JP2011108867A - Output mirror monitor and laser oscillator - Google Patents

Output mirror monitor and laser oscillator Download PDF

Info

Publication number
JP2011108867A
JP2011108867A JP2009262686A JP2009262686A JP2011108867A JP 2011108867 A JP2011108867 A JP 2011108867A JP 2009262686 A JP2009262686 A JP 2009262686A JP 2009262686 A JP2009262686 A JP 2009262686A JP 2011108867 A JP2011108867 A JP 2011108867A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
output mirror
laser
receiving
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009262686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kimura
實 木村
Nobuo Shinno
暢男 新野
Hiroyuki Hayashikawa
洋之 林川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009262686A priority Critical patent/JP2011108867A/en
Publication of JP2011108867A publication Critical patent/JP2011108867A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output mirror monitor capable of detecting the stain of an output mirror securely, and a laser oscillator using the output mirror monitor. <P>SOLUTION: Provided are a light source 5 that irradiates light of a different wavelength from that of the laser beam 4 to an output mirror 2 which reflects part of laser beams and passes part of the laser beams, and a control means 8 which has a photo diode 6 as a means of receiving reflected light 5b from the output mirror 2 out of light 5a emitted from the light source 5 and a photo diode 7 as a means of receiving transmitted light 5c that penetrates the output mirror 2 out of light 5a emitted from the light source 5, obtains the ratio of the received light intensity of the reflected light 5b and that of the transmitted light 5c, and compares the setting value with the obtained ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は出力鏡の汚れ具合を検出する出力鏡モニターに関し、また、この出力鏡モニターを用いたレーザ発振器に関するものである。   The present invention relates to an output mirror monitor for detecting the degree of contamination of an output mirror, and to a laser oscillator using the output mirror monitor.

近年、レーザ発振器のうち、特に熱加工を行うレーザ加工システムに搭載された例えばCO2ガスレーザ発振器等は高出力化が進んでいる。   In recent years, among laser oscillators, for example, CO2 gas laser oscillators mounted on laser processing systems that perform thermal processing have been increasing in output.

そして、このようなレーザ発振器の出力鏡は、レーザ発振器と加工システムの接点であり、加工ワークから発生する加工粉塵にさらされ、出力鏡の表面に粉塵が付着すると、出力鏡でのレーザ光の吸収率が上がり、レーザ光の吸収熱で出力鏡が破損することになる。   The output mirror of such a laser oscillator is a contact point between the laser oscillator and the processing system. When the output mirror is exposed to the processing dust generated from the workpiece and the dust adheres to the surface of the output mirror, the laser beam from the output mirror is transmitted. The absorption rate is increased, and the output mirror is damaged by the absorption heat of the laser beam.

そこで、加工粉塵が付き難い構造を工夫する対策を行っているが、汚染物質を完全に遮断することは出来ていない。   Therefore, measures have been taken to devise a structure that is difficult to get processed dust, but the contaminants cannot be completely blocked.

また、レーザ発振器においても、長期間の使用において内部に汚染物質が蓄積され、汚染物質が出力鏡に付着する可能性がある。   Also in the laser oscillator, there is a possibility that contaminants are accumulated inside the long-term use and the contaminants adhere to the output mirror.

そのため、破損に至る前に出力鏡の汚染状況をモニターする機能が求められている。   Therefore, there is a demand for a function of monitoring the contamination status of the output mirror before it breaks.

このような従来の出力鏡モニターは、外部から出力鏡の表面に光を当て、反射光の光量から汚染度をモニターしている(例えば特許文献1参照)。   Such a conventional output mirror monitor applies light to the surface of the output mirror from the outside, and monitors the degree of contamination from the amount of reflected light (see, for example, Patent Document 1).

図5は上記従来の出力鏡モニターを示す図である。   FIG. 5 shows the conventional output mirror monitor.

図に示すように、ホルダ101には出力鏡102を装着している。この出力鏡102はレーザ光の一部をレーザ共振器103へ反射し、その一部をレーザ光104として出力するようにホルダ101への取り付け角度を調整している。   As shown in the figure, an output mirror 102 is attached to the holder 101. The output mirror 102 adjusts the attachment angle to the holder 101 so that a part of the laser beam is reflected to the laser resonator 103 and a part thereof is output as the laser beam 104.

また、出力鏡102の表面105の状態を検出するために、光源106と、この光源106から出力される光を表面105で反射させた位置に配置した受光器107をそれぞれホルダ101に取り付けている。   Further, in order to detect the state of the surface 105 of the output mirror 102, a light source 106 and a light receiver 107 arranged at a position where the light output from the light source 106 is reflected by the surface 105 are attached to the holder 101, respectively. .

この受光器107には設定値と比較するコンパレータ108を接続している。   A comparator 108 for comparing with the set value is connected to the light receiver 107.

以上のように構成された出力鏡モニターについて、その動作を説明する。   The operation of the output mirror monitor configured as described above will be described.

光源106からレーザ発振波長と異なる波長の光を発光し、30度以下の入射角度で出力鏡102の表面105に照射し、その反射光を受光器107で受光する。この受光器107で検出した信号は、コンパレータ108で設定値と比較する。   Light having a wavelength different from the laser oscillation wavelength is emitted from the light source 106, irradiated onto the surface 105 of the output mirror 102 at an incident angle of 30 degrees or less, and the reflected light is received by the light receiver 107. The signal detected by the light receiver 107 is compared with a set value by the comparator 108.

レーザ共振器103で発振されたレーザ光104は、出力鏡102を透過して出力されるが、出力鏡102の表面105に汚染物質が付着するとレーザ光104の一部を吸収して出力鏡102の温度が上昇し、出力鏡102の破損を誘発する。   The laser beam 104 oscillated by the laser resonator 103 is transmitted through the output mirror 102 and is output. However, when contaminants adhere to the surface 105 of the output mirror 102, a part of the laser beam 104 is absorbed and the output mirror 102 is absorbed. Increases the temperature of the output mirror 102 and induces breakage of the output mirror 102.

この光源106から放射された光が出力鏡102の表面105で反射するとき、汚染物質が付着していた場合、汚染物質で吸収または散乱されて、受光器107に入射する光量が減少する。   When the light emitted from the light source 106 is reflected by the surface 105 of the output mirror 102, if a contaminant is attached, the amount of light incident on the light receiver 107 is reduced by being absorbed or scattered by the contaminant.

そこで、受光器107からの信号をコンパレータ108で設定値と比較し、設定値に満たないと判断したときに汚染物質が付着していると判断し、レーザ共振器103の動作を停止させている。   Therefore, the signal from the light receiver 107 is compared with the set value by the comparator 108, and when it is determined that the set value is not reached, it is determined that the contaminant is attached, and the operation of the laser resonator 103 is stopped. .

なお、上述した従来の出力鏡モニター装置は、表面105を監視するものを説明したが、出力鏡102の裏面109を監視するものもあった。   The above-described conventional output mirror monitor device has been described as monitoring the front surface 105, but there is also a device that monitors the back surface 109 of the output mirror 102.

米国特許第7193700号明細書US Pat. No. 7,193,700

しかし、従来の出力鏡モニターは、出力鏡102の片面だけの情報しか得られないという課題を有していた。これを解決するには出力鏡の両面に1対の光源106と受光器107とコンパレータ108を設ける必要が有り、装置が大型化するという問題があった。   However, the conventional output mirror monitor has a problem that only information on one side of the output mirror 102 can be obtained. In order to solve this, it is necessary to provide a pair of light sources 106, a light receiver 107, and a comparator 108 on both sides of the output mirror.

また、汚染物質が、レーザ発振器103の波長に対して吸収があるにも関わらず、光源106の波長に対して吸収、散乱を生じない物質(可視光で光学濃度の小さい有機物など)であった場合には、検出が出来ずに、出力鏡102の破損に至ってしまう恐れがあった。   In addition, the pollutant is a substance that does not absorb or scatter with respect to the wavelength of the light source 106 even though it has absorption with respect to the wavelength of the laser oscillator 103 (such as an organic substance having a low optical density with visible light). In such a case, the output mirror 102 may be damaged without being detected.

本発明は、確実に出力鏡の汚れ具合を検出する出力鏡モニターや、また、この出力鏡モニターを用いたレーザ発振器を提供するものである。   The present invention provides an output mirror monitor that reliably detects the degree of contamination of the output mirror, and a laser oscillator using the output mirror monitor.

上記課題を解決するために、本発明の出力鏡モニターは、レーザ光の一部を反射し、一部を通過させる出力鏡に前記レーザ光と異なる波長の光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記出力鏡からの反射光を受光する手段と、前記光源からの光のうち前記出力鏡を透過する透過光を受光する手段を有し、前記反射光の受光強度と前記透過光の受光強度の比率を求め、設定値と前記比率を比較する制御手段を設けたものである。   In order to solve the above problems, an output mirror monitor of the present invention includes a light source that reflects a part of laser light and irradiates light having a wavelength different from that of the laser light to an output mirror that passes a part of the output mirror. Means for receiving the reflected light from the output mirror, and means for receiving the transmitted light that passes through the output mirror among the light from the light source, and the received light intensity of the reflected light and the transmitted light Is provided with a control means for obtaining the ratio of the received light intensity and comparing the ratio with the set value.

さて、出力鏡の汚染が進むと、レーザ光を吸収するため出力鏡の温度が上昇するので出力鏡の表面が凸面化し、収差の大きい凸レンズとなる。しかも、温度上昇によって屈折率も上昇し、レンズとしては焦点距離が短くなる上に、温度勾配による屈折率分布が相乗して透過光の中心部強度が上昇する。反射光の強度は、凸形状の反射面のため中心部強度は低下する。したがって、前記比率を設定値と比較することにより、表面(または裏面)の汚染物質の検出を行うだけでなく、出力鏡の熱レンズ状況を検出でき、出力鏡の破損を防止することができる。   Now, as contamination of the output mirror proceeds, the temperature of the output mirror rises due to the absorption of laser light, so that the surface of the output mirror becomes convex, resulting in a convex lens with large aberrations. In addition, the refractive index increases as the temperature rises, so that the focal length of the lens is shortened, and the refractive index distribution due to the temperature gradient synergizes to increase the intensity of the central portion of the transmitted light. The intensity of the reflected light is lowered due to the convex reflecting surface. Therefore, by comparing the ratio with the set value, not only the front surface (or back surface) contaminant can be detected, but also the thermal lens condition of the output mirror can be detected, and the output mirror can be prevented from being damaged.

また、上述した発明に、前記光源から前記反射光を受光する手段または前記光源から前記透過光を受光する手段までの少なくとも1つの光学経路中に反射鏡を設けたり、また、前記光源から前記出力鏡までの光学経路中に部分反射鏡を設け、前記光源からの照射光強度のモニターを行う受光手段を設けたり、前記反射光を受光する手段または前記透過光を受光する手段の受光部の前に大きさを制限した開口を設けたり、前記制御手段は、反射光の受光強度と透過光の受光強度を比較し、設定値よりも大きな比率になった時にレーザ発振器の放電を停止したり、前記制御手段は、反射光の受光強度と前記透過光の受光強度の比率を微分し、前記比率と前記微分値が設定値と比較して大きな場合に警報手段を動作するように構成している。   In the above-described invention, a reflecting mirror is provided in at least one optical path from the light source to the means for receiving the reflected light or from the light source to the means for receiving the transmitted light, or the output from the light source. In the optical path to the mirror, a partial reflecting mirror is provided, and a light receiving means for monitoring the intensity of light emitted from the light source is provided. In front of the light receiving section of the means for receiving the reflected light or the means for receiving the transmitted light An opening with a limited size is provided, or the control means compares the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, and stops the discharge of the laser oscillator when the ratio becomes larger than the set value, The control means differentiates the ratio between the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, and is configured to operate the alarm means when the ratio and the differential value are larger than a set value. .

以上のように、本発明は反射光の受光強度と透過光の受光強度を比較することにより、表面(または裏面)の汚染物質の検出を行うだけでなく、出力鏡の熱レンズを検出し、出力鏡の破損を防止することができる。   As described above, the present invention not only detects the contaminants on the front surface (or the back surface) by comparing the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, but also detects the thermal lens of the output mirror, Damage to the output mirror can be prevented.

特に、比率の微分を用いて、急激な変化を監視するため、出力鏡の破損を的確に防止することができる。   In particular, since the rapid change is monitored using the differential of the ratio, the output mirror can be prevented from being broken.

レーザ発振器に用いた本発明の出力鏡モニターの実施の形態1における構成図Configuration diagram of Embodiment 1 of an output mirror monitor of the present invention used in a laser oscillator レーザ発振器に用いた本発明の出力鏡モニターの実施の形態2における構成図Configuration diagram of Embodiment 2 of output mirror monitor of the present invention used in a laser oscillator レーザ発振器に用いた本発明の出力鏡モニターの実施の形態3における構成図Configuration diagram of Embodiment 3 of output mirror monitor of the present invention used in a laser oscillator 本発明の出力鏡モニターの実施の形態1から3における比較信号の説明図Explanatory drawing of the comparison signal in Embodiment 1-3 of the output mirror monitor of this invention 従来の出力鏡モニターの構成図Configuration of conventional output mirror monitor

以下、本発明を実施するための形態について、図1から図4を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

(実施の形態1)
図1はレーザ発振器に用いた本発明の実施の形態1の出力鏡モニターの構成を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an output mirror monitor according to Embodiment 1 of the present invention used in a laser oscillator.

図に示すように、ホルダ1にはZnSe製の出力鏡2を装着している。この出力鏡2はレーザ光の一部をレーザ共振器3へ反射し、その一部をレーザ光4として出力するようにホルダ1への取り付け角度を調整している。   As shown in the figure, the holder 1 is equipped with an output mirror 2 made of ZnSe. The output mirror 2 adjusts the attachment angle to the holder 1 so that a part of the laser beam is reflected to the laser resonator 3 and a part of the laser beam is output as the laser beam 4.

この実施の形態ではレーザ媒質としてCO2ガスを主成分として窒素ガスとヘリウムガスを混合した気体からなるレーザガスを用い、放電管(図示しない)に設けた電極(図示しない)に電源(図示しない)から電力を供給して放電管内に放電を発生させ、この放電で生じた高速の電子が、窒素分子を励起して高エネルギー準位に上げ、この励起された窒素分子が、CO2分子に衝突してCO2分子にエネルギーを与えて励起させ、エネルギー準位を上げ、その際、窒素分子のエネルギー準位を下げ、そして反転分布したCO2分子は放電管の両端にそれぞれ対向するように配置した全反射鏡(図示しない)と出力鏡2によるレーザ共振器3内で増幅されレーザ光を誘導放出し、出力鏡2から外部にレーザ光4を出力するように構成している。   In this embodiment, a laser gas composed of CO2 gas as a main component and a mixture of nitrogen gas and helium gas is used as a laser medium, and an electrode (not shown) provided in a discharge tube (not shown) is supplied from a power source (not shown). Electric power is supplied to generate a discharge in the discharge tube, and high-speed electrons generated by the discharge excite nitrogen molecules to raise to a high energy level, and the excited nitrogen molecules collide with CO2 molecules. Totally reflecting mirrors that are excited by applying energy to CO2 molecules, raising energy levels, lowering energy levels of nitrogen molecules, and inversion-distributed CO2 molecules facing opposite ends of the discharge tube. (Not shown) is amplified in the laser resonator 3 by the output mirror 2 and stimulates and emits the laser beam, and the laser beam 4 is output from the output mirror 2 to the outside.

このレーザ共振器3の筐体3aには穴3bを設けて、レーザ光4の波長10600nmとは異なる波長の例えば半導体レーザにコリメータレンズを組み込んだ光源5を配置している。   A hole 3b is provided in the housing 3a of the laser resonator 3, and a light source 5 in which a collimator lens is incorporated in, for example, a semiconductor laser having a wavelength different from the wavelength 10600 nm of the laser light 4 is disposed.

また、レーザ共振器3の筐体3aには穴3cを設けて、光源5から照射された光5aのうち出力鏡2で反射した反射光5bを受光する手段として例えばフォトダイオード6を配置し、このフォトダイオード6の受光部の前には大きさを制限した開口を有するマスク6aを設けている。   Also, a hole 3c is provided in the housing 3a of the laser resonator 3, and for example, a photodiode 6 is disposed as means for receiving the reflected light 5b reflected by the output mirror 2 out of the light 5a irradiated from the light source 5, In front of the light receiving portion of the photodiode 6, a mask 6a having an opening with a limited size is provided.

さらに、光源5から照射された光5aのうち出力鏡2を透過した透過光5cを受光する手段として例えばフォトダイオード7をレーザ共振器3の筐体3aの外に配置し、このフォトダイオード7の受光部の前にも大きさを制限した開口を有するマスク7aを設けている。   Further, for example, a photodiode 7 is disposed outside the housing 3 a of the laser resonator 3 as means for receiving the transmitted light 5 c transmitted through the output mirror 2 out of the light 5 a emitted from the light source 5. A mask 7a having an opening with a limited size is also provided in front of the light receiving portion.

そして、これらフォトダイオード6、7からの信号は制御手段8に入力するように接続していて、制御手段8でフォトダイオード6および7のそれぞれにプリアンプで出力レベルを合わせた後、ADコンバータでデジタル信号に変換し、割り算を行って比率を計算して反射光5bの受光強度と透過光5cの受光強度の比率を求め、コンパレータで設定値と比率を比較する構成にしていて、警報手段(図示しない)を動作するとともに放電管への放電を停止するように電源を制御する。   The signals from the photodiodes 6 and 7 are connected so as to be input to the control means 8. After the control means 8 adjusts the output level to each of the photodiodes 6 and 7 with a preamplifier, the signal is digitally converted by an AD converter. It converts into a signal, divides, calculates a ratio, calculates | requires the ratio of the received light intensity of the reflected light 5b, and the received light intensity of the transmitted light 5c, It is set as the structure which compares a setting value and a ratio with a comparator, Alarm means (illustrated) Control the power supply so that the discharge to the discharge tube is stopped.

なお、この警報手段としては一般的に用いられている赤色灯やブザーなどを用いる。   As the alarm means, a commonly used red light or buzzer is used.

図4は、制御手段8の演算結果をアナログ表示した比率信号の説明図であり、横軸が時間、縦軸が透過光受光出力を反射光受光出力で割った比率を示している。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a ratio signal in which the calculation results of the control means 8 are displayed in analog form, with the horizontal axis indicating time and the vertical axis indicating the ratio obtained by dividing the transmitted light received output by the reflected light received output.

以上のように構成された出力鏡モニターについて、その動作を説明する。   The operation of the output mirror monitor configured as described above will be described.

レーザ共振器3で増幅されたレーザ光は、その一部が、出力鏡2を透過してレーザ光4となる。   A part of the laser light amplified by the laser resonator 3 passes through the output mirror 2 and becomes laser light 4.

このレーザ光4は、出力鏡2の吸収率に応じて吸収され、出力鏡2の内部で熱に変換される。   This laser light 4 is absorbed according to the absorption rate of the output mirror 2 and converted into heat inside the output mirror 2.

例え出力鏡2が汚染されていない場合でも、0.1%程度の吸収率を有するため、出力鏡2には、4KWのレーザ光4を出力する場合には4W程度の入熱がある。   Even when the output mirror 2 is not contaminated, the output mirror 2 has an absorption rate of about 0.1%, and therefore the output mirror 2 has a heat input of about 4 W when outputting 4 KW of laser light 4.

そのため、出力鏡2は、冷却機構(図示しない)によって周辺を冷却されている。   Therefore, the periphery of the output mirror 2 is cooled by a cooling mechanism (not shown).

しかし、均一に冷却できないのと、レーザ光による入熱の分布があるため中心部と周辺部では、避けられない温度勾配が発生し、この温度勾配によって出力鏡2は変形する。   However, since it cannot be uniformly cooled and there is a distribution of heat input by the laser beam, an unavoidable temperature gradient occurs in the central portion and the peripheral portion, and the output mirror 2 is deformed by this temperature gradient.

この変形は、綺麗な球面になるわけではなく、中心部の歪が大きくなっている。また、部分反射膜が形成された共振器側表面9と反射防止膜が形成された出力側表面10では、表面でのレーザ光の吸収率が異なるため、表裏面で対照に膨らむ訳でもない。   This deformation does not become a beautiful spherical surface, but the distortion at the center is large. Further, the resonator-side surface 9 on which the partial reflection film is formed and the output-side surface 10 on which the antireflection film is formed have different absorption rates of laser light on the surface, so that the front and back surfaces do not swell.

出力鏡2が汚染物質で汚染された場合は、更に吸収が増えるために、温度上昇および温度勾配は急激になる。この温度上昇および温度勾配が、破壊のしきい値を超えると、出力鏡2が破損する。   When the output mirror 2 is contaminated with contaminants, the absorption increases further, and the temperature rise and temperature gradient become abrupt. When the temperature rise and the temperature gradient exceed the destruction threshold, the output mirror 2 is broken.

図4に示すように、レーザ発振を行うと受光出力比率が上昇する。汚染の無い出力鏡2の場合は、曲線41のように緩やかに上昇し、1分以内に安定する。   As shown in FIG. 4, when laser oscillation is performed, the light reception output ratio increases. In the case of the output mirror 2 without contamination, it rises gently as shown by the curve 41 and stabilizes within one minute.

しかし、汚染が進むと、出力鏡2の共振器側表面9および出力側表面10の局部が凸面化し、収差の大きい凸レンズとなる。   However, as contamination progresses, the local portions of the resonator-side surface 9 and the output-side surface 10 of the output mirror 2 become convex, resulting in a convex lens with large aberration.

しかも、温度上昇によって屈折率が上昇し、レンズとしては焦点距離が短くなる上に、温度勾配による屈折率分布が相乗して透過光5cの中心部強度が上昇する。   In addition, the refractive index increases as the temperature rises, and the focal length of the lens is shortened. In addition, the refractive index distribution due to the temperature gradient synergizes to increase the central intensity of the transmitted light 5c.

反射光5bの強度は、凸形状の反射面のため中心部強度は低下する。したがって、曲線42のように差が拡大される。一定レベルを設定値として定めることで、設定値以上の差になった場合に異常として検出し、警報手段を動作させると共にレーザ発振を停止することで出力鏡2の破損を未然に防止する。   The intensity of the reflected light 5b is lowered due to the convex reflecting surface. Therefore, the difference is enlarged as shown by the curve 42. By setting a certain level as the set value, it is detected as an abnormality when the difference exceeds the set value, the alarm means is activated, and laser oscillation is stopped to prevent the output mirror 2 from being damaged.

曲線43は、運転中に汚染が発生し、急激に出力鏡2の劣化が進んだ場合に得られる曲線である。   A curve 43 is a curve obtained when contamination occurs during operation and the output mirror 2 rapidly deteriorates.

この場合には、レベルが設定値以下であっても緊急にレーザ発振を停止する必要があるため、制御手段8に微分回路を設け、急激な変化を検知するように構成する。   In this case, since it is necessary to stop laser oscillation urgently even if the level is equal to or less than the set value, a differentiation circuit is provided in the control means 8 so as to detect a sudden change.

なお、レーザ発振開始時は微分係数が最大であるので、微分係数だけを判定基準にすると過剰反応となる。そのため、比率および微分係数に係数を掛けて足し合わせ、一定以上の値である場合にのみ、警報手段を動作させるとともにレーザ発振を停止するようにしている。   Since the differential coefficient is maximum at the start of laser oscillation, an excessive reaction occurs when only the differential coefficient is used as a criterion. For this reason, the alarm means is operated and the laser oscillation is stopped only when the ratio and the differential coefficient are multiplied by a coefficient and the value is a certain value or more.

図4において、破線で示した曲線が微分係数を足し合わせた演算結果の1例である。   In FIG. 4, the curve shown by the broken line is an example of the calculation result obtained by adding the differential coefficients.

以上のように、本実施の形態によればレーザ光の一部を反射し、一部を通過させる出力鏡2に前記レーザ光4と異なる波長の光を照射する光源5と、前記光源5からの光5aのうち前記出力鏡2からの反射光5bを受光する手段としてのフォトダイオード6、前記光源5からの光5aのうち前記出力鏡2を透過する透過光5cを受光する手段としてのフォトダイオード7を有し、前記反射光5bの受光強度と前記透過光5cの受光強度の比率を求め、設定値と前記比率を比較する制御手段8を設けた構成にしていて、制御手段8で反射光強度と透過光強度の比率を求めて出力鏡2の熱レンズを検出し、さらに微分値を併用して設定値と比較することにより、強度比の急激な変化に対する危険予測を行い、レーザ発振を停止させることができるため、出力鏡2の破損を防止し、レーザ発振器の破壊を未然に防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, the light source 5 that irradiates light having a wavelength different from that of the laser light 4 onto the output mirror 2 that reflects a part of the laser light and passes the laser light. Photodiode 6 as means for receiving reflected light 5b from the output mirror 2 out of the light 5a, and photo as means for receiving transmitted light 5c that passes through the output mirror 2 out of light 5a from the light source 5 A control unit 8 is provided which includes a diode 7 and obtains a ratio between the received light intensity of the reflected light 5b and the received light intensity of the transmitted light 5c, and compares the ratio with the set value. The ratio of the light intensity and the transmitted light intensity is obtained to detect the thermal lens of the output mirror 2, and the risk is predicted for a sudden change in the intensity ratio by comparing the differential value with the set value, and laser oscillation Can be stopped Because, to prevent damage to the output mirror 2, it is possible to prevent destruction of the laser oscillator in advance.

また、本実施の形態の出力鏡モニターを内蔵したレーザ発振器は、出力鏡2の突然の破壊を未然に防止できるため、出力鏡2が破損した時に生じる、発振器真空系内のZnSe粉末による汚染、真空循環ポンプの急激な真空破壊による破損等の2次被害をも防止できる。   In addition, since the laser oscillator incorporating the output mirror monitor according to the present embodiment can prevent the output mirror 2 from being suddenly broken, contamination caused by ZnSe powder in the oscillator vacuum system, which occurs when the output mirror 2 is damaged, Secondary damage such as breakage due to sudden vacuum break of the vacuum circulation pump can be prevented.

なお、図中、共振器側と出力側の方向が入れ替わっても、機能には何らの影響はない。   In the figure, even if the direction of the resonator side and the output side are switched, there is no influence on the function.

(実施の形態2)
図2はレーザ発振器に用いた本発明の実施の形態2の出力鏡モニターの構成を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the output mirror monitor according to the second embodiment of the present invention used in the laser oscillator.

なお、本実施の形態において実施の形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。   In addition, in this Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the location similar to Embodiment 1, and detailed description is abbreviate | omitted.

図2に示すように、本実施の形態では、実施の形態1のような共振器側表面9から光源5の光5aを照射するのではなく、出力側表面10側から光源5の光5aを照射するようにしている。具体的には光源5の位置を筐体3aから離れた位置に配置し、この光源5から出力鏡2までの光学経路中に反射鏡11を配置して装置全体の長さを短縮できるように光5aを出力鏡2の方向に反射するように構成している。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, the light 5a of the light source 5 is not emitted from the resonator-side surface 9 as in the first embodiment, but the light 5a of the light source 5 is emitted from the output-side surface 10 side. I try to irradiate. Specifically, the position of the light source 5 is arranged at a position away from the housing 3a, and the reflecting mirror 11 is arranged in the optical path from the light source 5 to the output mirror 2 so that the overall length of the apparatus can be shortened. The light 5a is reflected in the direction of the output mirror 2.

この構成の相違に従って、透過光5cを受光するフォトダイオード7は筐体3aの穴3dに配置するようにし、一方、反射光5bを受光するフォトダイオード6は筐体3aから離れた位置に配置している。   According to this difference in configuration, the photodiode 7 that receives the transmitted light 5c is disposed in the hole 3d of the housing 3a, while the photodiode 6 that receives the reflected light 5b is disposed at a position away from the housing 3a. ing.

なお、フォトダイオオード6への受光の光学経路中には反射鏡12を配置して装置全体の長さを短縮できるようにフォトダイオード6を配置している。   In addition, in the optical path of light reception to the photodiode 6, the reflecting mirror 12 is arranged, and the photodiode 6 is arranged so that the entire length of the apparatus can be shortened.

このように反射鏡11、12によって光源5からの光5aおよび反射光5bの光軸の変更を行い、レーザ発振器内の隙間に光学系をレイアウト可能とでき、更にレーザ発振器の寸法を大きくすること無くフォトダイオード6までの距離を長く出来ることから、凸面形状変化に敏感にでき、検出感度を向上させることができる。   As described above, the optical axes of the light 5a and the reflected light 5b from the light source 5 can be changed by the reflecting mirrors 11 and 12, the optical system can be laid out in the gap in the laser oscillator, and the size of the laser oscillator can be further increased. In addition, since the distance to the photodiode 6 can be increased, it is possible to be sensitive to changes in the shape of the convex surface and to improve detection sensitivity.

(実施の形態3)
図3はレーザ発振器に用いた本発明の実施の形態3の出力鏡モニターの構成を示す図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the output mirror monitor according to the third embodiment of the present invention used in the laser oscillator.

なお、本実施の形態において実施の形態1および2と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。   In the present embodiment, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図3に示すように、本実施の形態では、実施の形態2の構成のうち反射鏡11を部分反射鏡13に変更し、この部分反射鏡13を透過した光を受光する受光手段としてフォトダイオード14を配置した構成が実施の形態2と異なる。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the reflecting mirror 11 in the configuration of the second embodiment is changed to a partial reflecting mirror 13, and a photodiode is used as a light receiving means for receiving light transmitted through the partial reflecting mirror 13. 14 is different from that of the second embodiment.

このように光源5から照射した光5aの一部を、部分反射鏡13で分岐し、フォトダイオード14でモニターすることにより、光源5の経時変化による装置の検出精度を補正可能とした。   In this way, a part of the light 5 a emitted from the light source 5 is branched by the partial reflection mirror 13 and monitored by the photodiode 14, thereby making it possible to correct the detection accuracy of the apparatus due to the temporal change of the light source 5.

以上のように、本実施の形態によれば部分反射鏡13で光源5からの光5aのモニターを実施した結果、検出系の経時変化を補正し、長期間安定した動作が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, as a result of monitoring the light 5a from the light source 5 with the partial reflection mirror 13, the change over time of the detection system is corrected, and stable operation for a long period of time becomes possible.

本発明の出力鏡モニターおよびレーザ発振器は、出力鏡内部の熱レンズの状況をモニターすることができ、更に強度比の急激な変化に対する危険予測を行い、レーザ発振を停止することが出来るため、出力鏡の保護監視を行う出力鏡モニターおよびレーザ発振器として産業上有用である。   The output mirror monitor and laser oscillator according to the present invention can monitor the state of the thermal lens inside the output mirror, and can further predict the danger against a sudden change in the intensity ratio and stop the laser oscillation. It is industrially useful as an output mirror monitor and laser oscillator for monitoring and protecting a mirror.

2 出力鏡
3 レーザ共振器
4 レーザ光
5 光源
5a 光
5b 反射光
5c 透過光
6 フォトダイオード
6a マスク
7 フォトダイオード
7a マスク
8 制御手段
11 反射鏡
12 反射鏡
13 部分反射鏡
14 フォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Output mirror 3 Laser resonator 4 Laser light 5 Light source 5a Light 5b Reflected light 5c Transmitted light 6 Photodiode 6a Mask 7 Photodiode 7a Mask 8 Control means 11 Reflective mirror 12 Reflective mirror 13 Partial reflective mirror 14 Photodiode

Claims (7)

レーザ光の一部を反射し、一部を通過させる出力鏡に前記レーザ光と異なる波長の光を照射する光源と、前記光源からの光のうち前記出力鏡からの反射光を受光する手段と、前記光源からの光のうち前記出力鏡を透過する透過光を受光する手段を有し、前記反射光の受光強度と前記透過光の受光強度の比率を求め、設定値と前記比率を比較する制御手段を設けた出力鏡モニター。   A light source that reflects part of the laser light and irradiates light having a wavelength different from that of the laser light to an output mirror that passes through the part; and means for receiving reflected light from the output mirror among light from the light source; And means for receiving transmitted light that passes through the output mirror among the light from the light source, obtains a ratio between the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, and compares the set value with the ratio Output mirror monitor with control means. 前記光源から前記反射光を受光する手段または前記光源から前記透過光を受光する手段までの少なくとも1つの光学経路中に反射鏡を設けた請求項1記載の出力鏡モニター。   2. The output mirror monitor according to claim 1, wherein a reflecting mirror is provided in at least one optical path from the light source to the means for receiving the reflected light or from the light source to the means for receiving the transmitted light. 前記光源から前記出力鏡までの光学経路中に部分反射鏡を設け、前記光源からの照射光強度のモニターを行う受光手段を設けた請求項1または2記載の出力鏡モニター。   The output mirror monitor according to claim 1, wherein a partial reflection mirror is provided in an optical path from the light source to the output mirror, and light receiving means for monitoring the intensity of light emitted from the light source is provided. 前記反射光を受光する手段または前記透過光を受光する手段の受光部の前に大きさを制限した開口を設けた請求項1から3の何れかに記載の出力鏡モニター。   4. The output mirror monitor according to claim 1, wherein an opening having a limited size is provided in front of a light receiving portion of the means for receiving the reflected light or the means for receiving the transmitted light. 前記制御手段は、反射光の受光強度と透過光の受光強度を比較し、設定値よりも大きな比率になった時にレーザ発振器の放電を停止する請求項1から4の何れかに記載の出力鏡モニター。   The output mirror according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means compares the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, and stops the discharge of the laser oscillator when the ratio becomes larger than a set value. monitor. 前記制御手段は、反射光の受光強度と前記透過光の受光強度の比率を微分し、前記比率と前記微分値が設定値と比較して大きな場合に警報手段を動作させる請求項1から5の何れかに記載の出力鏡モニター。   6. The control unit according to claim 1, wherein the control unit differentiates a ratio between the received light intensity of the reflected light and the received light intensity of the transmitted light, and operates the alarm unit when the ratio and the differential value are larger than a set value. The output mirror monitor according to any one of the above. レーザ媒質を励起するレーザ共振器の一端に配置し、レーザ光の一部を反射し、一部を通過させる出力鏡に請求項1から6の何れかに記載の出力鏡モニターを設けたレーザ発振器。   A laser oscillator comprising the output mirror monitor according to any one of claims 1 to 6, wherein the output mirror monitor is disposed at one end of a laser resonator that excites a laser medium, reflects a part of the laser light, and transmits a part of the laser beam. .
JP2009262686A 2009-11-18 2009-11-18 Output mirror monitor and laser oscillator Pending JP2011108867A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009262686A JP2011108867A (en) 2009-11-18 2009-11-18 Output mirror monitor and laser oscillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009262686A JP2011108867A (en) 2009-11-18 2009-11-18 Output mirror monitor and laser oscillator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011108867A true JP2011108867A (en) 2011-06-02

Family

ID=44232030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009262686A Pending JP2011108867A (en) 2009-11-18 2009-11-18 Output mirror monitor and laser oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011108867A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022041129A (en) * 2020-08-31 2022-03-11 三菱電機株式会社 Gas laser device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022041129A (en) * 2020-08-31 2022-03-11 三菱電機株式会社 Gas laser device
JP7333772B2 (en) 2020-08-31 2023-08-25 三菱電機株式会社 gas laser device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4347688B2 (en) Fiber optic equipment
US8586893B2 (en) Rapid detection of imminent failure in optical thermal processing of a substrate
US8434938B2 (en) Monitoring a temperature and/or temperature related parameters of an optical element
JP6388869B2 (en) Viewport protector for extreme ultraviolet light source
JP5852803B2 (en) Low stray light beam dump and laser system with fiber transmission
US8847182B2 (en) EUV radiation generating apparatus and operating methods
Blomqvist et al. All-in-quartz optics for low focal shifts
JP2012187591A (en) Laser processing head
US11904406B2 (en) Laser processing head and laser processing system using same
JP2011082298A (en) Laser beam absorbing device, and solid-state laser device including the same
US7193700B2 (en) Apparatus for monitoring the functionality of an optical element
JP5414645B2 (en) Laser processing equipment
KR100809924B1 (en) Method and device for the measuring of the optical power loss in a fiber of optical contact means
JP2011108867A (en) Output mirror monitor and laser oscillator
US9671290B2 (en) Temperature measurement method for ultraviolet light transmittance member, temperature measurement device for ultraviolet light transmittance member, and light source device
JP6868796B2 (en) Laser device
CN112352358A (en) Laser device and laser processing device using the same
KR20210116573A (en) Equipment for monitoring optical elements, laser sources and EUV radiation generators
JP7175408B2 (en) Optical unit for laser processing of workpiece and laser processing device
JP2020047816A (en) Laser oscillator and method for monitoring temperature of laser oscillator
JP2003167017A (en) Discharge detecting device
JP3123345U (en) Laser pointer
JP4574340B2 (en) Wavelength conversion laser device
JP2021142550A (en) Laser machining device
JPH06100686B2 (en) Resonance radiation protection device