エンジニア

Reza Amani 博士は、サーマル イメージング カメラを利用してファイバー レーザーのゲイン ファイバー上で生成される熱を測定​​し、温度制限を超えたときに発生する可能性のある破裂による機器の損傷やオペレーターの負傷を防ぎます。

これらのカメラは、実験中の学生への指示、現場でのアプリケーションにおけるオペレータの安全性の向上、装置の性能向上などに役立ちます。

レザ・アマニ 東京大学大学院理学系研究科 アト秒レーザー科学研究センター 特任准教授

繊維への損傷を防ぐために温度上昇を監視

レザ・アマニ博士は、高出力レーザーの開発を通じて物理化学分野に貢献するだけでなく、産業界とのさらなる協力を目指した研究に取り組んでいます。 レーザー加工は、半導体業界だけでなく他の多くの業界でも導入されています。 幅広い材質の加工が可能で、高精度・超微細加工が可能です。

特に、アマニ博士が研究しているファイバーレーザーは、エネルギー変換効率が高く、安定性と信頼性の点で優れています。 また、ファイバー内に光を閉じ込めるためクリーンルームが不要で、電気的な制御や取り扱いの容易さなどのメリットから注目を集めています。

「利得ファイバーと呼ばれる光ファイバーのコアにEr（エルビウム）とYb 1/3（イッテルビウム）をドープ（添加）しています。シングルモードで22W以上のレーザー出力が得られます」 「しかし、ファイバは励起後すぐに加熱されます。ファイバは一定の温度に達すると、まず膨張し、次に破裂します。これが発生すると、機器が使用できなくなり、怪我をする危険があります。」

このようなリスクを防ぐには、ファイバーレーザーのゲインファイバーで発生する熱を測定​​する必要があり、温度限界に達してクラッドの外部プラスチック（アクリルコーティング）が破壊される前に実験を停止する必要があります。 ただし、ゲインファイバーが作成されると、いつ温度制限を超えるかは不明です。 温度の上昇を監視する手段として、Teledyne FLIR 熱画像カメラが導入されました。

Er および Yb イオンをドープしたゲインファイバー。 この利得ファイバーはマルチモード 976 nm 励起レーザーと結合されて共振器を形成します。 中心波長1,560nmで発振し、22W以上のシングルモードレーザーを出力します。 このようなレーザ装置は、レーザ加工、中赤外レーザの励起、光通信分野等に応用することができる。

利得ファイバーに Er-Yb イオンがドープされると、緑色の蛍光が発生します。 蛍光が強いほど励起レーザーの吸収が大きくなり、発熱量が多くなります。

高解像度で分析が容易な Teledyne FLIR を選択してください

アマニ博士は、研究室にあった熱画像カメラで測定を試みたが、ピクセル数が低く、画像解像度も限られていたため、測定値は実際の値よりも低く、事実上、それは無駄です。

「前職で、薄型ディスクレーザーを研究し、FLIR 社の高ピクセル数の熱画像カメラを使用していました。そのため、FLIR カメラの利点についてはよく知っています。ファイバーは、外側のプラスチック部分を含めて 250 μm と細いです」 「アクリルコーティングと呼ばれるものです。ある程度の分解能がないと正確な温度測定はできません。しかし、私は1年前に着任し、研究室を立ち上げたばかりです。予算も限られていたので、FLIR E54を選びました」 . かなりの解像度があり、アカデミック価格で購入できます。」

Teledyne FLIR を選択したもう 1 つの理由は、撮影したデータを PC 上で分析できることです。 「撮影した画像データをPCに取り込み、さまざまな解析を行っています。その場でデータを見ただけでは、どこで2/3の発熱が発生しているかを正確に判断することは困難ですが、PCにデータを取り込むことで、より詳細に分析できるようになります。これはもちろん利点です。」

ポータブル熱画像カメラ - FLIR E54

FLIR E54 は FLIR の最初の手持ち式サーモグラフィー カメラで、320 × 240 ピクセルの赤外線解像度で温度差のある物体の温度分布を確認できます。 MSX® による画像補正により、このクラスで最も鮮明な画像が得られます。 交換可能な望遠・広角レンズにより、さまざまなシーンでの捜査に役立ちます。 また、PCソフトと接続することで、時系列の温度変化を解析し、動画として記録することも可能です。

東京大学大学院理学系研究科 アト秒レーザー科学研究センターからの応募事例

機器損傷のリスクを考慮すると、赤外線カメラ導入の費用対効果は高くなります。

この記事は、東京大学大学院理学系研究科アト秒レーザー科学センターの特任准教授、レザ・アマニ氏によるものです。

テレダイン FLIR について

Teledyne Technologies 社の Teledyne FLIR は、防衛および産業用途向けのインテリジェント センシング ソリューションの世界的リーダーであり、世界中に約 4,000 人の従業員を擁しています。 1978 年に設立された同社は、専門家が命と生活を救うためのより適切で迅速な意思決定を支援する高度なテクノロジーを開発しています。 詳細については、www.teledyneflir.com にアクセスするか、@flir をフォローしてください。