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Puls-Laserdioden und Puls-LEDs für den Einsatz in Entfernungsmessgeräten, Umgebungsscannern und zur Bilderfassung emittieren wenige Nanosekunden lange Pulse mit sehr hoher Spitzenleistung. Zur Messung des zeitlich aufgelösten Pulsverlaufs sind schnelle Detektoren erforderlich. Dies sind in der Regel kleinflächige Fotodioden mit Durchmessern von zum Teil deutlich weniger als 1 mm. Aus den kleinen Flächengrößen der Fotodioden ergeben sich messtechnische Einschränkungen: 

  • Die Ausdehnung des Laserspots ist größer als die aktive Fläche der Fotodiode und ermöglicht somit keine Messung der Strahlungsleistung (W).
  • Die Position der Fotodiode im Laserspot ist kritisch wegen eventueller Moden (inhomogener Laserspot).
  • Sehr kleine Fotodioden lassen sich nicht absolut kalibrieren.
  • Vorsatzoptiken zur Fokussierung des Laserspots auf die Fotodiodenfläche lassen sich nicht kalibrieren.
  • Die elektronische Beschaltung der Fotodioden für kurze Pulslängen bedeutet eine weitere Einschränkung der Kalibrierfähigkeit.

Mit den Detektoren der ISD-1.6-SP-Serie bietet Gigahertz-Optik in Verbindung mit den Optometern P-9710-2 und P-9710-4 eine Möglichkeit zur Bestimmung der absoluten Spitzenleistung von Puls-Lasern und Puls-LEDs.


Funktion- und Aufbau:

Der Detektor bietet zwei Fotodioden, die an eine kompakte Ulbrichtkugel angekoppelt sind. Die erste Fotodiode besitzt eine kurze Anstiegszeit und ermöglicht die Messung des relativen zeitlichen Intensitätsverlaufs in Verbindung mit einem ausreichend schnellen optionalen Oszilloskop (Pulslänge, Halbwertsbreite, Spitzenleistung). Die zweite Fotodiode misst die absolute Pulsenergie (in Joule) eines einzelnen Pulses bzw. einer Pulsfolge. Die Auswertung erfolgt durch ein Optometer der P-9710-Serie nach der Puls-Stretching Methode. Die absolute Spitzenleistung kann aus der Pulsenergie und des zeitlichen Pulsverlaufs berechnet werden. Somit kann das schnelle Lichtsignal komplett charakterisiert werden.

Die Ulbricht'sche Kugel mit 16 mm Durchmesser bietet eine Messöffnung mit 5 mm, alternativ 7 mm, Durchmesser und kann zur Messung der absoluten Strahlungsleistung (W) kalibriert werden. Wegen des sehr geringen Durchmessers der Ulbrichtkugel sind die zeitlichen Pulsverformungen (Puls-Stretching-Effekt von Ulbrichtkugeln) gegenüber Ulbricht’schen Kugeln mit größeren Durchmessern gering. Dadurch werden Pulse mit wenigen Nanosekunden Pulslänge kaum deformiert und können zeitlich aufgelöst vermessen werden. Die Kugel selbst, die Fotodioden und die elektrische Schaltung befinden sich in einem Al-Gehäuse, welches präzessions-CNC gefräst ist.

Der Anschluss des optionalen Oszilloskops erfolgt über eine BNC-Buchse. Das Optometer wird über ein 2 m Kabel mit Kalibrierdatenstecker angeschlossen. In diesem sind die Kalibrierdaten gespeichert.

Die Ulbricht’sche Kugel bietet zusätzlich zwei SMA-Faseranschlüsse. An diese kann zum Beispiel ein Spektrometer zur Messung der Wellenlänge und eine Hilfslampe zur Kompensation von eventuellen Einflüssen der Rückreflexion durch die Probe an der Messöffnung (Selbstabsorptionskorrektur) angeschlossen werden.

Wegen ihres kleinen Durchmessers ist der Kugelfaktor der Ulbricht‘schen Kugel relativ gering. Dadurch ist in der Ausführung mit 7 mm Messöffnung die zulässige Strahldivergenz gegenüber der Version mit 5 mm zusätzlich eingeschränkt.


Auswertung:

Gigahertz-Optik bietet verschiedene Optometer mit der erforderlichen „Pulse-Energy“ Messfunktion zur Messung der Pulsenergie kurzer Pulssignale:

 

P-9710-2: Ein-Kanal Optometer mit manueller Auslösung der Messung

P-9710-4: Ein-Kanal Optometer mit TTL Triggereingang zur Auslösung der Messung

P-2000-2: Zwei-Kanal Optometer

P-9801-V02: Acht-Kanal Optometer

 

Zur Auswertung des zeitlichen Pulsverlaufs muss der Anwender ein ausreichend schnelles Oszilloskop bereitstellen.   


Kalibrierung:

Die Werk-Kalibrierung der spektralen Empfindlichkeit des Detektors für Pulsenergie erfolgt durch das Kalibrierlabor für optische Strahlungsmessgrößen der Gigahertz-Optik. Das Prinzip der Puls-Stretch-Methode ermöglicht die Kalibrierung des Detektors im CW-Betrieb.  Die CW-Kalibrierung ist Rückführbar.  


Anwendungen:  

Die Einsatzbereiche des Detektors finden sich beispielsweise in der Entwicklung sowie der  On- und In-Line Qualitätssicherung von Pulslaserdioden und Puls-LEDs. Zudem bei Messaufgaben im Rahmen der Anwendung der genannten Pulslaserdioden und Puls-LEDs.

Mit der 7 mm Messöffnung ist der Detektor zusätzlich für Messaufgaben im Rahmen des Laserschutzes geeignet (ISD-1.6-SP-V01 mit 7 mm Apertur zum Nachweis der Augensicherheit).

Bild 1: ISD-1.6-SP-V02 Detektor mit Ein-Kanal Optometer P-9710-2

Bild 2: Systemdarstellung, Oszilloskop, P-9710-2, ISD-1.6-SP-V02

Bild 2: Schematische Darstellung (1: Ulbrichtkugel 2: Messöffnung 3: Kugelfläche der Erstreflexion 4: Puls-Energie Fotodiode 5: Pulsverlauf Fotodiode 6: 2 x SMA Buchse 7: Kabel für Optometer 8: BNC Buchse Oszilloskop 9: Vorspannung)

 Bild 3: Schematische Messanordnung (1: ISD-1.6-SP-Vxx 2: Oszilloskop 3: P-9710-4 4: Vorspannung 5: TTL-Signal Triggereingang

Bild 4: Typische spektrale Empfindlichkeit

Allgemein
Kurzbeschreibung

Detektor zur Messung der zeitlichen Intensitätsverlauf und der Strahlungsleistung von Puls-Lasern und Puls-LEDs. In Verbindung mit den Optometern P-9710-2 und P-9710-4 und einem schellen Oszilloskope kann die absolute Spitzenleistung von Puls-Lasern und Puls-LEDs bestimmt werden.

Hauptmerkmale

Kompakter Messkopf mit integrierter Ulbricht’scher Kugel mit 16 mm Durchmesser. Si-Fotodioden für Strahlungsleistung und zeitlichem Intensitätsverlauf für Pulslängen im ns Bereich.

Messbereiche

Spitzenleistung bis typ. 200 W. Spektraler Empfindlichkeitsbereich 400 bis 1100 nm.

mögliche Anwendungen

Die Einsatzbereiche des Detektors finden sich beispielsweise in der Entwicklung sowie der  On- und In-Line Qualitätssicherung von Pulslaserdioden und Puls-LEDs. Zudem bei Messaufgaben im Rahmen der Anwendung der genannten Pulslaserdioden und Puls-LEDs.

Mit der 7 mm Messöffnung ist der Detektor zusätzlich für Messaufgaben im Rahmen des Laserschutzes geeignet (ISD-1.6-SP-V01 mit 7 mm Apertur zum Nachweis der Augensicherheit).

Kalibrierung

Werk-Kalibrierung der spektralen Empfindlichkeit der Fotodiode für Strahlungsleistung. Rückführbar auf PTB-Kalibrierstandards

Produkt
Spektraler Strahlungsfluss

V0x:

V01:

Logger Zeitintervall

typische Pulsmessung:

Port Größe

V0x: 5 mm

V01: 7 mm

max. Strahlungsleistung (Peak)

V0x: typisch 200 W (@ 950 nm)

V01: typisch 300 W (@ 950 nm)

Sonstiges
Gewicht

200 g

Temperaturbereich

Anwendung: (10 bis 30) ° C

Lagerung: (-10 bis 50) ° C

 

Luftfeuchtigkeit

Das Gerät darf keiner hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt werden. Bereich 20% ~ 70% rF nicht kondensierend.

Typ Beschreibung Datei-Typ Download
Datenblatt ISD-1.6-SP-Vxx PDF
ISD-1.6-SP-Vxx Technisches Datenblatt ISD-1.6-SP-Vxx Broschüre PDF
Produktname Produktbild Beschreibung Zum Produkt
Artikel-Nr Modell Beschreibung Merken / Vergleichen
Produkt
15309101 ISD-1.6-SP-V0x-2

ISD-1.6-SP-V0x-2 mit 5mm Apertur, Kalibrierzertifikat Power-Diode

15309700 ISD-1.6-SP-V01-2

ISD-1.6-SP-V01-2 mit 7mm Apertur, Kalibrierzertifikat Power-Diode

Kalibrierung
15311050 K-ISD1.6SP-SD

Kalibrierung der spektralen Strahlungsleistungs-Empfindlichkeit in A/W der Power-Diode einer ISD-1.6-SP und ISD-1.6-SP-V01. Kalibrierung von 400nm bis 1100nm in 10nm Schritten. Kalibrierzertifikat.

Zubehör
15309724 CP-VCC-45-V01

Netzteil für Vorspannung der Shape-Diode