PRIMES社製フォーカスモニター（FocusMonitor）
独国PRIMES社のフォーカスモニターはレーザ溶接、切断、表面改質などの加工に使用する高出力レーザ用の計測器です。集光点のビームプロファイルだけではなく、集光過程、デフォーカス過程におけるビームプロファイル計測を行うことが可能で、M2の測定も可能です。
ピンホール型のビームプロファイラで高出力レーザ（例えばCO2レーザでは最大50kw）の計測が可能です。また測定チップを変えることで様々なレーザ（可視光、近赤外、CO2）に対応します。
■ 特徴
・高出力レーザのスポットビームを計測
・M2計測
フォーカスモニタの測定原理
すべての種類のフォーカスモニタには高速に回転する測定チップが搭載されています。（左図）
測定チップが回転しながら（回転の方向をX軸とします）、Y軸方向に移動することにより、測定チップが集光ビームを横切っていきます。
測定チップにはΦ20-30um程度の小さな穴が空いており、ビームを横切ったときに、この穴から集光ビームの一部をサンプリングしていきます。
サンプリングされた光はチップ内を伝搬し、ディテクタにて受講されます。これによりビームの各点における強度情報を取得し、それをマッピングすることでビームプロファイルを得ます。
この測定チップを搭載したY軸ステージはZ軸ステージに搭載されており、各プレーンを計測した後、光軸方向に移動⇒測定を繰り返します。
これによりこースティック計測を行い、レーザの主要パラメータであるM2や集光角のような情報を取得します。
新登場 高パワー密度レーザ用フォーカスモニタ FM+ HPD
最新のフォーカスモニタFM+ HPDは回転チップを従来の金属から石
英に変更することで、FM+よりも更に高いパワー密度での計測を可能としました。従来の金属チップの場合、測定するレーザ光を吸収してしまいますので、如何にフォーカスモニタのチップが高速回転していても近赤外では10MW/cm2以上のパワー密度で使用することができませんでした。FM+ HPDは高品質、高出力のファイバレーザをご使用されているユーザ様向けの最適な測定ソリューションです。
（左の写真はFM+ HPDの測定チップ）
フォーカスモニタ仕様
| FM+ | FM+HPD | |
| 測定パラメータ | ||
| パワーレンジ | 30-25,000W | 100-25,000W |
| 波長帯域 | 0.4-1.6um または 9-12um | 1.0-1.1um |
| ビーム径（典型値） | 100-3000um（オプションで最大5000um） | 100-1200um |
| 最大パワー密度 |
CO2（10.6um）： 30MW/cm2 |
50MW/cm2 |
| 決定パラメータ | ||
| 集光位置 x，y，z | ◯ | |
| 集光半径 x，y，z | ◯ | |
| M2 | ◯ | |
| 測定レイリー長（典型値） | 28mm | |
| ビーム強度分布 | 2D, 3D | |
| 1プレーンあたりの測定時間 | 5 - 40秒 | |
| ラインスキャン | オプション | |
| デバイスパラメータ | ||
| ワーキングレンジ x - y |
8x8mm （オプションで12x12mm, 24x12mm） |
|
| ワーキングレンジ z | 120mm | |
| 測定ウインドウサイズ | 0.1 x 0.1 - 8 x 8 mm （分解能64px） | |
| 分解能 | 32 x 32 px - 1024 x 102 px | |
| 回転速度 | 1875/3750/7500min^-1 | |
| 供給データ | ||
| 電源 | 24VDC ±5%, 最大3.5A | |
| 保護ガス（水と油を含まず） | ヘリウム/窒素/アルゴン | |
| 最大圧力 | 代表値0.5 bar（オプション） | |
| 通信 | ||
| インターフェース | Ethernet, RS485 | |
| トリガディレイポート | オプション | |
| 寸法・重量 | ||
| 寸法（長さ x 幅 x 高さ） | 280 x 242 x 218mm | |
| 重量 | 約8.5kg | |
| 環境条件 | ||
| 動作温度範囲 | 15 - 40℃ | |
| 保管温度範囲 | 5 - 50℃ | |
| 基準温度 | 22℃ | |
| 許容相対湿度（非結露） | 10 - 80% | |
減衰器（オプション）
フォーカスモニタHPDは50MW/cm2の高パワー密度レーザの集光ビームをダイレクトに計測する測定器ですが、一度に計測できる範囲が1.2x1.2mmと従来のフォーカスモニタと比較して狭くなっています。
高パワー密度ビームの計測と広いエリアでの計測（例えばマルチビームなど）を一台で行いたい方にはこのオプションが便利です。
減衰器を使用しますと、元のビームから約5％だけを計測に取り出すことができます。測定には全て反射系を利用しておりますので、ビームが劣化することなく計測を行うことができます。
減衰器ありなしの計測データ比較
よくある質問
フォーカスモニタの機種選定について
Q1： ガラス製のチップを交換すれば、現行のFM+またはFM120の耐パワー密度をあげることができますか？
A1： ガラスチップはHPDモデルにのみ搭載可能です、FM+、FM120への取り付けはできません。
Q2： FM+で選定可能なディテクタについて教えて下さい
A2： FM+にはDFY-PS+、DFIG-PS+、DFCM+の3種類のディテクタがございます。ファイバーレーザの計測であればDFIG-PS+が最適です。このディテクタは可視域から近赤外までカバーしています。ブルーレーザの計測を行う場合はDFY-PS+をお勧めします。DFY-PS+はDFIG-PS+よりも可視域での感度が高いのが特徴です。DFINGは主に2umのレーザを計測するときに使用します。
Q3： FM+で選定可能なチップの種類について教えて下さい
A3： FM+にはHighDiv.YAG、、HP-CO2、DL-Diodeの3種類のチップがございます。HighDiv.YAGはファイバレーザの計測に、HP-CO2はCO2レーザの計測に、DL-Diodeはダイオードレーザの計測に使用します。
フォーカスモニタのソフトウェアについて
Q1： Ver2.98のソフトウェアで計測したデータはVer 3.0で表示することが可能ですか？
A3： 可能です。
Q2： Ver 3.0で取得したデータはVer 2.98で表示することが可能ですか？
A4： 残念ながら確認できません。
フォーカスモニタの測定について
Q1： フォーカスモニタFM120とFM+の測定面までの距離を教えて下さい
A1： レーザを上から照射した場合、フォーカスモニタの底面から測定面下限までの距離は15.7mmです。チップを反転して下から入れた場合は、底面（元々の上面）から12.7mmが測定面の下限となります。
Q2： 測定チップの回転スピードはどのように決定しますか？
A2： 測定するレーザのパワー密度により最適なスピードを選定してください。パワー密度に対して回転スピードが遅いとチップの溶損に繋がりますのでご注意ください。
