Blinkセンサー用ハイスピードサーモパイル

LaserPoint社が開発したこの非常に新しい特許取得済みのテクノロジーに基づくハイスピードサーマルセンサーは、MHzレンジまでの繰り返し周波数で単一レーザパルスのエネルギーを測定でき、CWレーザの出力も測定できる可能性があります。

さらに、センサーの熱的性質により、UVからTHzまでの広帯域スペクトルで動作する機能と、広い範囲(10-3 – 10 2 W / cm2)の入射平均パワー密度で光学フィルターや他の予防策を採用する必要なしに動作する可能性があります。

熱電デバイスは、2つの異なるグループに細分されます。異なる種類の材料の接合部で誘導される標準的な縦型熱電効果を使用するデバイスと、レーザ誘起横電圧(LITV)効果に基づくデバイスです。

標準的な縦型熱電効果に基づくセンサーは、電気的に相互接続された複数の熱電対を採用して一般的に設計されており、適切な基板の軸方向の熱流束を測定できます。 標準の熱電効果を使用するこのタイプのセンサーは、一般的な放射状サーモパイル設計の進化形です。 この種のセンサーのスペクトル許容領域は、熱原理に基づいてまだ広帯域です。 ただし、この種のセンサーの熱設計では、比較的遅い応答時間(現在は100ミリ秒を超える)しか許容されません。 さらに、複数の軸方向熱電対の設計では、センサーのアクティブ領域がほとんどカバーされないことがよくあります。

レーザ誘起横電圧(LITV)効果を使用するセンサーも、温度勾配を電気信号に変換します。 堆積した適切な材料の薄膜は、レーザ照射に対して横方向の熱電応答を示す可能性があります。 すなわち、フィルム表面の法線方向に沿って温度勾配が存在する場合、フィルム表面の平面に対して縦方向に熱電応答が生成されます。 LITV効果の採用には、熱信号の電圧への良好な変換効率を示す一方で、ナノ秒のタイムスケールで応答時間を示すという本質的な利点があります。 標準的な熱電デバイスに対するLITVベースのデバイスのもう1つの利点は、軸方向に配置された熱電対に基づく設計に関して、アクティブ領域が均一にカバーされるということです。

レーザ放射測定に焦電センサーやフォトダイオードよりもLITV効果を使用したセンサーの利点は、高速応答時間、広帯域スペクトル許容、直接レーザ照射への高い飽和しきい値、パルスおよびCWレーザを測定する可能性の全体的な組み合わせです。

応答対パワーの直線性

最大50 WまでのCWレーザ放射下でのBlinkセンサーの応答を以下の図に示します。 データは、後線形化なしのBlink検出器の出力信号を示しています。 プロットされた線は、R係数が0.9998の測定範囲内の検出器の直線性を定量化する線形フィットを示します。 製造後の検出器のキャリブレーションには、優れた直線性が不可欠です。

応答の線形性とパルスエネルギー

異なるエネルギーとパルス持続時間のパルスに対する検出器の応答を下の図に示します。 同じ図では、パルス幅τPからのエネルギー測定値の独立性も示されています。これは、パワー密度からの測定値の独立性を示しています。

入射パルスEPのエネルギーの測定値もスポットサイズに依存せず、検出されたパルスのエネルギー範囲は10 μJから数十mJです。

反応時間

応答時間にはさまざまな定義を使用できます。 ここでは、0-100%(τ0-100)の応答時間定義を使用します。これは、入射レーザパルスが終了した後、検出器が信号出力をベースラインのレベルに復元するのに必要な時間です。 このような定義が選択されたのは、fmax = 1 /τ0-100が、検出器による一連のレーザパルスの測定可能な最大周波数を定義するためです。

次の図は、パルス幅が4nsで繰り返し周波数が1MHzのレーザパルスに対する検出器の高速応答を示しています。

光学応答と損傷しきい値

LITV効果の熱的性質により、電磁放射が吸収コーティングによって吸収されて熱に変換される限り、検出器は入射放射の広帯域波長範囲で機能します。 コーティングの重要な特性は、スペクトルの平坦性です。これは、検出器の簡単なキャリブレーションにとって非常に重要です。 検出器の光反射率を図に示します。 測定範囲全体、つまり250 nmから1100 nm内では、反射率曲線は滑らかで全体的に比較的平坦な動作を示します。

最速の構成、つまり1 MHz帯域幅での検出器の損傷しきい値は、200 nsのパルスに対して30 mJ / cm2 / pulseを超えることがわかりました。

Blinkシリーズ-一般的な吸収曲線