DE2950124A1

DE2950124A1 - Laserleistungsmesser

Info

Publication number: DE2950124A1
Application number: DE19792950124
Authority: DE
Inventors: Robert 8012 Ottobrunn Hofstetter; Werner Dr. 8000 München Rother
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2950124C2

Description

Laserleistungsmesser
Die Erfindung betrifft einen Leistungsmesser für hohe Laserleistung mit optoelektrischen Elementen zur Umwandlung des Laserlichtes in leistungsproportionale elektrische Signale.
Bei einem bekannten Leistungsmesser der obengenannten Art (DE-AS 26 59 549) wird ein Meßthermistor mittels eines optisch transparenten Bindemittels mit dem Lichtaustrittsende eines Glasfaserlichtleiters verbunden. Außerdem ist bei der bekannten Einrichtung ein Referenzthermistor vorgesehen, der mit einem weiteren, nicht von Licht beaufschlagten Glasfaserlichtleiter verbunden ist. Meß- und Referenzthermistor sind an Brückenschaltungen angeschlossen, so daß eine Temperaturveränderung des Meßthermistors durch eingestrahltes Laserlicht gemessen werden kann. Die Widerstandsveränderung des Meßthermistors entspricht der eingestrahlten Lichtleistung.
Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß bei hohen Laserleistungen das gesamte Gerät stark aufgeheizt wird. Es sind daher Maßnahmen notwendig, die eine überhitzung des Gerätes verhindern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein derartiges Gerät entweder mittels eines optisch-transparenten Bindemittels fest mit dem Lichtleiter verbunden sein muß, oder aber es wird die Verwendung einer aufwendigen Justiereinrichtung notwendig, mit der das aus dem Lichtleiter austretende Licht exakt auf die licht- oder wärmeempfindliche Zelle ausgerichtet wird.
Zur Leistungsmessung von beispielsweise medizinischen Lasergeräten mit handgeführten Lichtleitern ist daher eine Einrichtung der bekannten Art nicht geeignet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kompakten Leistungsmesser für insbesondere in Lichtleitern geführtes Laserlicht hoher Leistung zu schaffen, welcher beispielsweise in der Medizin oder bei technischen Bearbeitungsverfahren zur Anwendung kommen kann.
Diese Aufgabe erfüllt ein nach Patentanspruch 1 ausgebildeter Leistungsmesser.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Leistungsmessers wird die Entstehung von Wärme durch Absorbtion von Laserlicht weitgehend vermieden. Außerdem ist keine besondere Justierung zwischen dem Lichtleiter und dem Leistungsmesser notwendig, da zu den optoelektrischen Elementen lediglich diffus gestreutes Licht gelangt.
Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines im Schnitt und teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Der Leistungsmesser weist eine Lichtstreukammer 1 auf, welche von zwei ebenen, parallel zueinander angeordneten, diffus reflektierenden Platten 1.1 und 1.2 begrenzt wird. Die beiden Wandungen sind durch Abstandsbolzen 2 miteinander verbunden. Die Wandung 1.1 weist eine zentrale öffnung auf, durch die mittels einer Zerstreuungslinse 13 Laserlicht in die Lichtstreukammer aufgeweitet eingestrahlt wird. Für die Ankopplung von Lichtleitern 4 ist in die zentrale oeffnung ein Adapterstück 3 eingeschraubt, in welches das Ende des Lichtleiters hineingesteckt werden kann. Das eingestrahlte Laserlicht trifft in einem zentralen Bereich der gegenüberliegenden Wandung 1.2 auf und wird an deren Oberfläche diffus reflektiert. Im Randbereich der Wandung 1.2.
sind Austrittsöffnungen 5 symmetrisch verteilt. Durch diese Austrittsöffnungen gelangt ein kleiner Teil des von der Oherfläche 6 der Wandung 1.1 ebenfalls diffus reflektierten Laserlichtes auf Fotodioden 8, deren Summenstrom mittels einer an sich bekannten, nicht näher dargestellten Einrichtung 12 verstärkt wird. Das so verstärkte Signal gelangt über Leitungen 16 zu einem nicht gezeigten Anzeigegerät. über eine der Leitungen 16 kann auch die Stromzuführung zur Einrichtung 12 erfolgen.
Zur Vermeidung von Störeinflüssen durch Streulicht sind die Fotodioden von Rohrblenden 9 umgeben, deren Rohrachsen auf die Austrittsöffnungen 5 hinweisen. Zwischen den Enden der Rohrblende 9 und den Austrittsöffnungen 5 können zur Abschwächung des Laserlichtes eine Filterscheibe 10 oder ähnliche Streuelemente angeordnet sein. Die Meßkammer 1 ist seitlich von einer diffus transparenten Wandung 11, z.B. aus als "Teflon" bekanntem Material, umgeben, so daß in dieser Wandung nur wenig Laserlicht absorbiert und in Wärme umgesetzt wird. Aus diesem Grund kann auf zusätzliche KühlmaBnahmen verzichtet werden, was den Bau eines kleinen, kompakten MeBgerätes ermöglicht. Der überwiegende Anteil der eingestrahlten Laserleistung wird folglich diffus aus der Streukammer 1 in die Umgebung gestreut, ohne die Umgebung durch Laserstrahlung, selbst bei Leistungen im 100-Watt-Bereich, zu gefährden.
Die Austrittsöffnungen 5 und die darunter liegenden Fotodioden 8 sind vorteilhafterweise in den vier Quadranten der unteren Wandung 1.2 angeordnet, so daß Inhomogenitäten in der Lichtverteilung innerhalb der Kammer 1, z.B. durch Verschiebungen oder Neigungen der Einstrahlrichtung des Laserlichtes, sich in der Summe der gemessenen Fotoströme nicht bemerkbar machen.

Claims

Laserleistungsmesser PATENTANSPRÜCHE 1. Leistungsmesser für hohe Laserleistung mit optoelektrischen Elementen zur Umwandlung des Laserlichtes in leistungsproportionale elektrische Signale, g e k e n n z e i c h -n e t durch a) eine Kammer (1) mit zumindest teilweise diffus reflektierenden Wandungen (1.1, 1.2), b) eine Eintrittsöffnung in einer Kammerwandung (1.1) zur Aufnahme eines Endes des Lichtleiters (4), c) mindestens eine Austrittsöffnung t5) in einer Kammerwandung (1.2) in die nicht direkt Laserlicht aus dem Lichtleiter (4) gelangt und d) je ein hinter der Austrittsöffnung (5) außerhalb der Kammer (1) angeordnetes optoelektrisches Element (8).
2. Leistungsmesser nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kammer (1) zwei gegenüberliegende diffus reflektierende Wandungen (1.1, 1.2) aufweist, wobei eine erste Wandung (1.1) mit der Eintrittsöffnung versehen ist, von der aus das Laserlicht auf einen begrenzten Bereich der zweiten Wandung (1.2) direkt auftrifft, und daß in der zweiten Wandung (1.2) außerhalb des direkt bestrahlten Bereichs symmetrisch dazu Austrittsöffnungen (5) angeordnet sind.
3. Leistungsmesser nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die übrigen Wandungen (11) der Kammer aus einem diffus transparenten Material bestehen.
4. Leistungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die diffus reflektierenden Wandungen (1.1, 1.2) aus feinsandgestrahltem, mattvergoldetem Metall bestehen.
5. Leistungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Lichteintrittsöffnung eine Zerstreuungslinse (13) angeordnet ist.
6. Leistungsmesser n-ach--einem der~Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Eintrittsöffnung mit einem Adapterstück (3) zur zentrischen Aufnahme unterschiedlicher Lichtleiter (4) versehen ist.
7. Leistungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Adapterstück (3) mit der Lichteintrittsöffnung über ein Gewinde (14) verbunden ist.
8. Leistungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die optoelektrischen Elemente (8) in der Achse der Austrittsöffnungen (5) auf einer elektrischen Leiterplatine (15) angeordnet sind, und daß auf der Leiterplatine die Beschaltung der optoelektrischen Elemente (8) sowie eine Verstärkungselektronik (12) aufgebracht sind.
9. Leistungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Austrittsöffnungen (5) und den optoelektrischen Elementen (8) Filterelemente (10) zur Abschwächung des Laserlichts angeordnet sind.