JPH03140826A - 光パワーメータ - Google Patents

光パワーメータ

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JPH03140826A
JPH03140826A JP27941989A JP27941989A JPH03140826A JP H03140826 A JPH03140826 A JP H03140826A JP 27941989 A JP27941989 A JP 27941989A JP 27941989 A JP27941989 A JP 27941989A JP H03140826 A JPH03140826 A JP H03140826A
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JP
Japan
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single crystal
fluorescence
laser
optical power
power meter
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Pending
Application number
JP27941989A
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English (en)
Inventor
Toshio Shoji
利男 東海林
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

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】 イ8発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ加工などに用いられる大出力レーザ装
置の、レーザ出力を検出する光パワーメータに関する。
〔従来の技術〕
従来、エネルギー密度の高いレーザ光のパワーを測定す
る方法としては、NDフィルタ(NeutralDen
sity Filter)でレーザ光を弱めてからレー
ザ光を直接光電変換素子で受光する方法と、受光部分に
熱電対を取付けて光を熱電変換素子を用いて直接エネル
ギー密度の高いレーザ光のパワーを測定する方法とがあ
った。レーザ加工において精度良く加工するためには、
レーザ出力の安定化が必要である。レーザ出力の変動を
レーザを駆動する電源側にフィードバックすることによ
って、レーザ出力を安定化することが出来るが、従来の
パワーメータを用いたのでは、レーザ光が光パワーメー
タを通る際にほぼ完全に遮光されるために、レーザ出力
をフィードバックしてレーザ出力を安定化する方法を採
用することが出来なかった。
また、レーザビームの位置合わせを行なうのに、ガイド
光として可視光を発するレーザ光源を別に用意していた
ため、加工装置が高価なものとなっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、蛍光体単結晶を用い、レーザ出力の変動を自
動的に制御することが出来、しかもレーザ光を遮光する
ことなく、又レーザビームの位置を測定しながらレーザ
出力をモニター出来る光パワーメータと、散乱光源体を
含む透明板を用いた光パワーメータを提供することにあ
る。
口1発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、透明な板状の蛍光体単結晶であるイツトリウ
ム、イッテルビウム、エルビウムの弗化物(Y(z )
、Yb(y)、Er(z)) F:l(Z =0.77
、 y=0.2. z=0.03〕 (以下〔(Y、 
Yb、 Er) F3〕と称す)単結晶の薄板面にレー
ザ光を照射し、単結晶薄板側面からレーザ光の照射によ
って発生する蛍光を取り出し、光電変換素子で検出する
ようにして構成するか、又は散乱光源体を含む透明板を
用いてレーザ光のパワーメータを構成したものである。
即ち本発明は、 1、イツトリウム、イッテルビウム、エルビウムの弗化
物〔(Y、 Yb、 Er)F3]から成る6面に鏡面
加工を施した蛍光体単結晶の薄板の周辺に、枠形に形成
したレーザ等のライトガイドを取付け、ライトガイドの
一端に光電変換素子を取付けて、蛍光体単結晶の薄板面
に入射したレーザ等により励起され、蛍光体単結晶の側
面から出射する蛍光の強さを、光電変換素子により測定
する様構成したことを特徴とする光パワーメータである
2、透明な角板状薄板の蛍光体単結晶板側面に、蛍光が
通過する孔とCCDセンサを取付けて、レーザ蛍光体単
結晶の薄板面に入射した光のパワーと位置とを測定する
様構成したことを特徴とする光パワーメータである。
3、散乱光源体を内部に有する透明板の六回の側面を鏡
面にし、透明板の周囲にライトガイドと、ライトガイド
の一端に光電変換素子を取付けて、乱反射光を透明板の
側面から取り出してレーザ出力を測定する様構成したこ
とを特徴とする光パワーメータである。
4、散乱光源体を内部に有する透明板の側面を鏡面にし
、透明板の周囲端面に散乱光を通過する孔とCCDセン
サを取付けて、レーザ光のパワーと位置とを測定するよ
う構成したことを特徴とする光パワーメータである。
〔作用〕
透明な板状の(Y、 Yb、 Er)F3単結晶から成
る蛍光体単結晶に入射したレーザ光は、一部吸収され、
蛍光体単結晶を励起し、励起状態から基底状態に戻る際
に蛍光を発する。第1図に示すように、蛍光体単結晶素
子1の屈折率が大きいために結晶内に発生したほとんど
の蛍光3は結晶板内に閉じ込められ、板状単結晶の側面
から外部に出射する。(Y。
Yb、 Er)F3蛍光体単結晶の外周には枠形に作ら
れた通常の硅酸ガラスで作られたガイドライトを取付け
て蛍光を集め、これらの光を光電変換素子で受光し蛍光
の強さを測定することにより、レーザ出力を測定するも
のである。
又、正方形の蛍光体単結晶の縦横方向の側面をアルミニ
ウム金属皮膜で覆い該金属皮膜上に蛍光が透過する小さ
な穴を設け、側面に接して光電変換素子としてCODを
設けておくことによってレーザ出力を測定すると共にレ
ーザビームの位置を測定する6又光パワーメータの他の
例として散乱光源体を含むYAG単結晶板を用い、単結
晶板の側面から検出される光をライトガイドで集め、光
電変換素子で検出することにより光パワを計測すること
が出来る。
〔実施例〕
(実施例1) 本発明の実施例について図面を参照して説明する。第3
図に於て蛍光体単結晶1である希土類フッ化物単結晶、
例えばイツトリウム、イッテルビウム、エルビウムの弗
化物から成る、組成が[Y(z )、Yb(y)、Er
(z)] F3. (Z =0.77、 y=0.2.
 z=0、03〕の単結晶を、FZ法により作・成した
後、10■−角で厚さが50μ園の板状に切断し、6面
全面を鏡面研磨加工して、10m腫角面画面にYAGレ
ーザ光の1.06μ腫に対して弗化マグネシウム(Mg
F2)を無反射コートした蛍光体単結晶素子(以下蛍光
素子と称す)を作った。前記の(Y、 Yb、 Er)
F3単結晶は、波長が0.9μmを中心とする光を吸収
することによって励起されて、緑色の蛍光を発生する。
第2図に本発明に用いた(Y、 Yb、 Er)Fa単
結晶の吸収スペクトルを示す。
光パワーメータの構成図を第3図に示す。(Y、 Yb
Er)F3からなる10Il−角、厚さ50μ園の蛍光
体単結晶素子1の側面に、通常の硅酸ガラスを用い枠形
に作ったライトガイド4を光学用接着剤で接着し、ライ
ドガイドの外側の巾50μ朧の端面に光電変換素子6で
ある太陽電池を取り付けてその起電力を測定した。ライ
トガイドの蛍光素子と接する面以外の面には、厚さが1
μ腫程のアルミニウム皮膜5が皮膜されている。レーザ
出力Ioと光電変換素子に達する蛍光強度工′との関係
は次の式で表されている。
I’ = aIo2(W) aは比例常数で、蛍光素子の厚さと、蛍光素子の屈折率
の大きさに比例し、大きいほど感度が良くなる。測定に
用いたレーザ光は、1.06μ臘のYAGレーザ光で、
ビーム径が約6φ膳■、レーザ出力150Wのものであ
る。このときの蛍光素子でのレーザ光の吸収量は0.0
2%であり、レーザ加工の際には全く問題とならないほ
どの光損失の少ないものであった。
(実施例2) 第4図は(Y、 Yb、 Er)F3なる単結晶をFZ
法により作成した後、10mmX1抛腫×50μ鳳の板
状に切断し、全面を鏡面研磨加工して、1抛■角面にレ
ーザの波長1.06μ閣に対して無反射コートした蛍光
体単結晶素子lを作った。第4図は、光パワー、並びに
レーザ光の位置を計測する光パワーメータの構成図を示
す。蛍光体単結晶素子1の側面に厚さ2μ腫程度のアル
ミニウム皮膜7をスパッタし、ドライエツチングにより
径が50μmの孔9を作り、その上にCCD8を取り付
けることによって、縦方向、横方向でのレーザ光の位置
を測定出来た。
(実施例3〕 実施例3は実施例−1、実施例−2と異なり、YAG単
結晶等をチ目りラルスキー法で育成する際、温度勾配が
大きいと1μ−以下の大きさの散乱光源体が生じる。散
乱光源体を含むYAG単結晶から、寸法が10mmX 
10mmX 2 mmの透明板を作り、全人面を鏡面研
磨加工した光散乱素子を作った。これを用いて第3図に
示す構成と同様に光散乱素子の周囲にライトガイドを取
付け、ライトガイドの一端には光電変換素子である受光
素子を取付け、光パワーメータを組み立てた。光散乱素
子の側面から検出される光強度はレーザ出力に比例し、
YAGレーザ出力150Wのとき、9nWの光が検出さ
れた。レーザ出力Ioと散乱光との関係は比例関係にあ
り、光パワーメータを構成し得る。本実施例の光散乱素
子での散乱によるレーザ光の光損失は1%以下であり、
レーザ加工にはまったく影響がなかった。本発明の実施
例3によるパワーメータは散乱光源体を含むYAG単結
晶を用いた例で説明したが、YAG単結晶に限定するも
のでなく、透明板であれば何れでもよく、透明樹脂板、
通常の珪酸ガラス等を用いても良い。
ハ0発明の効果 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明は、半透明な板状の蛍光体単結
晶にレーザ光を入射した時に発する蛍光、0 又は光散乱素子を含む透明板のレーザ光の散乱光を取り
出し、光電変換素子からなる受光素子により検知するこ
とにより、レーザ加工中にレーザの出力、又はレーザビ
ームの位置を測定することによりレーザ出力の制御を可
能とした光パワーメータを提供出来るようになった。
変換素子、7・・・アルミニウム皮膜、8・・・CCD
、9・・・孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イットリウム、イッテルビウム、エルビウムの弗化
    物〔(Y、Yb、Er)F_3〕から成る6面に鏡面加
    工を施した蛍光体単結晶の薄板の周辺に、枠形に形成し
    たレーザ等のライトガイドを取付け、ライトガイドの一
    端に光電変換素子を取付けて、蛍光体単結晶の薄板面に
    入射したレーザ等により励起され、蛍光体単結晶の側面
    から出射する蛍光の強さを、光電変換素子により測定す
    る様構成したことを特徴とする光パワーメータ。 2、透明な角板状薄板の蛍光体単結晶板側面に、蛍光が
    通過する孔とCCDセンサを取付けて、レーザ蛍光体単
    結晶の薄板面に入射した光のパワーと位置とを測定する
    様構成したことを特徴とする光パワーメータ。 3、散乱光源体を内部に有する透明板の六面の側面を鏡
    面にし、透明板の周囲にライトガイドと、ライトガイド
    の一端に光電変換素子を取付けて、乱反射光を透明板の
    側面から取り出してレーザ出力を測定する様構成したこ
    とを特徴とする光パワーメータ。 4、散乱光源体を内部に有する透明板の側面を鏡面にし
    、透明板の周囲端面に散乱光を通過する孔とCCDセン
    サを取付けて、レーザ光のパワーと位置とを測定するよ
    う構成したことを特徴とする光パワーメータ。
JP27941989A 1989-10-25 1989-10-25 光パワーメータ Pending JPH03140826A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015194413A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 ウシオ電機株式会社 光検出装置及び光源装置
JP2019207186A (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 Hoya Candeo Optronics株式会社 光量計及びこれを備える光照射装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015194413A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 ウシオ電機株式会社 光検出装置及び光源装置
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