JP2002195879A - Isothermal control type laser calorimeter - Google Patents

Isothermal control type laser calorimeter

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JP2002195879A
JP2002195879A JP2000392460A JP2000392460A JP2002195879A JP 2002195879 A JP2002195879 A JP 2002195879A JP 2000392460 A JP2000392460 A JP 2000392460A JP 2000392460 A JP2000392460 A JP 2000392460A JP 2002195879 A JP2002195879 A JP 2002195879A
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laser
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light
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Japanese (ja)
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Masahiro Miyawaki
雅裕 宮脇
Takemi Inoue
武海 井上
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JAPAN QUALITY ASSURANCE ORGANI
JAPAN QUALITY ASSURANCE ORGANIZATION
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems in a conventional calorimeter that uncertainty is increased due to increased factors of uncertainty because a light receiving part for receiving laser light comprises a disk absorbent on a bottom part and a cylindrical absorbent for absorbing laser light reflected by the disk absorbent and thus equivalent evaluation of laser power is complicated, and that a light receiving element is hard to replace because it is integrated in the meter. SOLUTION: This isothermal control type laser calorimeter has an NiP absorbent 27 formed on a flat light receiving surface. The NiP absorbent absorbs 99.9% or more of received laser light as heat. A thermistor base 26 having the NiP absorbent is separable from a heater base 21 and the NiP absorbent 27 can be replaced on the occasion of checking its change with time, its deterioration, or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の測定に
おけるレーザパワー標準に係る等温制御型レーザカロリ
メータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an isothermal control type laser calorimeter according to a laser power standard in measuring a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバを利用した光通信な
ど、多方面の分野でレーザ光を用いた技術が提案されて
いる。これらに用いられるレーザ出力機器は、そのレー
ザ出力の絶対値を正確に測定して、レーザ標準に基づき
調整する必要がある。このレーザ光を測定する機器とし
て、一般的には、レーザカロリメータが知られている。
このカロリメータとしては、例えば、「高感度レーザカ
ロリメータによるレーザパワー標準」(井上武海他 電
子技術総合研究所彙報 第11号(1992)別冊)に記載さ
れるものがある。
2. Description of the Related Art In recent years, techniques using laser light have been proposed in various fields such as optical communication using optical fibers. The laser output device used for these needs to accurately measure the absolute value of the laser output and adjust based on the laser standard. As a device for measuring the laser light, a laser calorimeter is generally known.
As the calorimeter, for example, there is one described in “Laser power standard by high-sensitivity laser calorimeter” (Takeumi Inoue et al., Electronic Technology Research Institute, Vol. 11 (1992), separate volume).

【0003】図5には、このカロリメータの概略的な構
成を示す。このカロリメータは、等温制御型方式を採用
しており、等価評価用サーミスタ41及び等温制御用ヒ
ータ42を備え、入射したレーザ光を受光して熱に変換
する受光部43と、受光部43と基準温度ジャケット4
4との温度差を電気信号に変換するペルチェ素子等から
なる熱電検出素子45[T]と、受光部43を冷却する
ための熱電冷却素子46[C]と、この熱電冷却素子4
6[C]を駆動させるための冷却用電源47と、熱電検
出素子45[T]が出力した温度信号を増幅するプリア
ンプ48と、増幅された温度信号からノイズを除去する
フィルタ49と、図示しないコンピュータへプリアンプ
48の出力値を示唆するデジタルマルチメータ50と、
図示しないコンピュータに制御される電圧発生源51
と、フィルタ49からの温度信号と電圧発生源51から
の電圧信号を加算する加算器52と、加算器52の出力
信号に基づき、等温制御用ヒータ42の温度制御を行う
ルートアンプ53とで構成される。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the calorimeter. This calorimeter employs an isothermal control type, includes a thermistor 41 for equivalence evaluation and a heater 42 for isothermal control, a light receiving unit 43 for receiving incident laser light and converting it into heat, a light receiving unit 43 and a reference. Temperature jacket 4
4, a thermoelectric detecting element 45 [T] composed of a Peltier element or the like for converting a temperature difference into an electric signal, a thermoelectric cooling element 46 [C] for cooling the light receiving section 43, and a thermoelectric cooling element 4
Cooling power supply 47 for driving 6 [C], preamplifier 48 for amplifying the temperature signal output from thermoelectric detection element 45 [T], filter 49 for removing noise from the amplified temperature signal, and not shown. A digital multimeter 50 that indicates the output value of the preamplifier 48 to the computer;
Voltage source 51 controlled by a computer (not shown)
An adder 52 that adds the temperature signal from the filter 49 and the voltage signal from the voltage source 51; and a root amplifier 53 that controls the temperature of the isothermal control heater 42 based on the output signal of the adder 52. Is done.

【0004】この受光部43は、アルミニウム等の熱の
伝導率がよいベース部61aと、そのベース部61a上
に設けられた円筒形状の円筒部61bとが一体的に構成
されている。ベース部61aの下方側(熱電検出素子4
5[T]側)は、中央部分が凹状に削り取られ、等温制
御用ヒータ42が配置されている。また、円筒部61b
の外周の先方及び後方には、受光部43の評価用のヒー
タ62,63が設けられており、また円筒部61bの内
壁61cには、塗布された黒色塗料による円筒吸収体が
形成され、その底部(受光部分)61dには、同様に塗
布された黒色塗料によるディスク吸収体が設けられてい
る。また、底部61dのディスク吸収体中央には、等価
評価用サーミスタ41が配置されている。
The light receiving section 43 is formed integrally with a base portion 61a such as aluminum which has good heat conductivity and a cylindrical portion 61b provided on the base portion 61a. The lower side of the base portion 61a (the thermoelectric detection element 4
On the [5 [T] side), a central portion is cut off in a concave shape, and an isothermal control heater 42 is arranged. The cylindrical portion 61b
Heaters 62 and 63 for evaluation of the light receiving unit 43 are provided on the front and rear sides of the outer periphery of the cylindrical unit 61b, and a cylindrical absorber made of a black paint applied is formed on the inner wall 61c of the cylindrical unit 61b. A disk absorber made of black paint applied in the same manner is provided on the bottom (light receiving portion) 61d. The equivalence evaluation thermistor 41 is arranged at the center of the disk absorber at the bottom 61d.

【0005】このカロリーメータによる測定について説
明する。測定前、受光部43の温度は基準温度ジャケッ
ト44の温度と同じである。まず、予測されるレーザ光
による発熱(被測定値)より冷却されるように、予め熱
電冷却素子46[C]に加える電流を設定し、受光部4
3の温度を基準温度ジャケット44の温度よりも下げて
おく。この時に生じた温度差を熱電検出素子45[T]
で検出して、プリアンプ48、フィルタ49、加算器5
2及びルートアンプ53からなる制御系を通じて、ヒー
タ42の温度をフィードバック制御する。この結果、再
度、受光部42と基準温度ジャケット44との間で温度
平衡が得られる。しかし、アナログ制御系の閉ループ制
御偏差が残る。そこで、平衡したときのヒータ42への
印加電圧を測定し、コンピュータで処理した後、電圧発
生源51にこの処理により算出された出力電圧を設定し
加算器52に加える。これにより、制御量を減少させ、
制御偏差も減少させることができる。この操作を制御偏
差がノイズレベルとなるまで、繰り返し行う。このよう
な等温制御の条件の下でレーザ光を入射すると、対応す
るヒータのバイアス直流分が減少して、その変化から入
射されるレーザ光のパワーを測定することができる。
[0005] The measurement by the calorimeter will be described. Before the measurement, the temperature of the light receiving unit 43 is the same as the temperature of the reference temperature jacket 44. First, a current to be applied to the thermoelectric cooling element 46 [C] is set in advance so as to be cooled by expected heat generation (measured value) by the laser beam, and
The temperature of No. 3 is lower than the temperature of the reference temperature jacket 44. The temperature difference generated at this time is determined by the thermoelectric detection element 45 [T].
The preamplifier 48, the filter 49, and the adder 5
The feedback control of the temperature of the heater 42 is performed through a control system including the second and root amplifiers 53. As a result, a temperature equilibrium is obtained again between the light receiving section 42 and the reference temperature jacket 44. However, the closed loop control deviation of the analog control system remains. Then, the voltage applied to the heater 42 at the time of the equilibrium is measured and processed by a computer. This reduces the control amount,
Control deviations can also be reduced. This operation is repeatedly performed until the control deviation reaches the noise level. When laser light is incident under such isothermal control conditions, the bias DC component of the corresponding heater is reduced, and the power of the incident laser light can be measured from the change.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のカロリ
メータの受光部43によりビーム状のレーザ光を受光す
る場合、一旦、受光部43の底部61dに入射するが、
塗布されている黒色塗料がある程度の反射率を有してい
るため、ディスク吸収体が完全にレーザ光を吸収でき
ず、反射したレーザ光が円筒吸収体により吸収される。
従って、ディスク吸収体が吸収したものに円筒吸収体が
吸収したものを加算する必要がある。このため、レーザ
パワーの等価評価が複雑となり、不確かさの要因が増
し、この不確かさが計測結果に大きな影響を与えてい
る。
When the laser beam in the form of a beam is received by the light receiving portion 43 of the above-described conventional calorimeter, it is once incident on the bottom 61d of the light receiving portion 43.
Since the applied black paint has a certain degree of reflectance, the disk absorber cannot completely absorb the laser light, and the reflected laser light is absorbed by the cylindrical absorber.
Therefore, it is necessary to add what is absorbed by the cylindrical absorber to what is absorbed by the disk absorber. For this reason, the equivalent evaluation of the laser power becomes complicated, and causes of uncertainty increase, and this uncertainty greatly affects the measurement result.

【0007】カロリメータによる光パワーの絶対値を測
定する時の不確かさの要因としては、(1)受光したレ
ーザ光の発熱に関する光パワーとサーミスタに加えるD
Cパワーとの等価性(等価不確かさ)、(2)受光面感
度の不均一、(3)制御偏差、(4)DC測定器(ヒー
タパワー測定用)、(5)比較測定によるばらつき(光
源出力の安定度を含む)が考えられる。
The factors of uncertainty when measuring the absolute value of the optical power by the calorimeter are as follows: (1) The optical power related to the heat generation of the received laser beam and the D added to the thermistor.
Equivalence with C power (equivalent uncertainty), (2) Non-uniformity of light receiving surface sensitivity, (3) Control deviation, (4) DC measuring instrument (for heater power measurement), (5) Variation due to comparative measurement (light source) Output stability).

【0008】そのうち(1)等価不確かさには、吸収体
の全反射率、光パワーとDCパワーとの置換係数、サー
ミスタに加えるDCパワーとヒータパワーとの置換係数
等を要因とする等価性、つまり後述する式(1)におけ
る補正係数Kの決定に伴う不確かさである。
[0008] Among them, (1) the equivalent uncertainty includes the total reflectivity of the absorber, the substitution coefficient between the optical power and the DC power, the substitution coefficient between the DC power and the heater power applied to the thermistor, and the like. That is, it is the uncertainty associated with the determination of the correction coefficient K in Expression (1) described later.

【0009】また、受光部43の底部61dの上面中央
に等価評価用サーミスタ41が配置され、そのサーミス
タ41上を覆うように吸収体が形成され、この部分61
eのみ凸型に張り出している。このため、ディスク吸収
体中央部での面感度分布が低くなるとういう問題が生じ
ている。
An equivalent evaluation thermistor 41 is arranged at the center of the upper surface of the bottom portion 61d of the light receiving portion 43, and an absorber is formed so as to cover the thermistor 41.
Only e has a convex shape. For this reason, there is a problem that the surface sensitivity distribution at the center of the disk absorber is reduced.

【0010】さらに、例えば経時変化により劣化が発生
した場合など交換する必要があるが、ベース部61aと
円筒部61bとが一体的に構成されているため、等温制
御用ヒータ42を含めて交換しなければならず、繁雑な
作業となっている。また、交換した場合であっても、受
光部43に実装された等価評価用サーミスタ41、等温
制御用ヒータ42、及びヒータ62,63等が一新され
るため、これらの部品に起因する特性ばらつきを補正す
る作業も必要となり、容易には交換ができなくなってい
る。
Further, for example, when the deterioration occurs due to the aging, it is necessary to replace it. However, since the base portion 61a and the cylindrical portion 61b are integrally formed, the replacement including the isothermal control heater 42 is performed. Have to be a complicated task. Further, even if the components are replaced, the equivalent evaluation thermistor 41, the isothermal control heater 42, and the heaters 62 and 63 mounted on the light receiving unit 43 are renewed, so that the characteristic variation due to these components is caused. Work is also required, and replacement is not easy.

【0011】そこで本発明は、平坦な面の吸収体で受光
する簡素化された構造を持ち、受光部分が容易に交換可
能で、受光部分の形状による不確かさを無くし、高精度
なレーザパワー標準を実現する等温制御型レーザカロリ
メータを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has a simplified structure for receiving light with an absorber having a flat surface, the light receiving portion can be easily replaced, the uncertainty due to the shape of the light receiving portion is eliminated, and a highly accurate laser power standard is provided. It is an object of the present invention to provide an isothermal control type laser calorimeter which realizes the above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、平坦な薄膜銅基板の少なくとも一主面に形
成されたニッケルリン化合物膜を備え、照射されたレー
ザ光を熱として吸収するNiP吸収手段と、上記薄膜銅
基板の非受光面側に配置された等価評価用点熱源と、上
記等価評価用点熱源とレーザ光との熱伝導経路を同じに
するための孔が形成され上記薄膜銅基板に取り付けられ
た上記等価評価用点熱源を搭載するベース部とを有する
受光部が搭載された等温制御型レーザカロリメータを提
供する。さらに、上記等温制御型レーザカロリメータの
受光部が等温制御するためのヒータ部に対して、高熱伝
導性を有する媒介物を挟んで、着脱自在に上記NiP吸
収手段を含む上記ベース部が装着される。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a nickel-phosphorus compound film formed on at least one principal surface of a flat thin-film copper substrate, and absorbs an irradiated laser beam as heat. NiP absorption means, a point heat source for equivalence evaluation disposed on the non-light-receiving surface side of the thin-film copper substrate, and a hole for making the heat conduction path between the point heat source for equivalence evaluation and laser light the same. An isothermal control type laser calorimeter provided with a light receiving unit having a base unit mounted with the point heat source for equivalence evaluation attached to the thin film copper substrate. Further, the base portion including the NiP absorption means is detachably attached to a heater portion for controlling the isothermal temperature of the light receiving portion of the isothermal control type laser calorimeter with a medium having high thermal conductivity interposed therebetween. .

【0013】以上のような構成の等温制御型レーザカロ
リメータは、平坦な受光面のみから形成されるNiP吸
収手段により、全反射率が0.1%以下(波長0.4〜
2μm)となり、受光したレーザ光のほとんどが熱とし
て吸収される。また、受光面が設けられたベース部が媒
介物を挟んでヒータベースへ分離可能に装着される。
In the laser calorimeter of the isothermal control type having the above-described structure, the total reflectance is 0.1% or less (wavelength 0.4 to 0.4%) by the NiP absorption means formed only from the flat light receiving surface.
2 μm), and most of the received laser light is absorbed as heat. Further, the base portion provided with the light receiving surface is detachably mounted on the heater base with the medium interposed therebetween.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図1には、本発明の等
温制御型レーザカロリメータに係る一実施形態のブロッ
ク構成例を示し説明する。本実施形態のレーザカロリメ
ータは、等温制御型方式を採用しており、要旨となる受
光部を除いた構成部位が前述した図5に示したカロリメ
ータの構成部位とほぼ同様なものを用いた構成となって
いる。図2は、レーザカロリメータにおける受光部1の
受光素子1a(1b)の詳細な構成を示す断面図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a block configuration of an embodiment of an isothermal control type laser calorimeter according to the present invention. The laser calorimeter of the present embodiment employs an isothermal control type system, and the constituent parts except for the light receiving part which is the gist are substantially the same as the constituent parts of the calorimeter shown in FIG. 5 described above. Has become. FIG. 2 is a sectional view showing a detailed configuration of the light receiving element 1a (1b) of the light receiving section 1 in the laser calorimeter.

【0015】このカロリメータは、大別して、被測定光
の検出用と圧力・温度の補償用とで互いに同じ熱応答性
を得るために同じ構成を持つ2つの受光素子1a,1b
からなる受光部1と、これらの受光部1が設けられた後
述する基準温度ベース2と、これらの受光素子1a,1
bのそれぞれの出力を加算する加算器3と、受光部1を
フィードバック制御(等温制御)し、受光したレーザ光
の演算処理を行う制御部4とで構成される。
This calorimeter is roughly divided into two light receiving elements 1a, 1b having the same configuration for detecting the light to be measured and for compensating the pressure and temperature to obtain the same thermal response.
, A reference temperature base 2 to be described later provided with these light-receiving units 1, and light-receiving elements 1a and 1
It comprises an adder 3 for adding the respective outputs of b, and a control unit 4 for performing feedback control (isothermal control) on the light receiving unit 1 and performing arithmetic processing on the received laser light.

【0016】この制御部4は、全体の制御と各種演算処
理を行うコンピュータ5と、受光素子1aに設けられた
熱電冷却素子23[C]を駆動する冷却用電流源6と、
加算器3の出力した温度信号を増幅するプリアンプ7
と、増幅された温度信号の演算処理等を行うメインアン
プ8と、プリアンプ7の出力値をコンピュータ5に示唆
するデジタルマルチメータ9と、メインアンプ8を介し
て受光素子1aに設けられたヒータ24[H]へヒータ
電圧(補償されたヒータ電圧の一部)を出力するための
ヒータ用電圧源10と、メインアンプ8から出力される
補償されたヒータ電圧をモニタするためのデジタルマル
チメータ11とで構成される。また、メインアンプ8
は、プリアンプ8の出力値とヒータ用電圧源10の出力
を入力するデバイダ12と、デバイダ12の出力からノ
イズを除去するフィルタ13と、フィルタ13の出力に
ヒータ用電圧源10の出力を加算して、補償されたヒー
タ電圧を生成する加算器14とを備えている。
The control unit 4 includes a computer 5 for performing overall control and various arithmetic processing, a cooling current source 6 for driving a thermoelectric cooling element 23 [C] provided in the light receiving element 1a,
Preamplifier 7 for amplifying the temperature signal output from adder 3
A main amplifier 8 for performing arithmetic processing of the amplified temperature signal, a digital multimeter 9 for indicating the output value of the preamplifier 7 to the computer 5, and a heater 24 provided in the light receiving element 1a via the main amplifier 8. A heater voltage source 10 for outputting a heater voltage (a part of the compensated heater voltage) to [H]; a digital multimeter 11 for monitoring the compensated heater voltage output from the main amplifier 8; It consists of. Also, the main amplifier 8
Is a divider 12 for inputting an output value of the preamplifier 8 and an output of the heater voltage source 10, a filter 13 for removing noise from an output of the divider 12, and an output of the heater voltage source 10 to an output of the filter 13. And an adder 14 for generating a compensated heater voltage.

【0017】この受光素子1は、アルミニウム等の金属
からなるヒータベース21と、ヒータベース21の下面
(第2面)側に配置され電気的極性が逆になるように直
列に接続されて、基準温度ベース2との温度差を電気信
号に変換するペルチェ素子等からなる熱電検出素子22
[T]が配置されている。本実施形態において、この熱
電検出素子22[T]は、枠形状若しくは、環状の形状
をしており、その中央に熱電冷却素子23[C]が配置
されている。
The light receiving element 1 is arranged in series with a heater base 21 made of a metal such as aluminum and arranged on the lower surface (second surface) side of the heater base 21 so that the electrical polarity is reversed. Thermoelectric detection element 22 composed of a Peltier element or the like for converting a temperature difference from temperature base 2 into an electric signal
[T] is arranged. In the present embodiment, the thermoelectric detection element 22 [T] has a frame shape or an annular shape, and a thermoelectric cooling element 23 [C] is disposed at the center.

【0018】図2に示すように、この受光素子1は、前
述したヒータベース21及び熱電検出素子22[T]
と、熱電検出素子22[T]の中央に配置されヒータベ
ース21等を冷却するための熱電冷却素子23[C]
と、ヒータベース21の下面(第2面)側の中央に形成
された凹型中空部の底面に配置されたヒータ24と、ヒ
ータベース21の上面(第1面)側を覆うように配置さ
れ後述するサーミスタベース26とヒータベース21と
の着脱を可能にするための例えば厚さ0.2mm程度の
インジウムシート25と、アルマイト処理により両面側
に絶縁性を有し熱伝導性が高い金属、例えばアルミニウ
ムからなるサーミスタベース26と、薄膜銅基板表面に
ニッケルリン化合物(NiP)膜を形成し、レーザ光を
吸収するためのNiP吸収体27と、このNiP吸収体
27の裏面(非受光面)側の中央に接着されて配置さ
れ、レーザ光を吸収して生じた熱に相当する正確な直流
成分出力を加えて置換係数を求めるための等価評価用点
熱源となるサーミスタ28とで構成される。
As shown in FIG. 2, the light-receiving element 1 includes the heater base 21 and the thermoelectric detection element 22 [T] described above.
And a thermoelectric cooling element 23 [C] arranged at the center of the thermoelectric detection element 22 [T] for cooling the heater base 21 and the like.
And a heater 24 arranged on the bottom surface of a concave hollow portion formed at the center on the lower surface (second surface) side of the heater base 21, and arranged so as to cover the upper surface (first surface) side of the heater base 21. The indium sheet 25 having a thickness of, for example, about 0.2 mm for enabling the thermistor base 26 and the heater base 21 to be attached to and detached from each other, and a metal having high thermal conductivity, such as aluminum, having insulating properties on both sides by alumite treatment Thermistor base 26, a nickel-phosphorus compound (NiP) film formed on the surface of the thin-film copper substrate, and a NiP absorber 27 for absorbing laser light, and a back (non-light-receiving surface) side of the NiP absorber 27 A thermistor that is attached to the center and serves as a point heat source for equivalent evaluation to calculate the substitution coefficient by adding an accurate DC component output corresponding to the heat generated by absorbing the laser beam 28 to be composed of.

【0019】この受光素子1は、基準温度ジャケット2
へ装着する場合に、固定治具となる、図示しない受光部
取り付けカバーと圧着リングにより押圧された樹脂等か
ら形成されるスペーサ29a,29bにより、一体的と
なっているNiP吸収体27、サーミスタ28及びサー
ミスタベース26が基準温度ジャケット2側に押し付け
られる。この押し付けにより接着部材を用いなくとも、
インジウムシート25を介在させてサーミスタベース2
6とヒータベース21が圧着された状態で基準温度ジャ
ケット2に装着されることとなる。従って、基準温度ジ
ャケット2から受光素子1を取り外すだけで、サーミス
タベース26とヒータベース21とを簡単に分離するこ
とができる。
The light-receiving element 1 includes a reference temperature jacket 2
In the case of mounting, the NiP absorber 27 and the thermistor 28 are integrated by a fixing jig, a light receiving unit mounting cover (not shown) and spacers 29a and 29b formed of resin or the like pressed by a pressure ring. And the thermistor base 26 is pressed against the reference temperature jacket 2 side. Even without using an adhesive member by this pressing,
Thermistor base 2 with indium sheet 25 interposed
6 and the heater base 21 are attached to the reference temperature jacket 2 in a state of being pressed. Therefore, the thermistor base 26 and the heater base 21 can be easily separated simply by removing the light receiving element 1 from the reference temperature jacket 2.

【0020】このNiP吸収体27の形成は、例えば、
薄膜銅基板表面にニッケルリン化合物(NiP)膜を形
成し、その形成された表面を反射をしないように荒らす
処理を行う。本実施形態を実施した際には、NiP吸収
体27は、公知なメッキ技術により薄膜銅基板上に形成
したが、蒸着、CVD若しくはPVD等の半導体技術に
おける薄膜形成技術を用いてもよい。尚、NiP吸収体
27は、薄膜銅基板の両主面に形成してもよいし、一方
の主面でもよい。
The NiP absorber 27 is formed, for example, by
A nickel phosphorus compound (NiP) film is formed on the surface of the thin-film copper substrate, and the formed surface is roughened so as not to be reflected. When the present embodiment is performed, the NiP absorber 27 has been formed into a thin film of copper on a substrate by a known plating technique, vapor deposition, it may be used a thin film forming technique in semiconductor technology such as CVD or PVD. The NiP absorber 27 may be formed on both main surfaces of the thin-film copper substrate, or may be formed on one main surface.

【0021】また、薄膜銅基板の厚さ20μmとした
が、これに限定されるものではなく、薄いほどサーミス
タ28に対する精度が高くなり、平面の強度が確保され
る厚さであれば良く、例えば5μm程度であってもよ
い。本実施形態では、薄膜銅基板としたが、勿論これに
限定されるものではなく、NiPが形成でき熱伝導性が
高い金属、例えばアルミニウム等で代用することも可能
である。インジウムシート25は、熱の伝導性が高く、
サーミスタベース26の下面とヒータベース21の上面
(第1面)とを密着させるように作用する部材であれば
よく、例えば、熱伝導の高い樹脂からなるシート等に代
替えすることも可能である。
Although the thickness of the thin-film copper substrate is set to 20 μm, the thickness is not limited to this. The thinner the thickness, the higher the accuracy with respect to the thermistor 28 and the flatness is ensured. It may be about 5 μm. In the present embodiment, the thin film copper substrate is used. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this, and a metal having high thermal conductivity, such as aluminum, can be used instead. The indium sheet 25 has high heat conductivity,
Any member may be used as long as it acts so that the lower surface of the thermistor base 26 and the upper surface (first surface) of the heater base 21 are in close contact with each other. For example, a sheet made of a resin having high heat conductivity may be used.

【0022】また、NiP吸収体27に配置されたサー
ミスタ28と対向するサーミスタベース26部分は、サ
ーミスタ28とレーザ光の熱伝導経路(熱パス)を同じ
にするため、中央にφ1mmの貫通する窓(孔)が設け
られており、さらにサーミスタを実装しても密着面が平
らになるようにサーミスタのリード線を収容するため
に、その孔を通り抜けるスリ割りを形成している。この
開口部の大きさは、本実施形態では配置されるサーミス
タが0.3mm程度であったため、φ1mmとした様
に、その大きさの3倍程度が好ましい。スリ割りは、サ
ーミスタ本体に接続するリード線を収納して接着面を平
坦にするためのものであり、このスリ割りはサーミスタ
のリード線形状に応じて形成する。
A part of the thermistor base 26 facing the thermistor 28 disposed on the NiP absorber 27 is provided with a penetrating window having a diameter of 1 mm at the center in order to make the heat conduction path (heat path) of the thermistor 28 and the laser beam the same. (A hole) is provided, and a slot is formed through the hole so as to accommodate the lead wire of the thermistor so that the contact surface becomes flat even when the thermistor is mounted. In the present embodiment, the size of the opening is about 0.3 mm. Therefore, the size of the opening is preferably about three times as large as φ1 mm. The slit is provided for accommodating a lead wire connected to the thermistor body and flattening an adhesive surface. The slit is formed in accordance with the lead wire shape of the thermistor.

【0023】図3は、受光部1が取り付けられた本実施
形態のレーザカロリメータ本体の断面構成を示す図であ
る。このレーザカロリメータ本体は、3重構造であり、
内側から基準温度ジャケット32、中間ジャケット33
及び外部ジャケット35の順で収納されて構成されてい
る。
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the laser calorimeter main body of the present embodiment to which the light receiving section 1 is attached. This laser calorimeter body has a triple structure,
Reference temperature jacket 32, middle jacket 33 from inside
And the outer jacket 35 in this order.

【0024】基準温度ジャケット32は、2つの受光素
子1a,1bが取り付けられた熱容量が大きな部材、例
えば銅(Cu)からなる基準温度ベース2と、受光素子
1a,1bの取付面側を覆い、各受光素子の正面に開口
された2つの窓30を有する受光部取り付けカバー31
とで構成される。さらに中間ジャケット33は、基準温
度ジャケット32が収納可能で、収納した際に受光素子
1aの正面に開口された窓34を有し、出し入れのため
の開放可能な前蓋33aが取り付けられたアルミニウム
(Al)等で形成される。
The reference temperature jacket 32 covers a member having a large heat capacity to which the two light receiving elements 1a and 1b are attached, for example, a reference temperature base 2 made of copper (Cu), and a mounting surface side of the light receiving elements 1a and 1b. Light receiving unit mounting cover 31 having two windows 30 opened in front of each light receiving element
It is composed of Further, the intermediate jacket 33 is capable of storing the reference temperature jacket 32, has a window 34 opened at the front of the light receiving element 1a when stored, and is provided with an aluminum ( Al) or the like.

【0025】また外部ジャケット35は、中間ジャケッ
ト33を収納し、出し入れのための開放可能な前蓋35
aが取り付けられたアルミニウム等で形成される。この
外部ジャケット35の正面側に取り付けられ、中間ジャ
ケット33の窓34にビーム状のレーザ光を導くための
導光管部36が取り付けられたビーム用アダプタ37と
で構成される。また、外部ジャケット35の外部には、
据置きや計測システムに装填するための台座部38と、
持ち運び用の取手部39が設けられている。
The outer jacket 35 accommodates the intermediate jacket 33 and can be opened and closed for opening and closing.
is formed of aluminum or the like to which a is attached. A beam adapter 37 is attached to the front side of the outer jacket 35 and has a light guide tube section 36 for guiding a beam-like laser beam to the window 34 of the intermediate jacket 33. In addition, outside the outer jacket 35,
A pedestal 38 for mounting on a stationary or measuring system,
A carrying handle 39 is provided.

【0026】これらのジャケットは、外部から受光素子
1aの正面にレーザ光が照射されるように開口された光
路が設けられているだけであり、この光路以外から余計
な外光が入り込まないように遮光されており、また、外
気温の変化が受光部1に影響を与えないように熱におい
ても遮断するように構成されている。本実施形態では、
3重ジャケット構造としたことで、1℃/30分の周囲
温度環境下で受光部周辺の温度安定度が10−6℃以下
という結果が得られている。
These jackets are only provided with an optical path that is opened so that laser light is emitted from the outside to the front of the light receiving element 1a, so that extraneous external light does not enter from other than this optical path. The light receiving unit 1 is shielded from light, and is configured to shut off even heat so that a change in the outside air temperature does not affect the light receiving unit 1. In this embodiment,
Due to the triple jacket structure, the result is that the temperature stability around the light receiving section is 10 −6 ° C. or less under an ambient temperature environment of 1 ° C./30 minutes.

【0027】次に、このように構成されたレーザカロリ
メータの作用について説明する。測定原理は、従来の技
術の項で説明した等温制御型方式と同等である。まず、
受光素子1aの熱電冷却素子23[C]には一定電流を
常に流しておき、熱電検出素子22[T]の出力が”
零”になるようにメインアンプ8を通じて所定のゲイン
で受光素子1aに設けられたヒータ24の駆動電圧とし
て、フィードバック制御し、NiP吸収体27と基準温
度ベース2間を等温に制御する。
Next, the operation of the laser calorimeter configured as described above will be described. The measurement principle is the same as that of the isothermal control type described in the section of the related art. First,
A constant current always flows through the thermoelectric cooling element 23 [C] of the light receiving element 1a, and the output of the thermoelectric detection element 22 [T] is "
Feedback control is performed as a drive voltage for the heater 24 provided in the light receiving element 1a with a predetermined gain through the main amplifier 8 so that the NiP absorber 27 and the reference temperature base 2 become equal to "zero".

【0028】被測定光となるレーザ光がNiP吸収体2
7に照射され、吸収されると等温制御を維持するため
に、ヒータ24の駆動電圧は減少する。ここで、レーザ
光の入射光パワーPlは、入射光パワーがオフ時のヒー
タパワーをPh1、オン時のヒータパワーをPh2とす
ると、式(1)で表せる。 Pl=K(Ph1−Ph2) …(1) このKは、レーザ光により得られるパワーとヒータを駆
動するパワーの等価性を表す係数(補正係数)であり、
理想的には”1”である。
The laser beam to be measured is a NiP absorber 2
7 is irradiated and absorbed, the driving voltage of the heater 24 decreases in order to maintain the isothermal control. Here, the incident light power Pl of the laser light can be expressed by Expression (1), where Ph1 is the heater power when the incident light power is off and Ph2 is the heater power when the incident light power is on. P1 = K (Ph1-Ph2) (1) K is a coefficient (correction coefficient) representing the equivalence between the power obtained by the laser beam and the power for driving the heater.
Ideally, it is "1".

【0029】従って、予めカロリーメータでヒータ24
の抵抗値を測定しておき、受光時のヒータ電圧を測定す
ることでPh1及びPh2を算出して、レーザ光の入射
光パワーPlを求めることができる。尚、補正係数K
は、詳しくは本出願人が開示する「NiP吸収体による
光パワー測定用カロリーメータの高精度化」(電気学会
計測研究会資料IM-00-22 宮脇雅裕、井上武海 2000.
6.29)に記載されており、ここでの詳細な説明は省略す
る。この補正係数Kは、次式(2)で与えられる。
Therefore, the heater 24 is previously measured with a calorimeter.
Is measured in advance, and the heater voltage at the time of light reception is measured to calculate Ph1 and Ph2, thereby obtaining the incident light power Pl of the laser light. Note that the correction coefficient K
For more information, refer to "Improvement of Calorimeter for Optical Power Measurement Using NiP Absorber" disclosed by the present applicant (IME-00-22, IEEJ Measurement Materials, Masahiro Miyawaki, Takeumi Inoue 2000.
6.29), and a detailed description is omitted here. This correction coefficient K is given by the following equation (2).

【0030】[0030]

【数1】 (Equation 1)

【0031】但し、kdは、NiP吸収体27に吸収さ
れたレーザ光に関する光パワーとサーミスタ28に加え
るDCパワーとの置換係数であり、khは、サーミスタ
パワーとヒータパワーとの置換係数であり、krは、N
iP吸収体27の全反射率である。
Here, kd is a substitution coefficient between the optical power of the laser light absorbed by the NiP absorber 27 and the DC power applied to the thermistor 28, and kh is a substitution coefficient between the thermistor power and the heater power. kr is N
This is the total reflectance of the iP absorber 27.

【0032】次に、従来技術で問題とした光パワーの絶
対値を測定する時の不確かさに対して、本実施形態で用
いたNiP吸収体における反射率測定の不確かさの低さ
について説明する。NiP吸収体27の全反射率kr
を、フォトダイオード反射率測定装置による方法と積分
球による方法の2つの方法で測定し、その測定結果より
不確かさの評価する。
Next, with respect to the uncertainty in measuring the absolute value of the optical power, which is a problem in the prior art, the low uncertainty in the reflectance measurement of the NiP absorber used in the present embodiment will be described. . Total reflectance kr of NiP absorber 27
Is measured by two methods, a method using a photodiode reflectivity measuring device and a method using an integrating sphere, and the uncertainty is evaluated from the measurement results.

【0033】まず、フォトダイオード反射率測定装置に
よる方法は、図4(a),(b)に示すような大面積シ
リコンフォトダイオード(18mm□4枚)63a,6
3b,63c,63dを組み合わせた光検出器(PD)
63の中心からレーザビーム(850nm)64をNi
P吸収体27に照射し、その反射光を光検出器63で測
定する。その結果を表1に示す。
First, a method using a photodiode reflectometer measures a large-area silicon photodiode (four 18 mm square) 63a, 6 as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
Photodetector (PD) combining 3b, 63c, 63d
A laser beam (850 nm) 64 is applied from the center of 63 to Ni
The light is irradiated to the P absorber 27, and the reflected light is measured by the photodetector 63. Table 1 shows the results.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】この光検出器63は、NiP吸収体27か
らの反射光の一部を受光するため、測定結果を補正する
必要がある。その割合は、表1に示す光検出器63の反
射受光率Qrで示される。反射受光率Qrは、NiP吸
収体27が拡散反射特性を持つものと仮定し、光検出器
63からNiP吸収体27までの距離dと、光検出器6
3の受光面積から計算した。この結果、NiP吸収体2
7の全反射率は、0.06〜0.07%であった。
Since the photodetector 63 receives a part of the reflected light from the NiP absorber 27, it is necessary to correct the measurement result. The ratio is indicated by the reflected light receiving rate Qr of the photodetector 63 shown in Table 1. The reflected light receiving rate Qr is based on the assumption that the NiP absorber 27 has a diffuse reflection characteristic, the distance d from the photodetector 63 to the NiP absorber 27, and the photodetector 6
3 was calculated from the light receiving area. As a result, the NiP absorber 2
7 had a total reflectance of 0.06 to 0.07%.

【0036】積分球による方法では、基準反射板(9
9.3%)とNiP吸収体27との比較測定により全反
射率を求めたところ0.07±0.01%となった。こ
れらの結果を表1に示すが、2つの測定方法で全反射率
が0.005%で一致し、NiPの反射率測定における
標準偏差は、0.02%であった。
In the method using an integrating sphere, the reference reflector (9
9.3%) and the NiP absorber 27, the total reflectance was determined to be 0.07 ± 0.01%. The results are shown in Table 1. The total reflectance was 0.005%, which was consistent with the two measurement methods, and the standard deviation in the reflectance measurement of NiP was 0.02%.

【0037】次に、本実施形態における等温制御型レー
ザカロリメータの受光したレーザ光に関する光パワー
と、サーミスタ28に加えるDCパワーとの等価性につ
いて説明する。この等価性について評価するために、N
iP吸収体27受光面の裏面にサーミスタを点熱源とし
て取り付ける。これらの間の等価性は、レーザ光が照射
された受光面及び熱電検出素子22[T]間の熱抵抗A
と、サーミスタ28及び熱電検出素子22[T]間の熱
抵抗Bとの比によって評価できる。しかし、熱抵抗を直
接的に求めるのは困難であるため、これらの熱源の熱容
量Cが等しいと仮定し、熱電検出素子出力の時定数を求
めて評価する。
Next, the equivalence between the optical power of the laser beam received by the isothermal control type laser calorimeter in the present embodiment and the DC power applied to the thermistor 28 will be described. To evaluate this equivalence, N
A thermistor is attached to the back surface of the light receiving surface of the iP absorber 27 as a point heat source. The equivalence between these is that the thermal resistance A between the light receiving surface irradiated with the laser beam and the thermoelectric detection element 22 [T]
And the thermal resistance B between the thermistor 28 and the thermoelectric detection element 22 [T]. However, since it is difficult to directly determine the thermal resistance, the heat capacities C of these heat sources are assumed to be equal, and the time constant of the thermoelectric detection element output is determined and evaluated.

【0038】熱抵抗Aをτd=CRdとし、熱抵抗Bをτ
t=CRtとすると、置換係数kdは、次式(3)で表す
ことができる。 kd=τt/τd …(3) 等価性の不確かさは、時定数測定の標準偏差で求められ
る。時定数の測定は、以下のように求める。
Let the thermal resistance A be τd = CRd and the thermal resistance B be τd
Assuming that t = CRt, the replacement coefficient kd can be expressed by the following equation (3). kd = τt / τd (3) The uncertainty of the equivalence is obtained from the standard deviation of the time constant measurement. The measurement of the time constant is obtained as follows.

【0039】まず、本実施形態におけるカロリメ−タの
ヒータ24と熱電冷却素子23にそれぞれ1.2mW相
当の電流を流して等温制御を行なう。そして安定した
後、サーミスタ28に1mW相当の電流を流す。そして
熱電検出素子22[T]の出力が安定した後、サーミス
タ電流を遮断し、その出力の降下電圧を測定した。この
降下電圧は、データロガーにより高速(0.044秒間
隔)にデータを取込む。得られたデータを最小二乗法で
指数関数にフィッティングして近似式を求め、その近似
式よりサーミスタ28に加えるDCパワーに対する時定
数を算出する。レーザ光に関する光パワーにおいても、
同様の方法で時定数を測定する。そして、例えば、4台
のカロリメータに対して測定し得られた結果を表2に示
す。
First, a current equivalent to 1.2 mW is applied to the calorimeter heater 24 and the thermoelectric cooling element 23 in this embodiment to perform isothermal control. After stabilization, a current of 1 mW is passed through the thermistor 28. After the output of the thermoelectric detection element 22 [T] was stabilized, the thermistor current was cut off, and the voltage drop of the output was measured. This voltage drop takes in data at high speed (at an interval of 0.044 seconds) by the data logger. An approximation formula is obtained by fitting the obtained data to an exponential function by the least square method, and a time constant for the DC power applied to the thermistor 28 is calculated from the approximation formula. Regarding the optical power of laser light,
The time constant is measured in the same manner. For example, Table 2 shows the results obtained by measuring four calorimeters.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】この表2に示すように、置換係数kdは、
いずれも”1”に近く、不確かさは0.03%以下の結
果が得られた。また、表3には、実際に本実施形態を適
用したカロリーメータにおける補正係数の一例を示す。
As shown in Table 2, the replacement coefficient kd is
In each case, the result was close to "1" and the uncertainty was 0.03% or less. Table 3 shows an example of a correction coefficient in a calorimeter to which the present embodiment is actually applied.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】次に、本実施形態における等温制御型レー
ザカロリメータのサーミスタ28に加えるDCパワー
と、ヒータ24に加える駆動パワーとの等価性について
説明する。NiP吸収体27受光面の裏面に取り付けら
れた等価評価用サーミスタに一定パワーを加え、DCパ
ワー(点熱源)に対するヒータの駆動パワーを測定す
る。ここでは、測定レベル約10mW、2分間隔で測定
し、置換係数ktを算出した例を表4に示す。
Next, the equivalence of the DC power applied to the thermistor 28 and the drive power applied to the heater 24 of the isothermal control type laser calorimeter in this embodiment will be described. A constant power is applied to the equivalent evaluation thermistor attached to the back of the light receiving surface of the NiP absorber 27, and the driving power of the heater with respect to the DC power (point heat source) is measured. Here, Table 4 shows an example in which the measurement was performed at a measurement level of about 10 mW at two-minute intervals and the replacement coefficient kt was calculated.

【0044】[0044]

【表4】 [Table 4]

【0045】この表4に示すように、標準偏差は0.0
03%と非常に安定な測定結果が得られた。その結果、
表5の総合不確かさに示すように、632.8nmの1
0mWレベルで拡張不確かさは、0.05%(k=2)
が得られる。
As shown in Table 4, the standard deviation is 0.0
A very stable measurement result of 03% was obtained. as a result,
As shown in the total uncertainty in Table 5, the 632.8 nm 1
At 0 mW level, the expanded uncertainty is 0.05% (k = 2)
Is obtained.

【0046】[0046]

【表5】 [Table 5]

【0047】光パワー校正の高精度化のために、受光部
に反射率の極めて小さなNiP吸収体を採用し、その構
造を工夫したカロリメータを新たに開発し、総合的に不
確かさの評価を行った。その結果、総合不確かさは、
0.05%(k=2)に低減でき著しい高精度化が実現
できた。これをレーザビームおよび光ファイバ用パワー
メータの校正に用い、トレーサビリティの高精度化を図
ることができる。
In order to improve the accuracy of the optical power calibration, a NiP absorber having a very small reflectance is adopted for the light receiving section, a calorimeter with a devised structure is newly developed, and the uncertainty is evaluated comprehensively. Was. As a result, the total uncertainty is
It was reduced to 0.05% (k = 2), and a remarkably high accuracy was realized. This is used for calibrating the power meter for the laser beam and the optical fiber, so that the traceability can be improved with high accuracy.

【0048】以上のように説明した本実施形態のカロリ
メータは、以下の効果を得ることができる。第1に、受
光素子1の受光面(吸収面)にNiP吸収体27を採用
したことにより、全反射率が0.1%以下(波長0.4
〜2μm)となっている。つまり、受光したレーザ光の
99.9%以上が熱として吸収される。
The calorimeter according to the present embodiment described above has the following effects. First, by adopting the NiP absorber 27 on the light receiving surface (absorption surface) of the light receiving element 1, the total reflectance is 0.1% or less (wavelength 0.4%).
22 μm). That is, 99.9% or more of the received laser light is absorbed as heat.

【0049】第2に、受光面が設けられたサーミスタベ
ースがインジウムシートを介在させてヒータベースに圧
着されて取り付けられているため、サーミスタベースと
ヒータベースとが分離可能な構成である。
Secondly, since the thermistor base provided with the light receiving surface is attached to the heater base by being pressed against the indium sheet, the thermistor base and the heater base can be separated.

【0050】従って、サーミスタベースとヒータベース
を分離可能としたこと、および基準温度ジャケットの前
面部を取り外し可能な構造とすることにより、受光部を
取り出し、レーザ光を用いた吸収体の経時変化の確認と
劣化等の際にNiP吸収体27を含むサーミスタベース
部のみを交換することが可能となった。
Therefore, by making the thermistor base and the heater base separable, and by making the front surface of the reference temperature jacket detachable, the light-receiving part is taken out and the change of the absorber using laser light with time is measured. It has become possible to replace only the thermistor base portion including the NiP absorber 27 at the time of confirmation and deterioration.

【0051】第3に、平坦な受光面だけの受光素子であ
るため、有効受光径の拡大が容易であり、且つ長さ寸法
に対して小型化が実現されている。
Third, since the light receiving element has only a flat light receiving surface, the effective light receiving diameter can be easily enlarged, and the size can be reduced in length.

【0052】従来のカロリメータは、黒色コーティング
吸収体(ディスク部)の反射率が3%程度あり、吸収体
を円筒で囲い反射光を円筒内で吸収する構造であったた
め、その円筒内で吸収したパワーの等価性の不確かさが
比較的大きかった。また、受光部は基準温度ジャケット
上に接着剤で接着し一体構造になっていたため各部の経
時変化等の検証は困難であった。
In the conventional calorimeter, the reflectance of the black coating absorber (disk portion) is about 3%, and the absorber is surrounded by a cylinder, and the reflected light is absorbed in the cylinder. The uncertainty of power equivalence was relatively large. In addition, since the light receiving portion was bonded to the reference temperature jacket with an adhesive to form an integral structure, it was difficult to verify the change with time of each portion.

【0053】これらの問題に対して、本実施形態のカロ
リメータは、全反射率0.1%以下と極めて小さなNi
P吸収体を用いた平坦な面のみからなる吸収体であり、
その表面反射率の測定で反射漏洩の精密な評価が容易に
可能になった。
In order to solve these problems, the calorimeter according to the present embodiment has an extremely small Ni reflectance of 0.1% or less.
An absorber consisting only of a flat surface using a P absorber,
The measurement of the surface reflectance has made it possible to easily evaluate the reflection leakage accurately.

【0054】また、本実施形態のカロリメータは、正面
部をビーム用アダプタからファイバ用アダプタに変換す
ることで光ファイバパワー測定にも使用できる構造であ
る。使用可能なファイバをマルチモードファイバ(N
A:0.20)まで対応できるように、吸収体の有効受
光直径をφ8mmに大きくし、また従来の受光部の円筒
吸収体を取り除くことで開口角を拡大することができ
る。
The calorimeter of this embodiment has a structure that can be used for optical fiber power measurement by converting the front part from a beam adapter to a fiber adapter. The usable fibers are multimode fibers (N
(A: 0.20), the aperture angle can be increased by increasing the effective light receiving diameter of the absorber to φ8 mm and removing the cylindrical absorber of the conventional light receiving unit.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、平
坦な面の吸収体で受光する簡素化された構造を持ち、受
光部分が容易に交換可能で、受光部分の形状による不確
かさを無くし、高精度なレーザパワー標準を実現する等
温制御型レーザカロリメータを提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the light receiving portion has a simplified structure for receiving light with a flat surface absorber, the light receiving portion can be easily replaced, and the uncertainty due to the shape of the light receiving portion. And an isothermal control type laser calorimeter that realizes a highly accurate laser power standard can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の等温制御型レーザカロリメータに係る
一実施形態のブロック構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a block configuration of an embodiment of an isothermal control type laser calorimeter of the present invention.

【図2】図1に示した受光部の受光素子の詳細な構成を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a light receiving element of the light receiving unit shown in FIG.

【図3】受光部が取り付けられたレーザカロリメータ本
体の断面構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a laser calorimeter main body to which a light receiving unit is attached.

【図4】フォトダイオード反射率測定装置による方法に
ついて説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method using a photodiode reflectometer.

【図5】従来のカロリメータの概略的な構成を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional calorimeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…受光部 1a,1b…受光素子 2…基準温度ベース 21…ヒータベース 22…熱電検出素子 23…熱電冷却素子 24…ヒータ 25…インジウムシート 26…サーミスタベース 27…NiP吸収体 28…等価評価用サーミスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-receiving part 1a, 1b ... Light-receiving element 2 ... Reference temperature base 21 ... Heater base 22 ... Thermoelectric detection element 23 ... Thermoelectric cooling element 24 ... Heater 25 ... Indium sheet 26 ... Thermistor base 27 ... NiP absorber 28 ... Equivalent evaluation Thermistor

フロントページの続き (72)発明者 井上 武海 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 Fターム(参考) 2G065 AA04 AB09 BA11 BC05 BC35 CA19 DA05 DA13 Continuing from the front page (72) Inventor Takeumi Inoue 1-4-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平坦な薄膜銅基板の少なくとも一主面に
形成されたニッケルリン化合物膜を備え、照射されたレ
ーザ光を熱として吸収するNiP吸収手段と、 上記薄膜銅基板の非受光面側に配置された等価評価用点
熱源と、 上記等価評価用点熱源とレーザ光との熱伝導経路を同じ
にするための孔が形成され、上記薄膜銅基板に取り付け
られた上記等価評価用点熱源を搭載するベース部と、を
有する受光部が搭載されたことを特徴とする等温制御型
レーザカロリメータ。
An NiP absorption means comprising a nickel-phosphorus compound film formed on at least one main surface of a flat thin-film copper substrate, for absorbing irradiated laser light as heat, and a non-light-receiving surface side of the thin-film copper substrate The equivalence evaluation point heat source disposed on the thin film copper substrate is formed with a hole for making the heat conduction path between the equivalence evaluation point heat source and the laser beam the same, and attached to the thin film copper substrate. An isothermal control type laser calorimeter characterized by mounting a light receiving section having a base section on which a laser beam is mounted.
【請求項2】 上記等温制御型レーザカロリメータの上
記受光部が等温制御するために備えるヒータ部に対し
て、高熱伝導性を有する媒介物を挟んで、着脱自在に上
記NiP吸収手段を含む上記ベース部が装着されること
を特徴とする請求項1に記載の等温制御型レーザカロリ
メータ。
2. The base including the NiP absorbing means detachably with a medium having high thermal conductivity interposed therebetween with respect to a heater provided for the light receiving section of the isothermal control type laser calorimeter to perform isothermal control. The isothermal control type laser calorimeter according to claim 1, wherein a part is mounted.
【請求項3】 基準温度ジャケットに装着され、受光し
たレーザ光を測定するレーザカロリメータにおいて、 平坦な薄膜銅基板表面にニッケルリン化合物(NiP)
膜を形成し、受光したレーザ光を吸収するためのNiP
吸収体と、 上記NiP吸収体の非受光面側の中央に配置され、レー
ザ光を吸収して生じた熱に相当する直流成分出力を加え
て置換係数を求めるための等価評価用サーミスタと、 表面が絶縁処理された高熱伝導性を有する金属からな
り、上記サーミスタ部分を除き上記NiP吸収体と接着
するサーミスタベースと、 高熱伝導性を有する金属からなるヒータベースと、 上記ヒータベースの第2面側に形成された凹型中空部の
底面に配置されたヒータと、 上記サーミスタベースの非受光面側と上記ヒータベース
の第1面との間に介在して熱伝導を行うインジウムシー
トと、 上記ヒータベースの第2面側に配置され、取り付けられ
る上記基準温度ジャケットとの温度差を電気信号に変換
する熱電検出素子と、 上記熱電検出素子の間に配置され、上記ヒータベースを
冷却するための熱電冷却素子と、で構成される受光部を
備え、 さらに上記受光部をフィードバックによる等温制御によ
り、上記NiP吸収体で受光したレーザ光に基づくレー
ザパワー測定を行うための制御部を具備し、 上記受光部が固定治具により上記基準温度ジャケットへ
装着される際に、該固定治具からの押圧により、上記イ
ンジウムシートを介在させて上記サーミスタベースと上
記ヒータベースとが圧着されて一体的に固定され、該固
定治具を取り外した際に該サーミスタベースと該ヒータ
ベースとが分離することを特徴とする等温制御型レーザ
カロリメータ。
3. A laser calorimeter mounted on a reference temperature jacket for measuring received laser light, wherein a nickel phosphorus compound (NiP) is formed on a flat thin film copper substrate surface.
NiP for forming a film and absorbing the received laser light
An absorber, a thermistor for equivalence evaluation arranged at the center of the non-light-receiving surface side of the NiP absorber for adding a DC component output corresponding to heat generated by absorbing the laser beam to obtain a substitution coefficient; Is made of an insulated metal having a high thermal conductivity and adheres to the NiP absorber except for the thermistor portion, a heater base made of a metal having a high thermal conductivity, and a second surface side of the heater base A heater disposed on the bottom surface of the concave hollow portion formed in the heater base; an indium sheet interposed between the non-light receiving surface side of the thermistor base and the first surface of the heater base to conduct heat; A thermoelectric detection element that is arranged on the second surface side of the thermoelectric detection element and converts a temperature difference from the reference temperature jacket to be attached into an electric signal; A thermoelectric cooling element for cooling the heater base; and a laser power measurement based on the laser light received by the NiP absorber by isothermal control of the light receiving unit by feedback of the light receiving unit. When the light receiving section is mounted on the reference temperature jacket by a fixing jig, by pressing from the fixing jig, the thermistor base and the heater base are interposed with the indium sheet interposed therebetween. Wherein the thermistor base and the heater base are separated when the fixing jig is removed.
【請求項4】 上記等温制御型レーザカロリメータは、
被測定光の検出用と圧力・温度の補償用とで互いに同じ
熱応答性を得るために、上記受光部と同じ構成を持つ第
2の補償吸収体部を、さらに備えることを特徴とする請
求項3に記載の等温制御型レーザカロリメータ。
4. The laser calorimeter of the isothermal control type,
In order to obtain the same thermal responsiveness for detecting the light to be measured and for compensating the pressure and temperature, a second compensation absorber having the same configuration as the light receiving unit is further provided. Item 4. An isothermal control type laser calorimeter according to item 3.
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