DE102011117327A1

DE102011117327A1 - Device for performance measurement of laser arrays, comprises monitor measurement unit, beam splitter arrangement with three beam splitters for extraction and deflection of monitor beam from laser beam, and performance measuring unit

Info

Publication number: DE102011117327A1
Application number: DE201110117327
Authority: DE
Inventors: Dirk Lindenau; Roman Niedrig
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02

Abstract

The device (1) comprises a monitor measurement unit (2) and a beam splitter arrangement (3), which has three beam splitters (3.1 to 3.3) designed for extraction and transmission of main beam (H) from a laser beam (L) generated by the laser assembly and for extraction and deflection of a monitor beam (M) from the laser beam. The beam splitters are arranged such that the main beam passes through a former beam splitter and the latter beam splitter in the transmission in the direction of a performance measuring unit (4) and is measured by the performance measuring unit. An independent claim is included for a method for performance measurement of laser arrays.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsmessung von Laseranordnungen mit einem Monitor-Messgerät und einer Strahlteileranordnung.The invention relates to a device for power measurement of laser arrangements with a monitor measuring device and a beam splitter arrangement.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Leistungsmessung von Laseranordnungen.The invention further relates to a method for power measurement of laser arrays.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass Hochleistungslaser wie Stablaser, Scheibenlaser und Faserlaser mit verschiedenen Wellenlängen in Automobilanwendungen eingesetzt werden. Die Hochleistungslaser weisen dabei eine Leistung von 4 kW und mehr auf.It is well known in the art that high power lasers such as bar lasers, disk lasers and fiber lasers of various wavelengths are used in automotive applications. The high-power lasers have a power of 4 kW and more.

Da die Leistung der Hochleistungslaser eine wesentliche prozess- und qualitätsrelevante Eigenschaft eines Laserstrahls darstellt, ist es erforderlich, die Hochleistungslaser zu kalibrieren und hierzu die Leistung messtechnisch zu erfassen. Zu diesem Zweck sind Vorrichtungen und Verfahren zur Leistungsmessung von Hochleistungslasern bekannt. Dabei werden so genannte Monitor-Messaufbauten in offenen Messplätzen mit Einzelelementen auf optischen Bänken verwendet, wobei ein Monitor-Messgerät und als Strahlteileranordnung ein einzelner Strahlteilerspiegel eingesetzt werden.Since the performance of the high-power laser represents a significant process and quality-relevant property of a laser beam, it is necessary to calibrate the high-power laser and to record the performance metrologically. For this purpose, devices and methods for power measurement of high power lasers are known. In this case, so-called monitor measurement setups are used in open measuring stations with individual elements on optical benches, wherein a monitor measuring device and as a beam splitter arrangement, a single beam splitter mirror are used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Leistungsmessung von Laseranordnungen und ein verbessertes Verfahren zur Leistungsmessung von Laseranordnungen anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved device for power measurement of laser arrays and an improved method for power measurement of laser arrays.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the device, the object is achieved by the claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zur Leistungsmessung von Laseranordnungen weist ein Monitor-Messgerät und eine Strahlteileranordnung auf.The device for measuring the power of laser arrangements comprises a monitor measuring device and a beam splitter arrangement.

Erfindungsgemäß umfasst die Strahlteileranordnung drei Strahlteiler, welche zu einer Auskopplung und Transmission eines Hauptstrahls aus einem mittels einer Laseranordnung erzeugten Laserstrahl und zu einer Auskopplung und Umlenkung eines Monitorstrahls aus dem Laserstrahl ausgebildet sind, wobei die Strahlteiler derart angeordnet sind, dass der Hauptstrahl nacheinander einen ersten Strahlteiler und einen zweiten Strahlteiler in Transmission in Richtung eines Leistungsmessgerätes durchläuft und von diesem erfassbar ist und dass der Monitorstrahl nacheinander von dem ersten Strahlteiler und einem dritten Strahlteiler in Richtung des Monitor-Messgerätes umlenkbar ist und von diesem erfassbar ist.According to the invention, the beam splitter arrangement comprises three beam splitters which are designed for decoupling and transmitting a main beam from a laser beam generated by a laser arrangement and for decoupling and deflecting a monitor beam from the laser beam, the beam splitter being arranged such that the main beam successively comprises a first beam splitter and passes through a second beam splitter in transmission in the direction of a power meter and is detectable by this and that the monitor beam is successively deflected by the first beam splitter and a third beam splitter in the direction of the monitor-measuring device and is detectable by this.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Realisierung eines einfach zu handhabenden und einzurichtenden Messplatzes zur Messung und Kalibrierung der Leistung einer Laseranordnung, insbesondere eines Hochleistungslasers, mit besonders hoher Genauigkeit, wobei die Verwendung einer optischen Bank nicht erforderlich ist.The device according to the invention makes it possible in a particularly advantageous manner to realize a measuring station which is easy to handle and set up for measuring and calibrating the power of a laser arrangement, in particular a high-power laser, with particularly high accuracy, whereby the use of an optical bench is not required.

Dabei ist die Messung mittels zwei Messgeräten durch Aufteilung des Laserstrahls in zwei Teilstrahlen, d. h. den Hauptstrahl und den Monitorstrahl, möglich. Durch die Verwendung von drei, insbesondere identischen Strahlteiler und der erfindungsgemäßen Anordnung dieser ist eine Realisierung der Vorrichtung auf kleinstem Raum möglich, so dass alle messtechnisch relevanten Komponenten der Vorrichtung, d. h. insbesondere das Monitormessgerät, das Leistungsmessgerät, die Strahlteileranordnung und eine Strahlquelle der Laseranordnung, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden können. Dadurch werden die Messergebnisse beeinflussende Umwelteinflüsse minimiert und die Messergebnisse können somit exakt ermittelt werden. Eine Verwendung der Vorrichtung in einem Laser-Reinraum ist somit in besonders vorteilhafter Weise nicht erforderlich.In this case, the measurement by means of two measuring devices by dividing the laser beam into two partial beams, d. H. the main beam and the monitor beam, possible. Through the use of three, in particular identical beam splitters and the arrangement according to the invention, an implementation of the device in a small space is possible, so that all metrologically relevant components of the device, d. H. in particular, the monitor measuring device, the power meter, the beam splitter arrangement and a beam source of the laser arrangement can be arranged in a common housing. As a result, the environmental influences influencing the measurement results are minimized and the measurement results can thus be determined exactly. A use of the device in a laser clean room is thus not required in a particularly advantageous manner.

Dies ist besonders wichtig, da die Leistungen der Teilstrahlen in einem festen, möglichst unveränderlichen und von möglichst wenig Parametern abhängigen Verhältnis zueinander stehen müssen, um eine Rückführung der mittels des Leistungsmessgerätes und des Monitormessgerätes erfassten Daten auf bekannte kalibrierte Messgeräte zu ermöglichen.This is particularly important because the powers of the sub-beams must be in a fixed, as constant as possible and dependent on as few parameters ratio to each other to allow a return of the data collected by the power meter and the monitor meter data on known calibrated measuring devices.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Strahlteiler derart ausgebildet, dass diese jeweils eine Glas/Luft-Grenzfläche bilden. Dadurch ist ein Teilungsfaktor physikalisch exakt beschreibbar, so dass eine hohe Konstanz sowie eine äußerst geringe lokale Varianz des Teilungsfaktors über der Fläche der Strahlteiler erzielt werden.In a particularly advantageous embodiment, the beam splitters are designed such that they each form a glass / air interface. As a result, a division factor can be physically accurately described, so that a high constancy and an extremely low local variance of the division factor are achieved over the area of the beam splitters.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht weiterhin in einfacher Weise, dass beispielsweise als Prüfmittel in Produktionsprozessen eingesetzte Laseranordnungen innerhalb einer Fertigungslinie ohne Demontage der Laseranordnung überprüft, kalibriert und gegebenenfalls justiert werden können.The device according to the invention furthermore makes it possible in a simple manner for laser arrangements used, for example, as test equipment in production processes to be checked, calibrated and optionally adjusted within a production line without dismantling the laser arrangement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:Showing:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Leistungsmessung von Laseranordnungen. 1 schematically an inventive device for power measurement of laser arrays.

In der einzigen 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Leistungsmessung einer Laseranordnung dargestellt.In the only one 1 is an embodiment of the device according to the invention 1 for power measurement of a laser arrangement shown.

Bei der nicht gezeigten Laseranordnung handelt es sich insbesondere um einen Hochleistungslaser mit einer Leistung von mehr als 4 kW. Der Hochleistungslaser ist beispielsweise ein Stablaser, ein Scheibenlaser, ein Faserlaser oder ein Diodenlaser, welcher verschiedene Wellenlängen, beispielsweise 808 nm, 1030 nm bis 1070 nm oder 10600 nm aufweisen kann. Bei einer Ausführung der Laseranordnung als Diodenlaser ist eine Kombination mehrerer Wellenlängen möglich.The laser arrangement, not shown, is in particular a high-power laser with a power of more than 4 kW. The high-power laser is, for example, a rod laser, a disk laser, a fiber laser or a diode laser, which can have different wavelengths, for example 808 nm, 1030 nm to 1070 nm or 10600 nm. In one embodiment of the laser arrangement as a diode laser, a combination of several wavelengths is possible.

Die Vorrichtung 1 umfasst zur Leistungsmessung ein Monitor-Messgerät 2, eine Strahlteileranordnung 3 und ein Leistungsmessgerät 4. Ein zu messender Laserstrahl L wird über eine Strahlquelle 5 ausgekoppelt. Die Strahlquelle 5 ist als Lichtleitkabel ausgebildet und überträgt den Laserstrahl von der Laseranordnung zu der Vorrichtung 1.The device 1 includes a monitor meter for power measurement 2 , a beam splitter arrangement 3 and a power meter 4 , A laser beam L to be measured is transmitted via a beam source 5 decoupled. The beam source 5 is designed as a light guide cable and transmits the laser beam from the laser assembly to the device 1 ,

Um bei der Messung Umwelteinflüsse und insbesondere Verschmutzungen der Komponenten der Vorrichtung 1 zu minimieren, sind alle Komponenten der Vorrichtung 1, d. h. das Monitor-Messgerät 2, die Strahlteileranordnung 3, das Leistungsmessgerät 4 und die Strahlquelle 5 in nicht näher dargestellter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse, welches vorzugsweise fluiddicht ausgebildet ist, angeordnet.To environmental influences during the measurement and in particular contamination of the components of the device 1 minimize are all components of the device 1 ie the monitor meter 2 , the beam splitter assembly 3 , the power meter 4 and the beam source 5 in a manner not shown in a common housing, which is preferably formed fluid-tight, arranged.

Das Monitor-Messgerät 2 ist eine so genannte Ulbricht-Kugel mit einem nicht gezeigten schnellen Photodiodendetektor.The monitor meter 2 is a so-called Ulbricht sphere with a fast photodiode detector, not shown.

Die Strahlteileranordnung 3 umfasst drei identische Strahlteiler 3.1 bis 3.3. Die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 sind zu einer Auskopplung und Transmission eines Hauptstrahls H aus dem Laserstrahl L und zu einer Auskopplung und Umlenkung eines Monitorstrahls M aus dem Laserstrahl L ausgebildet. Mit anderen Worten: Die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 sind für einen Teil des Laserstrahls L durchlässig und für einen verbleibenden Teil reflektierend ausgebildet.The beam splitter arrangement 3 includes three identical beam splitters 3.1 to 3.3 , The beam splitters 3.1 to 3.3 are to a decoupling and transmission of a main beam H from the laser beam L and to a decoupling and deflection of a monitor beam M from the laser beam L is formed. In other words: the beam splitters 3.1 to 3.3 are permeable to a portion of the laser beam L and reflective to a remaining portion.

Dabei bilden die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 jeweils eine Glas/Luft-Grenzfläche. Bei dieser Ausbildung ist ein Teilungsfaktor der Strahlteiler 3.1 bis 3.3 physikalisch besonders einfach beschreibbar, woraus sich eine hohe Konstanz sowie eine äußerst geringe lokale Varianz des Teilungsfaktors über der Fläche der Strahlteiler 3.1 bis 3.3 ergeben.The beam splitters form this 3.1 to 3.3 each a glass / air interface. In this embodiment, a division factor of the beam splitter 3.1 to 3.3 Physically particularly easy to describe, resulting in a high constancy and an extremely low local variance of the division factor over the surface of the beam splitter 3.1 to 3.3 result.

In weiteren alternativen Ausführungsbeispielen sind die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 als teilreflektierende, beispielsweise dielektrisch beschichtete Spiegel und/oder diffraktive Strahlteiler ausgebildet.In further alternative embodiments, the beam splitters 3.1 to 3.3 as partially reflective, for example, dielectrically coated mirror and / or diffractive beam splitter formed.

Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Messung bei einer Ausbildung der Strahlteileranordnung 3 als Glas/Luft-Grenzfläche bildet der so genannte Polarisationszustand des Laserstrahls L. Um den Einfluss des Polarisationszustands des Laserstrahls L zu minimieren, sind die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 jeweils um 94° um eine Mittelachse gedreht, wobei die Mittelachsen jeweils durch die Mittelpunkte der Reflexionsflächen der Strahlteiler 3.1 bis 3.3 verlaufen.A significant influencing factor on the measurement with a design of the beam splitter arrangement 3 The so-called polarization state of the laser beam L forms as the glass / air interface. In order to minimize the influence of the polarization state of the laser beam L, the beam splitters 3.1 to 3.3 each rotated by 94 ° about a central axis, wherein the central axes in each case through the centers of the reflection surfaces of the beam splitter 3.1 to 3.3 run.

Dabei sind die Strahlteiler 3.1 bis 3.3 derart angeordnet, dass der Hauptstrahl H nacheinander einen ersten Strahlteiler 3.1 und einen zweiten Strahlteiler 3.2 in Transmission in Austrittsrichtung –X des Leistungsmessgerätes 4 durchläuft und von diesem erfasst wird.Here are the beam splitters 3.1 to 3.3 arranged such that the main beam H successively a first beam splitter 3.1 and a second beam splitter 3.2 in transmission in the outlet direction -X of the power meter 4 passes through and is detected by this.

Zwischen der Strahlquelle 5 der Laseranordnung und dem ersten Strahlteiler 3.1 ist im Bereich des Laserstrahls L zur Kollimation desselben ein Kollimationsmodul 3.4 angeordnet.Between the beam source 5 the laser arrangement and the first beam splitter 3.1 is in the region of the laser beam L for collimation of the same a Kollimationsmodul 3.4 arranged.

Die Reflexionsfläche des ersten Strahlteilers 3.1 ist in einem Winkel von 45° zu einer Austrittsrichtung –X des Laserstrahls L angeordnet. Der zweite Strahlteiler 3.2 ist in Austrittsrichtung –X des Laserstrahls L hinter dem ersten Strahlteiler 3.1 angeordnet, wobei eine Reflexionsfläche des zweiten Strahlteilers 3.2 in einem Winkel von 45° zur Austrittsrichtung –X des Laserstrahls L angeordnet ist und ein Anteil A1 des Hauptstrahls H um 90° zu der Austrittsrichtung –X in eine dritte Ablenkrichtung +Z umlenkbar ist. Der zweite Strahlteiler 3.2 ist um eine Mittelachse um 90° zu dem ersten Strahlteiler 3.1 gedreht, wobei die Mittelachse in Richtung der Austrittsrichtung –X des Laserstrahls L und durch die Mittelpunkte der Reflexionsflächen des ersten Strahlteilers 3.1 und des zweiten Strahlteilers 3.2 verläuft. Durch diese Verdrehung um 90° wird der Einfluss des Polarisationszustandes des Laserstrahls L minimiert.The reflection surface of the first beam splitter 3.1 is arranged at an angle of 45 ° to an exit direction -X of the laser beam L. The second beam splitter 3.2 is in the exit direction -X of the laser beam L behind the first beam splitter 3.1 arranged, wherein a reflection surface of the second beam splitter 3.2 is arranged at an angle of 45 ° to the exit direction -X of the laser beam L and a portion A1 of the main beam H is deflectable by 90 ° to the exit direction -X in a third deflection direction + Z. The second beam splitter 3.2 is about a central axis at 90 ° to the first beam splitter 3.1 rotated, wherein the central axis in the direction of the exit direction -X of the laser beam L and through the centers of the reflection surfaces of the first beam splitter 3.1 and the second beam splitter 3.2 runs. By this rotation by 90 °, the influence of the polarization state of the laser beam L is minimized.

Um eine Beeinflussung des Messergebnisses durch den abgelenkten Anteil A1 zu vermeiden, umfasst die Strahlteileranordnung 3 einen rückwirkungsminimierten zweiten Rest-Strahl-Absorber 3.6, welcher in der dritten Ablenkrichtung +Z nach dem zweiten Strahlteiler 3.2, mittels welchem der reflektierte Anteil A1 des Hauptstrahls H absorbiert wird.In order to avoid influencing the measurement result by the deflected component A1, the beam splitter arrangement comprises 3 a reaction-minimized second residual jet absorber 3.6 , which in the third deflection direction + Z after the second beam splitter 3.2 , by means of which the reflected portion A1 of the main beam H is absorbed.

Nach Durchlaufen des zweiten Strahlteilers 3.2 und vor Erfassung mittels des Leistungsmessgerätes 4 durchläuft der Hauptstrahl H ein erstes Fokussiermodul 3.5, welches zwischen dem zweiten Strahlteiler 3.2 und dem Leistungsmessgerät 4 im Bereich des Hauptstrahls H zur Fokussierung desselben angeordnet ist.After passing through the second beam splitter 3.2 and before detection by means of the power meter 4 the main beam H passes through a first focusing module 3.5 which is between the second beam splitter 3.2 and the power meter 4 is arranged in the region of the main beam H for focusing the same.

Der Monitorstrahl M wird nacheinander von dem ersten Strahlteiler 3.1 und einem dritten Strahlteiler 3.3 in Richtung des Monitor-Messgerätes 2 umgelenkt und wird von diesem erfasst. The monitor beam M is successively from the first beam splitter 3.1 and a third beam splitter 3.3 in the direction of the monitor measuring device 2 is diverted and is covered by this.

Die Reflexionsfläche des ersten Strahlteilers 3.1 ist in einem Winkel von 45° zu einer Austrittsrichtung –X des Laserstrahls L angeordnet und der Monitorstrahl M wird um 90° zu der Austrittsrichtung –X in eine erste Ablenkrichtung Y auf den dritten Strahlteiler 3.3 umgelenkt.The reflection surface of the first beam splitter 3.1 is disposed at an angle of 45 ° to an exit direction -X of the laser beam L, and the monitor beam M becomes 90 ° to the exit direction -X in a first deflection direction Y onto the third beam splitter 3.3 diverted.

Um den Einfluss des Polarisationszustandes des Laserstrahls L zu minimieren, ist der dritte Strahlteiler 3.3 um eine Mittelachse um 90° zu dem ersten Strahlteiler 3.1 gedreht, wobei die Mittelachse in Richtung der ersten Ablenkrichtung Y und durch die Mittelpunkte der Reflexionsflächen des ersten Strahlteilers 3.1 und des dritten Strahlteilers 3.3 verlauft.In order to minimize the influence of the polarization state of the laser beam L, the third beam splitter 3.3 about a central axis at 90 ° to the first beam splitter 3.1 rotated, wherein the central axis in the direction of the first deflection Y and through the centers of the reflection surfaces of the first beam splitter 3.1 and the third beam splitter 3.3 proceeds.

Die Reflexionsfläche des dritten Strahlteilers 3.3 ist in einem Winkel von 45° zu der ersten Ablenkrichtung Y angeordnet und der in der ersten Ablenkrichtung Y geführte Monitorstrahl M wird mittels des dritten Strahlteilers 3.3 um 90° in eine in Richtung des Monitor-Messgerätes 2 führende zweite Ablenkrichtung –Z umgelenkt.The reflection surface of the third beam splitter 3.3 is disposed at an angle of 45 ° to the first deflection direction Y, and the monitor beam M guided in the first deflection direction Y is detected by the third beam splitter 3.3 90 ° in one direction of the monitor meter 2 leading second deflection direction -Z deflected.

Von dem dritten Strahlteiler 3.3 wird ein Anteil A2 des Monitorstrahls M transmittiert. Um eine Beeinflussung des Messergebnisses durch den transmittierten Anteil A2 zu vermeiden, umfasst die Strahlteileranordnung 3 einen rückwirkungsminimierten ersten Rest-Strahl-Absorber 3.7, welcher in der ersten Ablenkrichtung Y nach dem dritten Strahlteiler 3.3 zur Absorbierung von mittels des dritten Strahlteilers 3.3 transmittierten Anteilen A2 des Monitorstrahls M angeordnet ist.From the third beam splitter 3.3 a portion A2 of the monitor beam M is transmitted. In order to avoid influencing the measurement result by the transmitted portion A2, the beam splitter arrangement comprises 3 a reaction-minimized first residual jet absorber 3.7 , which in the first deflection Y after the third beam splitter 3.3 for absorbing by means of the third beam splitter 3.3 transmitted portions A2 of the monitor beam M is arranged.

Zwischen dem dritten Strahlteiler 3.3 und dem Monitor-Messgerät 2 ist ein zweites Fokussiermodul 3.8 angeordnet, welches vom Monitorstrahl M durchlaufen wird und diesen fokussiert.Between the third beam splitter 3.3 and the monitor meter 2 is a second focusing module 3.8 arranged, which is traversed by the monitor beam M and this focused.

Um etwaiges Streulicht zu erfassen, welches nicht von den Rest-Strahl-Absorbern 3.6, 3.7 absorbiert wurde, sind innerhalb des Gehäuses, in welchem die Vorrichtung 1 angeordnet ist, an verschiedenen Positionen nicht näher dargestellte Streulichtsensoren angeordnet, so dass die Ergebnisse der Leistungsmessung bei eventuell auftretendem Streulicht in Abhängigkeit von dessen Stärke korrigiert werden können.To detect any stray light that is not from the residual beam absorbers 3.6 . 3.7 are absorbed within the housing in which the device 1 is disposed at different positions scattered light sensors not shown, so that the results of the power measurement can be corrected in case of any stray light depending on its strength.

Da auch die Temperatur einen Einfluss auf die Messergebnisse hat, wird die Vorrichtung 1 mittels mehrerer nicht gezeigter Temperatursensoren überwacht. Weiterhin ist in einer bevorzugten nicht dargestellten Ausgestaltung der Vorrichtung 1 eine aktive Kühlung derselben vorgesehen. Die thermischen Effekte werden vor der Messung ermittelt und bei dieser berücksichtigt.Since the temperature also has an influence on the measurement results, the device becomes 1 monitored by means of several temperature sensors, not shown. Furthermore, in a preferred embodiment, not shown, of the device 1 provided an active cooling of the same. The thermal effects are determined before the measurement and taken into account in this.

Da insbesondere Verschmutzungen einen großen Einfluss auf die Messergebnisse haben, müssen diese vermieden werden. Einen grollen Anteil an der Vermeidung hat die Einhausung der Vorrichtung. Um ein Einbrennen von Staub mittels des Laserstrahls L in optische Einheiten des Monitor-Messgerätes 2 und des Leistungsmessgerätes 4 sowie in die Strahlteilteiler 3.1 bis 3.3, das Kollimationsmodul 3.4 und die Fokussiermodule 3.5, 3.8 zu vermeiden, werden diese Komponenten mit gereinigter Druckluft mit einem so genannten Schmauchjet oder Zyklon gespült.Since, in particular, soiling has a major influence on the measurement results, they must be avoided. A grollen share of the avoidance has the housing of the device. To burn in dust by means of the laser beam L in optical units of the monitor measuring device 2 and the power meter 4 as well as in the beam splitter 3.1 to 3.3 , the collimation module 3.4 and the focusing modules 3.5 . 3.8 To avoid these components are rinsed with purified compressed air with a so-called Schmauchjet or cyclone.

Um weitere Einflussfaktoren zu erfassen, sind weitere geeignete Sensoren vorgesehen, welche die Messergebnisse beeinflussende Parameter erfassen.In order to detect further influencing factors, further suitable sensors are provided which record parameters influencing the measurement results.

Zu einer exakten Ermittlung der Leistung ist es erforderlich, die Vorrichtung 1 an verschiedene Bedingungen bei der Untersuchung von Laserstrahlen L mit verschiedenen Leistungen und Wellenlängen anzupassen. Hierzu werden je nach Anforderungen unterschiedliche Kollimationsmodule 3.4 und Fokussiermodule 3.5, 3.8 verwendet, wobei diese bezüglich ihrer Brennweite, Apertur, Korrektion, ihres Linsenmaterials und weiterer Eigenschaften ausgewählt werden.For a precise determination of the power, it is necessary to the device 1 to adapt to different conditions in the investigation of laser beams L with different powers and wavelengths. Depending on the requirements, different collimation modules are used 3.4 and focusing modules 3.5 . 3.8 are used, with respect to their focal length, aperture, correction, their lens material and other properties are selected.

Bei einer ausschließlichen Leistungsmessung mittels der Vorrichtung 1 können die Kollimationsmodule 3.4 und Fokussiermodule 3.5, 3.8 in vorteilhafter Weise einfach aufgebaut sein, wodurch Degradations-Effekte, beispielsweise hervorgerufen durch Verschmutzung, minimiert werden.For an exclusive power measurement by means of the device 1 can the collimation modules 3.4 and focusing modules 3.5 . 3.8 be simply constructed in an advantageous manner, whereby degradation effects, caused for example by pollution, are minimized.

Die Vorrichtung 1 ist jedoch weiterhin auch zur Messung weiterer Eigenschaften des Laserstrahls L geeignet, wobei hierzu eine Anpassung der Kollimationsmodule 3.4 und Fokussiermodule 3.5, 3.8 erforderlich ist.The device 1 However, it is also suitable for measuring further properties of the laser beam L, for which purpose an adaptation of the collimation modules 3.4 and focusing modules 3.5 . 3.8 is required.

Weiterhin werden bei der Ermittlung der Leistung und anderer Eigenschaften des Laserstrahls L chromatische Effekte untersucht, abgeschätzt und bei der Messung berücksichtigt. Auch wird eine Rückwirkung des Leistungsmessgerätes 4 am Hauptstrahl H auf den Monitorstrahl M durch Reflexion und Streuung ermittelt, untersucht und berücksichtigt.Furthermore, in determining the power and other properties of the laser beam L chromatic effects are examined, estimated and taken into account in the measurement. Also, a reaction of the power meter 4 determined on the main beam H on the monitor beam M by reflection and scattering, examined and taken into account.

Die Vorrichtung 1 und das Verfahren ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise die Ermittlung der Leistung des Laserstrahls L mittels zwei Messgeräten, wobei aufgrund des Aufbaus der Vorrichtung 1 sichergestellt ist, dass stets die gleichen Anteile des Laserstrahls L an das Leistungsmessgerät 4 und das Monitor-Messgerät 2 geleitet werden. Dabei wird aus einer mittels des Leistungsmessgerätes 4 ermittelten Leistung des Hauptstrahls H und einer mittels des Monitor-Messgerätes 2 ermittelten Leistung des Monitorstrahls M und dem bekannten Verhältnis der Auskopplung und Transmission des Laserstrahls L anhand der Strahlteileranordnung 3 die Gesamtleistung des Laserstrahls L ermittelt, woraus sich ein hohe Genauigkeit der Messergebnisse ergibt.The device 1 and the method allow in a particularly advantageous manner, the determination of the power of the laser beam L by means of two measuring devices, wherein due to the structure of the device 1 it is ensured that always the same proportions of the laser beam L to the power meter 4 and the monitor meter 2 be directed. This is from a means of the power meter 4 determined power of the main beam H and one by means of the monitor measuring device 2 determined power of the monitor beam M and the known ratio of the extraction and transmission of the laser beam L based on the beam splitter arrangement 3 the overall power of the laser beam L is determined, resulting in a high accuracy of the measurement results.

Claims

Contraption ( 1 ) for measuring the power of laser arrays with a monitor measuring device ( 2 ) and a beam splitter arrangement ( 3 ), characterized in that the beam splitter arrangement ( 3 ) three beam splitters ( 3.1 to 3.3 ), wherein the beam splitters ( 3.1 to 3.3 ) to a decoupling and transmission of a main beam (H) from a laser beam generated by a laser arrangement (L) and to a decoupling and deflection of a monitor beam (M) from the laser beam (L) are formed, wherein the beam splitter ( 3.1 to 3.3 ) are arranged such that the main beam (H) successively a first beam splitter ( 3.1 ) and a second beam splitter ( 3.2 ) in transmission in the direction of a power meter ( 4 ) and is detectable by this and that the monitor beam (M) successively from the first beam splitter ( 3.1 ) and a third beam splitter ( 3.3 ) in the direction of the monitor measuring device ( 2 ) is deflected and is detectable by this.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a reflection surface of the first beam splitter ( 3.1 ) is arranged at a first angle to an exit direction (-X) of the laser beam (L) and the monitor beam (M) is deflectable in a first deflection direction (Y).

Contraption ( 1 ) according to claim 2, characterized in that a reflection surface of the third beam splitter ( 3.3 ) is arranged at a second angle to the first deflection direction (Y) and the monitor beam (M) guided in the first deflection direction (Y) is directed in a direction towards the monitor measuring device (FIG. 2 ) leading second deflection direction (-Z) is deflectable, wherein the third beam splitter ( 3.3 ) about a central axis at 90 ° to the first beam splitter ( 3.1 ) is rotated, wherein the central axis in the direction of the first deflection direction (Y) and through the centers of the reflection surfaces of the first beam splitter ( 3.1 ) and the third beam splitter ( 3.3 ) runs.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the beam splitter arrangement ( 3 ) a first residual jet absorber ( 3.7 ), which in the first deflection direction (Y) after the third beam splitter ( 3.3 ) for absorbing by means of the third beam splitter ( 3.3 ) transmitted portions (A2) of the monitor beam (M) is arranged.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the second beam splitter ( 3.2 ) in the exit direction (-X) of the laser beam (L) behind the first beam splitter ( 3.1 ), wherein a reflection surface of the second beam splitter ( 3.2 ) is arranged at a third angle to the exit direction (-X) of the laser beam (L) and portions (A1) of the main beam (H) are deflectable in a third deflection direction (+ Z), the second beam splitter ( 3.2 ) about a central axis at 90 ° to the first beam splitter ( 3.1 ) is rotated, wherein the central axis in the direction of the exit direction (-X) of the laser beam (L) and through the centers of the reflection surfaces of the first beam splitter ( 3.1 ) and the second beam splitter ( 3.2 ) runs.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that the beam splitter arrangement ( 3 ) a second residual jet absorber ( 3.6 ), which in the third deflection direction (+ Z) after the second beam splitter ( 3.2 ) for absorbing by means of the second beam splitter ( 3.2 ) Reflected portions (A1) of the main beam (H) is arranged.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter arrangement ( 3 ) a collimation module ( 3.4 ), which between the laser array and the first beam splitter ( 3.1 ) is arranged in the region of the laser beam (L) for collimation of the laser beam (L).

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter arrangement ( 3 ) a first focusing module ( 3.5 ), which between the second beam splitter ( 3.2 ) and the power meter ( 4 ) in the region of the main beam (H) for focusing the main beam (H) is arranged and / or that the beam splitter arrangement ( 3 ) a second focusing module ( 3.8 ), which between the third beam splitter ( 3.3 ) and the monitor measuring device ( 2 ) is arranged in the region of the monitor beam (M) for focusing the monitor beam (M).

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the monitor measuring device ( 2 ), the power meter ( 4 ), the beam splitter arrangement ( 3 ) and a beam source ( 5 ) of the laser array are arranged in a common housing.

Method for power measurement of laser arrangements, characterized in that by means of three identical beam splitters ( 3.1 to 3.3 ) a main beam (H) from a generated by means of a laser array laser beam (L) and coupled is transmitted and a monitor beam (M) from the laser beam (L) is coupled out and deflected, wherein the main beam (H) successively a first beam splitter ( 3.1 ) and a second beam splitter ( 3.2 ) in transmission in the direction of a power meter ( 4 ) and is detected by this and that the monitor beam (M) successively from the first beam splitter ( 3.1 ) and a third beam splitter ( 3.3 ) in the direction of the monitor measuring device ( 2 ) is deflected and is detected by this, wherein the power of the laser beam (L) from a means of the power meter ( 4 ) determined power of the main beam (H) and one by means of the monitor measuring device ( 2 ) determined power of the monitor beam (M) is determined.