CN113884181A - 激光功率测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光功率测量装置，其能够抑制能量损失并且能够实现省空间化。具有供激光束入射的受光面的第1传感器测定入射到受光面上的激光束的平均功率。配置在来自第1传感器的受光面的散射光所入射的位置上的第2传感器测定所入射的激光束的峰值功率。

Description

激光功率测量装置
本申请主张基于2020年7月3日申请的日本专利申请第2020-115642号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种激光功率测量装置。
背景技术
为了检测激光振荡器的输出变动或峰值功率未达到规定值的弱脉冲的产生，在激光振荡器的出口配置有功率计及光电检测器。为了在激光束入射到处理对象物的期间也检测输出变动或弱脉冲，在激光束的路径上配置有光束分离器，从而将激光束的一部分引导至功率计及光电检测器。在光束分离器中分支的激光束的能量通常为原始激光束的能量的2％～5％左右。
在下述专利文献1中公开了一种激光控制方法，其用功率计及光电检测器来检测从激光振荡器输出的激光束，从而实现了激光输出的稳定化。
专利文献1：日本特开2010-147105号公报
为了将激光束引导至功率计及光电检测器，需要在激光束的路径上配置两个光束分离器，因此共计产生4％～5％左右的能量损失。并且，还需要用于配置两个光束分离器的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制能量损失并且能够实现省空间化的激光功率测量装置。
根据本发明的一观点，提供一种激光功率测量装置，其具有：
第1传感器，其具有供激光束入射的受光面，且其测定入射到受光面的激光束的平均功率；及
第2传感器，其配置在来自所述第1传感器的受光面的散射光所入射的位置上，且其测定所入射的激光束的峰值功率。
由于来自第1传感器的受光面的散射光入射到第2传感器，因此不需要配置用于使激光束的一部分入射到第2传感器上的光束分离器。由于能够减少光束分离器的数量，因此能够抑制能量损失并且能够实现省空间化。
附图说明
图1是搭载有基于本实施例的激光功率测量装置的激光加工装置的概略图。
图2是激光振荡器的包括光轴的剖视图。
图3是基于实施例的激光振荡器的与光轴垂直的剖视图。
图4是激光功率测量装置的概略俯视图。
图5是基于比较例的激光功率测量装置的概略图。
图6中(A)～(C)是表示入射于基于图5所示比较例的激光功率测量装置的光电检测器上的脉冲激光束的光束分布的曲线图，图6中(D)～(F)是表示入射于基于图1～图4所示实施例的激光功率测量装置的光电检测器上的脉冲激光束的光束分布的曲线图。
图7是基于另一实施例的激光功率测量装置的概略俯视图。
图8是基于又一实施例的激光功率测量装置的概略俯视图。
图9中(A)及(B)是表示在受光面上散射并入射到聚光光学组件的入射侧开口部边缘的光的路径的一例的图，图9中(C)是表示圆锥台面的顶角的大小与从光电检测器输出的电压信号的大小之间的关系的曲线图。
图中：11-台架，12-激光振荡器，15-腔室，16-光学室，17-鼓风机室，18-上下隔板，18A、18B-开口，19-底板，20-光学谐振腔，20A-光轴，21-放电电极，22-电极箱，23-电极支承部件，24-放电区域，25-谐振腔反射镜，26-谐振腔底座，27-光学谐振腔支承部件，28-透光窗，29-鼓风机，30-聚光光学组件，31-入射侧开口部，32-出射侧开口部，40-隔板，41-第1气体流路，42-第2气体流路，43-热交换器，45-支承部位，50-激光功率测量装置，51-滑板，52-光学用保持架，53-光束分离器，53A-第1光束分离器，53B-第2光束分离器，54-功率计(第1传感器)，54A-受光面，55-光电检测器(第2传感器)，55A-受光面，59-放大器，60-激光电源，61-控制装置，62-放电电压施加装置，80-加工装置，81-光束整形光学系统，82-工作台，90-加工对象物，100-共用底座。
具体实施方式
下面，参考图1～图6，对基于一实施例的激光功率测量装置进行说明。
图1是搭载有基于本实施例的激光功率测量装置50的激光加工装置的概略图。激光加工装置包括激光振荡器12、激光功率测量装置50、加工装置80及激光电源60。
激光振荡器12支承于台架11上，台架11固定于共用底座100。加工装置80包括光束整形光学系统81及工作台82。加工对象物90保持在工作台82上。光束整形光学系统81及工作台82固定于共用底座100上。激光功率测量装置50例如支承于与光束整形光学系统81共用的光学平台上。共用底座100例如是地面。
激光振荡器12输出脉冲激光束。作为激光振荡器12，例如使用二氧化碳激光振荡器。从激光振荡器12输出的脉冲激光束的光束分布被光束整形光学系统81整形后入射到加工对象物90。激光功率测量装置50测定从激光振荡器12输出的脉冲激光束的平均功率及峰值功率，并输出与功率相对应的电压信号。平均功率是对脉冲能量乘以脉冲的重复频率而求出的功率。峰值功率近似于脉冲能量除以脉冲宽度的值。从激光功率测量装置50输出的电压信号经由放大器59输入到激光电源60。
激光电源60包括控制装置61及放电电压施加装置62。控制装置61具有如下功能：对峰值功率的测定值进行一定时间的积分，并根据积分值来控制放电电压的大小。放电电压施加装置62根据由控制装置61控制的放电电压的大小来将放电电压施加于激光振荡器12的放电电极。
图2是激光振荡器12的包括光轴的剖视图。激光振荡器12包括容纳激光介质气体及光学谐振腔20等的腔室15。激光介质气体容纳于腔室15中。腔室15的内部空间被划分为相对位于上侧的光学室16和相对位于下侧的鼓风机室17。光学室16与鼓风机室17被上下隔板18隔开。另外，在上下隔板18上设置有使激光介质气体在光学室16与鼓风机室17之间流通的开口。光学室16的底板19从鼓风机室17的侧壁沿光学谐振腔20的光轴20A方向突出，光学室16的光轴方向上的长度比鼓风机室17的光轴方向上的长度更长。
腔室15的底板19在四个支承部位45支承于台架11(图1)上。在俯视观察时，四个支承部位45配置于相当于长方形的四个顶点的位置。
在光学室16内配置有一对放电电极21及一对谐振腔反射镜25。一对放电电极21分别固定于电极箱22上。从放电电压施加装置62(图1)向放电电极21施加放电电压。一对电极箱22经由多个电极支承部件23支承于底板19。一对放电电极21在上下方向上隔着间隔配置，两者之间划定有放电区域24。放电电极21在放电区域24中产生放电，由此激励激光介质气体。一对谐振腔反射镜25构成具有通过放电区域24的光轴20A的光学谐振腔20。如在后面参考图3进行说明的那样，激光介质气体沿与图2的纸面垂直的方向流过放电区域24。
一对谐振腔反射镜25固定于配置在光学室16内的共用的谐振腔底座26上。谐振腔底座26是在光轴20A方向上长的板状部件，其经由多个光学谐振腔支承部件27支承于底板19。
在将光学谐振腔20的光轴20A朝向一个方向(图1中为左方向)延伸的延长线与光学室16的壁面交叉的部位，安装有使激光束透过的透光窗28。在光学谐振腔20内被激励的激光束透过透光窗28朝向外部放射。
在鼓风机室17配置有鼓风机29。鼓风机29使激光介质气体在光学室16与鼓风机室17之间循环。
图3是基于实施例的激光振荡器12的与光轴20A(图2)垂直的剖视图。如参考图2进行说明的那样，腔室15的内部空间被上下隔板18划分为上方的光学室16和下方的鼓风机室17。在光学室16内配置有一对放电电极21及谐振腔底座26。一对放电电极21分别固定于电极箱22上。电极箱22通过多个电极支承部件23支承于腔室15的底板19(图2)。在一对放电电极21之间划定有放电区域24。谐振腔底座26通过多个光学谐振腔支承部件27支承于腔室15的底板19(图2)。由于电极支承部件23及光学谐振腔支承部件27配置于从图3所示截面错开的位置上，因此在图3中用虚线来表示电极支承部件23及光学谐振腔支承部件27。
在光学室16内配置有隔板40。隔板40划定从设置于上下隔板18的开口18A至放电区域24为止的第1气体流路41以及从放电区域24至设置于上下隔板18的另一开口18B为止的第2气体流路42。激光介质气体沿与光轴20A(图2)正交的方向流过放电区域24。放电方向与激光介质气体流过的方向及光轴20A这两者正交。由鼓风机室17、第1气体流路41、放电区域24及第2气体流路42构成激光介质气体循环的循环流路。鼓风机29产生箭头所示的激光介质气体流，以使激光介质气体在该循环流路中循环。
在鼓风机室17内的循环流路中容纳有热交换器43。在放电区域24中被加热的激光介质气体通过热交换器43从而被冷却，被冷却的激光介质气体再次供给到放电区域24。
图4是激光功率测量装置50的概略俯视图。在滑板51之上固定有光学用保持架52。在光学用保持架52上安装有光束分离器53、作为第1传感器的功率计54及作为第2传感器的光电检测器55。从激光振荡器12(图2)输出的脉冲激光束LB以45°的入射角入射到光束分离器53。滑板51能够沿着脉冲激光束LB的光轴移动。
入射到光束分离器53的脉冲激光束的约2％～5％的成分透过光束分离器53后入射到功率计54的受光面54A。相对于受光面54A的入射角例如为45°。在入射到光束分离器53的脉冲激光束LB中的剩余成分被光束分离器53反射后入射到光束整形光学系统81(图1)。作为光束分离器53，可以使用半透反射镜或偏振光束分离器等。
功率计54测定入射到受光面54A的脉冲激光束的平均功率。与平均功率的测定值相对应的电压信号输入到激光电源60。入射到功率计54的受光面的脉冲激光束的一部分在受光面54A上散射。散射光的一部分会入射到光电检测器55的受光面55A。光电检测器55的受光面55A配置于被功率计54的受光面54A正反射的光所入射的位置上。通常，光电检测器55的受光面55A的面积小于功率计54的受光面54A的面积。
作为光电检测器55，例如使用MCT(HgCdTe)传感器。MCT传感器具有响应速度快的特征，例如具有纳秒级的响应特性。因而，光电检测器55能够测定纳秒程度的脉冲宽度的激光脉冲的脉冲波形及峰值功率。
光电检测器55输出与入射到受光面55A的光的功率相对应的电压信号。该电压信号经由放大器59输入到激光电源60。
接着，参考图5及图6，对上述实施例的优异效果进行说明。
图5是基于比较例的激光功率测量装置的概略图。脉冲激光束LB的一部分成分被第1光束分离器53A反射后入射到光电检测器55的受光面55A。透过了第1光束分离器53A的脉冲激光束的一部分透过第2光束分离器53B后入射到功率计54的受光面54A。被第2光束分离器53B反射的脉冲激光束利用于激光加工。由此，产生相当于被第1光束分离器53A反射的脉冲激光束及透过了第2光束分离器53B的脉冲激光束的总能量的能量损失。
在图5所示的比较例中，第1光束分离器53A和第2光束分离器53B这两个光束分离器配置于脉冲激光束LB的路径上的不同位置上。相对于此，在本实施例中仅使用一个光束分离器53。与比较例相比，在本实施例中能够减少光束分离器的数量，从而能够抑制脉冲激光束LB的路径长度变长，其结果，能够实现省空间化。
在图5所示的比较例中，在第1光束分离器53A上和在第2光束分离器53B上共计产生两次能量损失。相对于此，在本实施例中，只有基于光束分离器53的一次能量损失。因而，与比较例相比，在本实施例中能够减少能量损失。
基于脉冲激光束的振荡占空比的变化、激光介质气体的劣化、激光振荡器12(图2及图3)内的光学组件的劣化或污染等，会产生脉冲激光束的光轴的偏离或光束分布的变化。接着，对产生了光轴偏离或光束分布变化的情况下的本实施例的优异效果进行说明。
图6中(A)～(C)是表示入射于基于图5所示比较例的激光功率测量装置的光电检测器55上的脉冲激光束的光束分布的曲线图。横轴表示光束点内的位置，纵轴表示光强度。光束点的中心相当于激光束的光轴的位置。在进行了光轴调整的时刻，脉冲激光束的光轴(光束点的中心)与受光面55A的中心一致。光束点大于受光面55A。
在图6中(A)所示的例子中，脉冲激光束LB(图5)的光轴并未偏离光轴调整后的光轴的位置。因此，光束点的中心(在高斯光束的情况下为光强度最大的位置)与受光面55A的中心一致。
在图6中(B)所示的例子中，如图5中虚线所示，脉冲激光束LB的光轴偏离光轴调整后的光轴的位置，光束点的中心偏离受光面55A的中心。因此，与图6中(A)的情况相比，入射到受光面55A的激光功率的积分值变小。如此，即使在脉冲激光束LB的峰值功率并未变动的情况下，若光轴偏离，则会导致从光电检测器55输出的电压信号下降。
在图6中(C)所示的例子中，脉冲激光束LB的光轴并未偏离，光束点的中心与受光面55A的中心一致，但是光束分布被破坏。因此，入射到受光面55A的激光功率的积分值从图6中(A)时的积分值发生变动。如此，即使在脉冲激光束LB的峰值功率并未变动的情况下，若光束分布被破坏，则会导致从光电检测器55输出的电压信号发生变动。
即使在峰值功率并未变动的情况下，若从光电检测器55输出的电压信号发生变动，则激光电源60(图1)也会判定为峰值功率发生了变动从而控制放电电压。因此，无法进行放电电压的正常的控制，会导致控制失效。另外，由于功率计54(图4及图5)的受光面54A比光电检测器55的受光面55A更宽，因此其不易产生这种问题。
图6中(D)～(F)是表示入射于基于图1～图4所示实施例的激光功率测量装置50的光电检测器55上的脉冲激光束的光束分布的曲线图。
在图6中(D)所示的例子中，脉冲激光束LB(图4)的光轴并未偏离光轴调整后的光轴的位置，光束点的中心与受光面55A的中心一致。在本实施例中，由于在功率计54的受光面54A(图4)上散射的散射光(漫射光)入射到光电检测器55的受光面55A，因此与图6中(A)的情况相比，受光面55A的位置上的光束分布变宽且接近平坦的形状。
在图6中(E)所示的例子中，脉冲激光束LB(图4)的光轴偏离光轴调整后的光轴的位置，光束点的中心偏离受光面55A的中心。然而，由于光束分布变宽且接近平坦的形状，因此自光轴未产生偏离时(图6中(D))的激光功率的积分值的下降量较少。
在图6中(F)所示的例子中，脉冲激光束LB的光轴并未偏离，光束点的中心与受光面55A的中心一致，但是光束分布被破坏。然而，由于原始光束分布接近平坦，因此，即使光束分布被破坏，入射到受光面55A的激光功率的积分值的变动量也较少。
如此，在本实施例中，即使产生了脉冲激光束LB的光轴偏离或光束分布被破坏，来自光电检测器55的电压信号的变化量也较少。因此，在产生了脉冲激光束LB的光轴偏离或光束分布被破坏时，不易产生放电电压的控制失效。
为了解决比较例中的上述问题，也可以考虑如下方法：将被第1光束分离器53A反射的脉冲激光束导入到积分球内，并用光电检测器55检测在积分球内漫反射的光。但在该方法中，由于必须新配置积分球，因此会导致装置的大型化及成本的增加。
接着，参考图7对基于另一实施例的激光功率测量装置进行说明。以下，省略对与基于图1～图4所示实施例的激光功率测量装置相同结构的说明。
图7是基于本实施例的激光功率测量装置50的概略俯视图。在本实施例中，在功率计54的受光面54A与光电检测器55的受光面55A之间配置有聚光光学组件30。聚光光学组件30收集在功率计54的受光面54A上散射的光并将其入射到光电检测器55的受光面55A。
作为聚光光学组件30，使用聚光锥。聚光锥具有构成圆锥台的侧面(以下，有时称为圆锥台面)的内表面。设置在相当于圆锥台的底面的位置上的入射侧开口部31大于设置在相当于圆锥台的上表面的位置上的出射侧开口部32。入射侧开口部31朝向功率计54的受光面54A，出射侧开口部32朝向光电检测器55的受光面55A。在功率计54的受光面54A上散射并入射到聚光光学组件30的入射侧开口部31的光通过出射侧开口部32后入射到光电检测器55的受光面55A。
接着，对本实施例的优异效果进行说明。在本实施例中，收集在功率计54的受光面54A上散射的光并将其入射到光电检测器55的受光面55A。因此，与图1～图4所示的实施例相比，入射到光电检测器55的受光面55A的光的功率变大。换言之，无需降低入射到光电检测器55的受光面55A的光的功率即可降低光束分离器53的透过率。通过降低光束分离器53的透过率，能够减少能量损失。
在将除了有无聚光光学组件30以外的条件均设为相同的情况下，针对配置有聚光光学组件30的结构和未配置有聚光光学组件30的结构实际进行了由光电检测器55测定脉冲激光束的功率的评价实验。在配置有聚光光学组件30的结构中，与未配置有聚光光学组件30的结构相比，相当于一个脉冲的电压波形的面积成为了约3.3倍。由该评价实验确认到，若配置聚光光学组件30，则入射到光电检测器55的受光面55A的光的功率会增加。
在使用二氧化碳激光器作为激光振荡器12的情况下，由于脉冲激光束的波长约为10.6μm，因此，即使通过机械加工来形成聚光锥的圆锥台面，其也能够作为反射面而发挥功能。由于不需要进行高精度的镜面加工，因此能够抑制因追加配置聚光锥所致的成本的上升。
接着，对上述实施例的变形例进行说明。
在上述实施例中，作为聚光光学组件30，使用了聚光锥，但是，也可以使用能够收集散射光并将其入射到特定区域的其他光学组件。例如，也可以使用聚光透镜、凹面镜等。并且，在上述实施例中，聚光锥的侧面由圆锥台的侧面构成，但是，除此之外，也可以由多角锥台(例如，四角锥台)的侧面构成聚光锥的侧面，也可以由抛物面构成聚光锥的侧面。而且，作为聚光光学组件30，也可以使用内部反射型抛物面透镜等。内部反射型抛物面透镜是利用抛物面的侧面反射从入射端面入射的光从而将光收集到出射端面上的光学组件。
接着，参考图8对基于又一实施例的激光功率测量装置进行说明。以下，省略对基于图1～图4所示的实施例及基于图7所示的实施例的激光功率测量装置相同结构的说明。
图8是基于本实施例的激光功率测量装置50的概略俯视图。在图7所示的实施例中，脉冲激光束LB相对于功率计54的受光面54A的入射角为45°。相对于此，在本实施例中，入射角θi为22.5°以下。在被受光面54A正反射的光所入射的位置上配置有光电检测器55的受光面55A。即，从脉冲激光束LB在受光面54A上的入射点朝向受光面55A的中心点的矢量与受光面54A的法线矢量所成角度θr等于入射角θi。
聚光光学组件30配置成聚光光学组件30的圆锥面的中心轴与从脉冲激光束LB在受光面54A上的入射点朝向受光面55A的中心点的直线一致。
接着，对本实施例的优异效果进行说明。
在本实施例中，由于脉冲激光束相对于功率计54的受光面54A的入射角θi为22.5°以下，因此与入射角θi为45°的情况相比，形成于受光面54A上的光束点变小。若光束点小，则来自受光面54A的散射光会更多地进入聚光光学组件30。由此，能够将脉冲激光束LB的更多的能量收集到光电检测器55。换言之，无需降低入射到光电检测器55的受光面55A的光的功率即可降低光束分离器53的透过率。通过降低光束分离器53的透过率，能够减少能量损失。
在将除了入射角θi以外的条件设为相同的情况下，针对入射角θi为45°时和22.5°时测定了从光电检测器55输出的电压信号。其结果，若将入射角θi设为22.5°，则与入射角θi为45°时相比，光电检测器55的输出成为了约1.2倍。如此，通过减小入射角θi，能够加大入射到光电检测器55的受光面55A的光的功率。为了获得加大入射到受光面55A的光的功率的充分的效果，优选将入射角θi设为22.5°以下。
接着，参考图9中(A)～(C)，对聚光锥的圆锥台面的优选形状进行说明。
图9中(A)及(B)是表示在受光面54A上散射并入射到聚光光学组件30的入射侧开口部31的边缘的光的路径的一例的图。在图9中(A)和(B)中，聚光光学组件30的圆锥台面的顶角互不相同，图9中(B)所示的圆锥台面的顶角大于图9中(A)所示的圆锥台面的顶角。在此，圆锥台面的顶角是指：包括将圆锥台面作为侧面的圆锥台的圆锥的顶角。
如图9中(A)所示，在受光面54A上散射并入射到聚光光学组件30的入射侧开口部31的边缘的光被圆锥台面多次反射之后通过出射侧开口部32输出到外部。如图9中(B)所示，若加大圆锥台面的顶角，则有时会出现在受光面54A上散射并入射到聚光光学组件30的入射侧开口部31的边缘的光被圆锥台面反复反射后返回到入射侧开口部31的情况。
使用圆锥台面的顶角的大小互不相同的多个聚光光学组件30实际进行了测定从光电检测器55输出的电压信号的评价实验。在评价实验中，固定了将两个受光面54A、55A的中心彼此连接的直线上的入射侧开口部31及出射侧开口部32的位置，改变了入射侧开口部31的大小。
图9中(C)是表示圆锥台面的顶角的大小与从光电检测器55输出的电压信号的大小之间的关系的曲线图。横轴以归一化的值来表示圆锥台面的顶角，纵轴以归一化的值来表示来自光电检测器55的电压信号的大小。在顶角为某一大小时，来自光电检测器55的电压信号表示最大值。将此时的顶角的大小设为1，从而将顶角归一化。并且，将此时来自光电检测器55的输出设为1，从而将输出归一化。
随着归一化顶角从1变大，光电检测器55的归一化输出会减小。这是因为，如图9中(B)所示，入射到入射侧开口部31的光的一部分不会通过出射侧开口部32而输出而返回到入射侧开口部31的成分变多所致。并且，即使归一化顶角从1变小，光电检测器55的归一化输出也会减小。这是因为，由于入射侧开口部31的面积变小，因此收集到聚光光学组件30的散射光的量减少所致。
如图9中(C)所示，圆锥台面的顶角存在使光电检测器55的输出变得最大的最佳值。例如，聚光光学组件30的圆锥台面的顶角优选设为，在功率计54的受光面54A上散射并入射到聚光光学组件的入射侧开口部的边缘的光能够通过出射侧开口部输出到外部的大小。并且，优选在满足该条件的范围内使入射侧开口部31设为最大。
上述各实施例仅为示例，理所当然，在不同实施例中示出的结构可以部分置换或组合。多个实施例中的基于相同结构的相同的作用效果不在每个实施例中逐一说明。而且，本发明并不只限于上述实施例。例如，可以进行各种变更、改进、组合等，这对本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (5)

1.一种激光功率测量装置，其特征在于，具有：
第1传感器，其具有供激光束入射的受光面，且其测定入射到受光面的激光束的平均功率；及
第2传感器，其配置在来自所述第1传感器的受光面的散射光所入射的位置上，且其测定所入射的激光束的峰值功率。
2.根据权利要求1所述的激光功率测量装置，其特征在于，
还具有聚光光学组件，所述聚光光学组件收集在所述第1传感器的受光面上散射的光并将其入射到所述第2传感器。
3.根据权利要求2所述的激光功率测量装置，其特征在于，
激光束相对于所述第1传感器的受光面的入射角为22.5°以下，所述聚光光学组件配置于被所述第1传感器的受光面正反射的光所入射的位置上。
4.根据权利要求3所述的激光功率测量装置，其特征在于，
所述聚光光学组件是聚光锥，聚光锥的内表面构成圆锥台的侧面，相当于圆锥台的底面的位置处的入射侧开口部朝向所述第1传感器，相当于圆锥台的上表面的位置处的出射侧开口部朝向所述第2传感器。
5.根据权利要求4所述的激光功率测量装置，其特征在于，
所述聚光光学组件的内表面的顶角设为，在所述第1传感器的受光面上散射并入射到所述聚光光学组件的入射侧开口部的边缘的光能够通过出射侧开口部而输出到外部的大小。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102573086B1 (ko) 2023-02-07 2023-09-01 최진용 레이저빔 평가장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108866A (ja) * 1995-10-18 1997-04-28 P S L Kk 加工不良判別機構を備えた加工用レーザー出射機構
JP2001012902A (ja) * 1999-07-01 2001-01-19 Line Denshi Kk 走査レーザビーム位置検出装置
JP2001317995A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Nippon Steel Corp 高出力レーザ用パワーダンパー、レーザ出力計およびレーザ出力測定方法
JP2002054989A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd レーザビーム計測装置および制御装置
JP2003059083A (ja) * 2001-08-14 2003-02-28 Sony Corp 光学ヘッドおよび光ディスク再生装置
JP2006224174A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及びパルスエネルギのしきい値設定方法
JP2007044739A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Miyachi Technos Corp レーザ加工モニタリング装置
JP2010093243A (ja) * 2008-09-09 2010-04-22 Hikari Physics Kenkyusho:Kk 光ピークパワー検出装置及び該装置を利用したパルスレーザー発生装置
EP3091369A1 (de) * 2015-05-05 2016-11-09 Sick Ag Laserscanner

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368321A (ja) 2001-06-05 2002-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光モジュール
JP2004259836A (ja) 2003-02-25 2004-09-16 Sony Corp 受発光素子および光ヘッド並びに光ディスク装置
US7248609B2 (en) * 2004-10-27 2007-07-24 Agilent Technologies, Inc. Amplified beam source
JP2009141107A (ja) 2007-12-06 2009-06-25 Seiko Epson Corp レーザ光源装置、プロジェクタおよび光学装置
JP2010147105A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Sony Disc & Digital Solutions Inc レーザ制御方法及びレーザ制御回路
US8760653B2 (en) * 2009-10-19 2014-06-24 Ipg Photonics Corporation Assembly for monitoring power of randomly polarized light
JP2012135782A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Sumitomo Chemical Co Ltd レーザー光照射装置およびレーザー光照射方法
TW201417919A (zh) * 2012-11-08 2014-05-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 雷射加工系統
US11079564B2 (en) 2017-07-20 2021-08-03 Cymer, Llc Methods and apparatuses for aligning and diagnosing a laser beam
US10473923B2 (en) 2017-09-27 2019-11-12 Apple Inc. Focal region optical elements for high-performance optical scanners

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108866A (ja) * 1995-10-18 1997-04-28 P S L Kk 加工不良判別機構を備えた加工用レーザー出射機構
JP2001012902A (ja) * 1999-07-01 2001-01-19 Line Denshi Kk 走査レーザビーム位置検出装置
JP2001317995A (ja) * 2000-05-08 2001-11-16 Nippon Steel Corp 高出力レーザ用パワーダンパー、レーザ出力計およびレーザ出力測定方法
JP2002054989A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd レーザビーム計測装置および制御装置
JP2003059083A (ja) * 2001-08-14 2003-02-28 Sony Corp 光学ヘッドおよび光ディスク再生装置
JP2006224174A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及びパルスエネルギのしきい値設定方法
JP2007044739A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Miyachi Technos Corp レーザ加工モニタリング装置
JP2010093243A (ja) * 2008-09-09 2010-04-22 Hikari Physics Kenkyusho:Kk 光ピークパワー検出装置及び該装置を利用したパルスレーザー発生装置
EP3091369A1 (de) * 2015-05-05 2016-11-09 Sick Ag Laserscanner

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