ISD-5P-SP

Los diodos láser pulsados, el láser LiDAR, el VCSEL y los LED pulsados que se utilizan en telémetros, escáneres ambientales y captura de imágenes emiten pulsos con una duración de unos pocos nanosegundos de muy alta potencia de pico. Para medir la forma del pulso resuelto temporalmente se necesitan detectores rápidos (con un tiempo de subida corto). Suelen ser fotodiodos de área pequeña con diámetros a veces muy inferiores a 1 mm. Los detalles técnicos relativos a las mediciones del tiempo de subida y de la forma del pulso con fotodiodos pueden encontrarse, por ejemplo, en nuestro portal de conocimientos. La pequeña área de detección de los fotodiodos da lugar a limitaciones metrológicas: 

• La extensión del punto láser es mayor que el área activa del fotodiodo y, por tanto, no permite medir la potencia radiante (W). Por lo tanto, no es posible medir la potencia radiante (W) sólo con un fotodiodo de este tipo.
• La posición del fotodiodo en el punto láser es crítica debido a los posibles modos (punto láser no homogéneo).
• Los fotodiodos muy pequeños no pueden calibrarse de forma absoluta.
• La óptica de fijación utilizada para enfocar el punto láser en la superficie del fotodiodo no puede calibrarse.
• El cableado electrónico de los fotodiodos necesario para longitudes de pulso cortas limita aún más la capacidad de calibración.

Con los detectores de la serie ISD-xx-SP en combinación con los optómetros de la serie P-9710 o de la serie P-21 (amplificador de corriente), Gigahertz-Optik ofrece una forma de determinar el rendimiento máximo absoluto de los láseres y LEDs pulsados.

Para superar las limitaciones de los fotodiodos puros, se utiliza una tecnología basada en una pequeña esfera integradora y dos fotodiodos complementarios.

Funcionamiento y estructura

El detector incorpora dos fotodiodos dentro de un conjunto compacto de esfera integradora. El primer fotodiodo tiene un tiempo de subida corto y, por lo tanto, junto con un osciloscopio suficientemente rápido, permite la medición de la forma del pulso resuelta en el tiempo relativo (longitud del pulso, anchura media, potencia máxima). El segundo fotodiodo mide la energía absoluta del pulso (en julios) de un solo pulso o tren de pulsos. La evaluación se realiza con un optómetro de la serie P-9710 o P-21 según el método de estiramiento de impulsos. La potencia máxima absoluta puede calcularse a partir de la energía del pulso y de la forma relativa del mismo. De este modo, se puede caracterizar completamente la señal luminosa de corta duración. 

La esfera integradora con un diámetro de 50 mm ofrece una apertura de medición de 10 mm de diámetro y puede calibrarse para medir la potencia radiante absoluta (W). Debido al pequeño diámetro de la esfera integradora, las deformaciones temporales del pulso (efecto de estiramiento del pulso de las esferas integradoras) son pequeñas en comparación con las esferas integradoras de mayor diámetro. Como resultado, los pulsos de unos pocos nanosegundos de longitud de pulso apenas se deforman y pueden medirse de forma resuelta en el tiempo. La propia esfera, los fotodiodos y el circuito eléctrico están alojados y protegidos por una carcasa de aluminio de alta calidad mecanizada por CNC. Para que los efectos de la deformación del pulso sean prácticamente nulos, el ISD-1.6-SP-Vxx, de sólo 16 mm de diámetro, es ideal. Los ofrecemos con una apertura de 5 mm, así como con una apertura de 7 mm para mediciones de seguridad ocular para láseres según las normas IEC/EN 60825-1 y 2006/25/CE. Para potencias mayores y un puerto de entrada más grande con 20 mm, está disponible el ISD-10P-SP.

El osciloscopio opcional se conecta a través de un conector BNC. El optómetro se conecta a través de un cable de 2 m con un conector multipolo en el que se almacenan los datos de calibración. 

La esfera integradora también ofrece dos puertos adicionales. Por ejemplo, se puede conectar un espectrómetro para medir la longitud de onda y una lámpara auxiliar para compensar las posibles influencias de la reflexión posterior a través de la muestra en el puerto de medición (corrección de autoabsorción). Lo ideal podría ser también uno de nuestros BTS2048 Serie espectrorradiómetros de alta gama.

Debido a su pequeño diámetro, el factor de esfera de la esfera integradora es relativamente pequeño. En consecuencia, la divergencia del haz admisible en la versión con una abertura de medición de 7 mm es adicionalmente limitada en comparación con la versión de 5 mm.

Tecnología de dos diodos

Las esferas de integración de alta velocidad equipadas con la tecnología de dos diodos de Gigahertz-Optik ofrecen dos fotodiodos montados en la esfera. Un fotodiodo calibrado trazable mide con precisión la energía total del pulso. El segundo fotodiodo realiza una caracterización temporal del pulso y proporciona su forma relativa como resultado. Con ambos resultados combinados matemáticamente, se puede caracterizar completamente el pulso con respecto a todos los parámetros importantes (forma del pulso, potencia máxima, potencia media).

Evaluación

Gigahertz-Optik ofrece varios optómetros con la función de medición de "energía de pulso" necesaria para medir la energía de pulso de señales de pulso cortas:

P-9710 (Versión-2): Optómetro monocanal con activación manual de la medición

P-9710 (Versión-4): Optómetro monocanal con entrada de disparo TTL para la activación de la medición

P-2000: optómetro de dos canales

P-9801: Optómetro de ocho canales 

P-21: Optómetro monocanal con pantalla táctil y entrada manual o de disparo para activar la medición

Para evaluar la forma del pulso resuelto en el tiempo, el usuario debe proporcionar un osciloscopio suficientemente rápido.   

Calibración

La calibración en fábrica de la sensibilidad espectral del detector de energía de impulsos la realiza el laboratorio de calibración ISO/IEC 17025 para mediciones de radiación óptica de Gigahertz Optik GmbH. El principio del método de estiramiento del pulso permite la calibración del detector en operación CW. La calibración en onda continua es totalmente trazable.  

Aplicaciones

Las áreas de aplicación del detector se encuentran, por ejemplo, en el desarrollo y el aseguramiento de la calidad (en línea y sobre la marcha) de diodos láser pulsados, láser LiDAR, VCSEL y LEDs pulsados, así como en la aplicación final de dichas fuentes de luz.