JP2000340862A - レーザ光の光強度検出方法及びその装置 - Google Patents

レーザ光の光強度検出方法及びその装置

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JP2000340862A
JP2000340862A JP11148065A JP14806599A JP2000340862A JP 2000340862 A JP2000340862 A JP 2000340862A JP 11148065 A JP11148065 A JP 11148065A JP 14806599 A JP14806599 A JP 14806599A JP 2000340862 A JP2000340862 A JP 2000340862A
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laser
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JP11148065A
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Yuko Kanazawa
祐孝 金澤
Akihiro Nishimi
昭浩 西見
Katsushi Inoue
克司 井上
Seiji Fukutomi
誠二 福冨
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IHI Corp
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IHI Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • B23K26/707Auxiliary equipment for monitoring laser beam transmission optics

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射ミラーの温度の変化により反射ミラーの
透過率が変化した場合でも、レーザ発振部から発振され
るレーザ光の光強度を正確に検出できるようにする。 【解決手段】 レーザ発振部1から発振されたレーザ光
12のうち、反射ミラー4を透過したレーザ光19の光
強度PL’を検出すると共に反射ミラー4の温度Tを検
出し、光強度PL’及び温度Tに対応した透過率から、
レーザ発振部1より発振されるレーザ光12の実際の光
強度POを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の光強度
検出方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からレーザは物品の加工、医療等種
々の用途に使用されており、レーザ装置の一例は図4に
示されている。
【0003】図4中、1はレーザ発振部、2はレーザ電
源部、3はレーザ制御部、4は反射ミラー、5はレーザ
出射部、6はモニタ用の光センサ、7は表示部、8は商
用交流電源である。
【0004】レーザ発振部1は、例えばYAGからなる
固体レーザ媒体9と、この固体レーザ媒体9に励起光1
0を照射(供給)するレーザ励起光源11と、固体レー
ザ媒体9より発生されるレーザ光を共振増幅して高レベ
ルとなったレーザ光12を取り出す一対の共振器ミラー
13,14とを備えている。
【0005】レーザ発振部1より発振出力されたレーザ
光12は、大部分が全反射ミラーである反射ミラー4で
反射され、反射されたレーザ光15はレーザ出射部5へ
送られ、レーザ出射部5より被加工物、例えば被溶接物
16,17に集光照射されるようになっている。
【0006】レーザ電源部2は、レーザ発振部1のレー
ザ励起光源11にレーザ発振用の電力を供給するもの
で、レーザ制御部3の制御のもとに、商用交流電源8か
らの商用交流電力をレーザ励起光源11に適応した形式
の電力(電圧、電流)に変換してレーザ励起光源11を
点灯駆動し得るようになっている。
【0007】レーザ制御部3は、例えばマイクロコンピ
ュータにより構成されており、レーザ発振部1より所望
のレーザ光12が発振出力されるようレーザ電源部2を
制御し得るようになっている。
【0008】レーザ制御部3へは、キーボードやマウス
等からなる入力部18によって設定データを入力し得る
ようになっており、又表示部7にはレーザ制御部3から
出力された種々のデータを表示し得るようになってい
る。
【0009】光センサ6は、例えばフォトダイオードか
らなり、反射ミラー4を透過したごく僅か(例えば0.
1%)のレーザ光19を受光して、レーザ光19の光強
度に対応した電流としてレーザ制御部3へ与え得るよう
になっている。
【0010】上述のレーザ装置では、レーザ制御部3か
らレーザ電源部2へ与えられた指令をもととして、レー
ザ電源部2からは、商用交流電源8からの所定のレベル
の商用交流電力がレーザ発振部1のレーザ励起光源11
へ与えられ、レーザ励起光源11が点灯、駆動される。
【0011】このため、固体レーザ媒体9から発生した
レーザ光は、共振器ミラー13,14間で共振、増幅さ
れ、高い光強度のレーザ光12となってレーザ発振部1
から取り出され、取り出されたレーザ光12は、大部分
が反射ミラー4で反射されて向きを90度変え、レーザ
出射部5から被溶接物16,17に照射され、被溶接物
16,17の溶接が行われる。
【0012】又、レーザ光12の一部のごく僅かは、一
定の透過率で反射ミラー4を透過し、透過したレーザ光
19は参照レーザ光として光センサ6で検出されてレー
ザ光19の光強度に対応した電流としてレーザ制御部3
へ与えられる。
【0013】而して、レーザ発振部1から発振されるレ
ーザ光12の光強度をPO、反射ミラー4の透過率を既
知のτ、反射ミラー4を透過したレーザ光19の光強度
をPLとすると、PL=PO・τの関係があるため、レ
ーザ発振部1から発振されるレーザ光12の光強度PO
は、反射ミラー4を透過するレーザ光19の光強度PL
を測定することにより、PO=PL/τにより求めるこ
とができる。
【0014】又反射ミラー4で反射して被溶接物16,
17へ照射されるレーザ光15の光強度をPRとする
と、PR=PO−PLの関係があるため、レーザ発振部
1から発振されるレーザ光12の光強度POを求めるこ
とにより、被溶接物16,17へ照射される光強度PR
を求めることができる。
【0015】従来のレーザ装置の他の例は、図5に示さ
れている。而して、本例においては、全反射共振器ミラ
ーである共振器ミラー13を透過したレーザ光(参照レ
ーザ光)19の光強度PLをもとに、図4に示す従来の
装置と同様にして、PO=PL/τによりレーザ発振部
1から照射されるレーザ光12の光強度POを求めるこ
とができる。
【0016】なお、図5中、図4に示すものと同一のも
のには同一の符号が付してある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述の図4、5に示す
レーザ装置では、反射ミラー4及び共振器ミラー13か
らのレーザ光19と透過率τをもととして、レーザ発振
部1から照射されるレーザ光12の光強度POを求める
ようにしており、又図4に示す装置では、求めた光強度
POとレーザ光19の光強度PLとから、被溶接物1
6,17に照射されるレーザ光15の光強度PRを求め
るようにしている。
【0018】ところで、上述のレーザ装置においては、
反射ミラー4及び共振器ミラー13のレーザ光が当たる
面には大部分のレーザ光の反射が行われるように、反射
コーティングが蒸着等により付してある。
【0019】しかるに、レーザ装置が大出力レーザの場
合には、反射ミラー4或いは共振器ミラー13において
吸収される僅かなレーザ光(図示せず)により反射ミラ
ー4或いは共振器ミラー13が温度上昇し、このため、
反射ミラー4や共振器ミラー13の反射コーティングの
透過率τが変化するが、前述の演算は反射ミラー4や共
振器ミラー13は透過率τ(反射率)が一定であること
を前提として演算を行っているため、上述のごとく、反
射ミラー4や共振器ミラー13の透過率τが基準値から
ずれると、反射ミラー4や共振器ミラー13を透過する
レーザ光19の光強度PLと反射ミラー4や共振器ミラ
ー13で反射するレーザ光12光強度POとの比率が変
化してしまい、その結果、レーザ発振部1から照射され
るレーザ光12の光強度POを正確に検出することがで
きないという問題があった。
【0020】本発明は前述の実情に鑑み、反射ミラーや
共振器ミラーが温度上昇して透過率が変化したような場
合にも、レーザ発振部から発振されるレーザ光の光強度
を正確に検出し得るようにしたレーザ光の光強度検出方
法及びその装置を提供することを目的としてなしたもの
である。
【0021】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、レー
ザ発振部から発振されたレーザ光のうち全反射ミラーを
透過したレーザの光強度を検出すると共に前記全反射ミ
ラーの温度を検出し、検出した光強度及び検出した温度
に対応した前記反射ミラーの透過率から、レーザ発振部
より発振されるレーザ光の実際の光強度を求めるもので
ある。
【0022】請求項2の発明は、レーザ発振部における
全反射共振器ミラーを透過したレーザ光の光強度を検出
すると共に前記全共振器ミラーの温度を検出し、検出し
た光強度及び検出した温度に対応した前記共振器ミラー
の透過率から、レーザ発振部より発振されるレーザ光の
実際の光強度を求めるものである。
【0023】請求項3の発明は、透過したレーザ光の光
強度を検出した温度に対応した透過率により除算するも
のである。
【0024】請求項4の発明は、レーザ発振部から発振
されたレーザ光のうち全反射ミラーを透過したレーザ光
の光強度を検出する光センサと、前記全反射ミラーの温
度を検出する温度センサと、前記光センサで検出した光
強度及び前記温度センサで検出した温度に対応した光透
過率からレーザ発振部より発振されるレーザ光の実際の
光強度を求める制御部とを備えたものである。
【0025】請求項5の発明は、レーザ発振部における
全反射共振器ミラーを透過したレーザ光の光強度を検出
する光センサと、前記全反射共振器ミラーの温度を検出
する温度センサと、前記光センサで検出した光強度及び
前記温度センサで検出した温度に対応した透過率からレ
ーザ発振部より発振されるレーザ光の実際の光強度を求
める制御部とを備えたものである。
【0026】請求項6の発明は、制御部は、透過したレ
ーザ光の光強度と検出した温度に対応した透過率により
除算し得るよう構成したものである。
【0027】本発明においては、何れの発明において
も、レーザ発振部から発振されるレーザ光の光強度を検
出することができ、又請求項1、3の場合には被加工物
へ照射されるレーザ光の光強度をも検出することができ
る。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。
【0029】図1は、本発明の実施の形態の一例であ
り、図中、図4に示すものと同一のものには、同一の符
号が付してある。
【0030】図1中、20は反射ミラー4に設けた温度
センサであり、温度センサ20により検出した反射ミラ
ー4の部分の温度Tは、レーザ制御部3へ与え得るよう
になっている。
【0031】又、反射ミラー4の温度Tと透過率τとの
関係は、予め分光器で測定してレーザ制御部3へ入力し
てあるが、その関係は例えば図2及び表1に示すように
なる。
【0032】
【表1】
【0033】次に、本発明の実施の形態の作用について
説明する。
【0034】本実施の形態においては、基本的な作用は
図4に示すものと同じである。而して、本実施の形態に
おいては、反射ミラー4を透過したレーザ光19の光強
度PL’は光センサ6により検出されてレーザ制御部3
へ与えられると共に、反射ミラー4の温度Tは温度セン
サ20により検出されてレーザ制御部3へ与えられ、レ
ーザ制御部3では、温度Tに対応する反射ミラー4の透
過率τ(図2、表1参照)が選定される。
【0035】反射ミラー4に入射するレーザ光12の光
強度POと反射ミラー4を透過するレーザ光19の光強
度PL’との間には、PL’=PO・τの関係が成立す
るため、レーザ制御部3ではPO=PL’/τが演算さ
れてレーザ光12の実際の光強度POが検出される。
【0036】又、被溶接物16,17へ照射されるレー
ザ光15の光強度PRはPR=PO−PL’であるた
め、この関係から被溶接物16,17へ実際に照射され
ているレーザ光15の光強度PRを検出することができ
る。
【0037】図3は本発明の実施の形態の他の例であ
り、図3中、図5に示すものと同一のものには同一の符
号が付してある。
【0038】本実施の形態例においては、共振器ミラー
13から透過するレーザ光19の光強度PL’と温度セ
ンサ20により検出した温度Tに対応する透過率τとの
関係から、前述の実施の形態の場合と同様にして、レー
ザ光12の実際の光強度POを検出することができる。
温度Tと透過率τとの間係は、図2及び表1に示すごと
くになるが、図2及び表1における「反射ミラー4の透
過率τ」は「共振器ミラー13の透過率τ」となる。
【0039】本発明の前述の2つの実施の形態において
は、反射ミラー4や共振器ミラー13の透過率τが、反
射ミラー4や共振器ミラー13の温度の変化により変っ
た場合にも、レーザ発振部1から発振されるレーザ光1
2の光強度POを正確に検出することができ、又図1に
示す実施の形態の場合は更に被溶接物16,17に照射
されるレーザ光15の光強度PRをも正確に検出するこ
とができる。
【0040】なお、本発明は前述の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更を加え得ることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】本発明のレーザ光の光強度検出方法及び
その装置によれば、請求項1〜6の何れにおいても反射
ミラーや共振器ミラーの温度が変化して反射ミラーや共
振器ミラーの透過率が変化した場合でもレーザ発振部か
ら出力されるレーザ光の光強度を正確に検出することが
でき、又請求項1、3の場合には、被加工物に照射され
るレーザ光の光強度をも正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ光の光強度検出方法及びその装
置の実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態において用いる反射ミラー
の温度と透過率との関係を示すグラフである。
【図3】本発明のレーザ光の光強度検出方法及びその装
置の実施の形態の他の例を示すブロック図である。
【図4】従来のレーザ装置の一例のブロック図である。
【図5】従来のレーザ装置の他の例のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 レーザ発振部 3 レーザ制御部(制御部) 4 反射ミラー(全反射ミラー) 6 光センサ 12 レーザ光 13 共振器ミラー(全反射共振器ミラー) 19 レーザ光 20 温度センサ PL’ 光強度 PO 光強度 T 温度 τ 透過率
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 克司 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 福冨 誠二 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 Fターム(参考) 4E068 CA02 CC01 CC03 CD11 CK01 5F072 AB01 HH02 HH04 JJ05 KK06 RR01 YY01 YY06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振部から発振されたレーザ光の
    うち全反射ミラーを透過したレーザの光強度を検出する
    と共に前記全反射ミラーの温度を検出し、検出した光強
    度及び検出した温度に対応した前記反射ミラーの透過率
    から、レーザ発振部より発振されるレーザ光の実際の光
    強度を求めることを特徴とするレーザ光の光強度検出方
    法。
  2. 【請求項2】 レーザ発振部における全反射共振器ミラ
    ーを透過したレーザ光の光強度を検出すると共に前記全
    共振器ミラーの温度を検出し、検出した光強度及び検出
    した温度に対応した前記共振器ミラーの透過率から、レ
    ーザ発振部より発振されるレーザ光の実際の光強度を求
    めることを特徴とするレーザ光の光強度検出方法。
  3. 【請求項3】 透過したレーザ光の光強度を検出した温
    度に対応した透過率により除算する請求項1又は2に記
    載のレーザ光の光強度検出方法。
  4. 【請求項4】 レーザ発振部から発振されたレーザ光の
    うち全反射ミラーを透過したレーザ光の光強度を検出す
    る光センサと、前記全反射ミラーの温度を検出する温度
    センサと、前記光センサで検出した光強度及び前記温度
    センサで検出した温度に対応した光透過率からレーザ発
    振部より発振されるレーザ光の実際の光強度を求める制
    御部とを備えたことを特徴とするレーザ光の光強度検出
    装置。
  5. 【請求項5】 レーザ発振部における全反射共振器ミラ
    ーを透過したレーザ光の光強度を検出する光センサと、
    前記全反射共振器ミラーの温度を検出する温度センサ
    と、前記光センサで検出した光強度及び前記温度センサ
    で検出した温度に対応した透過率からレーザ発振部より
    発振されるレーザ光の実際の光強度を求める制御部とを
    備えたことを特徴とするレーザ光の光強度検出装置。
  6. 【請求項6】 制御部は、透過したレーザ光の光強度と
    検出した温度に対応した透過率により除算し得るよう構
    成した請求項4又は5に記載のレーザ光の光強度検出装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008142736A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工装置
JP2021089383A (ja) * 2019-12-05 2021-06-10 株式会社ディスコ レーザービーム調整機構およびレーザー加工装置

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