。オプトメトリは常に製品とサービスの向上に努め、お客様の計測業務に革新的なソリューションを提供しています。

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