ビームプロファイル

OpLev用レーザー源の動作チェック
マニュアル
2014/10/03 Fri.
東工大熱田・粂田
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目次
• 今回の目標 (p.3)
• 下準備 (p.4-8)
• ビームプロファイラを用いたモードの測定 (p.9-16)
• データのプロットとフィッティング (p.17-21)
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今回の目標
• Optical lever（光てこ）に用いるSLD（レーザー）が正常
に動作するか（スペック通りパワーが出るか等）を
調べる
• また、フォーカサー及びコリメーターを用いてビーム
プロファイルできることも確認する
※コリメーターの方はビームが広がりすぎて測定し辛いので,プロファイルは
フォーカサーの方だけで良いかもしれない
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下準備
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下準備１
• まずは今回調べるSLDのスペックシートを見て、
Spectral center （波長）やOutput powerを確認
しておく
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下準備２
• スペックシートのSpectral centerの数値をパワメーター
に入れ,実際のOutput powerを測定する
※今回はパワー測定の前に,光学台上（デスクトップライトは消してある）にパワー
メーターを置いてZEROボタンを押し,予めバックグラウンドの光量を引いておいた
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下準備３
• OPTIPOPでファイバーの接続部分を拭き綺麗にし,
SLDをLPF（ファーカサー）に接続して光を出す
LPF
SLD
※溝があるので,しっかりはめる。接続が弱いとパワーが落ちることがある 7
下準備４
• 光が出ることを確認したら,ミラー等を光学台上に置き,
ビームプロファイル用のセットアップをする
※既にミラーが設置してある時
は,測定ごとにSLDを取り換える
だけで良い。
但し,SLDを取り換えるごとに
ビームが並行になっているか
は確認した方が良い。
⇒詳しくは「 Appendix 」
今回のセットアップに用いたの
は”SLD”と”LPF”の他,長距離
ビームを測るための”折り返し
ミラー”と減光用の回転式”ND
フィルタ”である
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ビームプロファイラーを用いた
モードの測定
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ビームプロファイル準備１
• 光学系のセットアップまで終わったらパソコンにビーム
プロファイルをつなぎ,プロファイル用のソフト（RayCi）を
起動する。下の画面が表示されたらLive Modeを選択
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ビームプロファイル準備２
• Live ModeのCameraで,スペックシートのWavelength
を記入し,Exposure TimeとGainのオートのチェックを
外しておく
※オートを外さないと測定を進め
る内に積分時間とゲインといった
条件が自動で変わっていき,正確
に測定できない
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ビームプロファイル準備３
• Live ModeのRecordingで今回はDurationを選択し,
積分時間を5.0sに設定した。あとはスタートボタン
を押せば測定結果を得られる
※今回は特に理由はないが
Durationを選択した（Frame数が
同等ならFramesを選択してもよ
いはず）。また,積分時間が4.0s
以下だと数値の精度に少し影響
が出たので,5.0sに設定した
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ビームプロファイル測定１
（おそらくプロファイルするのはfocuserの方だけなの
でそれに特化して記述する）
• 測定を始める前に,レーザーから出ている光を白い
紙等で大まかに見て,一番絞られている場所（ビーム
ウエスト）を探し,レーザー光源からの大まかな距離
を測っておく
• ビームウエストが決まったらその前後数十センチに
測定する余裕があるような光学系にしておく
※既に我々がそのような光学系にしたが,必要に応じ確認をした方が良い
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ビームプロファイル測定２
• もしウエスト付近などでビームプロファイルがサチって
いる（光量の密度が大きすぎる）ときはNDフィルタ等を
用いて減光を行う。その際,Intensityが80～90％あたり
になっているのを確認する
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ビームプロファイル測定３
• ビームウエスト付近（前後数十センチ）は細かく測り
（今回は2.5㎝間隔）,それ以外の場所は大まかに
（今回は5㎝ずつ）計測を行った
メモするべき項目
Width Labのxとyの
＊Average(ビームの直径)
＊StDev(エラー)
場合によって,Intensityや
ellipticityや別ウィンドウ
（Cross Section）のpeak の
Intensityにも注意しておく
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Appendix 光軸を光学定盤に平行になるよう
に光を飛ばす
• レーザー光源直後の光と,レーザー光源から少し離
れた光軸の高さが光学台と平行になるようにマウント
のつまみを調節する
• レーザー光が十分平行になったら折り返しミラーの
設置をする。なるべく折り返しミラーの中央にビーム
が当たるように設置し,折り返した光が光学台と平行
になるように同様に折り返しミラーを調節する
• これを繰り返してなるべくレーザー光が光学台に対し
て一定の高さを保つようにする
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データのプロットとフィッティング
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データの読み込み
• エディタ（今回はsakura）を起動して計測で得たデータ
を書き込む。このデータは以後なるべくいじらない
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gnuplotの起動
• 今回のFittingにはgnuplotを用いた。gnuplotを起動
したら,まずは自分のディレクトリへ飛ぶ
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フィッティングする
• Load “fit2014.gnu” というコマンドを打ち込み,フィッ
ティングを行う。この時,プロットするデータの指定
などはfit2014.gnuの中を書き換えて行う
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fit2014.gnuの書き換え
• 測定データからウエストの
位置を決め,その時のウエ
ストサイズ（w0）と位置（z0）
を書き換える
• また,読み込むファイル名も
書き換えておく
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