JIS C 6182:1991 レーザビーム用光パワーメータ試験方法

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             C 6182-1991

レーザビーム用光パワーメータ試験方法

Test methods of optical power meters for laser beam

1. 適用範囲 この規格は,レーザ光パワー及び(又は)レーザ光エネルギーを測定する検出器を備えた
光パワーメータの試験方法について規定する。
    備考1. この規格の引用規格を,次に示す。
    JIS C 1002 電子測定器用語
    JIS C 1003 ディジタル電圧計試験方法
    JIS Z 8103 計測用語
    JIS Z 8120 光学用語
         2. この規格の対応国際規格を,次に示す。
          IEC 1040 : 1990 Power and energy measuring detectors, instruments and equipment for laser radiation
2. 用語の定義 この規格で用いる主な用語の定義は,JIS C 1002,JIS Z 8103及びJIS Z 8120によるほ
か,次による。
(1) 検出器 レーザ出力の光パワー及び(又は)光エネルギーを電気的出力に変換する機器。
(2) 受光面 検出器の入力部分で,レーザ出力の検出に有効な領域。
(3) 有効受光面寸法 レーザ出力の検出に有効な受光面の寸法。検出器の機械的開口寸法ではない。
(4) ビーム直径 ビームの断面で,光パワー密度がビーム内の最大値に対してe−2 (=0.135 3) になる点間
    の最大距離。
    備考 IEC 1040では,光パワー密度がビーム内の最大値に対してe−1 (=0.367 9) になる点間の最大距
          離で定義されているため,(4)の“e−2 (=0.135 3) ”を“ e−1 (=0.367 9) ”としてもよい。
3. 標準試験条件 レーザビーム用光パワーメータ(以下,被試験器という。)を試験するとき標準となる
条件は,指定がない限り次のとおりとする。標準試験条件で試験することが困難な場合は,実施した条件
及びその影響について試験結果の中に記録しなければならない。
(1) 温度 次の温度のうちの一つを選択する。
      20 ±2℃,23±2℃,25±2℃
(2) 相対湿度 次の湿度のうちの一つを選択する。
      (50±10) %,(65±10) %
(3) 検出器の位置合わせ 検出器開口の機械的中心とビームの中心を一致させる。
(4) 入射角 検出器の受光面に垂直入射とする,又は検出器に指定の光軸に一致させる。

――――― [JIS C 6182 pdf 1] ―――――

2
C 6182-1991
(5) 入射光の状態 平行光で,ビームプロファイルはガウス分布とする。
(6) 中心波長 被試験器に指定の中心波長とする。
(7) 光パワーレベル 被試験器に指定の光パワーレベルとする。
(8) 偏光状態 直線偏光とする。
4. 校正 校正は標準試験条件で行う。被試験器に指定の波長及びパワーレベルで,基準器との比較測定
によって行う。ここでいう基準器とは次のいずれかを指すものとする。
(1) 国の標準器によって校正されたもの。
(2) 校正業務を行う公的機関で校正されたもの。
(3) (1)又は(2)を使って校正されたもの。
      6.の各試験による部分誤差を%表示で求め,校正誤差を次の式によって算出する。ただし,基準器
    が(2)に該当する場合は,基準器の誤差限界として公的機関が保証した信頼率95%の試験精度(%表示)
    を用いる。
                                 m                2
                                     2    2    sx
                          cx  2     ci   si
                                 i 1
                                               2
                      ここに,      攀       校正誤差
                                    攀  椀     部分誤差の分散
                                                         cui     2
                                                              cli
                                                            12
                                    攀     槿   部分誤差の上限 (%)
                                    攀     槿   部分誤差の下限 (%)
                                    i :  各部分誤差に対する添字
                                   m :  部分誤差の数
                                     攀       比較測定のばらつきの標準偏差
                                     攀       偏り補正後の基準器の誤差限界(標準偏差の2倍で,信頼
                                         率95%)
5. 確度 4.の校正誤差及び6.の各試験による部分誤差を%表示で求め,動作誤差の限界を次の式によっ
て算出し,被試験器の確度とする。
           p
          1
(1) 偏り (   ti )    正できない場合
          i
                               p
                          tu
                                  ti  tx
                          tl  i1
           p
          1
(2) 偏り (   ti )     正できる場合
          i
                                        p               2
                         tu                 2   2    cx
                                tx   2     ti  te
                         tl            i 1
                                                     2
                      ここに,         攀痿     動作誤差の上限

――――― [JIS C 6182 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    C 6182-1991
                                       攀       動作誤差の下限
                                                                         tui
                                     ti     部分誤差の上限,下限の平均値      tli
                                                                           2
                                                          ( tui
                                                                  )2
                                       攀椀       部分誤差の分散 tli
                                                              2
                                        攀       偏り補正後の被試験器の誤差限界
                                       攀    槿   部分誤差の上限
                                       攀     槿   部分誤差の下限
                                      i :  各部分誤差に対する添字
                                      p :  部分誤差の数
                                       攀        測定値のばらつきの標準偏差(6.2.8参照)
                                       攀       校正誤差
    備考 被試験器の確度だけではなく,各試験での個別の部分誤差も試験結果として記録することが望
          ましい。
6. 個別誤差試験
6.1   試験項目 被試験器は,次の各項目に対し,誤差試験を行い,部分誤差の限界を算出する。
    備考1. 被試験器の適用範囲の指定によって,試験自体が無意味な項目は省略する。
            例 CO2レーザ (10.6               出力測定器の場合は,波長特性の試験は省略する。
         2. 製造業者によって表示された確度が,特定の環境条件又は特定のパラメータ条件の下で得ら
            れる場合は,それらの環境条件及びパラメータとそれらの適用範囲を明示する。
            例 波長域0.40.6    
         3. 直線性,波長依存性,温度特性などによる誤差が,製造業者が提示する図表,式などによっ
            て補正でき,指定の確度が得られる場合は,その旨を明示する。
            例 校正曲線によって波長依存性の補正が可能
(1) 受光面の感度偏差
(2) 入射角依存性
(3) 直線性
(4) 波長依存性
(5) 偏光依存性
(6) ゼロドリフト
(7) 温度依存性
(8) 照射時の安定度
6.2   誤差試験
6.2.1  受光面の感度偏差 検出器の位置決めを行った後,ビーム直径が有効受光面寸法51以下のビームで
受光面上を走査し,受光面の位置による感度の偏差を次の手順で試験する。
    備考 IEC 1040のビーム直径の定義を適用する場合は,ビーム直径が有効受光面寸法の71以下のビー
          ムで受光面上を走査する。
(1) 垂直方向は固定したままで,水平方向に一定間隔(ビーム直径の約21)で移動し,その都度出力を記
    録する。
(2) 次に垂直方向に一定値(ビーム直径の21)だけ移動した状態で,再び水平方向に(1)と同様に移動させ
    て被試験器の出力を記録する。

――――― [JIS C 6182 pdf 3] ―――――

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C 6182-1991
(3) 順次この過程を繰り返し,受光面全面のデータをとる。ただし,走査は,ビーム直径の3倍の円が受
    光面を外れない範囲で行う。
    備考 IEC 1040のビーム直径の定義を適用する場合は,走査は,ビーム直径の4倍の円が受光面を外
          れない範囲で行う。
(4) 部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。
                              R1  R0
                         tui          100
                                R0
                             R2  R0
                         tli         100
                               R0
                      ここに,   R0 :  受光面の機械的中心での測定値
                                 R1 :  ビームで受光面を走査したときの測定値の最大値
                                 R2 :  ビームで受光面を走査したときの測定値の最小値
6.2.2  入射角依存性 指定の入射方向からずれた角度で平行ビームが入射したときの測定値の偏差につ
いて試験する。この試験は,入射光の方向を設定できる被試験器については省略してもよい。
  検出器の位置決めを行った状態を基準とし,このときのビームの光軸方向に対して互いに直交する4方
向に検出器を5°の範囲で連続的に傾け,各入力に対する出力値を測定する。この際,入射位置を変化さ
せないように注意する。
  部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。
                              R1  R0
                         tui          100
                                R0
                             R2  R0
                         tli         100
                               R0
                      ここに,   R0 :  指定の入射方向での測定値
                                 R1 :  検出器を傾けたときの測定値の最大値
                                 R2 :  検出器を傾けたときの測定値の最小値
6.2.3  直線性 被試験器に指定の測定範囲について,いずれかの1レンジ内での直線性及び各測定レンジ
間の直線性を試験する。
(1) レンジ内の直線性 レンジのフルスケールから,そのレンジで保証された最小レベルまでの範囲で,
    被試験器の測定値と基準器の測定値との比較によって試験する。図1に測定系の一例を示す。
                                図1 レンジ内直線性試験の測定系
      部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。
                              R1  R0
                         tui          100
                                R0
                             R2  R0
                         tli         100
                               R0
                      ここに,   R0 :  被試験器のフルスケールでの測定値を基準器の測定値で除

――――― [JIS C 6182 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    C 6182-1991
                                       した値
                                 R1 :  被試験器の測定値を基準器の測定値で除した値の最大値
                                 R2 :  被試験器の測定値を基準器の測定値で除した値の最小値
    備考 この試験はビームプロファイルとビーム直径を変えずに試験することが望ましい。このため光
          源の出力は一定に保ち,レベル調整用に可変光減衰器を使用する。
(2) レンジ間の直線性 各測定レンジ間の直線性を次の方法で試験する。
(2.1) 基準可変光減衰器を公称10dBに設定し,基準器によって校正を行う。図2に校正系の一例を示す。
                                 図2 基準可変光減衰器の校正系
(2.2) (2.1)で校正された基準可変光減衰器 (10dB) とレベル調整用可変光減衰器を用いて,となりあった
      レンジでの相対値を測定し,各レンジ間の直線性を試験する。図3に測定系の一例を示す。
                                図3 レンジ間直線性試験の測定系
        測定手順は次による。
  (a) 基準可変光減衰器を0dBに設定し,被試験器の表示が最大レンジの90%になるようにレベル調整用
      可変光減衰器を調整し,その値を記録する。
  (b) 基準可変光減衰器を10dBに設定して,被試験器のレンジを一段下げ,そのときの値を(a)で求めた
      値で除し,測定値とする。
  (c) レベル調整用可変光減衰器の減衰量を更に約10dB加え,基準可変光減衰器の設定を0dBに戻し,
      被試験器の表示がレンジの90%の値になるようにレベル調整用可変光減衰器を調整する。次に,基
      準可変光減衰器を10dBに設定して被試験器の測定レンジを一段下げ,そのときの値を前のレンジ
      で求めた値で除し,測定値とする。
  (d) 以下,(c)の手順を繰り返し,被試験器の最小レンジまで測定を行う。
  (e) 部分誤差の上限及び下限を次の式によって算出する。
                              R1  Ra
                          tui         100
                                Ra
                             R2  Ra
                          tli        100
                               Ra
                             R1  R2
                         Ra
                                2
                      ここに,   R1 :  得られた測定値の最大値
                                 R2 :  得られた測定値の最小値
    備考1. レンジ切替えが10dBでない被試験器に対しては,レンジ間ステップに相当する減衰量で基準
            可変減衰器の校正を行い,レンジ間直線性の試験を行う。
         2. 被試験器が検出器だけの場合は,レンジ間の直線性試験は省略する。

――――― [JIS C 6182 pdf 5] ―――――

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