ビームプロファイラの選定方法
レーザビームプロファイラは、レーザの強度分布の測定を行うことができる計測器です。
強度分布を測定することで、レーザ加工において、レーザが材料に対しどのようなインパクトを与えるかを可視化することができる他、ビーム径を知ることができます。
また、焦点付近のビーム径を光軸方向に計測することにより、M2やBPPといったビーム品質の計測ができ、レーザ加工の焦点深度を知るうえで重要なパラメータであるレイリー長を知ることができます。
非常に便利な計測器ですが、測定対象（出力、ビーム径、パルス/CW等）により、適切なプロファイラ選択が必要となります。
このページでは、適切なビームプロファイラを選定するための基礎情報をご提供いたします。
カメラ式？ピンホール式？
カメラ式ビームプロファイラ
カメラ式ビームプロファイラは、各ピクセルが受光する強度を数値化することにより強度分布を計測するツールです。
【カメラ式ビームプロファイラ】
マイクロスポットモニター
高輝度レーザ用マイクロスポットモニター
レーザクオリティモニター
フォーカスパラメータモニター
マイクロスポットモニターコンパクト
ハイパワーマイクロスポットモニタ―インダストリー
低価格カメラ型ビームプロファイラ
カメラ式ビームプロファイラの利点
カメラ式はレーザ光全体を一度に受光して計測を行うため、ビームの時間的揺らぎに強いという特徴があります。
全体をリアルタイムで計測することができるので、アライメント作業などに適しています。
ピンホール型が苦手とするパルスレーザの計測も可能です。
カメラ式ビームプロファイラの欠点
受光部の耐光強度が低いため、測定するレーザ光を十分に減衰させて計測する必要があります。一般的にはビームスプリッタ（ウェッジ基板）やNDフィルタが使われます。そのため、金属の溶接や切断などに使用する高出力レーザの場合、最大出力での計測ができない場合があります。
ピンホール式ビームプロファイラ
ピンホール式ビームプロファイラは、ピンホールがビームの一部をサンプリングしながらビーム全体をスキャンするという方式です。
【ピンホール式ビームプロファイラ】
フォーカスモニタ
ビームモニタ
ピンホール式ビームプロファイラの利点
ピンホール式はピンホールを高速にスキャニングすることで、高出力レーザのダイレクト測定を可能とします。カメラ式と比較すると減衰なしでもかなりの高出力レーザの計測が可能であることが最大の利点です。
ピンホール式ビームプロファイラの欠点
ピンホールがスキャニングしながら、ビームの各ポイントをサンプリングしていく方式であるため、ビーム全体を一度に計測することができません。アライメント作業で使う場合はカメラ式と比較すると使いにくい点もあるかと思います。
また、スキャニングするという特性上、パルスレーザの計測ができないということもこの方式のデメリットです。
コースティック計測とは？
コースティック計測とは、左図のように集光過程の計測を行うことです。
コースティック計測を行うことで、レーザの品質（M2やBPP）や加工時の焦点深度（レイリー長）を知ることができます。
この計測はカメラ型、ピンホール型どちらでも行うことができます。測定しながら、カメラ、またはピンホールを光軸上で動かす必要があります。
弊社のフォーカスモニタやマイクロスポットモニタといった測定器はこの光軸上の動作機能がついており、ISOに準拠したM2計測を自動で行うことが可能です。
【自動計測対応機器】
フォーカスモニタ
マイクロスポットモニタ
高輝度レーザ用マイクロスポットモニタ
M2、BPP、レイリー長とは？
M2（エムスクエア）
M2は、レーザ光の品質を表すパラメータです。
１を最小とするM2は数字が小さく１に近ければ近いほど、集光性が高いレーザであることを示します。
ISOではM2を以下の式で表します。
M2 ＝ π × ω0 × θ ÷ λ
ここでω0はビームウェスト半径、θはレーザの発散角、λは波長です。
同じ波長のレーザでM2が小さいということは、ビームウェスト径が小さいか、ビームの発散角が小さいということを表します。
BPP（Beam Parameter Product）
BPPもM2と同様にレーザの品質を表すパラメータで、以下の式で表されます。
BPP ＝ M2 ×λ ÷ π ＝ ω0 × θ
レイリー長（zR）
レイリー長は焦点位置から、集光点のビーム径が√2倍となる位置までの距離を言います。
直径が√2倍になるので、パワー密度（エネルギー密度）は半分となります。
以下の式で表されます。
zR ＝ π × ω0^2 ÷λ
ビームプロファイラを選んでみよう
以下より、どのタイプのビームプロファイラが最適かお調べいただけます。
詳細につきましては弊社までお問い合わせください。
➀ フォーカスモニタ―
② レーザクオリティモニター
③ ビームモニタ―
④ 低価格カメラ型プロファイラー
⑤ 高輝度マイクロスポットモニター
⑥ マイクロスポットモニター
⑦ マイクロスポットモニタ―コンパクト
