JPH03185886A - 光学素子劣化検出装置付きレーザ装置 - 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 本発明は、光学素子劣化検出装置付きレーザ装置に関す
る。

［従来の技術］ 一般に、レーザは使用に伴いその出力性能が低下する。

そこでその原因となる光学部品、レーザガス、その他備
品などを定期交換し、かつ、洗浄するなどのメインテナ
ンスが必要となる。通常。

レーザの出力性能の低下の度合いは、第４図のレーザ出
力とシヨ・・Ｉト数との特性グラフの上段（エキシマレ
ーザの例）に示されるように、そのショツト数と相関す
る特性がある。このため、レーザ装置のメインテンンス
時期は、パルス形レーザであればショツト数を基準に、
また連続発振形レーザであれば発振時間を基準にして設
定され、る。このような従来のレーザ装置及びその作用
を、第５図のエキシマレーザの例を参照し、以下説明す
る。同図のエキシマレーザは９図示しない電極、ファン
及びラジェータ゛を内蔵しかつその図示両端にレーザ透
過用のウィンドウ２，２を備えるレーザ容５１並びにこ
のレーザ容器１の前記ウィンドウ２．２を挟む光軸上に
全反射鏡３及び部分反射鏡４を備えるレーザ装置本体と
、このレーザ装置本体の光軸上に備えた反射ミラー５，
５と、これらミラー５，５へ光軸合わせ用のレーザを発
振する光軸合わせ用の小出力レーザ装置６とを備える構
成となっている。次に作用を述べる。レーザ装置本体の
作用について述べれば、レーザ容器１は。

レーザガスを大気と隔絶し、この中での放電によって得
られるエネルギーを光として放出する。この光はウィン
ドウ２，２を透過し、全反射鏡３と部分反射鏡４との間
を往復するうちに増幅され。

その一部がレーザ光となって部分反射鏡４から出射され
る。光軸合わせ用のレーザ装置６の作用について述べれ
ば、仮に全反射鏡３と部分反射鏡４との角度が互いにず
れたり、また、これらの中心が光軸からずれると、前記
レーザ装置本体のレーザが出力しなかったり、レーザの
出力バタ・−ンが乱れるなどの不具合が生ずる。そこで
レーザを発振する前に、ウィンドウ２，２と、全反射鏡
３と部分反射鏡４とのアラインメントを正確に合わせて
おく必要である（これを光軸合わせという）。この光軸
合わせのため、光軸合わせ甲のレーザ装置６がレーザ装
置に併設されている。例えばこの先軸合わせ用のレーザ
装置６として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置を掲げることがで
きる。レーザ装置本体を発振する前に、この先軸合わせ
用のレーザ装置６を発振させ、そのレーザを二枚のミラ
ー５５で反射させ、レーザ装置本体の光軸に透過させる
ことにより、レーザの直進性を利用し、ウィンドウ２，
２に大ヰする全反射鏡３と部分反射鏡４との角度や位置
を正確に合わせるようにしている［発明が解決しようと
する課題］ しかるに、上記従来のレーザ装置は、以下に述べる不都
合がある。上述したように、レーザは使用に伴い、その
出力性能が低下する。そこでシヨ・ソト数又は発振時間
をメインテナンス時期設定の基準としている。ところが
レーザ出力の低下の原因は光学素子の一殻内劣化、ウィ
ンドウの汚れ。

電極異常、その他幾つもある。とりわけ光学素子の場合
、取扱上の不注意や湿気などの予期しない外因によって
も劣化する。従って上記従来のように、ショツト数や発
振時間だけをメインテナンス時期の設定基準としていた
のでは、正確な原因除去を行うことができない。例えば
光学素子の場合その光学素子が正常であっても、レーザ
出力の低下原因の所在を探るため、光学素子を一枚ずつ
レーザ装置から取り外し、逐一光に当てて目視しその汚
れや損傷を確かめている。そして光学素子を全部はずし
たあげくに、そのどれにも異常がないという事態も頻発
している。しかも、再び光軸合わせを行わなけす、ばな
らず、二度手間作業を余儀なくされるのが現状である。

即ち、光学素子について正確なメインテンンス時期を知
る手段が確立されていないという不都合がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、レーザ装置の光学
素子の劣化を確実に知り得る光学素子劣化検出装置付き
レーザ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するため９本発明に係わる光学素子劣化
検出装置付きレーザ装置は、第１図を参照して説明すれ
ば、光軸合わせ用の小出力レーザ装置６を備えるレーザ
装置において、このレーザ装置の光軸上に対し着脱可能
な小出力レーザ装置用出力センサ７を備える構成とした
。さらに第２図及び第３図に示すように、光軸合わせ用
の小出力レーザ装置６を備えるレーザ装置において、こ
のレーザ装置の光軸上に対し着脱可能なミラー８を備え
、かつ、このミラー８により反射される前記小出力レー
ザ装置からの反射光軸上に小出力レーザ装置用出力セン
サ７を備える構成としてもよい。さらに光軸合わせ用の
小出力レーザ装置６を備えるか否かに係わらず、そのレ
ーザ装置の光軸に沿って発振し、かつ９発振周波数が前
記レーザ装置の発振周波数に近い発振周波数である小出
力レーザ装置を備え、さらに前記レーザ装置の光軸上に
対し着脱可能な小出力レーザ装置用出力センサ７を備え
る構成としてもよい。さらに同じく光軸合わせ用の小出
力レーザ装置６を備えるか否かに係わらず、そのレーザ
装置の光軸に沿って発振し、かつ９発振周波数が前記レ
ーザ装置の発振周波数に近い発振周波数である小出力レ
ーザ装置を備え、さらに前記レーザ装置の光軸上に対し
着脱可能なミラー８を備え、さらにこのミラー８により
反射される前記小出力レーザ装置からの反射光軸上に小
出力レーザ装置用出力センサ７を備える構成としてもよ
い。

［作用］ 上記構成はいずれも、ｙｔ、学素子に劣化が起こると、
その透過率が変化するという作用を利用している。即ち
光学素子が劣化すると、レーザ装置の出力だけでなく、
光学素子を透過する光軸合わせ用の小出力レーザ装置６
（請求項１及び請求項２）や本案専用の小出力レーザ装
置（請求項３及び請求項４）のレーザ出力も変動する。

従ってこれら小出力レーザ装置のレーザ出力の変動を測
定することにより、光学素子の異常の有無を知ることが
できるようになる。上記構成の使用手順を述べれば、レ
ーザ装置の発振を行わないとき、光学素子を透過する光
軸合わせ用の小出力レーザ装置６＜ｍ求項ｌ及び請求項
２）、又は本案専用の小出力レーザ装置（Ｍ求項３及び
請求項４）を発振し。

これらレーザの出力及び／又は強度分布の変動をこの先
軸上に備えた出力センサ７によって検出し、光学素子の
汚れや破揖などの劣化度合いを判定する。このとき、ス
ペースが大きいレーザ装置であれば、出力センサ７を光
軸上に直接設置すればよい（ＷＩ請求項及び請求項３）
。この構成ではレーザ装置を発振するときは、この出力
センサ７は光軸上から外される（即ち、この出力センサ
７は着脱可能である）。逆に、スペースが小さいレーザ
装置であれば、前記構成の出力センサ７の位置に、これ
に替わり、場積を要しないミラ５−８を着脱可能に設置
した上、このミラー８の反射光軸上に出力センサ７を移
動可能に設置してもよい（Ｗｌ請求項又は請求項４）。

この構成では、レーザ装置を発振するときは、このミラ
ー８は光軸上から外される（即ち、このミラー８は着脱
可能である）。請求項３及び請求項４の構成の他の特徴
は２本来のレーザ装置が光軸合わせ用の小出力レーザ装
置６を備えるか否かに係わらず、そのレーザ装置に、そ
のレーザ装置の発振周波数に近い周波数を発振する専用
の小出力レーザ装置を備えていることである。このよう
な専用の小出力レーザ装置は次の作用をもたらす。例え
ば仮に、本来のレーザ装置がエキシマレーザであり、光
軸合わせ用の小出力レーザ装置としてＨｅ−Ｎｅレーザ
装置を備える場合、光学素子に劣化が生じていてもエキ
シマレーザの発振波長が紫外線領域にあるため、この）
Ｉｅ−Ｎｅレーザではその光学素子の劣化を検出できな
い場合がある。このような場合別途発振周波数がエキシ
マレーザの周波数に近いＡｒレーザ装置などを、専用の
小出力レーザ装置として用いることにより、該光学素子
の劣化を検出することができるようになる。

ｒ実施例１ 以下本発明の実施例を第１図乃至第４図を参照１、て説
明する。尚、以下の実施例の説明において「従来の技術
ｊの欄で既に説明済みの構成及び作用と同一のものにつ
いては１重複説明を避けるため、同符号を付し、またそ
の説明を省略する。

第１図は、請求項１記載の光学素子劣化検出装置付きレ
ーザ装置の第１実施例の構成図である。

同図において、符号７が本請求項記載の発明の特徴であ
る出力センサである。この出力センサ７はレーザを発振
しているときは、レーザ光を妨害７ないように、レーザ
光軸から外され、脇に置かれる。そこでレーザ発振停止
時において、かつ。

本実の光学素子の劣化度を測定するときに、光軸合わせ
用の小出力レーザ装置が発振される。このとき出力セン
サ７は、レーザ光軸上に移動させられる。同図において
、出力センサ７は９部分反射鏡４のレーザ光透過後の位
置に配するようにしているが、他の実施例として、ウィ
ンドウ２と部分反射鏡４との間の位置に配してもよく、
さらにウィンドウ２と全反射鏡３との間の位置に配し、
でもよい。そこで、エキシマレーザに本実施例を適用し
た際の実験効果を第４図を参照して述べる。このエキシ
マレーザは、光軸合わせ用の小出力レザ装置としてＨｅ
−Ｎｅレーザを備えているものである。この構成におい
て９本実施例を適用したところ、第４図の特性が得られ
た。同図の下段の特性線図から、ショツト数（横軸）と
、出力センナ７によって得られるＨ　ｅ　−’Ｎ　ｅレ
ーザのレーザ出力（縦軸）との特性は、「従来の技術で
の欄で既に説明したレーザ出力（同図の上段の特性線図
）の特性と合致する相関関係にあることが分かる。同図
によれば、ショツト数を重ねるに従って。

ウィンドウ２．２が汚れ、その透過率が下がり。

エキシマレーザの出力も下がる。そして汚れたウィンド
ウ２，２を透過するＨｅ−Ｎｅレーザの出力もそれに応
１；で下がってくる。そこで、ウィンドウ２．２を洗浄
すると、エキシマレーザとＨｅ−Ｎｅレーザとの出力は
回復する。そこで光学素子が劣化し、その表面がゆがん
だり割れたりすると、前記相関特性が変化するので、光
学素子自体の劣化を知ることが可能となる。尚、出力セ
ンサ７はホトダイオード、受光センサ等々各種のものが
ある。そこで単にレーザ出力だけでなく、レーザ出力の
強度分布を測定すれば、光学素子の劣化を、より一層正
確に知ることができる。仮に光学素子の表面のコーティ
ングに劣化があっても、光学素子の透過率は変わらず、
レーザ出力全体としての変動は少ないが、レーザ出力の
強度分布の測定をすれば、透過レーザのビームパターン
の不均一を知ることができる。これによって、光学素子
の劣化をより正確に知ることができる。第２図は請求項
２記載の光学素子劣化検出装置付きレーザ装置の第１実
施例の構成図である。同図において、出力センサ素子７
と、ミラー８とが本請求項の特徴部である。同図におい
て、出力センサ素子７は、ミラー８を介して光軸合わせ
用の小出力レーザ装置からのレーザを測定する。この場
合、出力センサ素子７は固定としである。こハ、に対し
。

ミラー８は、レーザを発振しているときは、シー−Ｉｒ
光を妨害しないように、レーザ光軸から外され脇に置か
れる。そこでレーザ発振停止時において、かつ９本案の
光学素子の劣化度を測定するとき、光軸合わせ用の小出
力レーザ装置が発振される。このときミラー８は、レー
ザ光軸上に移動させられる。同図において２本実施例の
ミラー８は部分反射鏡４のレーザ透光後の位置に配する
ようにしているが、他の実施例として、ウィンドウ２と
部分反射鏡４との間の位置に配してもよく。

さらに第５図に示すようにウィンドウ２と全反射鏡３と
の間の位置に配してもよい。本実施例によれば、スペー
スの関係などで出力センサ７を光軸上に設置できない場
合に有効である。さらに他の実施例として、出力センサ
７とミラー８とを一体構成とし、自在に移動せしめるこ
とにより、光学素子の一つ一つの劣化を確認することも
できる。

図示しないが、請求項３及び請求項４の実施例を述べる
。これらは、「作用」の欄でも説明したように、エキシ
マレーザのように７発振波長が紫外領域にあるレーザに
おいては、その光学素子が劣化しても、赤色のＨｅ−Ｎ
ｅレーザのパワーを測定するだけではわからないことが
まれにある。そのため、光学素子の劣化確認用に、光軸
合わせ用とは別の９発振周波数がエキシマレーザにより
近いレーザ、例えばＡトレーザを備えたものである。こ
れはエキシマレーザに限らない。また、この場合は、光
軸合わせ用のレーザにＨｅ−Ｎｅレーザでなく、他のレ
ーザを使うこともあり、その場合にもこれら応用するこ
とができる。従ってこれらの実施例としては、上記請求
項１の実施例の「光軸合わせ用の小出力レーザ装置６」
を「発振周波数が前記レーザ装置の発振周波数に近い発
振周波数である小出力レーザ装置」と置き替えれば。

請求項３の実＃ｉＳとなる。他方請求項２の実施例の「
光軸合わせ用の小出力レーザ装置６」を「発振周波数が
前記レーザ装置の発振周波数に近い発振周波数である小
出力レーザ装置」と置き替えれば９Ｍ求項４の実施例と
なる。以上の実施例によれば、従来検出ができなかった
光学素子の劣化を容易に検出することができる。以上実
施例はエキシマレーザの例で説明Ｉ７たが、連続発振の
レーザにおいては劣化が発振時間に比例するが９本実施
例によれば、シヨ・・戸ト数や時間に係わりなく。

正常なレーザ出力値を知っておりさえすれば、光学素子
の劣化を知ることができる。以上の実施例の効果を具体
的に述べれば、以下のとおりである。光軸合わせ用の小
出力レーザ装置の出力をモニターし、その変動を観察す
ることによって、光学素子の劣化や汚れの兆候を事前に
察知することができる。これにより、メンテナンス時期
を正確に知ると同時に、あらかじめメインナンス内容を
準備しておくことができる。さらに光学素子が正常な場
合の、ショツト数と光軸合わせ用の小出力レーザの出力
との関係を記録しておき、現在の場合と比較することに
より、光学素子の異常の有無を知ることができる。さら
にレーザ装置に原因不明の不具合９例えば出力の低下や
波長のずれが起こったときに、光軸合わせ用の小出力レ
ーザの出力を測定することで、その原因が光学系にある
の否かを、光軸を狂わせないで知ることができ、レーザ
装置の性能回復を早めることができる。

「発明の効果コ 以上説明したように１本発明に係わる光学素子劣化検出
装置付きレーザ装置によれば、レーザ装置の光学素子の
劣化を確実に知ることができる。

詳しくは例えば以下のとおりである。

（１）光軸合わせ用の小出力レーザの出力をモニターし
、その変動を観察することによって、光学素子の劣化や
汚れの兆候を事前に察知することができる。これにより
、メンテナンス時期を正確に知ると同時に、あらかじめ
メインナンス内容を準備しておくことができる。

（２）光学素子が正常な場合の、ショツト数と光軸合わ
せ用の小出力レーザの出力との関係を記録１−ておき、
現在の場合と比較することにより、光学素子の異常の有
無を知ることができる。

（３）レーザ装置に原因不明の不具合９例えば出力の低
下や波長のずれが起こったときに、光軸合わせ用の小出
力レーザの出力を測定することで。

その原因が光学系にあるの否かを、光軸を狂わせないで
知ることができ、レーザ装置の性能回復を早めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の光学素子劣化検出装置付きレー
ザ装置の第１実施例の構成図、Ｉ！２図は請求項２記載
の光学素子劣化検出装置付きレーザ装置の第１実施例の
構成図、第３図は請求項２記載の光学素子劣化検出装置
付きレーザ装置の他の実施例の構成図、第４図はレーザ
出力と、小出力レーザ装置とにおける出力とショツト数
との相関特性グラフ、第５図は従来のレーザ装λの構成
国である。 １・・・・レーザ容器、２・・・・ウィンドウ、３・・
・・全反射鏡、４・・・・部分反射鏡、５・・・・ミラ
ー、６・・・光軸合わせ用の小出力レーザ装置、７・・
・・出力センサ、８・・・・ミラー 発振時 第１図 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光軸合わせ用の小出力レーザ装置６を備えるレー
   ザ装置において、このレーザ装置の光軸上に対し着脱可
   能な小出力レーザ装置用出力センサ７を備えた構成を特
   徴とする光学素子劣化検出装置付きレーザ装置。
2. （２）光軸合わせ用の小出力レーザ装置６を備えるレー
   ザ装置において、このレーザ装置の光軸上に対し着脱可
   能なミラー８を備え、かつ、このミラー８により反射さ
   れる前記小出力レーザ装置からの反射光軸上に小出力レ
   ーザ装置用出力センサ７を備えた構成を特徴とする光学
   素子劣化検出装置付きレーザ装置。
3. （３）レーザ装置において、このレーザ装置の光軸に沿
   って発振し、かつ、発振周波数が前記レーザ装置の発振
   周波数に近い発振周波数である小出力レーザ装置を備え
   、さらに前記レーザ装置の光軸上に対し着脱可能な小出
   力レーザ装置用出力センサ７を備えた構成を特徴とする
   光学素子劣化検出装置付きレーザ装置。
4. （４）レーザ装置において、このレーザ装置の光軸に沿
   って発振し、かつ、発振周波数が前記レーザ装置の発振
   周波数に近い発振周波数である小出力レーザ装置を備え
   、さらに前記レーザ装置の光軸上に対し着脱可能なミラ
   ー８を備え、さらにこのミラー８により反射される前記
   小出力レーザ装置からの反射光軸上に小出力レーザ装置
   用出力センサ７を備えた構成を特徴とする光学素子劣化
   検出装置付きレーザ装置。