JPH04143623A - 光ビーム径計測方法 - 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〕 本発明は、光学系により絞られた大パワーの光ビームの
ビーム径を計測するのに好適な光ビーム径計測方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、光学系により絞られた光ビームのビーム径を計測
するにあたっては、光ビームが微弱光の場合には、第５
図模式図に示すように、光学系１１で絞られた光ビーム
１２のビーム径の測定位置に、ＣＣＤカメラ１３を配し
、得られた画像を画像処理装置１４及びコンピューター
１５で画像処理することにより、ビーム径を測っている
が、このときＣＣＤカメラ１３が熱的に破壊しないよう
途中に部分透過ミラー１６．フィルター１７等を配して
パワーを落とす必要があり、従ってこの方法は大パワー
の光ビームのビーム径計測には不適当である。

またこのほかに、ローチーティングワイヤ法やスリット
を走査させる方法があり、これらは、光を透過しない物
質例えばモリブデン。

タングステン等の高融点金属のワイヤ又はスリットに光
ビームを当て、そのときの反射光又は透過光を素子で受
けてビーム径を測定するが、エネルギ密度が高い光ビー
ムが当たるとワイヤ又はスリットが熱的破損を受ける可
能性が高く、やはり大パワーの光ビームのビーム径計測
には不適当である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
比較的大パワーの光ビームのビーム径を、パワーの軽減
手段をとることなく簡単な装置を用い容易かつ適確に計
測することができる光ビーム径計測方法を擢供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、光学系により絞られた光ビームを
そのビーム径を測りたい位置に配したあらかじめコア径
が既知の光ファイバーに入射し、同光ファイバーの出射
側から出てくる光ビームのパワーを計測しながら同光フ
ァイバーを入射方向に対し垂直に移動させ、光ビームの
パワー計測値から検知する光ファイバーの移動距離と既
知のコア径との関係からビーム径を算定することを特徴
とする。

〔作用〕 本発明光ビーム径計測方法においては、ビーム径を測定
したい位置に光ビームの透過物質で製作されたコア径が
既知の光ファイバーを配置し、この光ファイバーの出射
側から出射されてくる光ビームのパワーをモニタリング
すると同時に、光フアイバー入射面を光ビームの進行方
向に垂直に動かす。すると光ビームが光ファイバーのク
ラッドにかかると、光がクラッド伝ばし始めてパワーが
落ちるので、上下方向、左右方向のパワーが落ち始める
地点の間隔の中央値をとることを何回か繰り返すことに
より、光ビームを光ファイバーの中央に通すことが可能
となる。この状態から上下方向又は左右方向に光ファイ
バーを移動させ、同様にパワーが落ち始める間隔ｌを求
め、コア径をｄｃとすると、ビーム径ｄｓは、ｄｓ＝ｄ
ｃ−１という関係より求めることができる。

〔実施例〕

本発明光ビーム計測方法の一実施例を図面について説明
すると、第１図は本方法を実施する装置の模式図、第２
図は本方法のビーム径計測要領を示し、同図（Ａ）は正
面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂに沿った側面図
、第３図は本方法のビーム径計測における算定式の説明
図、第４図は本方法と従来方法との計測値比較の説明図
である。

第１図において、光学系１により絞られた比較的大パワ
ーの光ビーム２のビーム径を測りたい位置に、光ビーム
２の透過物質例えば光ビーム２がＹＡＧレーザー光なら
ば石英で製作され、第２図に示すように、中心部のコア
３ａと周囲のクラッド３ｂとがらなリコア３ａの径が判
っている光ファイバー３が、その入射側の一端をｘＹＺ
方向の移動テーブル４に載置されている。

またこの光ファイバー３の出射側の他端に対向してパワ
ーメーター受光部５が配設されるとともに、同パワーメ
ーター受光部５にはパワーメーター計測部６及びペンレ
コーダー等の出力電圧計測装置７が直列して接続されて
いる。

このような装置構成において、光ビーム２が光ファイバ
ー３の入射側端に入射するが、光ビーム２が不可視光の
ときは、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光等の可視光をガイド光と
して用いて大まかな位置合わせを行う。そして光ファイ
バー３に光ビーム２が入光できれば、移動テーブル４に
より光ファイバー３の入射側端を入射方向に対し垂直面
内で上下方向、左右方法に移動させ、各方向のパワーが
落ち始める間隔の中央値をとるという操作を適宜回数繰
り返すことにより、光ビーム２を光ファイバー３のコア
３ａの中心に入光させる。

この状態において、第２図に示すように、光ファイバー
３を上下又は左右のいずれがの移動方向８に動かすと、
光ビーム２の光フアイバ一端面でのビーム径９は図示の
ようにコア３ａ内にあり、第３図のように、パワーが落
ち始める地点間の光ファイノ＼−移動距離１Ｏ（ｆ）を
計測することができ、このときビーム径９（ｄｓ）は、
コア３ａの径をｄｃとすると、ｄｓ＝ｄｓ−１で求める
こと力（できる。

第４図は、本方法により求めたビーム径のデータを、解
析値及びＣＣＤカメラを用し１て計測したデータと比較
したものであり、本方法により他方法とほぼ同等の計測
結果が得られることが明らかである。

かくして、この方法によれば、比較的大パワーの光ビー
ム２のビーム径を、特にパワーの軽減手段を用いること
なく、光ファイン＼−３とその入射側端を保持する移動
テーブル４と、光ファイバー３の出射側端に配置したパ
ワーメーター受光部５．パワーメーター計測部６及び出
力電圧計測装置７という、簡単な装置構成で、かつ簡便
な操作により、容易かつ適確に計測することができ、例
えばレーザー加工機における光学系の加工能力を低コス
トで容易に予測することができ産業上有効である。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、光学系により絞られた光ビー
ムをそのビーム径を測りたい位置に配したあらかじめコ
ア径が既知の光ファイバーに入射し、同光ファイバーの
出射側から出てくる光ビームのパワーを計測しながら同
光ファイバーを入射方向に対し垂直に移動させ、光ビー
ムのパワー計測値から検知する光ファイバーの移動距離
と既知のコア径との関係からビーム径を算定することに
より、比較的大パワーの光ビームのビーム径を、パワー
の軽減手段をとることなく簡単な装置を用い容易かつ適
確に計測することができる光ビーム径計測方法を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光ビーム計測方法の一実施例における実
施装置の模式図、第２図は本方法のビーム径計測要領を
示し、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂに沿った側面図、第３図は本方法のビーム径計測
における算定式の説明図、第４図は本方法と従来方法と
の計測値比較の説明図である。 第５図は従来方法の実施装置の模式図である。 １・・・光学系、２・・・光ビーム、３・・・光ファイ
バー　３ａ・・・コア、３ｂ・・・クラッド、４・・・
移動テーブル、５・・・パワーメーター受光部、６・・
・パワーメーター計測部、７・・・出力電圧計測装置、
８・・・光フアイバー移動方向、９・・・ビーム径、１
０・・・パワーが落ち始める地点間の光フアイバー移動
距離。 代理人　弁理士　塚　本　正　文 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学系により絞られた光ビームをそのビーム径を測りた
   い位置に配したあらかじめコア径が既知の光ファイバー
   に入射し、同光ファイバーの出射側から出てくる光ビー
   ムのパワーを計測しながら同光ファイバーを入射方向に
   対し垂直に移動させ、光ビームのパワー計測値から検知
   する光ファイバーの移動距離と既知のコア径との関係か
   らビーム径を算定することを特徴とする光ビーム径計測
   方法。