JPH02143579A - レーザビーム強度の安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明はレーザビーム強度の安定化装置に関するもの
である。

［従来の技術］ レーザは各方面で多用されているが、計測装置において
はレーザビームの強度の安定化が特に重要な場合がある
。

第３図は面板検査装置の光学系の１例を示すもので、レ
ーザ光源１としてヘリウム−ネオンのガスレーザ、また
はレーザダイオ−ドが使用される。

レーザ光ｒＸ１よりのレーザビームＬは振動ミラー３に
より掃引され、集束レンズ４を通して面板５にスポット
を走査する。而仮に欠陥があるときは散乱光が散乱し、
これを受光レンズ６により集光して光電変換器７により
欠陥信号を出力する。欠陥信号はデータ処理部８で処理
されて欠陥の個数と大きさが計測される。欠陥の大きさ
の計測は欠陥信号のレベルにより行うので、レーザビー
ムの強度が変動すると誤差が生ずる。そこで、従来にお
いては、レーザビームをハーフミラ−９で分岐し、受光
素子ｌＯにより強度をモニターして光電変換器７、また
は図示しない補助増幅器の増幅度を補正する方法がとら
れている。また、レーザダイオードの場合はモニターに
よりレーザ電源２を制御してレーザダイオードの供給電
流を制御する方法が行われている。

［解決しようとする課題］ 上記の補正方法は、光源側の変動を受光側、または光源
側で補正するために必ずしも的確でない場合がある。特
に、光電変換器７として光電子増倍管を使用する場合は
、これに印加する高電圧が段階刻みのために微小な調整
が困難である。また、上記のようにレーザ光源１がレー
ザダイオードの場合はレーザ電源２を制御して安定化す
る方法も行われているが、ガスレーザ管に対してこのよ
うな制御は行われていない。しかし、ガスレーザ管では
長時間の使用により漸次出力パワーが低下するもので、
これを的確に安定化する自動制御方式が必要である。

この発明は以上に鑑みてなされたもので、レーザビーム
の強度を、受光側または光源側でなく、レーザビーム自
体で自動的で的確に安定化する装置を提供することを目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明はレーザビーム強度の安定化装置であって、入
力したレーザビームをこれと同一方向の０次光と、加圧
した超音波の周波数に対応して入力したレーザビームに
対して一定の角度方向に偏向した１次光に分離し、かつ
、超音波のパワーにより１次光の強度が変調される超音
波変調器を設け、該変調器の出力する１次光をハーフミ
ラ−で分割して一方の１次光を測定装置に供給する。分
割された他方の１次光の強度を受光器により検出し、検
出信号により超音波のパワーを制御する制御器よりなる
フィードバック系を構成して、１次光の強度を安定化す
るものである。

［作用］ まず、この発明によるレーザビーム強度の安定化装置に
使用する超音波変調器の原理を第１図（ａ）により説明
する。図において、長方形断面の適当な光学媒体Ｍをと
り、その側面にトランスジューサＴにより周波数ｆでパ
ワーＰの超音波を加圧する。これに対して、超音波の進
行方向とほぼ直角に入射角θで波長λのレーザビームＬ
を入射すると、レーザビームは２つの成分に分離され、
方は入射方向と同一方向に進む０次光ＬＤとなり、他方
は２０だけ角度方向が偏向した１次光となる。

ここで、角度θはブラッグ角とよばれ次式で表される。

ｓｉｎ　θ＝λｆ　／　２　ｖ　　　　　　　　　・・
・・（１）なお、■は光学媒体Ｍ中の超音波の速度で媒
体について一定値である。いま、式（１）において周波
数ｆを変化すると角度０が変化し、１次光がｆに従って
偏向する光偏向器かえられる。ただし、この偏向器はこ
の発明に無関係である。次に、超音波のパワーＰが零の
ときの０次光の強度を１００とし、これに対してパワー
Ｐにおける１次光の強度を１１とするとき、ＩＩ　／　
ＩＯＯは、定係数をＫｌ　、　Ｋ２として次式で表され
る。

１１　　　／　　Ｉｏ　　ｏ　　　＝に１　　　ｓｉｎ
　　２　　［：に２　、ｒ−１？７１　　・・−−−・
　（２）すなわち、１次光の強度Ｉｔ　は超音波のパワ
ーＰのｓｉｎ　２関数であり、Ｐを変化すれば■１が変
調される。これが超音波変調器の原理である。なお付言
すれば、変調ムの場合は超音波の周波数ｆを−・定値と
するので、１次光の偏向は起こらない。

第１図（ｂ）に、パワーＰに対するＩｌ／Ｉｏ。

（変調効率と呼ぶ）の％を示す。１次光Ｌｌの変調効率
はＰの増加に従って０からほぼ直線的にトガし、漸次飽
和して最大値（例えば９１％）に達する。一方、０次光
ＬＯはＬｌ　と逆に減少曲線であり、Ｌｏ　＋Ｌｔ　＝
Ｌとなるものである。

この発明は、１−記の超音波変調器に対してブラッグ角
０の入射角でレーザビームを入射して１次光Ｌｌ　の強
度を検出し、その検出信号により超音波のパワーＰを制
御する制御器よりなるフィードバック系を構成して、１
次光の強度を安定化するものである。１次光はハーフミ
ラ−により分割されて、制御用と計測用に使用される。

［実施例コ 第２図（ａ）はこの発明によるレーザビーム強度の安定
化方法の実施例の構成図である。図において、レーザ光
源１よりのレーザビームＬを超ｉ’ｒ　波変調器１１に
ブラッグ角０で入射させ、０次光ＬＯと１次光Ｌｌに分
離する。０次光ＬＯはこの際不要であるからカットし、
１次光Ｌｌ　をピンホール１２を通してノイズを除去し
てハーフミラ−＋３により分割する。分割された一方の
レーザビームＬｓは測定装置に使用する。他方は受光器
１４によりその強度に従った受光信号が出力されて制御
器１５に入力し、これよりドライバ１６に制御信号が与
えられてトランスジューサＩｌａより超音波変調器１１
に加圧するパワーＰが制御される。いま、レーザ光源１
の出力レベルが低下すると、これに比例して１次光Ｌｌ
　のレベルも低下するが、フィードバック系により、超
音波変調ｎ＋１に加圧するパワーＰを増加して変調効率
を大きくすることにより、１次光Ｌｌ　のレベルが増加
して〜・定値に保持される。

たたし、このような制御方法においては、利得を稼ぐ要
素がないので、レーザ光源１の出力に余裕を持たせて使
用し、最大出力（レーザ光源の使用開始時の出力）に対
して、その２分の１程度で使用するものとし、漸次低下
する出力レベルを変調効率により一定に保持するもので
ある。第２図（ｂ）はこれを示し、レーザ光源の使用開
始時点Ｔ。

における出力レベルＱｏに対して、変調効率５０％程度
のレベルＱｒ　で使用し、出力レベルがＱｔに低下する
時点ＴＩ　まで１次光Ｌｔが〜・定値に安定化される。

なお、超音波変調Ｚ４＋１は完成されたデバイスが市販
されており、これを使用することができる。

［発明の効果コ 以ｌ−の説明により明らかなように、この発明によるレ
ーザビーム強度の安定化装置においては、超音波変調器
により分離された１次光が、超音波変調器に加圧される
超音波のパワーにより変調されて強度が変化することに
着目してフィードバック系を構成したもので、従来の受
光側における電圧または増幅度の制御、もしくは光源側
の電源制御に対して、レーザビーム自体を制御すること
により、より的確な制御がなされるもので、長時間の使
用により漸次出力が低下するがスレーザ管に対シテ、レ
ーザビーム強度が安定化される効果には大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、この発明のレーザビーム
強度の安定化装置に使用する超音波変調器とその変調効
率の説明図、第２図（ａ）および（ｂ）は、この発明の
レーザビーム強度の安定化装置の実施例の構成図および
適用するレーザ光源の出力レベルの説明図、第３図は面
板検査装置の光学系の１例と、該光学系に対する従来の
レーザビーム強度の安定化方法の説明図である。 １・・・レーザ光源、　　　２・・・レーザ電源、３・
・・振動ミラー　　　　４・・・集束レンズ、５・・・
面板、　　　　　　６・・・集光レンズ、７・・・光電
変換器、　　　８・・・データ処理部、９．１３・・・
ハーフミラ−１１０，１４・・・受光器、＋１・・・超
音波変調器、　　Ｉｌａ・・・トランスジューサ１２・
・・ピンホール、１５・・・制御器、１６・・・ドライ
バ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力したレーザビームを該レーザビームと同一方向の
   ０次光と、加圧した超音波の周波数に対応して該入力し
   たレーザビームに対して一定の角度方向に偏向した１次
   光とに分離し、かつ該超音波のパワーにより該１次光の
   強度が変調される超音波変調器を設け、該１次光をハー
   フミラーで分割し、該分割された一方の１次光を測定装
   置に供給し、他方の１次光の強度を受光器により検出し
   、該検出信号により上記超音波のパワーを制御する制御
   器よりなるフィードバック系を構成して、上記１次光の
   強度を安定化することを特徴とする、レーザビーム強度
   の安定化装置。