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日本工業規格

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 1002JIS 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。


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

(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。

å

=

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

+

±

=

m

i

sx

si

ci

cx

1

2

2

2

2

2

ε

ε

ε

ε

ここに,

ε

cx

校正誤差

ε

ci

2

部分誤差の分散

(

)

ú

û

ù

ê

ë

é

+

12

2

cli

cui

ε

ε

ε

cui

部分誤差の上限

 (%)

ε

cli

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

ε

cs

比較測定のばらつきの標準偏差

ε

sx

偏り補正後の基準器の誤差限界(標準偏差の

2

倍で,信頼

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。

(1)

偏り

)

(

1

å

=

p

i

ti

ε

を補正できない場合

å

=

±

=

þ

ý

ü

p

i

tx

ti

tl

tu

1

ε

ε

ε

ε

(2)

偏り

)

(

1

å

=

p

i

ti

ε

を補正できる場合

å

=

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

+

±

=

±

=

þ

ý

ü

p

i

cx

te

ti

tx

tl

tu

1

2

2

2

2

2

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ここに,

ε

tu

動作誤差の上限


3

C 6182-1991

ε

tl

動作誤差の下限

ti

ε

部分誤差の上限,下限の平均値

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

2

tli

tui

ε

ε

ε

ti

2

部分誤差の分散

ú

û

ù

ê

ë

é

+

2

)

(

2

tli

tui

ε

ε

ε

tx

偏り補正後の被試験器の誤差限界

ε

tui

部分誤差の上限

ε

tli

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

ε

te

測定値のばらつきの標準偏差(6.2.8 参照)

ε

cx

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。

 CO

2

レーザ

 (10.6

µ

m)

専用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。

波長域

0.4

0.6

µ

m

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。

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

5

1

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

7

1

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

2

1

)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

2

1

)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。


4

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。

100

0

0

1

×

=

R

R

R

tui

ε

100

0

0

2

×

=

R

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

受光面の機械的中心での測定値

R

1

ビームで受光面を走査したときの測定値の最大値

R

2

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

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。

100

0

0

1

×

=

R

R

R

tui

ε

100

0

0

2

×

=

R

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

指定の入射方向での測定値

R

1

検出器を傾けたときの測定値の最大値

R

2

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 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。

100

0

0

1

×

=

R

R

R

tui

ε

100

0

0

2

×

=

R

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

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


5

C 6182-1991

した値

R

1

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

R

2

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 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 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。

100

1

×

=

a

a

tui

R

R

R

ε

100

2

×

=

a

a

tli

R

R

R

ε

2

2

1

R

R

R

a

+

=

ここに,

R

1

得られた測定値の最大値

R

2

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。


6

C 6182-1991

6.2.4

波長依存性  波長依存性の試験は,波長が可変の光源又は試験波長範囲内の出力を発生するレーザ

を用いて,波長依存性がない基準器又は波長依存性が既知の基準器と比較することによって行う。

波長に対する感度の校正データが図表として添付されるか,又は校正データに従い補正した後の測定値

が指示される被試験器の場合には,補正した後の測定値を基準器による測定値で除した値を部分誤差とす

る。

試験は,各波長で被試験器の測定値を基準器の測定値で除した値を求めることによって行い,部分誤差

の上限及び下限を,次の式によって算出する。

100

0

0

1

×

=

R

R

R

tui

ε

100

0

0

2

×

=

R

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

被試験器に指定の基準波長での被試験器の測定値を基準器
の測定値で除した値

R

1

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

R

2

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

6.2.5

偏光依存性  一定の方向に偏光したレーザ光源の出力を検出器の受光面に入射し,偏光に対する感

度の変化を試験する。

光源の偏光方向と検出器の位置関係を変化させるには,次の二つの方法のうちいずれかを用いる。

(1)

2

1

波長板による方法

2

1

波長板をビーム中に置き,これを回転することによって偏光面を

180

°の範囲

で変化させ,被試験器の測定値の変化を調べる。使用する波長板は,あらかじめ偏光依存性のない検

出器によって,

回転による光強度変化を校正しておき,

その値によって補正したものを測定値とする。

(2)

検出器を回転する方法  検出器の光軸を中心として検出器を

180

°回転させ,測定値の変化を調べる。

部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。

100

1

×

=

a

a

tui

R

R

R

ε

100

2

×

=

a

a

tli

R

R

R

ε

2

2

1

R

R

R

a

+

=

ここに,

R

1

得られた測定値の最大値

R

2

得られた測定値の最小値

6.2.6

ゼロドリフト  レーザ光入力がない状態で出力の時間的変化を試験する。被試験器に指定の時間,

予熱を行った後,ゼロ点調整を行い,

1

時間にわたって出力変化を測定する。この試験は,被試験器に指

定の最小レンジについて,標準試験条件で行う。

なお,風速,背景光強度は,被試験器に指定の条件で行う。

部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。

100

0

1

×

=

R

R

tui

ε

100

0

2

×

=

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

最小レンジのフルスケール値


7

C 6182-1991

R

1

レーザ光入力がない状態での出力の最大値

R

2

レーザ光入力がない状態での出力の最小値

なお,ドリフトの測定値が,ゼロ未満の場合,

R

1

R

2

は負とする。

6.2.7

温度依存性  周囲温度を被試験器に指定の使用温度範囲の下限から上限,また上限から下限に変化

させ,レーザ光入力に対する感度の変化を試験する。

なお,標準試験条件を必ず含まなければならない。この試験では,被試験器が周囲温度と熱的に平衡し

た状態になるまで,十分に時間をかける必要がある。

部分誤差の上限及び下限を,次の式によって算出する。

100

0

0

1

×

=

R

R

R

tui

ε

100

0

0

2

×

=

R

R

R

tli

ε

ここに,

R

0

標準試験条件での測定値

R

1

得られた測定値の最大値

R

2

得られた測定値の最小値

6.2.8

照射時の安定度

(1)

光パワー測定用の被試験器に対しては,最大測定光パワーを

1

時間照射し,その間の測定値の変化を

測定する。測定間隔は,被試験器の応答時間より十分に長くする。

(2)

光エネルギー測定用の被試験器に対しては,最大測定光エネルギーを

1 000

パルス照射し,その間の

測定値の変化を測定する。測定間隔は,被試験器の立ち下がり時定数以上とする。

(3)

測定は,被試験器に指定の時間,予熱を行った後に行う。

(1)

(2)とも,測定値のばらつきを次の式によって算出する。

1

)

(

1

2

1

å

=

=

m

x

x

x

i

m

i

te

ε

×

100

ここに,

ε

te

測定値のばらつき

 (%)

x

i

測定値

x

測定値の平均

m

測定回数

7.

過負荷試験  被試験器に次の条件でレーザビームを照射した後,校正を行い異常の有無を調べる。

(1)

光パワー測定用の被試験器に対しては,応答時間の

10

倍以上で,少なくとも

10

分間,最大測定光パ

ワーの約

2

倍の光パワーを照射する。

(2)

光エネルギー測定用の被試験器に対しては,立ち下がり時定数の間隔で,最大測定光エネルギーの約

2

倍の光エネルギーを

10

パルス照射する。

この試験に使用するレーザ光源は,被試験器に指定の波長範囲のものとする。

8.

強度試験

8.1

振動試験  振動試験は,検出器及び指示計について,JIS C 1003 の 8.3(振動)によって行う。

8.2

衝撃試験  衝撃試験は,検出器及び指示計について,JIS C 1003 の 8.4(衝撃)によって行う。

備考

被試験器の検出器の受光面が,金黒などのぜい(脆)弱な材質であり,強度試験によって回復

不能となるおそれがある場合は,この試験を省略することができる。


8

C 6182-1991

関連規格

JIS C 6180

  レーザ出力測定方法

IEC 359

 : 1987

Expression of the performance of electrical and electronic measuring equipment

財団法人  光産業技術振興協会光測定器標準化委員会(平成元年度)構成表

氏名

所属

(委員長)

井  上  武  海

工業技術院電子技術総合研究所

蘭      宗  樹

横河電機株式会社

石  川  邦  男

株式会社島津製作所

片  桐  修  平

株式会社東芝

川  原  浄  彦

島田理化工業株式会社

川  村  靖  一

セイコー電子工業株式会社(

10

月まで)

森      基  祐

セイコー電子工業株式会社(

10

月から)

小  宮  啓  行

財団法人機械電子検査検定協会

坂  井  徳  久

安藤電気株式会社

佐々木  慎  也

株式会社日立製作所

猿  渡  正  俊

日本電信電話株式会社

鈴  木  紀  男

工業技術院標準部

田  中  憲  三

株式会社アドバンテスト

田  中  正  夫

藤倉電線株式会社

東  本  雅  和

古河電気工業株式会社

藤  瀬  雅  行

国際電信電話株式会社

堀  松  哲  夫

株式会社富士通研究所

松  岡  聖  司

アンリツ株式会社

三  宅  良  雄

三菱電機株式会社

(事務局)

伊  藤  雅  孝

財団法人光産業技術振興協会

電子部会  オプトエレクトロニクス専門委員会  構成表

氏名

所属

(委員会長)

田  中  俊  一

東京理科大学

吹  訳  正  憲

通商産業省機械情報産業局

稲  葉  裕  俊

工業技術院標準部

三  橋  慶  喜

工業技術院電子技術総合研究所

神  谷  武  志

東京大学

佐  藤  卓  蔵

財団法人光産業技術振興協会

吉  田  淳  一

日本電信電話株式会社

望  月  清  文

国際電信電話株式会社

山  本  益  生

東京電力株式会社

冨加見  昌  男

東日本旅客鉄道株式会社

小  川      武

日本放送協会

黒  岩  宗  弘

住宅・都市整備公団

北  村  芳  靖

日本道路公団

大久保  勝  彦

古河電気工業株式会社

西  川      勉

富士通株式会社

古  寺      博

株式会社日立製作所

須  川      毅

住友電気工業株式会社

田  中  英  吉

安藤電気株式会社

立  川      明

社団法人日本電子機械工業会

江  本  俊  夫

社団法人日本電線工業会

(専門委員)

 J.

P.

スターン

米国電子業界日本事務所


9

C 6182-1991

C.

モンティ

日本オリベッティ株式会社

(関係者)

井  上  武  海

工業技術院電子技術総合研究所

藤  瀬  雅  行

株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所

坂  井  徳  久

安藤電気株式会社

(事務局)

吉  田      厚

工業技術院標準部電気規格課

宗  像  保  男

工業技術院標準部電気規格課

稲  田  浩  二

工業技術院標準部電気規格課