JP7475220B2 - Laser Power Measurement Device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザパワー計測装置に関する。 The present invention relates to a laser power measurement device.
レーザ発振器の出力変動や、ピークパワーが規定値に達しないウィークパルスの発生を検出するために、レーザ発振器の出口にパワーメータ及びフォトディテクタが配置される。レーザビームを処理対象物に入射させている期間も、出力変動やウィークパルスの検出を行うために、レーザビームの経路にビームスプリッタを配置して、レーザビームの一部をパワーメータ及びフォトディテクタに導いている。ビームスプリッタで分岐したレーザビームのエネルギは、一般的に、元のレーザビームのエネルギの２％～５％程度である。 A power meter and photodetector are placed at the exit of the laser oscillator to detect output fluctuations of the laser oscillator and the occurrence of weak pulses where the peak power does not reach a specified value. To detect output fluctuations and weak pulses even while the laser beam is irradiated onto the object to be processed, a beam splitter is placed in the path of the laser beam to guide part of the laser beam to the power meter and photodetector. The energy of the laser beam split by the beam splitter is generally about 2% to 5% of the energy of the original laser beam.
下記の特許文献１に、レーザ発振器から出力されたレーザビームをパワーメータ及びフォトディテクタで検出し、レーザ出力の安定化を図ったレーザ制御方法が開示されている。 The following Patent Document 1 discloses a laser control method that detects the laser beam output from a laser oscillator using a power meter and a photodetector to stabilize the laser output.
パワーメータ及びフォトディテクタにレーザビームを導くために、レーザビームの経路上に２個のビームスプリッタを配置することになり、合計で４％～５％程度のエネルギロスが発生する。また、２つのビームスプリッタを配置するためのスペースが必要である。 To guide the laser beam to the power meter and photodetector, two beam splitters must be placed on the path of the laser beam, resulting in a total energy loss of about 4% to 5%. In addition, space is required to place the two beam splitters.
本発明の目的は、エネルギロスを抑制し、省スペース化を図ることが可能なレーザパワー計測装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a laser power measurement device that can reduce energy loss and save space.
本発明の一観点によると、
レーザビームが入射する受光面を有し、受光面に入射するレーザビームの平均パワーを測定する第１センサと、
前記第１センサの受光面からの散乱光が入射する位置に配置され、入射するレーザビームのピークパワーを測定する第２センサと
を有するレーザパワー計測装置が提供される。
According to one aspect of the present invention,
a first sensor having a light receiving surface on which the laser beam is incident and configured to measure an average power of the laser beam incident on the light receiving surface;
A laser power measurement device is provided, which has a second sensor that is disposed at a position where scattered light from the light receiving surface of the first sensor is incident, and that measures the peak power of the incident laser beam.
第１センサの受光面からの散乱光が第２センサに入射するため、第２センサにレーザビームの一部を入射させるためのビームスプリッタを配置する必要がない。ビームスプリッタの枚数を削減できることにより、エネルギロスを抑制し、省スペース化を図ることが可能になる。 Since scattered light from the light receiving surface of the first sensor is incident on the second sensor, there is no need to place a beam splitter to direct a portion of the laser beam to the second sensor. By reducing the number of beam splitters, it is possible to suppress energy loss and save space.
図１～図６Ｆを参照して、一実施例によるレーザパワー計測装置について説明する。
図１は、本実施例によるレーザパワー計測装置５０を搭載したレーザ加工装置の概略図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器１２、レーザパワー計測装置５０ 加工装置８０、及びレーザ電源６０を含む。
An apparatus for measuring laser power according to one embodiment will now be described with reference to FIGS. 1 to 6F.
1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus equipped with a laser power measuring device 50 according to this embodiment. The laser processing apparatus includes a laser oscillator 12, the laser power measuring device 50, a processing device 80, and a laser power supply 60.
レーザ発振器１２は架台１１の上に支持されており、架台１１は共通ベース１００に固定されている。加工装置８０は、ビーム整形光学系８１及びステージ８２を含む。ステージ８２の上に加工対象物９０が保持される。ビーム整形光学系８１及びステージ８２は、共通ベース１００に固定されている。レーザパワー計測装置５０は、例えばビーム整形光学系８１と共通の光学定盤に支持される。共通ベース１００は、例えば床である。 The laser oscillator 12 is supported on a stand 11, which is fixed to a common base 100. The processing device 80 includes a beam shaping optical system 81 and a stage 82. An object to be processed 90 is held on the stage 82. The beam shaping optical system 81 and the stage 82 are fixed to the common base 100. The laser power measurement device 50 is supported, for example, on an optical table common to the beam shaping optical system 81. The common base 100 is, for example, a floor.
レーザ発振器１２は、パルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１２として、例えば炭酸ガスレーザ発振器が用いられる。レーザ発振器１２から出力されたパルスレーザビームが、ビーム整形光学系８１によってビームプロファイルを整形され、加工対象物９０に入射する。レーザパワー計測装置５０は、レーザ発振器１２から出力されたパルスレーザビームの平均パワー及びピークパワーを測定し、パワーに応じた電圧信号を出力する。平均パワーは、パルスエネルギにパルスの繰り返し周波数を乗じることにより求まるパワーである。ピークパワーは、パルスエネルギをパルス幅で除した値で近似される。レーザパワー計測装置５０から出力された電圧信号がアンプ５９を経由してレーザ電源６０に入力される。 The laser oscillator 12 outputs a pulsed laser beam. For example, a carbon dioxide gas laser oscillator is used as the laser oscillator 12. The pulsed laser beam output from the laser oscillator 12 has its beam profile shaped by the beam shaping optical system 81 and is incident on the workpiece 90. The laser power measuring device 50 measures the average power and peak power of the pulsed laser beam output from the laser oscillator 12, and outputs a voltage signal according to the power. The average power is the power obtained by multiplying the pulse energy by the pulse repetition frequency. The peak power is approximated by the value obtained by dividing the pulse energy by the pulse width. The voltage signal output from the laser power measuring device 50 is input to the laser power supply 60 via the amplifier 59.
レーザ電源６０は、制御装置６１及び放電電圧印加装置６２を含む。制御装置６１は、ピークパワーの測定値を一定時間積分し、積分値に応じて放電電圧の大きさを制御する機能を持つ。放電電圧印加装置６２は、制御装置６１で制御された放電電圧の大きさに基づいて、レーザ発振器１２の放電電極に放電電圧を印加する。 The laser power supply 60 includes a control device 61 and a discharge voltage application device 62. The control device 61 has a function of integrating the measured peak power value for a fixed period of time and controlling the magnitude of the discharge voltage according to the integrated value. The discharge voltage application device 62 applies a discharge voltage to the discharge electrode of the laser oscillator 12 based on the magnitude of the discharge voltage controlled by the control device 61.
図２は、レーザ発振器１２の光軸を含む断面図である。レーザ発振器１２は、レーザ媒質ガス及び光共振器２０等を収容するチェンバ１５を含む。チェンバ１５にレーザ媒質ガスが収容される。チェンバ１５の内部空間が、相対的に上側に位置する光学室１６と、相対的に下側に位置するブロワ室１７と区分されている。光学室１６とブロワ室１７とは、上下仕切り板１８で仕切られている。なお、上下仕切り板１８には、レーザ媒質ガスを光学室１６とブロワ室１７との間で流通させる開口が設けられている。ブロワ室１７の側壁から光学室１６の底板１９が、光共振器２０の光軸２０Ａの方向に張り出しており、光学室１６の光軸方向の長さが、ブロワ室１７の光軸方向の長さより長くなっている。 Figure 2 is a cross-sectional view including the optical axis of the laser oscillator 12. The laser oscillator 12 includes a chamber 15 that contains a laser medium gas and an optical resonator 20. The laser medium gas is contained in the chamber 15. The internal space of the chamber 15 is divided into an optical chamber 16 located relatively above and a blower chamber 17 located relatively below. The optical chamber 16 and the blower chamber 17 are separated by upper and lower partition plates 18. The upper and lower partition plates 18 are provided with an opening that allows the laser medium gas to flow between the optical chamber 16 and the blower chamber 17. The bottom plate 19 of the optical chamber 16 protrudes from the side wall of the blower chamber 17 in the direction of the optical axis 20A of the optical resonator 20, and the length of the optical chamber 16 in the optical axis direction is longer than the length of the blower chamber 17 in the optical axis direction.
チェンバ１５の底板１９が、４個の支持箇所４５で架台１１（図１）に支持されている。４個の支持箇所４５は、平面視において長方形の４個の頂点に相当する位置に配置されている。 The bottom plate 19 of the chamber 15 is supported on the stand 11 (Figure 1) at four support points 45. The four support points 45 are located at positions that correspond to the four vertices of a rectangle in a plan view.
光学室１６内に、一対の放電電極２１及び一対の共振器ミラー２５が配置されている。一対の放電電極２１は、それぞれ電極ボックス２２に固定されている。放電電圧印加装置６２（図１）から放電電極２１に放電電圧が印加される。一対の電極ボックス２２は複数の電極支持部材２３を介して底板１９に支持されている。一対の放電電極２１は、上下方向に間隔を隔てて配置され、両者の間に放電領域２４が画定される。放電電極２１は放電領域２４に放電を生じさせることにより、レーザ媒質ガスを励起させる。一対の共振器ミラー２５は、放電領域２４を通る光軸２０Ａを持つ光共振器２０を構成する。後に図３を参照して説明するように、放電領域２４を図２の紙面に垂直な方向にレーザ媒質ガスが流れる。 A pair of discharge electrodes 21 and a pair of resonator mirrors 25 are arranged in the optical chamber 16. The pair of discharge electrodes 21 are fixed to the electrode boxes 22, respectively. A discharge voltage is applied to the discharge electrodes 21 from a discharge voltage application device 62 (FIG. 1). The pair of electrode boxes 22 are supported on the bottom plate 19 via a plurality of electrode support members 23. The pair of discharge electrodes 21 are arranged at a distance in the vertical direction, and a discharge region 24 is defined between them. The discharge electrodes 21 excite the laser medium gas by generating a discharge in the discharge region 24. The pair of resonator mirrors 25 form an optical resonator 20 having an optical axis 20A passing through the discharge region 24. As will be described later with reference to FIG. 3, the laser medium gas flows through the discharge region 24 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2.
一対の共振器ミラー２５は、光学室１６内に配置された共通の共振器ベース２６に固定されている。共振器ベース２６は、光軸２０Ａの方向に長い板状の部材であり、複数の光共振器支持部材２７を介して底板１９に支持されている。 The pair of resonator mirrors 25 are fixed to a common resonator base 26 arranged in the optical chamber 16. The resonator base 26 is a plate-shaped member that is long in the direction of the optical axis 20A, and is supported on the bottom plate 19 via multiple optical resonator support members 27.
光共振器２０の光軸２０Ａを一方向（図１において左方向）に延伸させた延長線と光学室１６の壁面との交差箇所に、レーザビームを透過させる光透過窓２８が取り付けられている。光共振器２０内で励振されたレーザビームが光透過窓２８を透過して外部に放射される。 A light-transmitting window 28 that transmits the laser beam is attached at the intersection of an extension line of the optical axis 20A of the optical resonator 20 extended in one direction (to the left in FIG. 1) and the wall surface of the optical chamber 16. The laser beam excited within the optical resonator 20 passes through the light-transmitting window 28 and is emitted to the outside.
ブロワ室１７にブロワ２９が配置されている。ブロワ２９は、光学室１６とブロワ室１７との間でレーザ媒質ガスを循環させる。 A blower 29 is disposed in the blower chamber 17. The blower 29 circulates the laser medium gas between the optical chamber 16 and the blower chamber 17.
図３は、実施例によるレーザ発振器１２の光軸２０Ａ（図２）に垂直な断面図である。図２を参照して説明したように、チェンバ１５の内部空間が上下仕切り板１８により、上方の光学室１６と下方のブロワ室１７とに区分されている。光学室１６内に、一対の放電電極２１及び共振器ベース２６が配置されている。一対の放電電極２１は、それぞれ電極ボックス２２に固定されている。電極ボックス２２は、複数の電極支持部材２３によってチェンバ１５の底板１９（図２）に支持されている。一対の放電電極２１の間に放電領域２４が画定される。共振器ベース２６は、複数の光共振器支持部材２７によってチェンバ１５の底板１９（図２）に支持されている。電極支持部材２３及び光共振器支持部材２７は、図３に示した断面からずれた位置に配置されているため、図３において電極支持部材２３及び光共振器支持部材２７を破線で表している。 Figure 3 is a cross-sectional view perpendicular to the optical axis 20A (Figure 2) of the laser oscillator 12 according to the embodiment. As described with reference to Figure 2, the internal space of the chamber 15 is divided into an upper optical chamber 16 and a lower blower chamber 17 by upper and lower partition plates 18. A pair of discharge electrodes 21 and a resonator base 26 are arranged in the optical chamber 16. The pair of discharge electrodes 21 are fixed to electrode boxes 22, respectively. The electrode boxes 22 are supported by a plurality of electrode support members 23 on the bottom plate 19 (Figure 2) of the chamber 15. A discharge region 24 is defined between the pair of discharge electrodes 21. The resonator base 26 is supported by a plurality of optical resonator support members 27 on the bottom plate 19 (Figure 2) of the chamber 15. The electrode support members 23 and the optical resonator support members 27 are arranged at positions shifted from the cross section shown in Figure 3, so the electrode support members 23 and the optical resonator support members 27 are represented by dashed lines in Figure 3.
光学室１６内に仕切り板４０が配置されている。仕切り板４０は、上下仕切り板１８に設けられた開口１８Ａから放電領域２４までの第１ガス流路４１、放電領域２４から上下仕切り板１８に設けられた他の開口１８Ｂまでの第２ガス流路４２を画定する。レーザ媒質ガスは、放電領域２４を、光軸２０Ａ（図２）に対して直交する方向に流れる。放電方向は、レーザ媒質ガスが流れる方向、及び光軸２０Ａの両方に対して直交する。ブロワ室１７、第１ガス流路４１、放電領域２４、及び第２ガス流路４２によって、レーザ媒質ガスが循環する循環路が形成される。ブロワ２９は、この循環路をレーザ媒質ガスが循環するように、矢印で示したレーザ媒質ガスの流れを発生させる。 A partition plate 40 is disposed in the optical chamber 16. The partition plate 40 defines a first gas flow path 41 from an opening 18A provided in the upper and lower partition plates 18 to the discharge region 24, and a second gas flow path 42 from the discharge region 24 to another opening 18B provided in the upper and lower partition plates 18. The laser medium gas flows through the discharge region 24 in a direction perpendicular to the optical axis 20A (FIG. 2). The discharge direction is perpendicular to both the direction in which the laser medium gas flows and the optical axis 20A. The blower chamber 17, the first gas flow path 41, the discharge region 24, and the second gas flow path 42 form a circulation path through which the laser medium gas circulates. The blower 29 generates a flow of the laser medium gas indicated by the arrow so that the laser medium gas circulates through this circulation path.
ブロワ室１７内の循環路に、熱交換器４３が収容されている。放電領域２４で加熱されたレーザ媒質ガスが熱交換器４３を通過することによって冷却され、冷却されたレーザ媒質ガスが放電領域２４に再供給される。 A heat exchanger 43 is housed in the circulation path inside the blower chamber 17. The laser medium gas heated in the discharge area 24 is cooled by passing through the heat exchanger 43, and the cooled laser medium gas is resupplied to the discharge area 24.
図４は、レーザパワー計測装置５０の概略平面図である。スライドプレート５１の上に光学用ホルダ５２が固定されている。光学用ホルダ５２に、ビームスプリッタ５３、第１センサとしてのパワーメータ５４、及び第２センサとしてのフォトディテクタ５５が取り付けられている。レーザ発振器１２（図２）から出力されたパルスレーザビームＬＢがビームスプリッタ５３に入射角４５°で入射する。スライドプレート５１は、パルスレーザビームＬＢの光軸に沿って移動可能である。 Figure 4 is a schematic plan view of the laser power measurement device 50. An optical holder 52 is fixed onto a slide plate 51. A beam splitter 53, a power meter 54 as a first sensor, and a photodetector 55 as a second sensor are attached to the optical holder 52. A pulsed laser beam LB output from the laser oscillator 12 (Figure 2) is incident on the beam splitter 53 at an incident angle of 45°. The slide plate 51 is movable along the optical axis of the pulsed laser beam LB.
ビームスプリッタ５３に入射したパルスレーザビームの約２％～５％の成分がビームスプリッタ５３を透過してパワーメータ５４の受光面５４Ａに入射する。受光面５４Ａへの入射角は、例えば４５°である。ビームスプリッタ５３に入射したパルスレーザビームＬＢのうち残りの成分はビームスプリッタ５３で反射され、ビーム整形光学系８１（図１）に入射する。ビームスプリッタ５３として、部分反射鏡または偏光ビームスプリッタ等を使用することができる。 About 2% to 5% of the pulsed laser beam incident on the beam splitter 53 passes through the beam splitter 53 and is incident on the light receiving surface 54A of the power meter 54. The angle of incidence on the light receiving surface 54A is, for example, 45°. The remaining components of the pulsed laser beam LB incident on the beam splitter 53 are reflected by the beam splitter 53 and are incident on the beam shaping optical system 81 (Figure 1). A partial reflecting mirror or a polarizing beam splitter, etc., can be used as the beam splitter 53.
パワーメータ５４は、受光面５４Ａに入射したパルスレーザビームの平均パワーを測定する。平均パワーの測定値に応じた電圧信号がレーザ電源６０に入力される。パワーメータ５４の受光面に入射したパルスレーザビームの一部は、受光面５４Ａで散乱される。散乱光の一部が、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する。フォトディテクタ５５の受光面５５Ａは、パワーメータ５４の受光面５４Ａで正反射した光が入射する位置に配置されている。一般的に、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａの面積は、パワーメータ５４の受光面５４Ａの面積より小さい。 The power meter 54 measures the average power of the pulsed laser beam incident on the light receiving surface 54A. A voltage signal corresponding to the measured average power is input to the laser power supply 60. A portion of the pulsed laser beam incident on the light receiving surface of the power meter 54 is scattered by the light receiving surface 54A. A portion of the scattered light is incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55. The light receiving surface 55A of the photodetector 55 is disposed at a position where light specularly reflected by the light receiving surface 54A of the power meter 54 is incident. In general, the area of the light receiving surface 55A of the photodetector 55 is smaller than the area of the light receiving surface 54A of the power meter 54.
フォトディテクタ５５として、例えばＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）センサが用いられる。ＭＣＴセンサは、応答速度が速いという特徴を有しており、例えばナノセカンドレベルの応答特性を有している。したがって、フォトディテクタ５５は、ナノセカンド程度のパルス幅のレーザパルスのパルス波形及びピークパワーを測定することができる。 For example, an MCT (HgCdTe) sensor is used as the photodetector 55. The MCT sensor is characterized by a fast response speed, for example, having a response characteristic at the nanosecond level. Therefore, the photodetector 55 can measure the pulse waveform and peak power of a laser pulse with a pulse width of about nanoseconds.
フォトディテクタ５５が受光面５５Ａに入射する光のパワーに応じた電圧信号を出力する。この電圧信号は、アンプ５９を介してレーザ電源６０に入力される。 The photodetector 55 outputs a voltage signal corresponding to the power of the light incident on the light receiving surface 55A. This voltage signal is input to the laser power supply 60 via the amplifier 59.
次に、図５～図６Ｆを参照して、上記実施例の優れた効果について説明する。
図５は、比較例によるレーザパワー計測装置の概略図である。パルスレーザビームＬＢの一部の成分が第１ビームスプリッタ５３Ａで反射されて、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する。第１ビームスプリッタ５３Ａを透過したパルスレーザビームの一部が第２ビームスプリッタ５３Ｂを透過してパワーメータ５４の受光面５４Ａに入射する。第２ビームスプリッタ５３Ｂで反射されたパルスレーザビームが、レーザ加工に利用される。第１ビームスプリッタ５３Ａで反射されたパルスレーザビーム及び第２ビームスプリッタ５３Ｂを透過したパルスレーザビームの合計のエネルギに相当するエネルギロスが生じる。
Next, the excellent effects of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 6F.
5 is a schematic diagram of a laser power measurement device according to a comparative example. A part of the pulsed laser beam LB is reflected by the first beam splitter 53A and enters the light receiving surface 55A of the photodetector 55. A part of the pulsed laser beam transmitted through the first beam splitter 53A passes through the second beam splitter 53B and enters the light receiving surface 54A of the power meter 54. The pulsed laser beam reflected by the second beam splitter 53B is used for laser processing. An energy loss occurs that corresponds to the total energy of the pulsed laser beam reflected by the first beam splitter 53A and the pulsed laser beam transmitted through the second beam splitter 53B.
図５に示した比較例では、第１ビームスプリッタ５３Ａと第２ビームスプリッタ５３Ｂとの２枚のビームスプリッタが、パルスレーザビームＬＢの経路に沿って異なる位置に配置されている。これに対して本実施例では、１枚のビームスプリッタ５３が使用されている。本実施例では、比較例と比べてビームスプリッタの枚数を削減することにより、パルスレーザビームＬＢの経路長の長大化を抑制することができ、その結果、省スペース化を図ることができる。 In the comparative example shown in FIG. 5, two beam splitters, a first beam splitter 53A and a second beam splitter 53B, are arranged at different positions along the path of the pulsed laser beam LB. In contrast, in this embodiment, one beam splitter 53 is used. In this embodiment, by reducing the number of beam splitters compared to the comparative example, it is possible to prevent the path length of the pulsed laser beam LB from becoming too long, and as a result, it is possible to save space.
図５に示した比較例では、第１ビームスプリッタ５３Ａと第２ビームスプリッタ５３Ｂとで合計２回のエネルギロスが生じる。これに対して本実施例では、エネルギロスはビームスプリッタ５３による１回のみである。したがって、本実施例では、比較例と比べてエネルギロスを少なくすることができる。 In the comparative example shown in FIG. 5, energy loss occurs twice in total, at the first beam splitter 53A and the second beam splitter 53B. In contrast, in this embodiment, energy loss occurs only once, at the beam splitter 53. Therefore, in this embodiment, energy loss can be reduced compared to the comparative example.
パルスレーザビームの発振デューティの変化、レーザ媒質ガスの劣化、レーザ発振器１２（図２、図３）内の光学部品の劣化や汚れ等により、パルスレーザビームの光軸のずれや、ビームプロファイルの変化が発生する。次に、光軸のずれやビームプロファイルの変化が発生した場合における本実施例の優れた効果について説明する。 Changes in the oscillation duty of the pulsed laser beam, deterioration of the laser medium gas, deterioration or dirt of the optical components in the laser oscillator 12 (Figs. 2 and 3), etc. can cause deviations in the optical axis of the pulsed laser beam and changes in the beam profile. Next, we will explain the excellent effects of this embodiment when deviations in the optical axis and changes in the beam profile occur.
図６Ａ～図６Ｃは、図５に示した比較例によるレーザパワー計測装置のフォトディテクタ５５に入射するパルスレーザビームのビームプロファイルを示すグラフである。横軸はビームスポット内の位置を表し、縦軸は光強度を表す。ビームスポットの中心が、レーザビームの光軸の位置に相当する。光軸調整を行った時点では、パルスレーザビームの光軸（ビームスポットの中心）が、受光面５５Ａの中心に一致する。ビームスポットは受光面５５Ａより大きい。 Figures 6A to 6C are graphs showing the beam profile of the pulsed laser beam incident on the photodetector 55 of the laser power measurement device according to the comparative example shown in Figure 5. The horizontal axis represents the position within the beam spot, and the vertical axis represents the light intensity. The center of the beam spot corresponds to the position of the optical axis of the laser beam. When the optical axis adjustment is performed, the optical axis of the pulsed laser beam (center of the beam spot) coincides with the center of the light receiving surface 55A. The beam spot is larger than the light receiving surface 55A.
図６Ａに示した例では、パルスレーザビームＬＢ（図５）の光軸が、光軸調整された光軸の位置からずれていない。このため、ビームスポットの中心（ガウシアンビームの場合は、光強度が最大になる位置）が受光面５５Ａの中心と一致している。 In the example shown in FIG. 6A, the optical axis of the pulsed laser beam LB (FIG. 5) does not deviate from the adjusted optical axis position. Therefore, the center of the beam spot (in the case of a Gaussian beam, the position where the light intensity is maximum) coincides with the center of the light receiving surface 55A.
図６Ｂに示した例では、図５において破線で示したようにパルスレーザビームＬＢの光軸が、光軸調整された光軸の位置からずれており、ビームスポットの中心が受光面５５Ａの中心からずれている。このため、受光面５５Ａに入射するレーザパワーの積分値は、図６Ａの場合と比べて小さくなる。このように、パルスレーザビームＬＢのピークパワーに変動がなくても、光軸がずれると、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号が低下してしまう。 In the example shown in FIG. 6B, as shown by the dashed line in FIG. 5, the optical axis of the pulsed laser beam LB is shifted from the adjusted optical axis position, and the center of the beam spot is shifted from the center of the light-receiving surface 55A. Therefore, the integral value of the laser power incident on the light-receiving surface 55A is smaller than in the case of FIG. 6A. In this way, even if there is no fluctuation in the peak power of the pulsed laser beam LB, if the optical axis is shifted, the voltage signal output from the photodetector 55 will decrease.
図６Ｃに示した例では、パルスレーザビームＬＢの光軸はずれておらず、ビームスポットの中心と受光面５５Ａの中心とが一致しているが、ビームプロファイルが崩れている。このため、受光面５５Ａに入射するレーザパワーの積分値は、図６Ａの場合の積分値から変動する。このように、パルスレーザビームＬＢのピークパワーに変動がなくても、ビームプロファイルが崩れると、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号が変動してしまう。 In the example shown in Figure 6C, the optical axis of the pulsed laser beam LB is not misaligned, and the center of the beam spot coincides with the center of the light receiving surface 55A, but the beam profile is distorted. As a result, the integral value of the laser power incident on the light receiving surface 55A fluctuates from the integral value in the case of Figure 6A. In this way, even if there is no fluctuation in the peak power of the pulsed laser beam LB, if the beam profile is distorted, the voltage signal output from the photodetector 55 will fluctuate.
ピークパワーに変動がなくても、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号が変動すると、レーザ電源６０（図１）は、ピークパワーが変動したと判定して放電電圧を制御してしまう。したがって、放電電圧の正常な制御が行えなくなり、制御が破綻してしまう。なお、パワーメータ５４（図４、図５）の受光面５４Ａは、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａより広いため、このような問題は生じにくい。 Even if there is no fluctuation in the peak power, if the voltage signal output from the photodetector 55 fluctuates, the laser power supply 60 (Fig. 1) will determine that the peak power has fluctuated and will control the discharge voltage. As a result, normal control of the discharge voltage cannot be performed, and control will fail. Note that, because the light receiving surface 54A of the power meter 54 (Figs. 4 and 5) is larger than the light receiving surface 55A of the photodetector 55, such a problem is unlikely to occur.
図６Ｄ～図６Ｆは、図１～図４に示した実施例によるレーザパワー計測装置５０のフォトディテクタ５５に入射するパルスレーザビームのビームプロファイルを示すグラフである。 Figures 6D to 6F are graphs showing the beam profile of a pulsed laser beam incident on the photodetector 55 of the laser power measurement device 50 according to the embodiment shown in Figures 1 to 4.
図６Ｄに示した例では、パルスレーザビームＬＢ（図４）の光軸が、光軸調整された光軸の位置からずれておらず、ビームスポットの中心が受光面５５Ａの中心と一致している。本実施例では、パワーメータ５４の受光面５４Ａ（図４）で散乱された散乱光（拡散光）がフォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射するため、受光面５５Ａの位置におけるビームプロファイルは、図６Ａの場合に比べてブロードになり、フラット形状に近づく。 In the example shown in FIG. 6D, the optical axis of the pulsed laser beam LB (FIG. 4) does not deviate from the adjusted optical axis position, and the center of the beam spot coincides with the center of the light receiving surface 55A. In this embodiment, the scattered light (diffuse light) scattered by the light receiving surface 54A (FIG. 4) of the power meter 54 is incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55, so the beam profile at the position of the light receiving surface 55A becomes broader than in the case of FIG. 6A and approaches a flat shape.
図６Ｅに示した例では、パルスレーザビームＬＢ（図４）の光軸が、光軸調整された光軸の位置からずれており、ビームスポットの中心が受光面５５Ａの中心からずれている。ところが、ビームプロファイルがブロードで、フラット形状に近いため、光軸のずれが生じていないとき（図６Ｄ）からの、レーザパワーの積分値の低下量は少ない。 In the example shown in FIG. 6E, the optical axis of the pulsed laser beam LB (FIG. 4) is misaligned from the adjusted optical axis position, and the center of the beam spot is misaligned from the center of the light receiving surface 55A. However, because the beam profile is broad and close to a flat shape, the reduction in the integrated value of the laser power is small compared to when there is no misalignment of the optical axis (FIG. 6D).
図６Ｆに示した例では、パルスレーザビームＬＢの光軸はずれておらず、ビームスポットの中心が受光面５５Ａの中心に一致しているが、ビームプロファイルが崩れている。ただし、元のビームプロファイルがフラットに近いため、ビームプロファイルが崩れたとしても、受光面５５Ａに入射するレーザパワーの積分値の変動量は少ない。 In the example shown in FIG. 6F, the optical axis of the pulsed laser beam LB is not misaligned, and the center of the beam spot coincides with the center of the light receiving surface 55A, but the beam profile is distorted. However, because the original beam profile is nearly flat, even if the beam profile is distorted, the amount of fluctuation in the integrated value of the laser power incident on the light receiving surface 55A is small.
このように、本実施例においては、パルスレーザビームＬＢの光軸のずれや、ビームプロファイルの崩れが発生しても、フォトディテクタ５５からの電圧信号の変化量は少ない。このため、パルスレーザビームＬＢの光軸のずれ、またはビームプロファイルの崩れが生じたときに、放電電圧の制御の破綻が生じにくくなる。 As described above, in this embodiment, even if the optical axis of the pulsed laser beam LB is misaligned or the beam profile is deformed, the amount of change in the voltage signal from the photodetector 55 is small. Therefore, when the optical axis of the pulsed laser beam LB is misaligned or the beam profile is deformed, the discharge voltage control is less likely to fail.
比較例における上記問題点を解決するために、第１ビームスプリッタ５３Ａで反射したパルスレーザビームを積分球に導入して、積分球内で拡散反射した光をフォトディテクタ５５で検出する手法も考えられる。この手法では、新たに積分球を配置しなければならないため、装置の大型化及びコスト増を招くことになる。 To solve the above problems in the comparative example, a method is considered in which the pulsed laser beam reflected by the first beam splitter 53A is introduced into an integrating sphere, and the light diffusely reflected within the integrating sphere is detected by the photodetector 55. This method requires the installation of a new integrating sphere, which leads to an increase in the size and cost of the device.
次に、図７を参照して他の実施例によるレーザパワー計測装置について説明する。以下、図１～図４に示した実施例によるレーザパワー計測装置と共通の構成については説明を省略する。 Next, a laser power measurement device according to another embodiment will be described with reference to FIG. 7. Below, a description of the configuration common to the laser power measurement device according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be omitted.
図７は、本実施例によるレーザパワー計測装置５０の概略平面図である。本実施例においては、パワーメータ５４の受光面５４Ａとフォトディテクタ５５の受光面５５Ａとの間に、集光光学部品３０が配置されている。集光光学部品３０は、パワーメータ５４の受光面５４Ａで散乱された光を集めてフォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射させる。 Figure 7 is a schematic plan view of the laser power measurement device 50 according to this embodiment. In this embodiment, the focusing optical component 30 is disposed between the light receiving surface 54A of the power meter 54 and the light receiving surface 55A of the photodetector 55. The focusing optical component 30 collects the light scattered by the light receiving surface 54A of the power meter 54 and makes it incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55.
集光光学部品３０として集光コーンを用いる。集光コーンは円錐台の側面（以下、円錐台面という場合がある。）を構成する内面を有する。円錐台の底面に相当する位置に設けられた入側開口部３１が、円錐台の上面に相当する位置に設けられた出側開口部３２より大きい。入側開口部３１がパワーメータ５４の受光面５４Ａの方を向き、出側開口部３２がフォトディテクタ５５の受光面５５Ａの方を向く。パワーメータ５４の受光面５４Ａで散乱され、集光光学部品３０の入側開口部３１に入射した光が、出側開口部３２を通ってフォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する。 A focusing cone is used as the focusing optical component 30. The focusing cone has an inner surface that forms the side of the truncated cone (hereinafter, sometimes referred to as the truncated cone surface). The entrance opening 31 provided at a position corresponding to the bottom surface of the truncated cone is larger than the exit opening 32 provided at a position corresponding to the top surface of the truncated cone. The entrance opening 31 faces the light receiving surface 54A of the power meter 54, and the exit opening 32 faces the light receiving surface 55A of the photodetector 55. The light scattered by the light receiving surface 54A of the power meter 54 and incident on the entrance opening 31 of the focusing optical component 30 passes through the exit opening 32 and enters the light receiving surface 55A of the photodetector 55.
次に、本実施例の優れた効果について説明する。本実施例では、パワーメータ５４の受光面５４Ａで散乱した光を集めてフォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射させている。このため、図１～図４に示した実施例と比べて、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する光のパワーが大きくなる。言い換えると、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する光のパワーを低下させることなく、ビームスプリッタ５３の透過率を下げることができる。ビームスプリッタ５３の透過率を下げることにより、エネルギロスを低下させることができる。 Next, the excellent effects of this embodiment will be described. In this embodiment, the light scattered by the light receiving surface 54A of the power meter 54 is collected and made to enter the light receiving surface 55A of the photodetector 55. Therefore, compared to the embodiment shown in Figures 1 to 4, the power of the light entering the light receiving surface 55A of the photodetector 55 is greater. In other words, the transmittance of the beam splitter 53 can be reduced without reducing the power of the light entering the light receiving surface 55A of the photodetector 55. By reducing the transmittance of the beam splitter 53, energy loss can be reduced.
実際に、集光光学部品３０の有無以外の条件を同一にして、集光光学部品３０を配置した構成と配置していない構成とで、フォトディテクタ５５でパルスレーザビームのパワーを測定する評価実験を行った。集光光学部品３０を配置した構成では、配置しない構成と比べて、１パルスに相当する電圧波形の面積が約３．３倍になった。この評価実験により、集光光学部品３０を配置すると、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する光のパワーが増加することが確認された。 In fact, an evaluation experiment was conducted to measure the power of the pulsed laser beam with the photodetector 55 in a configuration with and without the focusing optical component 30, with all conditions remaining the same except for the presence or absence of the focusing optical component 30. In the configuration with the focusing optical component 30, the area of the voltage waveform corresponding to one pulse was approximately 3.3 times larger than in the configuration without the focusing optical component 30. This evaluation experiment confirmed that the power of the light incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55 increases when the focusing optical component 30 is placed.
レーザ発振器１２として炭酸ガスレーザを用いる場合、パルスレーザビームの波長は約１０．６μｍであるため、機械加工によって集光コーンの円錐台面を形成しても反射面として機能させることができる。高精度な鏡面仕上げを行う必要がないため、集光コーンを追加配置することによるコスト上昇を抑制することができる。 When a carbon dioxide laser is used as the laser oscillator 12, the wavelength of the pulsed laser beam is approximately 10.6 μm, so even if the truncated cone surface of the focusing cone is formed by machining, it can still function as a reflective surface. Since there is no need for high-precision mirror finishing, it is possible to suppress the increase in costs that would be caused by placing additional focusing cones.
次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では集光光学部品３０に集光コーンを用いたが、散乱光を集めて特定の領域に入射させることができる他の光学部品を用いてもよい。例えば、集光レンズ、凹面鏡等を用いてもよい。また、上記実施例では、集光コーンの側面を円錐台の側面で構成しているが、その他に多角錐台、例えば四角錐台の側面で構成してもよいし、放物面で構成してもよい。さらに、集光光学部品３０として、内部反射型放物面レンズ等を用いてもよい。内部反射型放物面レンズは、入射端面から入射した光を放物面の側面で反射することにより、出射端面に集める光学部品である。
Next, a modification of the above embodiment will be described.
In the above embodiment, a focusing cone is used as the focusing optical component 30, but other optical components capable of collecting scattered light and directing it to a specific area may be used. For example, a focusing lens, a concave mirror, etc. may be used. In the above embodiment, the side surface of the focusing cone is formed of the side surface of a truncated cone, but it may also be formed of the side surface of a polygonal truncated pyramid, for example, a quadrangular truncated pyramid, or a parabolic surface. Furthermore, an internal reflection type parabolic lens or the like may be used as the focusing optical component 30. An internal reflection type parabolic lens is an optical component that collects light incident from an entrance end surface at an exit end surface by reflecting the light from the side surface of a parabolic surface.
次に、図８を参照してさらに他の実施例によるレーザパワー計測装置について説明する。以下、図１～図４に示した実施例、及び図７に示した実施例によるレーザパワー計測装置と共通の構成については説明を省略する。 Next, a laser power measurement device according to yet another embodiment will be described with reference to FIG. 8. Below, a description of the configuration common to the laser power measurement device according to the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4 and the embodiment shown in FIG. 7 will be omitted.
図８は、本実施例によるレーザパワー計測装置５０の概略平面図である。図７に示した実施例では、パワーメータ５４の受光面５４ＡへのパルスレーザビームＬＢの入射角が４５°である。これに対して本実施例では、入射角θｉが２２．５°以下である。受光面５４Ａで正反射した光が入射する位置に、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａを配置している。すなわち、受光面５４ＡへのパルスレーザビームＬＢの入射点から受光面５５Ａの中心点に向かうベクトルと、受光面５４Ａの法線ベクトルとのなす角度θｒが入射角θｉに等しい。 Figure 8 is a schematic plan view of the laser power measurement device 50 according to this embodiment. In the embodiment shown in Figure 7, the angle of incidence of the pulsed laser beam LB on the light receiving surface 54A of the power meter 54 is 45°. In contrast, in this embodiment, the angle of incidence θi is 22.5° or less. The light receiving surface 55A of the photodetector 55 is disposed at a position where the light specularly reflected by the light receiving surface 54A is incident. In other words, the angle θr between the vector from the point of incidence of the pulsed laser beam LB on the light receiving surface 54A toward the center point of the light receiving surface 55A and the normal vector of the light receiving surface 54A is equal to the angle of incidence θi.
集光光学部品３０の円錐面の中心軸が、受光面５４ＡへのパルスレーザビームＬＢの入射点から受光面５５Ａの中心点に向かう直線に一致するように、集光光学部品３０が配置されている。 The focusing optical component 30 is positioned so that the central axis of the conical surface of the focusing optical component 30 coincides with a straight line extending from the point of incidence of the pulsed laser beam LB on the light receiving surface 54A to the center point of the light receiving surface 55A.
次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、パワーメータ５４の受光面５４Ａへのパルスレーザビームの入射角θｉが２２．５°以下であるため、入射角θｉが４５°の場合と比べて、受光面５４Ａに形成されるビームスポットが小さくなる。ビームスポットが小さいと、受光面５４Ａからの散乱光が集光光学部品３０に、より多く取り込まれる。これにより、パルスレーザビームＬＢのより多くのエネルギをフォトディテクタ５５に集めることができる。言い換えると、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する光のパワーを低下させることなく、ビームスプリッタ５３の透過率を下げることができる。ビームスプリッタ５３の透過率を下げることにより、エネルギロスを低下させることができる。
Next, the excellent effects of this embodiment will be described.
In this embodiment, since the incidence angle θi of the pulsed laser beam on the light receiving surface 54A of the power meter 54 is 22.5° or less, the beam spot formed on the light receiving surface 54A is smaller than when the incidence angle θi is 45°. When the beam spot is small, more scattered light from the light receiving surface 54A is taken in by the focusing optical component 30. This allows more energy of the pulsed laser beam LB to be collected on the photodetector 55. In other words, the transmittance of the beam splitter 53 can be reduced without reducing the power of the light incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55. By reducing the transmittance of the beam splitter 53, the energy loss can be reduced.
入射角θｉ以外の条件を同一にし、入射角θｉが４５°のときと２２．５°のときとで、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号を測定した。その結果、入射角θｉを２２．５°にすると、入射角θｉが４５°のときと比べて、フォトディテクタ５５の出力が約１．２倍になった。このように、入射角θｉを小さくすることにより、フォトディテクタ５５の受光面５５Ａに入射する光のパワーを大きくすることができる。受光面５５Ａに入射する光のパワーを大きくする十分な効果を得るために、入射角θｉを２２．５°以下にすることが好ましい。 The voltage signal output from the photodetector 55 was measured when the incident angle θi was 45° and 22.5°, with all conditions other than the incident angle θi remaining the same. As a result, when the incident angle θi was set to 22.5°, the output of the photodetector 55 was approximately 1.2 times higher than when the incident angle θi was 45°. In this way, by reducing the incident angle θi, the power of the light incident on the light receiving surface 55A of the photodetector 55 can be increased. In order to obtain a sufficient effect of increasing the power of the light incident on the light receiving surface 55A, it is preferable to set the incident angle θi to 22.5° or less.
次に、図９Ａ～図９Ｃを参照して、集光コーンの円錐台面の好ましい形状について説明する。 Next, a preferred shape for the frustum surface of the light collecting cone will be described with reference to Figures 9A to 9C.
図９Ａ及び図９Ｂは、受光面５４Ａで散乱されて集光光学部品３０の入側開口部３１の縁に入射した光の経路の一例を示す図である。図９Ａと図９Ｂとでは、集光光学部品３０の円錐台面の頂角が異なっており、図９Ｂに示した円錐台面の頂角が、図９Ａに示した円錐台面の頂角より大きい。ここで、円錐台面の頂角とは、円錐台面を側面とする円錐台を含む円錐の頂角を意味する。 Figures 9A and 9B are diagrams showing an example of the path of light scattered by the light receiving surface 54A and incident on the edge of the entrance opening 31 of the focusing optical component 30. The apex angle of the truncated cone surface of the focusing optical component 30 is different between Figures 9A and 9B, and the apex angle of the truncated cone surface shown in Figure 9B is larger than the apex angle of the truncated cone surface shown in Figure 9A. Here, the apex angle of the truncated cone surface means the apex angle of a cone that includes a truncated cone with the truncated cone surface as a side surface.
図９Ａに示すように、受光面５４Ａで散乱されて集光光学部品３０の入側開口部３１の縁に入射した光は、円錐台面で複数回反射した後、出側開口部３２を通って外部に出力される。図９Ｂに示すように、円錐台面の頂角を大きくすると、受光面５４Ａで散乱されて集光光学部品３０の入側開口部３１の縁に入射した光が円錐台面で反射を繰り返して入側開口部３１に戻ってしまう場合がある。 As shown in FIG. 9A, light scattered by the light receiving surface 54A and incident on the edge of the entrance opening 31 of the focusing optical component 30 is reflected multiple times by the truncated cone surface, and then output to the outside through the exit opening 32. As shown in FIG. 9B, if the apex angle of the truncated cone surface is increased, light scattered by the light receiving surface 54A and incident on the edge of the entrance opening 31 of the focusing optical component 30 may be repeatedly reflected by the truncated cone surface and return to the entrance opening 31.
実際に、円錐台面の頂角の大きさが異なる複数の集光光学部品３０を用いて、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号を測定する評価実験を行った。評価実験では、２つの受光面５４Ａ、５５Ａの中心同士を結ぶ直線上における入側開口部３１及び出側開口部３２の位置を固定し、入側開口部３１の大きさを変化させた。 In fact, an evaluation experiment was conducted to measure the voltage signal output from the photodetector 55 using multiple focusing optical components 30 with different apex angles of the truncated cone surface. In the evaluation experiment, the positions of the entrance opening 31 and the exit opening 32 on the line connecting the centers of the two light receiving surfaces 54A, 55A were fixed, and the size of the entrance opening 31 was changed.
図９Ｃは、円錐台面の頂角の大きさと、フォトディテクタ５５から出力される電圧信号の大きさとの関係を示すグラフである。横軸は円錐台面の頂角を正規化した値で表し、縦軸はフォトディテクタ５５からの電圧信号の大きさを正規化した値で表す。頂角がある大きさの時、フォトディテクタ５５からの電圧信号が最大値を示す。このときの頂角の大きさを１として頂角を正規化する。また、このときのフォトディテクタ５５からの出力を１として、出力を正規化する。 Figure 9C is a graph showing the relationship between the apex angle of the truncated cone surface and the magnitude of the voltage signal output from photodetector 55. The horizontal axis represents the normalized apex angle of the truncated cone surface, and the vertical axis represents the normalized magnitude of the voltage signal from photodetector 55. When the apex angle is at a certain magnitude, the voltage signal from photodetector 55 indicates its maximum value. The apex angle is normalized by setting the magnitude of the apex angle at this time to 1. The output from photodetector 55 at this time is also normalized by setting the output to 1.
正規化頂角が１から大きくなるにしたがって、フォトディテクタ５５の正規化出力が低下する。これは、図９Ｂに示したように、入側開口部３１に入射した光の一部が出側開口部３２を通って出力されず、入側開口部３１に戻ってくる成分が多くなるためである。また、正規化頂角が１から小さくなっても、フォトディテクタ５５の正規化出力が低下する。これは、入側開口部３１の面積が小さくなることにより、集光光学部品３０に集められる散乱光の量が減少するためである。 As the normalized apex angle increases from 1, the normalized output of the photodetector 55 decreases. This is because, as shown in FIG. 9B, a portion of the light that enters the entrance opening 31 is not output through the exit opening 32, and an increasing portion of the light returns to the entrance opening 31. Also, when the normalized apex angle decreases from 1, the normalized output of the photodetector 55 decreases. This is because the amount of scattered light collected by the focusing optical component 30 decreases as the area of the entrance opening 31 decreases.
図９Ｃに示したように、円錐台面の頂角には、フォトディテクタ５５の出力を最大にする最適値が存在する。例えば、集光光学部品３０の円錐台面の頂角は、パワーメータ５４の受光面５４Ａで散乱されて集光光学部品の入側開口部の縁に入射する光が、出側開口部を通って外部に出力される大きさとすることが好ましい。また、この条件満たす範囲内で、入側開口部３１を最も大きくすることが好ましい。 As shown in FIG. 9C, the apex angle of the truncated cone surface has an optimal value that maximizes the output of the photodetector 55. For example, it is preferable that the apex angle of the truncated cone surface of the focusing optical component 30 is large enough that the light scattered by the light receiving surface 54A of the power meter 54 and incident on the edge of the entrance opening of the focusing optical component is output to the outside through the exit opening. It is also preferable to make the entrance opening 31 as large as possible within the range that satisfies this condition.
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 The above-described embodiments are merely examples, and it goes without saying that partial substitution or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. Similar effects due to similar configurations in multiple embodiments will not be mentioned one after another. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, etc. are possible.
１１ 架台
１２ レーザ発振器
１５ チェンバ
１６ 光学室
１７ ブロワ室
１８ 上下仕切り板
１８Ａ、１８Ｂ 開口
１９ 底板
２０ 光共振器
２０Ａ 光軸
２１ 放電電極
２２ 電極ボックス
２３ 電極支持部材
２４ 放電領域
２５ 共振器ミラー
２６ 共振器ベース
２７ 光共振器支持部材
２８ 光透過窓
２９ ブロワ
３０ 集光光学部品
３１ 入側開口部
３２ 出側開口部
４０ 仕切り板
４１ 第１ガス流路
４２ 第２ガス流路
４３ 熱交換器
４５ 支持箇所
５０ レーザパワー計測装置
５１ スライドプレート
５２ 光学用ホルダ
５３ ビームスプリッタ
５３Ａ 第１ビームスプリッタ
５３Ｂ 第２ビームスプリッタ
５４ パワーメータ（第１センサ）
５４Ａ 受光面
５５ フォトディテクタ（第２センサ）
５５Ａ 受光面
５９ アンプ
６０ レーザ電源
６１ 制御装置
６２ 放電電圧印加装置
８０ 加工装置
８１ ビーム整形光学系
８２ ステージ
９０ 加工対象物
１００ 共通ベース
REFERENCE SIGNS LIST 11 stand 12 laser oscillator 15 chamber 16 optical chamber 17 blower chamber 18 upper and lower partition plates 18A, 18B opening 19 bottom plate 20 optical resonator 20A optical axis 21 discharge electrode 22 electrode box 23 electrode support member 24 discharge area 25 resonator mirror 26 resonator base 27 optical resonator support member 28 light transmission window 29 blower 30 focusing optical component 31 inlet opening 32 outlet opening 40 partition plate 41 first gas flow path 42 second gas flow path 43 heat exchanger 45 support point 50 laser power measurement device 51 slide plate 52 optical holder 53 beam splitter 53A first beam splitter 53B second beam splitter 54 power meter (first sensor)
54A light receiving surface 55 photodetector (second sensor)
55A Light receiving surface 59 Amplifier 60 Laser power supply 61 Control device 62 Discharge voltage application device 80 Processing device 81 Beam shaping optical system 82 Stage 90 Workpiece 100 Common base
Claims (5)
前記第１センサの受光面からの散乱光が入射する位置に配置され、入射するレーザビームのピークパワーを測定する第２センサと
を有するレーザパワー計測装置。 a first sensor having a light receiving surface on which the laser beam is incident and configured to measure an average power of the laser beam incident on the light receiving surface;
a second sensor disposed at a position where scattered light from the light receiving surface of the first sensor is incident, the second sensor measuring the peak power of the incident laser beam.
5. The laser power measuring device according to claim 4, wherein the apex angle of the inner surface of the focusing optical component is such that light that is scattered by the light receiving surface of the first sensor and enters the edge of the entrance opening of the focusing optical component is output to the outside through the exit opening.
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