JP2000261076A - レーザ出力調整装置 - Google Patents

レーザ出力調整装置

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JP2000261076A
JP2000261076A JP5893499A JP5893499A JP2000261076A JP 2000261076 A JP2000261076 A JP 2000261076A JP 5893499 A JP5893499 A JP 5893499A JP 5893499 A JP5893499 A JP 5893499A JP 2000261076 A JP2000261076 A JP 2000261076A
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laser
variable attenuator
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laser output
attenuator
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Tadanobu Iwasaki
唯信 岩崎
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ発振器の励起ランプ劣化などに起因する
出力低下を自動的に補正してバリアブルアッテネータユ
ニットの出力レベルを安定維持させる。 【解決手段】レーザ発振器の出射光路上に回転式バリア
ブルアッテネータ8と回転式コンペンセータ9を組合せ
たバリアブルアッテネータユニット7を配置し、該ユニ
ットを経てレーザ出力を所要の低レベルに減衰させるよ
うにしたレーザ出力調整装置において、アッテネータを
透過した減衰レーザ光の検出手段として、アッテネータ
の表面反射光を検出するレーザ検出器13,演算器1
4、および該演算器の出力をフィードバック量としてそ
の信号とレーザ出力設定器12の設定信号とを対比する
比較器15を備え、比較器の誤差信号を制御量として回
転器ドライバ10を介してアッテネータ,コンペンセー
タの回転角度を修正し、そのレーザ出力レベルを設定値
に合わせて定値制御するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器の出
力調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】YAGレーザなどのレーザ発振器から出
射するレーザ光の用途は通信,計測,加工,医療などの
分野に亘っている。そこで、レーザ発振器をこれらの用
途に適合させるために、レーザ発振器から出力するレー
ザ光を例えば紫外光に変えて使用するために、波長変換
器,減衰器などを通して所要の高調波,低出力レベルの
レーザに変換するようにしている。
【0003】図5はその一例として、YAGレーザ(発
振波長:1.06μm)から出射した角周波数ωのレー
ザ光を第4高調波4ω光に変換した上で、所要の低出力
レベルに減衰させて出力してレーザ機器に伝送するよう
にした高調波レーザ発振装置を示す。図において、1は
レーザ媒質(YAG結晶)1a,励起ランプ1b,共振
ミラー1c,Qスイッチ1dを組合せたYAGレーザ発
振器、2はSHG素子(第2高調波発生素子)、3はダ
イクロイックミラー、4はダンパー、5はFHG素子
(第4高調波発生素子)、6は全反射ミラー、7はバリ
アブルアッテネータユニット(可変減衰ユニット)であ
る。
【0004】次に、前記バリアブルアッテネータユニッ
ト7の構成を図6に示す。すなわち、バリアブルアッテ
ネータユニット7は、そのレーザ入力光(高調波レーザ
光)の一部を表面反射させて回転角度θに応じてレーザ
光を減衰させる回転式のバリアブルアッテネータ8と、
アッテネータ8の透過光の光路ずれを補正する回転式の
コンペンセータ9との二つの光学素子を組合せた構成に
なり、各光学素子はそれぞれ回転器8a,8bに取付
け、回転器ドライバ10からの指令を受けて互いに逆方
向へ角度θ,−θだけ同期回転するようにしている。な
お、図7はバリアブルアッテネータ8の回転角度とここ
を透過するレーザ光の透過率との関係を表す特性図であ
り、この特性は既知である。
【0005】そして、運転時には図7に示した特性を基
に、図6の回転角設定器11に設定値を与えてレーザ発
振器から伝播するレーザ入力を所要の低出力レベルに減
衰させた上で後段のレーザ機器に導光するようにしてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5の装置
でレーザ発振器1を長期間運転すると、経時的に励起ラ
ンプの発光量低下,レーザ媒質,ミラーなどの光学部品
の汚損などが原因で、一定の条件で発振されたレーザ発
振器の基本波出力が低下するようになる。しかも、レー
ザ発振器の出力が低下すると、基本波から波長変換され
た高調波出力,したがってバリアブルアッテネータユニ
ット7に入力するレーザ光強度も低下し、その結果とし
てアッテネータユニット7を透過してレーザ機器に導光
する減衰光を当初に設定した所要のレベルに維持できな
くなる。
【0007】そこで、従来では運転中に高調波レーザの
出力を測定してチエックし、この測定値を基にオペレー
タが回転角度設定器で設定値を修正し、バリアブルアッ
テネータ8,コンペンセータ9の回転角度θを初期値か
ら変えて必要なレベルのレーザ出力が得られるように調
整している。しかしながら、このような調節方法では、
常に安定したレーザ出力が得られない。
【0008】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、レーザ発振器の励起ランプ劣化などに起因するレー
ザ出力低下を自動的に補正してバリアブルアッテネータ
ユニットのレーザ光出力レベルを設定値に合わせて安定
維持できるよう改良したレーザ出力調整装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、レーザ発振器から出射するレーザ
光の光路上に回転式バリアブルアッテネータと回転式コ
ンペンセータの光学素子を組合せたバリアブルアッテネ
ータユニットを配置し、該バリアブルアッテネータユニ
ットを経てレーザ出力を所要の低レベルに減衰させるよ
うにしたレーザ出力調整装置において、バリアブルアッ
テネータを透過した減衰レーザ光強度を検出するレーザ
検出手段と、該検出手段の出力をフィードバック量とし
てその信号とレーザ出力設定器で設定した目標値信号と
を比較する比較器を備え、該比較器から出力する誤差信
号を制御量としてバリアブルアッテネータ,およびコン
ペンセータの回転角度を修正し、そのレーザ出力レベル
を設定値に合わせて定値制御する(請求項1)ものと
し、具体的にはレーザ検出手段を次記のような形態で構
成する。
【0010】(1) レーザ検出手段として、バリアブルア
ッテネータの表面反射光を検出するレーザ検出器と、そ
の検出値とバリアブルアッテネータの回転角度からアッ
テネータ透過後の減衰レーザ光強度を演算により求める
演算器を備え、該演算器の出力信号を制御系のフィード
バック量として比較器に入力するようにする(請求項
2)。
【0011】(2) 前項(1) において、レーザ検出器をバ
リアブルアッテネータと同軸上で2倍の回転角度で同期
回転する第2の回転器に設置し、レーザ検出器をアッテ
ネータの表面反射光の向きに合わせて追従移動させるよ
うにする(請求項3)。
【0012】(3) レーザ検出手段として、コンペンセー
タの表面反射光を検出するレーザ検出器と、その検出値
とバリアブルアッテネータの回転角度からアッテネータ
透過後の減衰レーザ光強度を演算により求める演算器を
備え、その出力信号を制御系のフィードバック量として
比較器に入力するようにする(請求項4)。
【0013】(4) レーザ検出手段として、コンペンセー
タの後段に光路上に配置したレーザ出力伝送用ミラーの
漏れ光を検出するレーザ検出器を備え、その出力信号を
制御系のフィードバック量として比較器に入力するよう
にする(請求項5)。
【0014】上記の各方式による一連のフィードバック
制御により、レーザ発振器の長期間運転に伴う励起ラン
プの劣化,レーザ媒質,ミラーなどの光学部品の汚損な
どに起因するレーザ出力低下をバリアブルアッテネータ
ユニットで自動的に補正して安定したレーザ出力レベル
を維持することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図4の各実施例に基づいて説明する。なお、各実施例
の図中で図5,図6に対応する同一の光学素子には同じ
符号を付してその説明は省略する。
【0016】〔実施例1〕図1は本発明の請求項1,2
に対応する実施例を示すものである。この実施例におい
ては、レーザ出力設定器12,バリアブルアッテネータ
8の表面反射光を検出するレーザ検出器13,演算器1
4,比較器15,増幅器16,および図6に示した回転
器ドライバ10とでバリアブルアッテネータユニット7
に対するフィードバック制御系を構成している。
【0017】かかる構成において、バリアブルアッテネ
ータ8に入射したレーザ入力光は、その一部が表面反射
してレーザ検出器13に入射し、残りが透過光としてア
ッテネータ8を透過し、さらに後段のコンペンセータ9
にて光軸のずれが補正されて減衰レーザ光として出力す
る。
【0018】ここで、演算器14は、レーザ検出器13
からの出力信号,バリアブルアッテネータ8の回転器8
aの回転角度信号θ,および回転角度θに対応する既知
の反射率とから演算によって透過光の強度を求め、その
値を比較器15に出力する。一方、比較器15では演算
器14の出力値とレーザ出力設定器12からの設定信号
とを比較し、その偏差である誤差信号を後段の増幅器1
6で増幅して回転器ドライバ10に与える。そして、回
転器ドライバ10の指令により回転器8aを回転し、比
較器15の誤差信号が零に近づくようにバリアブルアッ
テネータ8の回転角度θを修正する。また、バリアブル
アッテネータ8の回転角度修正と同時にコンペンセータ
9の回転器9aが回転器8aとは逆に−θ方向へ同期回
転して透過光の光軸ずれを補正し、減衰レーザ光とレー
ザ入力光と光軸を一致させる。
【0019】この一連のフィードバック制御により、レ
ーザ発振器(図5参照)の励起ランプ劣化などに起因す
る出力低下などでバリアブルアッテネータユニット7に
入射するレーザ入力が低下した場合でも、その低下分を
バリアブルアッテネータユニット7にて補正し、その出
力レベルをレーザ出力設定器12で設定した所要値に合
わせて安定維持できる。
【0020】なお、バリアブルアッテネータ8の裏面,
およびコンペンセータ9の表裏両面は無反射コーティン
グされていて、その反射光は微弱であるので、コンペン
セータ9を透過した減衰レーザ光の強度はバリアブルア
ッテネータ8を透過した透過光と略同じ値となる。
【0021】〔実施例2〕図2は本発明の請求項3に対
応する前記実施例1の応用実施例を示すものである。こ
の実施例においては、バリアブルアッテネータ8の表面
反射光を検出するレーザ検出器13が回転式バリアブル
アッテネータ8の回転器8aと同軸上に配した第2の回
転器17に取付けてあり、第2の回転器17は第2の回
転器ドライバ18からの指令で回転器8aの回転角θに
対して2倍の回転角2θで同期回転するようにしてい
る。
【0022】すなわち、バリアブルアッテネータ8の表
面反射光の向きは回転角θが変化す入射光に対して2倍
の2θで変化する。そこで、前記のようにレーザ検出器
13を第2の回転器17に取付けてアッテネータ8に向
けておくことにより、レーザ検出器13を常に表面反射
光の光軸に追従させることができる。したがって、先記
の実施例1におけるレーザ検出器13と比べて小型の検
出器の使用が可能となる。
【0023】〔実施例3〕図3は本発明の請求項4に対
応する実施例を示すものである。この実施例において
は、バリアブルアッテネータ8を透過したレーザ光強度
を検出する手段として、レーザ検出器13をコンペンセ
ータ9の回転器9aと同軸上で2倍の回転角度で同期回
転する第2の回転器17(先記実施例2で述べたと同様
な回転器)に取付け、この位置でコンペンセータ9の微
弱な表面反射光を検出するようにしている。また、この
検出器13の出力信号は先記実施例1と同様に演算器1
4に入力し、コンペンセータ9の回転角度(アッテネー
タ8の回転角度θと同じ)の信号と合わせて透過光の強
度を演算によって求めるようにしている。
【0024】この実施例においても、先記実施例1と同
様に、レーザ発振器の励起ランプ劣化などに起因する出
力低下などでバリアブルアッテネータユニット7に入射
するレーザ入力が低下した場合でも、その低下分をバリ
アブルアッテネータユニット7にて補正し、その出力レ
ベルをレーザ出力設定器12で設定した所要値に安定維
持することができる。
【0025】〔実施例4〕図4は本発明の請求項5に対
応する実施例を示すものである。この実施例において
は、バリアブルアッテネータ8を透過したレーザ光強度
を検出する手段として、コンペンセータ9を透過した減
衰レーザ光路上に配した全反射ミラー19の背後に配置
し、全反射ミラー19から背後に漏れる微弱の漏れ光を
検出するようにしている。そして、レーザ検出器13の
出力信号はフィードバック量として比較器15に直接入
力し、レーザ出力設定信号と比較した上でその誤差信号
を基に先記の各実施例と同様にバリアブルアッテネータ
8,コンペンセータ9の各回転器8a,8bの回転角
θ,−θを修正して減衰レーザ光の出力レベルを設定値
に合わせて定値制御する。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、回
転式バリアブルアッテネータと回転式コンペンセータを
組合せてレーザ光路上に配置したバリアブルアッテネー
タユニットに対し、アッテネータ透過後のレーザ光強度
をレーザ検出器,ないしレーザ検出と演算器によって求
め、これをフィードバック量としてバリアブルアッテネ
ータ,およびコンペンセータの回転角度を自動修正制御
するようにしたことにより、一定条件で発振させている
レーザ発振器の励起ランプ劣化などに起因するレーザ発
振器の出力低下で、バリアブルアッテネータユニットに
入射するレーザ入力が低下した場合でも、その低下分を
バリアブルアッテネータユニットにて補正し、その出力
レベルを常にレーザ出力設定器で設定した所要値に合わ
せて安定維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応するバリアブルアッテ
ネータユニットの構成,およびその制御系統を表す図
【図2】本発明の実施例2に対応するバリアブルアッテ
ネータユニットの構成,およびその制御系統を表す図
【図3】本発明の実施例3に対応するバリアブルアッテ
ネータユニットの構成,およびその制御系統を表す図
【図4】本発明の実施例4に対応するバリアブルアッテ
ネータユニットの構成,およびその制御系統を表す図
【図5】本発明の適用例としての高調波レーザ発振装置
の構成を表すブロック図
【図6】図5のバリアブルアッテネータユニットに採用
した回転式バリアブルアッテネータ,回転式コンペンセ
ータの構成図
【図7】図6におけるバリアブルアッテネータの回転角
度とここを透過するレーザ光の透過率との関係を表す特
性図
【符号の説明】
1 レーザ発振器 7 バリアブルアッテネータユニット 8 回転式バリアブルアッテネータ 8a 回転器 9 回転式コンペンセータ 9a 回転器 10 回転ドライバ 12 レーザ出力設定器 13 レーザ検出器 14 演算器 15 比較器 16 増幅器 17 第2の回転器 18 第2の回転器ドライバ 19 全反射ミラー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ発振器から出射するレーザ光の光路
    上に回転式バリアブルアッテネータと回転式コンペンセ
    ータの光学素子を組合せたバリアブルアッテネータユニ
    ットを配置し、該バリアブルアッテネータユニットを経
    てレーザ出力を所要の低レベルに減衰させるようにした
    レーザ出力調整装置において、バリアブルアッテネータ
    を透過した減衰レーザ光強度を検出するレーザ検出手段
    と、該検出手段の出力をフィードバック量としてその信
    号とレーザ出力設定器で設定した目標値信号とを比較す
    る比較器を備え、該比較器から出力する誤差信号を制御
    量としてバリアブルアッテネータ,およびコンペンセー
    タの回転角度を修正し、そのレーザ出力レベルを設定値
    に合わせて定値制御するようにしたことを特徴とするレ
    ーザ出力調整装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のレーザ出力調整装置におい
    て、レーザ検出手段として、バリアブルアッテネータの
    表面反射光を検出するレーザ検出器と、その検出値とバ
    リアブルアッテネータの回転角度からアッテネータ透過
    後の減衰レーザ光強度を演算により求める演算器を備え
    たことを特徴とするレーザ出力調整装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載のレーザ出力調整装置におい
    て、レーザ検出器を、バリアブルアッテネータと同軸上
    で2倍の回転角度で同期回転する第2の回転器に設置し
    たことを特徴とするレーザ出力調整装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載のレーザ出力調整装置におい
    て、レーザ検出手段として、コンペンセータの表面反射
    光を検出するレーザ検出器と、その検出値とバリアブル
    アッテネータの回転角度からアッテネータ透過後の減衰
    レーザ光強度を演算により求める演算器を備えたことを
    特徴とするレーザ出力調整装置。
  5. 【請求項5】請求項1記載のレーザ出力調整装置におい
    て、レーザ検出手段として、コンペンセータの後段に光
    路上に配置したレーザ出力伝送用ミラーの漏れ光を検出
    するレーザ検出器を備えたことを特徴とするレーザ出力
    調整装置。
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