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2011年10月07日の記事

2011年10月7日(金) 21:19

推測フォトダイオード

 フォトダイオードは、励起光の975nmと本レーザーの1070nmを区別できない。感度こそ差が出るものの、どちらを受光しても反応する。増幅器だけを通電したとき種火側で大きな値が出たのは、無駄になった大量の励起光が検知されたからではなかろうか?
 全LDに通電した状態でないと、フォトダイオードの読み方は分からないかもしれない。

 セメント抵抗方式でも、現状10Ωが3並列になっている。それを1本ずつ切断して行けば、少なくとも3通りの電流値でのデータは簡単に取れる。
 オーバーフローしたフォトダイオードには、20Vまで計測可能な精密電圧計を取り付ける。そして、第3の秋月電圧計を投入し、4つのフォトダイオードすべてを同時計測できる体制にした。パワーメーターの値も含め、まとめて写真撮影することで記録の手間を省く。

 パワーメーターの値がかなり激しく変動するので、手動メモだと問題ありだ。

 結果を表にまとめてみた。光出力はワット単位で、4つのフォトダイオードはマイクロアンペア単位である。

光出力 種火1 種火2 増幅1 増幅2
67.32 0 1.5 21.8 230
67.16 0 1.5 21.8 231
65.19 0 1.5 21.8 232
44.05 0 1.0 15.1 228
45.72 0 1.0 15.2 229
46.77 0 1.0 15.2 229
19.54 0 0.5 6.6 221
19.63 0 0.5 6.6 221
19.70 0 0.5 6.6 221

 まず、種火1と増幅2は使い物にならない。恐らくこの2つはインターロック用で、種火1は光が検出されてはならない部分に配置されているのではないか?
 そして増幅2は、出力に関わりなくとにかくレーザーが発振されている事実を検出しているのでは?

 種火2は、増幅器だけに通電したとき5マイクロアンペアを超えていた。しかし、種火と増幅の両方に通電すると2マイクロアンペアに達しない。明らかに、励起光と本発振の両方が受光出来る場所に設置されている。また、種火筐体内では、本発振だけをモニターするのは不可能だ。
 残る増幅1は、光出力と強く相関している。光出力の平均のほぼ3分の1。すなわち、光出力3ワットあたり1マイクロアンペア流れている。だが、光出力が変動しても電流が殆ど変動していない。セメント抵抗の数が変われば、明確に電流が変わっている。ここで、昨日の測定値から増幅1を取り出してみる。

光出力 増幅1
3.07 1.2
3.94 2.9
72.22 21.8

 増幅器だけに通電といういびつな状態でも、増幅1は光出力とそこそこ相関している。そして、フル通電において光出力は1割ほども変わっているのに増幅1は全く変わっていない。
 昨日の72.22ワットという値だが、それまでに比べて極端に値の変化が激しかった。デジタル表示なのに「波打つ」と表現したくなるほど激しく数値が上下動を繰り返していた。それまでも変動はあったが、比較にならないほど激しい不安定さを見せていた。実のところ。
 パワーメーターは定格60ワットであり、それを超えたところでは急激に不安定になるというのは十分に考えられる。少なくとも、定格200ワットのファイバーレーザーが70ワット前後で出力不安定化し始めたと考えるよりは、よっぽど可能性が高い。

 更に、パワーメーターはよくあるサーマル方式。それとフォトダイオードを比較した場合、安定性や精度は言うまでもあるまい。セメント抵抗の加熱に従って光出力がじりじり上昇するという謎の現象も、実はパワーメーターの方の加熱のせいではないのか?
 増幅1の値が正確で、パワーメーターの値が不安定あるいは誤差を含んでいる、と解釈するのが妥当と思われる。増幅器内であれば、OCの外側にセンサーを置くことで容易に励起光の影響を排し、本発振の出力だけをモニター可能である。

 種火レーザーは種火2によって励起LDの電流を調整。増幅器は増幅1によって励起LDの電流を調整し、本発振の光出力を安定化。そのようにシステムは動いていたと推定される。
 全68励起LDを直列してドライブすれば、増幅1だけモニターしつつ励起LDの電流を調整すれば良い。実際は、可変改造した DC-DC コンバーターの出力電圧を調整する訳だが。電流値は安定しなくても、制限値を超えさえしなければ構わない。

written by higashino [ファイバーレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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