정밀한 진동 측정을 위한 레이저 소스

레이저와 진동계의 세계에 대한 소개

레이저 소스의 유형은 정밀한 비접촉 진동 측정, 특히 다양한 응용 분야를 위한 고급 레이저 도플러 진동계(LDV) 개발에서 중요한 역할을 합니다. 다음에서는 두 가지 유형의 레이저 소스에 대해 자세히 살펴보고 진동 측정에서의 응용 분야에 대해 논의합니다.

헬륨-네온(HeNe) 레이저: 진동 측정의 클래식

 

헬륨-네온 레이저 소스(HeNe 레이저 소스)는 수년 동안 기존 레이저 도플러 진동계에 사용되어 왔으며, 고유한 특성 덕분에 비접촉 진동 측정에 유용한 도구입니다. 헬륨-네온 레이저는 고유한 특성과 다용도성 덕분에 진동 측정에 없어서는 안 될 도구입니다. 가스 레이저는 헬륨과 네온의 혼합 가스로 구성되며 632.8nm 파장의 적색광을 방출합니다.

상업용 HeNe 레이저는 일반적으로 캐비티 길이가 15~50cm인 비교적 작은 장치이지만, 최고 출력을 달성하기 위해 최대 약 1m까지 길어지기도 하며, 광학 출력은 0.5~50mW 사이입니다. 진공 상태에서 적색 He-Ne 레이저의 정확한 파장은 632.991nm이며 공기 중에서 약 632.816nm로 굴절됩니다.

HeNe 레이저에서 방출되는 빔은 육안으로 볼 수 있으며 보조 장치 없이 정렬할 수 있습니다. 비교적 짧은 파장 덕분에 레이저 빔을 매우 작은 측정 지점에 정확하게 초점을 맞출 수 있으므로 HeNe 레이저는 미세 구조와 미세한 디테일을 측정하는 데 특히 적합합니다. HeNe 레이저가 장착된 진동계는 측정 대상에서 충분한 신호가 다시 산란되거나 측정 표면의 반사율이 충분하거나 633nm 파장의 빛이 거의 방해 없이 물을 투과하기 때문에 물을 통해 측정해야 하는 경우에 주로 사용됩니다.

집중된 빨간색 레이저 빔이 유리 튜브를 통과하는 모습. 레이저 빔은 튜브 중앙에서 좁아졌다가 다시 넓어집니다. 이 장면은 광학 애플리케이션에서 광선의 정밀도와 초점을 강조합니다.

적외선 레이저: 다재다능한 레이저

 

Optomet은 까다로운 측정 작업을 위한 최상의 신호 품질을 위해 최신의 최첨단 단파장 적외선(SWIR) 레이저 기술을 사용합니다.

사용되는 SWIR 레이저는 최대 10mW의 출력으로 1,550nm 파장에서 눈에 보이지 않는 빛을 방출합니다. 이는 HeNe 레이저의 10배에 달하는 출력입니다. 98% 이상의 효율을 가진 광검출기와 결합하면 기존 HeNe LDV에 비해 신호 대 잡음비(SNR)가 20dB 더 높아집니다.

 

더 높은 레이저 출력에도 불구하고 SWIR 레이저는 EN 60825-1에 따라 레이저 보호 등급이 가장 높은 1등급이므로 눈에 안전합니다. 눈 속의 액체가 적외선을 흡수하여 눈을 보호합니다. 보이지 않는 측정 빔은 동축으로 유도되는 녹색 파일럿 레이저(파장: 약 532nm)를 통해 배치됩니다. 파일럿 레이저의 출력은 1mW로 제한되어 있어 EN 60825-1에 따라 레이저 보호 등급 2로 분류됩니다. 따라서 Optomet SWIR 진동계는 항상 전체 시스템에 대해 레이저 보호 등급 2를 갖습니다.

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.

 

오늘날에는 HeNe 레이저의 고유한 특성이 요구되는 일부 응용 분야 외에도 SWIR 레이저가 레이저 도플러 진동 측정에 최적의 선택이며 Optmet은 SWIR 진동 측정 분야에서 선도적인 역할을 하고 있습니다. 더 높은 출력 전력과 더 민감한 광검출기의 조합으로 인해 SWIR 진동계는 더 높은 SNR을 제공하므로 기존 레이저 소스를 사용하는 진동계가 한계에 도달하는 까다로운 측정 작업에 특히 적합합니다. 적외선 진동계는 어둡거나 거칠고 곡면 또는 반사율이 낮은 기타 표면에서도 측정 표면을 처리할 필요가 없습니다. 장거리 진동 측정은 물론 빛나는 표면과 생물학적 조직에 대한 측정도 SWIR LDV의 확실한 영역입니다. 높은 온도 안정성과 긴 사용 수명은 추가적인 이점을 제공합니다. 이러한 모든 특성은 옵토메트의 새로운 SMART 시리즈에도 적용됩니다.

 

실제 응용 분야: 레이저 도플러 진동계

 

레이저 도플러 진동계(LDV)는 엔지니어링, 재료 과학, 생물학, 의학 등 다양한 분야에서 없어서는 안 될 필수 도구입니다. 다양한 재료와 구조물 표면의 진동과 진동을 비접촉식으로 정밀하게 측정할 수 있습니다.

제조 품질 관리부터 생물학적 조직 검사에 이르기까지 LDV의 활용 분야는 거의 무한합니다. 고해상도 데이터를 실시간으로 제공하는 기능 덕분에 LDV는 연구, 개발 및 품질 관리에서 없어서는 안 될 도구입니다.

진동 측정의 미래: 혁신과 발전

 

진동 측정은 기술 혁신과 새로운 연구 결과에 힘입어 끊임없이 진화하는 분야입니다. 레이저 소스와 LDV 기술의 지속적인 개선으로 더욱 정밀한 측정과 더욱 광범위한 응용 분야가 가능해졌습니다.

고전적인 HeNe 레이저부터 최신 적외선 레이저까지, 진동계 선택의 폭은 그 어느 때보다 다양해졌습니다. 옵토메트는 제품과 서비스를 개선하고 고객에게 측정 작업을 위한 혁신적인 솔루션을 제공하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.

기본 및 측정 기술에 대한 추가 주제