Mesure précise des lasers à fibre NIR de haute puissance : solutions et meilleures pratiques

Livre blanc : Défense

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À mesure que les exigences de précision augmentent, les lasers à fibre proche infrarouge (NIR) sont devenus indispensables dans les secteurs militaire, de la recherche et du traitement des matériaux industriels.

Les lasers à fibre à ondes continues (CW) de haute puissance délivrent désormais de 1 kW en monomode à plus de 100 kW en multimode. Leur fiabilité robuste, leurs terminaisons de fibre modulaires, leurs optiques de collimation polyvalentes et leurs têtes de traitement interchangeables (gaussiennes et Top-Hat) en font le choix privilégié pour les tâches de traitement de matériaux exigeantes.

Cependant, la caractérisation de ces faisceaux puissants n'est pas triviale. Bien que les capteurs thermopiles conventionnels puissent gérer les mesures de puissance et d'énergie avec refroidissement par eau, les paramètres clés — taille du spot, forme du faisceau, position focale et M² — nécessitent des techniques avancées évitant la distorsion ou l'endommagement du système de mesure.

Vous n'avez pas de compte ?

Vue d'ensemble

Dans « Mesure précise des lasers à fibre NIR de haute puissance », Yoni Groisman examine le besoin pressant de mesures précises et pratiques des lasers à fibre NIR fonctionnant autour de 1070 nm avec des niveaux de puissance allant de quelques centaines de watts à plusieurs kilowatts. Une caractérisation précise du faisceau est critique pour le contrôle de processus et l'assurance qualité dans toutes les applications de haute puissance.

Les méthodes traditionnelles échouent face aux densités de puissance élevées qui risquent d'endommager les capteurs ou de distordre le faisceau. L'article décrit trois stratégies principales : (1) l'imagerie indirecte de la lumière Rayleigh diffusée latéralement (ex. Ophir BeamWatch) ; (2) le balayage par sténopé avec un détecteur à élément unique, qui est encombrant et complexe ; et (3) la mesure directe via des profileurs de faisceau CCD après une atténuation optique extrême.

Au cœur de la discussion se trouve le séparateur de faisceau laser Ophir LBS-300HP-NIR, une percée offrant une atténuation optique dépassant un million. En utilisant des lames UVFS appariées, il reflète moins de 0,0001 % du faisceau incident vers un profileur CCD, préservant la forme du faisceau, la polarisation et minimisant la lumière parasite. Il est certifié jusqu'à 5 kW et peut gérer des densités de puissance jusqu'à 15 MW cm⁻².

Le LBS-300HP-NIR offre un montage flexible, une compatibilité avec les accessoires standard à monture C, et une suite de filtres à densité neutre interchangeables pour affiner l'intensité atteignant la caméra. Les tests de validation démontrent des profils de faisceau plus nets et sans distorsion par rapport aux atténuateurs conventionnels.

La gestion thermique est essentielle : la température de l'appareil peut augmenter d'environ 23 °C après 10 minutes d'exposition à 4 kW, donc un refroidissement actif ou passif et des limites de temps sont recommandés pour préserver l'intégrité de la mesure.

Qu'il soit utilisé seul ou intégré dans des configurations plus larges, le LBS-300HP-NIR offre un profilage de faisceau fiable, rentable et précis, ouvrant la voie à une adoption plus large des lasers NIR de haute puissance dans l'industrie et la recherche.

Les références incluent la littérature connexe sur la mesure des lasers à fibre de haute puissance et les systèmes BeamWatch et BeamGage d'Ophir.