Ulbricht-Kugeln zur Laserleistungsmessung

Labsphere LPM Integrationskugeln zur Laserleistungsmessung

Labsphere LPM-Laserleistungs-Integrationskugeln wurden speziell für die Messung von Lasern und anderen anspruchsvollen Lichtquellen entwickelt und eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen ein thermisches Laserleistungsmessgerät nicht empfindlich genug ist oder ein Fotodiodendetektor nicht in der Lage wäre, den gesamten Strahl zu erfassen. In Kombination mit einem Photodetektor oder Spektrometer fungiert eine Ulbricht-Kugel als weitwinkliger, richtungsunempfindlicher Lichtsammler und eignet sich ideal für die Messung von Lasern und anderen „schwer messbaren“ Lichtquellen, die sich durch großflächige Strahlen, hohe Divergenz oder hohe Leistungen auszeichnen. Wir bieten auch komplette Radiometersysteme auf der Basis der LPM-Kugel an – LPMS-Radiometer.

Wesentliche Merkmale

• Speziell entwickelte Ulbricht-Kugeln für die Messung des Strahlungsflusses (Leistung) von Lasern und anderen „schwer messbaren“ Lichtquellen
• Die neuartige, nicht radiale Anordnung der Detektoröffnung macht die Kugel unempfindlich gegenüber Strahlrichtung, Divergenz oder dynamischer Verschiebung
• Kugelgrößen: 2, 4 oder 6″ Durchmesser
• Wählen Sie aus 3 Beschichtungen: Spectraflect, Spectralon und Infragold
• Optional: Anbringen eines faseroptischen Spektrometers an Ihrer Kugel

Einfache Lösung zur Messung von „schwer messbaren“ Lasern 

Ein Ulbrichtkugel-Radiometer bietet eine einfache Lösung zur Messung der Ausgangsleistung von divergenten und kollimierten Laserquellen, z. B. Hochleistungslaserdiodenbarren und -arrays oder fasergekoppelte Dioden. Die Strahlgröße, die Divergenz und die Leistung solcher Laser lassen sich mit einem herkömmlichen Laserleistungsmessgerät nur schwer (wenn nicht gar nicht) erfassen. Die Verwendung einer Ulbricht-Kugel in Kombination mit einem schnell ansprechenden Photodetektor vereinfacht die Messung von „schwer messbaren“ Lasern und verringert die Ausrichtungsempfindlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen optischen Leistungsmessern erheblich.

Eine korrekt konstruierte Ulbricht-Kugel ermöglicht genaue und hochgradig wiederholbare Messungen der Laserleistung, unabhängig von der Strahlgröße, Divergenz, Polarisation, Strahlausrichtung und dynamischen Strahlverschiebungen. Die inhärente optische Dämpfung einer Ulbricht-Kugel reduziert auch den Fluss, der den Photodetektor erreicht, was die Verwendung von schnell ansprechenden Photodioden-Detektoren mit Hochleistungslasern ermöglicht. Ohne eine Kugel müssen Hochleistungslaser mit thermischen Detektoren gemessen werden, die viel langsamer auf Änderungen der Laserleistung reagieren.

Das Design der Labsphere LPM Integrationskugeln für die Laserleistungsmessung

Die Labsphere LPM-Integrationskugeln zur Messung der Laserleistung eignen sich für die Messung von CW- und gepulsten Laserleistungen von Nanowatt bis zu Hunderten von Watt im Spektralbereich von 350-1700 nm, abhängig von der gewählten Kugelgröße und -beschichtung sowie dem Typ des verwendeten Photodetektors. Das spezielle Design der Ulbricht-Kugel positioniert die vertiefte Detektoröffnung in einer nicht-radialen Position, so dass sie unempfindlich gegenüber Änderungen in der Ausrichtung oder Divergenz des Laserstrahls bei Winkeln bis zu +/- 40° von der Norm ist. Anders ausgedrückt: Mit einer Labsphere LPM-Kugel erhalten Sie Leistungsmessungen, auf die Sie sich unabhängig von Laserstrahldurchmesser, Divergenz und statischer oder dynamischer Strahlrichtung verlassen können.

Warum nicht einfach eine Ulbricht-Kugel für allgemeine Zwecke verwenden? Die Theorie der Ulbricht-Kugel besagt, dass Licht, das in eine Ulbricht-Kugel eintritt, nach der ersten Reflexion an der Kugelwand eine gleichmäßige Strahlungsverteilung über die gesamte Innenfläche der Kugel erzeugt. In der Realität ist dies nicht der Fall, und viele Ulbricht-Kugeln weisen eine gewisse Ausrichtungsempfindlichkeit oder eine ungleichmäßige Strahlungsverteilung auf. Mit anderen Worten, die Strahldichteverteilung in vielen Kugeln kann von der genauen Ausrichtung der Lichtquelle oder des Lichtstrahls in die Kugel abhängen. Dies ist höchst unerwünscht, und obwohl der Effekt mit zunehmender Kugelgröße abnimmt, ist es üblich, dass Ulbricht-Kugeln mit Blenden versehen sind, die die erweiterte Lichtquelle vom Detektor abschirmen.

Bei kollimierten oder halbkollimierten Strahlenquellen, wie z. B. den Strahlen von Lasern und Laserdioden, liegt der Fall etwas anders. Hier erzeugt der Laserstrahl einen „Hot Spot“ (eine lokale Zone mit unverhältnismäßig hoher Strahlungsintensität), wo der Strahl auf die Kugelwand trifft. Bei Ulbricht-Kugeln, die für den Einsatz mit kollimierten Strahlenquellen konzipiert sind, wird der Detektor häufig durch eine Ablenkplatte vom Hot Spot abgeschirmt. Dadurch wird die Abhängigkeit des Detektorsignals von der Ausrichtung des Laserstrahls in der Kugel verringert. Entscheidend ist jedoch, dass der Effekt dadurch nicht beseitigt wird.

Es ist jedoch möglich, eine Kugel für Laserleistungsmessungen zu konstruieren, die keine Ablenkbleche verwendet und trotzdem Messwerte liefert, die über einen großen Winkelbereich nicht von der Strahlrichtung oder Divergenz beeinflusst werden. Dies ist der Ansatz, der mit den Labsphere LPM-Kugeln zur Messung der Laserleistung verfolgt wird. Die LPM-Kugeln sind so konstruiert, dass die Detektoröffnung in einer nicht-radialen Position liegt, wodurch der Photodetektor gezwungen ist, die Strahldichte eines kleinen Bereichs der Kugelwand direkt über der Eingangsöffnung der Kugel zu erfassen. Durch die Begrenzung des Sichtfelds des Detektors wird vermieden, dass der Detektor den ersten „Hot Spot“ des Laserstrahls sieht, was die Ausrichtungsempfindlichkeit des Detektorsignals bei Richtungsänderungen des Laserstrahls stark verringert. Das Design der LPM-Integrationskugel ist mehr oder weniger unempfindlich gegenüber Ausrichtungsschwankungen von mehr als +/- 40° horizontal und vertikal in Bezug auf die Normale zur Ebene der Eingangsöffnung.

Beschichtungen für Ulbricht-Kugeln

Labsphere LPM-Laserleistungs-Ulbricht-Kugeln sind mit drei Beschichtungen erhältlich. Wählen Sie Spectraflect, eine Beschichtung auf Bariumsulfatbasis für den Spektralbereich von 250-2500 nm. Für eine höhere Leistung sollten Sie eine maschinell bearbeitete Spectralon-Kugel in Betracht ziehen, einen Thermoplast mit dem höchsten Reflexionsgrad im Spektralbereich von 250-2500 nm, der einen höheren Durchsatz, eine größere Gleichmäßigkeit der Strahlungsleistung und ein wesentlich höheres Maß an Umweltstabilität und Haltbarkeit ermöglicht. Für den Infrarotbereich von 800nm bis 15+μm ist die galvanische Infragold-Beschichtung erhältlich.

Kugelgrößen & Ports

Die LPM-Laserleistungsintegrationskugeln werden in Durchmessern von 2, 4 und 6 Zoll und mit Eingangsanschlüssen von 0,5, 1 bzw. 2 Zoll angeboten. Jede Kugel ist mit zwei Detektoranschlüssen ausgestattet, von denen einer normalerweise für einen Photodiodendetektor verwendet wird und der andere für den Anschluss an ein faseroptisches Spektrometer mit einem optionalen Adapter für den faseroptischen Anschluss zur Verfügung steht. Wenn der Spektrometeranschluss nicht benutzt wird, ist er mit einem Anschlussstecker verschlossen. An der Südpolposition der Kugel ist ein 1/4-20-Gewinde angebracht, und jede Kugel wird komplett mit einer Pfostenhalterung, einem Pfostenhalter und einer stabilen Grundplatte geliefert.