JPH0513857A - Optical fiber light convergence correction equipment in solid laser equipment - Google Patents

Optical fiber light convergence correction equipment in solid laser equipment

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Publication number
JPH0513857A
JPH0513857A JP16068691A JP16068691A JPH0513857A JP H0513857 A JPH0513857 A JP H0513857A JP 16068691 A JP16068691 A JP 16068691A JP 16068691 A JP16068691 A JP 16068691A JP H0513857 A JPH0513857 A JP H0513857A
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JP
Japan
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actuator
laser beam
condenser lens
optical fiber
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP16068691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kojima
実 小島
Mitsugi Terada
貢 寺田
Kazuyoshi Sudo
和義 数藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyachi Technos Corp
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Miyachi Technos Corp
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Miyachi Technos Corp, Mitsui Petrochemical Industries Ltd filed Critical Miyachi Technos Corp
Priority to JP16068691A priority Critical patent/JPH0513857A/en
Publication of JPH0513857A publication Critical patent/JPH0513857A/en
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Abstract

PURPOSE:To automatically adjust light convergence on an optical fiber to be the optimum state, by detecting the spread state of a laser beam, adjusting a condenser lens to be at a suitable position, and moving the second actuator by the same distance. CONSTITUTION:The intensity distribution of a laser beam is detected with a detection part 8. Said distribution shows the spread state of the laser beam, and data are inputted in an operation part 12. When the spread state exceeds a specified region, a signal for driving an actuator 9 is sent out to move a detection part 8, and a condenser lens 7 for correction use is moved. Since the refraction position of the laser beam is changed, the spread state of the laser beam in the detection part 8 is changed. When the spread is in the contraction direction, the loop is repeated. Thereby the first actuator 9 is controlled as far as a position where the spread of the laser beam becomes minimum. When the area of the focus in the detection part 8 becomes minimum, this is judged to be the optimum state by the operation part 12, which drives the second actuator by the travelling distance amount of the first actuator 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置における
熱レンズ効果や出力変動によってレーザビームが広がる
ことを補正する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for correcting the spread of a laser beam due to a thermal lens effect or output fluctuation in a solid-state laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、励起ランプでレーザ媒質を励起
してレーザ発振させる形式のレーザ共振器では、熱レン
ズ効果によってレーザビームが広がる現象が起こること
が知られている。この現象はレーザ媒質が加熱によって
レーザ媒質の径方向に屈折率分布ができることが原因で
ある。したがって熱レンズ効果や出力の変動などの要因
によってレーザ光の焦点距離が経時的に変動する性質が
ある。
2. Description of the Related Art Generally, in a laser resonator of a type in which a laser medium is excited by a pump lamp to cause laser oscillation, it is known that a laser beam spreads due to a thermal lens effect. This phenomenon is caused by the fact that the laser medium forms a refractive index distribution in the radial direction of the laser medium by heating. Therefore, there is a property that the focal length of laser light fluctuates with time due to factors such as the thermal lens effect and fluctuations in output.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このようにレーザ光の
広がりが変化すると、レーザ光を光ファイバに入射する
際集光レンズと光ファイバとの焦点距離が変動する。
When the spread of the laser light changes in this way, the focal length between the condenser lens and the optical fiber changes when the laser light enters the optical fiber.

【0004】このため従来は、出力を抑制したり、レー
ザ媒質の冷却装置を改善する等してレーザ媒質の過熱を
防止し、レーザビームの広がりを安定化させるようにし
ていたが、必要な出力が得られなかったり、装置が大型
化する等の問題がある。
Therefore, in the past, the output was suppressed or the cooling device for the laser medium was improved to prevent the laser medium from overheating and stabilize the spread of the laser beam. Cannot be obtained or the device becomes large.

【0005】しかも、これらの方法では変動幅を少なく
することはできても、完全に安定化させることはできな
いため変動に対応して光学系を手動で調整する必要があ
る。しかし、この調整は極めて面倒であるとともに、調
整が不十分であると、光ファイバへ入射する際の効率が
低下したり、光ファイバを損傷するなどの問題がある。
Moreover, although the fluctuation range can be reduced by these methods, it cannot be completely stabilized, so that it is necessary to manually adjust the optical system in response to the fluctuation. However, this adjustment is extremely troublesome, and if the adjustment is insufficient, there are problems that the efficiency at the time of incidence on the optical fiber is reduced and the optical fiber is damaged.

【0006】本発明は前記事項に鑑みてなされたもの
で、レーザ出力が変動しても光ファイバに常に焦点の合
ったレーザ光を入射することができ、併せて小形で十分
な出力が得られるようにした固体レーザ装置における光
ファイバ集光補正装置を提供することを技術的課題とす
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned matters. Even if the laser output fluctuates, the focused laser beam can always be made incident on the optical fiber, and at the same time, a compact and sufficient output can be obtained. It is a technical object to provide an optical fiber condensing correction device in such a solid-state laser device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、レーザ媒質とこのレーザ媒質に励起
光を投入するための励起ランプを備えたレーザ発振器か
ら出力されたレーザ光を、集光レンズを介して光ファイ
バに入射するレーザ装置において以下のような構成とし
た。
In order to solve the above technical problems, the present invention provides a laser beam output from a laser oscillator equipped with a laser medium and a pump lamp for introducing pumping light into the laser medium. The laser device that enters the optical fiber through the condenser lens has the following configuration.

【0008】即ち、前記レーザ発振器から出力されるレ
ーザ光の一部を分割する分岐器と、この分岐器の次段に
設けられ前記集光レンズと同一特性の修正用集光レンズ
と、この修正用集光レンズを通過したレーザ光を受光す
る検出部と、前記検出部または修正用集光レンズを光軸
方向に移動する第1アクチュエータと、前記光ファイバ
の受光口または集光レンズを光軸方向に移動する第2ア
クチュエータと、前記検出部の信号を受けて前記第1及
び第2アクチュエータを制御する演算部とを備え、前記
演算部は、前記修正用集光レンズにより検出部上に照射
されたレーザ光の焦点がずれた場合これを検出し、検出
部または修正用集光レンズを光軸方向に移動させて焦点
を結ぶようにし、このときの検出部または修正用集光レ
ンズの移動量と同一量、前記集光レンズまたは光ファイ
バの受光口を移動させるよう構成したことを技術的手段
とする。
That is, a branching device for splitting a part of the laser light output from the laser oscillator, a correcting condensing lens provided at the next stage of the branching device and having the same characteristics as the condensing lens, and this correcting lens. Section for receiving the laser beam that has passed through the optical condensing lens, a first actuator for moving the detecting section or the correcting condensing lens in the optical axis direction, and a light receiving port of the optical fiber or the condensing lens for the optical axis. A second actuator that moves in a direction, and a calculation unit that receives the signal from the detection unit and controls the first and second actuators, and the calculation unit irradiates the detection unit with the correction condensing lens. If the focal point of the generated laser light is deviated, it is detected and the detector or the correction condenser lens is moved in the direction of the optical axis so as to form a focus. Same as quantity The amount, the technical means by being configured to move the light receiving port of the condenser lens or an optical fiber.

【0009】なお、修正用集光レンズと分岐器との間に
バンドパスフィルタを介挿することもできる。
A bandpass filter may be inserted between the correcting condenser lens and the branching device.

【0010】[0010]

【作用】検出部によりレーザビームの広がり状態を検出
し、そのデータに基づいて第1アクチュエータを作動さ
せて修正用集光レンズの位置を適位置に調整し、このデ
ータに基づいて第2アクチュエータを同距離だけ移動さ
せるように構成したので、レーザビームの光ファイバへ
の集光性を常時最適な状態に自動調整することができ
る。このため、光ファイバへの結合効率が悪化すること
はない。
The detecting unit detects the spread state of the laser beam, operates the first actuator based on the data, adjusts the position of the correcting condenser lens to an appropriate position, and based on this data, operates the second actuator. Since it is configured to move by the same distance, it is possible to automatically and automatically adjust the converging property of the laser beam to the optical fiber to the optimum state. Therefore, the coupling efficiency with the optical fiber does not deteriorate.

【0011】また、レーザ出力を抑制したり、レーザ媒
質を冷却を強化するものではないため、小形で十分な出
力が得られる。ここで、修正用集光レンズは、集光レン
ズと同一特性のものが使用される。すなわち、屈折率、
焦点距離、コーティングの有無、コーティング材の種類
など、全ての条件、特性が同一であることである。
Further, since the laser output is not suppressed or the cooling of the laser medium is not strengthened, a small size and sufficient output can be obtained. Here, the correcting condenser lens has the same characteristics as the condenser lens. That is, the refractive index,
All conditions and characteristics such as focal length, presence or absence of coating, and type of coating material are the same.

【0012】分岐器はビームスプリッタの他、プリズ
ム、半透過鏡などを使用できる。なお、検出部または修
正用集光レンズの移動量と同一量、前記集光レンズまた
は光ファイバの受光口を移動させることの意味は以下の
通りである。
The branching device may be a beam splitter, a prism, a semi-transmissive mirror or the like. The meaning of moving the condenser lens or the light receiving port of the optical fiber by the same amount as that of the detector or the correcting condenser lens is as follows.

【0013】まず、修正用集光レンズの移動量を検出し
て集光レンズを移動させるときは、同一方向に同一距離
移動させる。検出部の移動量を検出して集光レンズを移
動させるときは、反対方向に同一距離移動させる。
First, when the amount of movement of the correcting condenser lens is detected and the condenser lens is moved, the condenser lens is moved in the same direction by the same distance. When the amount of movement of the detector is detected and the condenser lens is moved, they are moved in the opposite direction by the same distance.

【0014】修正用集光レンズの移動量を検出して光フ
ァイバの受光口を移動させるときは、反対方向に同一距
離移動させる。検出部の移動量を検出して光ファイバの
受光口を移動させるときは、同一方向に同一距離移動さ
せる。
When the amount of movement of the correcting condenser lens is detected and the light receiving port of the optical fiber is moved, it is moved in the opposite direction by the same distance. When the amount of movement of the detector is detected to move the light receiving port of the optical fiber, they are moved in the same direction and by the same distance.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の実施例を図1に基づいて説明する。
棒状に形成されたレーザ媒質1の近傍に励起光を投入す
るための励起ランプ2が配置されており、また、レーザ
媒質1の両端側に全反射鏡20aと半透過鏡20bが配
置されている。そして、励起ランプ2で励起されたレー
ザ媒質1からレーザ光が発生し、全反射鏡20aと半透
過鏡20bとの間で反射が繰り返されることによって光
を増幅させるようなレーザ発振器3が構成されている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An excitation lamp 2 for injecting excitation light is arranged in the vicinity of a rod-shaped laser medium 1, and a total reflection mirror 20a and a semi-transmission mirror 20b are arranged on both ends of the laser medium 1. .. Then, laser light is generated from the laser medium 1 excited by the excitation lamp 2, and laser light is amplified by repeating reflection between the total reflection mirror 20a and the semi-transmission mirror 20b. ing.

【0016】前記半透過鏡20bのレーザ透過側には分
岐器としてのビームスプリッタ6が設置され、これによ
りレーザ発振器3から出力されたレーザ光が直進方向と
直角方向とに分岐される。そして、直角方向に分岐され
たレーザ光は集光レンズ4を介して光ファイバ5に入光
する。前記集光レンズ4は第2アクチュエータ11によ
って支持され、光軸方向に移動することができるように
なっている。
A beam splitter 6 as a branching device is installed on the laser transmitting side of the semi-transmissive mirror 20b, whereby the laser beam output from the laser oscillator 3 is branched into a straight traveling direction and a perpendicular direction. Then, the laser light branched in the right angle direction enters the optical fiber 5 through the condenser lens 4. The condenser lens 4 is supported by the second actuator 11 so that it can move in the optical axis direction.

【0017】一方、前記ビームスプリッタ6の背面には
特定周波数のみを通過させるためのバンドパスフィルタ
21が設けられており、その通過周波数は可視光を除去
できるよう1.06μmに設定されている。バンドパス
フィルタ21の次段には前記集光レンズ4と同一特性の
修正用集光レンズ7が設けられている。
On the other hand, a bandpass filter 21 for passing only a specific frequency is provided on the back surface of the beam splitter 6, and the passing frequency is set to 1.06 μm so as to remove visible light. A correcting condenser lens 7 having the same characteristics as the condenser lens 4 is provided at the next stage of the bandpass filter 21.

【0018】そしてこの修正用集光レンズ7の後段に
は、修正用集光レンズ7を通過したレーザ光を受光する
検出部8としての一次元フォトディテクタアレイが設け
られている。この検出部8は第1アクチュエータ9によ
り支持され光軸方向に移動可能になっている。
A one-dimensional photodetector array serving as a detector 8 for receiving the laser beam that has passed through the correcting condensing lens 7 is provided after the correcting condensing lens 7. The detector 8 is supported by the first actuator 9 and is movable in the optical axis direction.

【0019】なお、前記第1アクチュエータ9はフォト
ディテクタアレイ8または修正用集光レンズ7の内いず
れか一方を移動可能に支持すればよく、また、第2アク
チュエータ11は光ファイバ5の受光口10または集光
レンズ4の内一方を移動可能に支持してあればよい。
The first actuator 9 may movably support either the photodetector array 8 or the correcting condenser lens 7, and the second actuator 11 may be the light receiving port 10 of the optical fiber 5. It suffices if one of the condenser lenses 4 is movably supported.

【0020】前記検出部8の出力信号は演算部12に入
力され、検出部8に照射されたレーザビームの広がり状
態が数値化される。そして前記修正用集光レンズ7をい
ずれの方向にどれだけ移動させればレーザビームの広が
りが最小となるかを演算して、前記第1アクチュエータ
9を作動させるよう構成してある。前記第1アクチュエ
ータ9及び第2アクチュエータ11はサーボモータ、ス
テッピングモータ、またはリニアステッピングモータが
使用され演算部12からの指令によって所定距離の移送
ができるようになっている。
The output signal of the detection unit 8 is input to the calculation unit 12, and the spread state of the laser beam applied to the detection unit 8 is digitized. The first actuator 9 is actuated by calculating how much the correction condensing lens 7 should be moved in which direction to minimize the divergence of the laser beam. A servo motor, a stepping motor, or a linear stepping motor is used as the first actuator 9 and the second actuator 11, and the first actuator 9 and the second actuator 11 can be moved by a predetermined distance according to a command from the arithmetic unit 12.

【0021】また、夫々のアクチュエータには移動量検
出手段としてポテンショメータ、ロータリーエンコー
ダ、リニアエンコーダなどが取り付けられており、その
修正用集光レンズ7、あるいは集光レンズ4の焦点位置
を絶対位置として、前記アクチュエータの移動量を前記
演算部12に出力できるようになっている。
Further, a potentiometer, a rotary encoder, a linear encoder, etc. are attached to each actuator as moving amount detecting means, and the focal position of the correcting condensing lens 7 or the condensing lens 4 is set as an absolute position. The movement amount of the actuator can be output to the calculation unit 12.

【0022】なお、前記アクチュエータがステッピング
モータである場合、修正用レンズを移動させて焦点を合
わせたときの制御量がそのまま移動量として利用できる
のでそれ自体移動量検出手段を構成する。
When the actuator is a stepping motor, the control amount when the correction lens is moved to focus the image can be used as it is as the movement amount, so that the actuator itself constitutes the movement amount detecting means.

【0023】以下、動作例を説明する。レーザ発振器3
の動作中において、レーザビームは、ビームスプリッタ
6によって直角方向に分岐され光ファイバ5の受光口1
0に入射するとともに、ビームスプリッタ6を透過した
レーザビームはバンドパスフィルタ21、修正用集光レ
ンズ7を介して検出部8を照射する。そして、検出部8
でレーザビームの強度分布が検出される。
An operation example will be described below. Laser oscillator 3
During operation of the laser beam, the laser beam is split at a right angle by the beam splitter 6 and the light receiving port 1 of the optical fiber 5 is split.
The laser beam that has entered 0 and transmitted through the beam splitter 6 illuminates the detection unit 8 via the bandpass filter 21 and the correction condenser lens 7. And the detection unit 8
The intensity distribution of the laser beam is detected by.

【0024】この強度分布はレーザビームの広がり状態
を示しており、この情報が演算部12に入力される。そ
して演算部12で広がり状態が規定以内であるか否かが
判断され、規定以上である場合には、アクチュエータ9
を駆動する信号を送出して検出部8を移動させる。
This intensity distribution shows the spread state of the laser beam, and this information is input to the arithmetic unit 12. Then, the calculation unit 12 determines whether or not the spread state is within the specified range.
Is sent to move the detector 8.

【0025】この場合、検出部8におけるレーザビーム
の強度分布をパターン認識し、修正用集光レンズ7をい
ずれの方向に移動させると広がりが縮小するかをも同時
に判断するが、いずれとも判断できなかった場合には修
正用集光レンズ7をいずれかの方向に移動させる。
In this case, the intensity distribution of the laser beam in the detection unit 8 is recognized as a pattern, and in which direction the correction condensing lens 7 is moved to reduce the spread, it is also determined. If not, the correcting condensing lens 7 is moved in either direction.

【0026】そして、修正用集光レンズ7が移動する
と、レーザビームの屈折位置(焦点距離)が変化するた
め検出部8におけるレーザビームの広がり状態が変化す
るが、この変化方向を再度演算部12で判断し、変化方
向が広がりの縮小する方向であるか否かが判断される。
When the correcting condenser lens 7 moves, the refraction position (focal length) of the laser beam changes, so that the spread state of the laser beam in the detector 8 changes. Then, it is determined whether or not the change direction is the direction in which the spread is reduced.

【0027】広がりの変化方向が縮小の方向である場合
には前記したループを反復することによってレーザビー
ムの広がりが最小となる位置まで第1アクチュエータ9
を制御する。一方、広がりの変化方向が拡大のする方向
である場合には第1アクチュエータ9を逆方向に駆動し
た後、同様にしてレーザビームの広がりが最小となる位
置まで第1アクチュエータ9を制御する。
When the changing direction of the divergence is the reducing direction, the first actuator 9 is moved to a position where the divergence of the laser beam is minimized by repeating the loop described above.
To control. On the other hand, when the changing direction of the spread is the expanding direction, the first actuator 9 is driven in the opposite direction, and then the first actuator 9 is similarly controlled to a position where the spread of the laser beam is minimized.

【0028】そして、検出部8における焦点が最小面積
になったとき、演算部12は最良状態と判断し、第2ア
クチュエータを第1アクチュエータ9の移動距離と同じ
分だけ駆動する。
When the focus in the detection unit 8 reaches the minimum area, the calculation unit 12 determines that it is in the best state and drives the second actuator by the same distance as the moving distance of the first actuator 9.

【0029】集光レンズ4と修正用集光レンズ7とは同
一特性にしてあるため、集光レンズ4は光ファイバ5の
受光口10に焦点を結ぶ位置で停止する。以上の動作に
よって広がりのない良質なレーザビームを得ることがで
き、エネルギーの集中化を図ることができる。したがっ
て、光ファイバ5への入射が容易になるとともに、損失
のない強力なレーザビームを入射することができる。
Since the condensing lens 4 and the correcting condensing lens 7 have the same characteristics, the condensing lens 4 stops at the position where the light receiving port 10 of the optical fiber 5 is focused. By the above operation, a good quality laser beam without spread can be obtained and energy can be concentrated. Therefore, it becomes easy to enter the optical fiber 5, and it is possible to enter a strong laser beam without loss.

【0030】なお、前記実施例では集光レンズ4と検出
部8とを夫々光軸方向に移動させて最良点を検出するよ
うに構成したが、これに加えて、集光レンズ4と検出部
8とを夫々光軸と直角方向にも移動させ、2次元上で最
良点を検出し、集光レンズ4と検出部8とを3次元上で
移動させるようにすることもできる。この場合には、検
出部8を2次元フォトディテクタアレイとするととも
に、第1及び第2アクチュエータ9、11を3次元対応
の3チャンネル型とすればよい。この方式によれば完全
な焦点管理が可能となる。
In the above embodiment, the condenser lens 4 and the detector 8 are moved in the optical axis direction to detect the best point, but in addition to this, the condenser lens 4 and the detector 8 are also arranged. It is also possible to move 8 and 8 respectively in the direction perpendicular to the optical axis to detect the best point in two dimensions, and move the condenser lens 4 and the detection unit 8 in three dimensions. In this case, the detection unit 8 may be a two-dimensional photodetector array, and the first and second actuators 9 and 11 may be three-dimensional corresponding three-channel type. This method enables complete focus management.

【0031】この3次元移動制御を実現する他の具体例
を第2実施例として説明する。これは、前記第1の実施
例に前記検出部8及び修正用集光レンズ7を光軸と直交
する方向に一体に移動する第3アクチュエータ30と、
前記光ファイバの受光口10及び集光レンズ4を光軸と
直交する方向に一体に移動する第4アクチュエータ31
とをさらに備えた構成である。
Another specific example for realizing this three-dimensional movement control will be described as a second embodiment. This is the third actuator 30 that integrally moves the detection unit 8 and the correction condensing lens 7 in the direction orthogonal to the optical axis in the first embodiment,
A fourth actuator 31 that integrally moves the light receiving port 10 of the optical fiber and the condenser lens 4 in a direction orthogonal to the optical axis.
And is further provided.

【0032】そして、演算部12は、前記修正用集光レ
ンズ7により検出部8上に照射されたレーザビームの照
射位置がずれた場合これを検出し、検出部8及び修正用
集光レンズ7を光軸と直交する方向に移動させ、このと
きの検出部8及び修正用集光レンズ7の移動量と同一
量、前記集光レンズ4及び光ファイバ5の受光口10を
移動させる。
Then, the calculation unit 12 detects the deviation of the irradiation position of the laser beam irradiated on the detection unit 8 by the correction condensing lens 7, and detects this, and the detection unit 8 and the correction condensing lens 7 are detected. Is moved in the direction orthogonal to the optical axis, and the condenser lens 4 and the light receiving port 10 of the optical fiber 5 are moved by the same amount as the movement amount of the detection unit 8 and the correction condenser lens 7 at this time.

【0033】より具体的に説明すると、図2ないし図4
のように、前記受光口10は支持アーム22によって集
光レンズ4と一体的に支持されている。そして集光レン
ズ4は第4アクチュエータ31によって支持され、光軸
に直交するXY平面上で移動することができるように構
成されている。そして、支持アーム22に実施例1の第
2アクチュエータと同様に作用して集光レンズ4の焦点
を調節する第2アクチュエータ11が設けられている。
これは集光レンズ4受光口10間の間隔を広狭調節する
ものである。
More specifically, FIG. 2 to FIG.
As described above, the light receiving port 10 is supported integrally with the condenser lens 4 by the support arm 22. The condenser lens 4 is supported by the fourth actuator 31 and is configured to be movable on the XY plane orthogonal to the optical axis. The support arm 22 is provided with the second actuator 11 that acts in the same manner as the second actuator of the first embodiment to adjust the focus of the condenser lens 4.
This is to adjust the distance between the condenser lens 4 and the light receiving port 10 to be wide or narrow.

【0034】前記第4アクチュエータ31は集光レンズ
4をX方向に移動させるためのステッピングモータ31
aと、Y方向に移動させるためのステッピングモータ3
1bからなっている。ステッピングモータ31aはフレ
ーム31cに取り付けられており、このフレーム31c
に前記集光レンズ4がスライド可能に支持されている。
集光レンズ4とステッピングモータ31aとはラックア
ンドピニオン機構で結合されている。ステッピングモー
タ31bは固定フレーム31dに取り付けられており、
この固定フレーム31dに前記フレーム31cがスライ
ド可能に設けられている。そして、このフレーム31c
とステッピングモータ31bとはラックアンドピニオン
機構で結合されている。
The fourth actuator 31 is a stepping motor 31 for moving the condenser lens 4 in the X direction.
a and a stepping motor 3 for moving in the Y direction
It consists of 1b. The stepping motor 31a is attached to the frame 31c.
The condenser lens 4 is slidably supported on the.
The condenser lens 4 and the stepping motor 31a are connected by a rack and pinion mechanism. The stepping motor 31b is attached to the fixed frame 31d,
The frame 31c is slidably provided on the fixed frame 31d. And this frame 31c
The stepping motor 31b and the stepping motor 31b are connected by a rack and pinion mechanism.

【0035】一方、前記ビームスプリッタ6の背面には
特定波長のみを通過させるためのバンドパスフィルタ2
1が設けられており、その通過波長は可視光を除去でき
るよう1.06μmに設定されている。バンドパスフィ
ルタ21の次段には前記集光レンズ4と同一特性の修正
用集光レンズ7が設けられている。
On the other hand, on the back side of the beam splitter 6, there is a bandpass filter 2 for passing only a specific wavelength.
1 is provided, and its passing wavelength is set to 1.06 μm so as to remove visible light. A correcting condenser lens 7 having the same characteristics as the condenser lens 4 is provided at the next stage of the bandpass filter 21.

【0036】そしてこの修正用集光レンズ7の後段に
は、修正用集光レンズ7を通過したレーザビームを受光
する検出部8としての二次元フォトダイオードアレイが
設けられている。前記修正用集光レンズ7はアーム23
を介して検出部8に固定されており、検出部8と一体的
に移動できるようになっている。この検出部8は第3ア
クチュエータ30により支持され光軸と直交する方向に
移動可能になっている。即ち、この第3アクチュエータ
30は検出部8をX方向に移動させるためのステッピン
グモータ30aと、Y方向に移動させるためのステッピ
ングモータ30bからなっている。そして、アーム23
に、実施例1の第1アクチュエータと同様に作用して集
光レンズ4の焦点を調節する第1アクチュエータ9が設
けられている。これは集光レンズ7と検出部8間の間隔
を広狭調節するものである。
A two-dimensional photodiode array serving as a detector 8 for receiving the laser beam that has passed through the correcting condenser lens 7 is provided at the subsequent stage of the correcting condenser lens 7. The correction condenser lens 7 is an arm 23.
It is fixed to the detection unit 8 via the, and can be moved integrally with the detection unit 8. The detector 8 is supported by the third actuator 30 and is movable in the direction orthogonal to the optical axis. That is, the third actuator 30 includes a stepping motor 30a for moving the detecting unit 8 in the X direction and a stepping motor 30b for moving the detecting unit 8 in the Y direction. And the arm 23
In addition, a first actuator 9 that adjusts the focus of the condenser lens 4 by operating similarly to the first actuator of the first embodiment is provided. This is to adjust the distance between the condenser lens 7 and the detector 8 to be wide or narrow.

【0037】ステッピングモータ30aはフレーム30
cに取り付けられており、このフレーム30cに前記検
出部8がスライド可能に支持されている。検出部8とス
テッピングモータ30aとはラックアンドピニオン機構
で結合されている。ステッピングモータ30bは固定フ
レーム30dに取り付けられており、この固定フレーム
30dに前記フレーム30cがスライド可能に設けられ
ている。そして、このフレーム30cとステッピングモ
ータ30bとはラックアンドピニオン機構で結合されて
いる。
The stepping motor 30a is a frame 30.
The detection unit 8 is slidably supported on the frame 30c. The detection unit 8 and the stepping motor 30a are connected by a rack and pinion mechanism. The stepping motor 30b is attached to a fixed frame 30d, and the frame 30c is slidably provided on the fixed frame 30d. The frame 30c and the stepping motor 30b are connected by a rack and pinion mechanism.

【0038】前記検出部8の出力信号は演算部12に入
力され、検出部8に照射されたXY座標上でのレーザビ
ームの位置が数値化される。そして前記検出部8をいず
れの方向にどれだけ移動させればレーザビームの位置が
検出部8の中央部(予め設定された特定位置を含む)と
なるかを演算して、前記第3アクチュエータ30を作動
させるよう構成してある。
The output signal of the detection unit 8 is input to the calculation unit 12, and the position of the laser beam irradiated on the detection unit 8 on the XY coordinates is digitized. Then, the third actuator 30 is operated by calculating how much the detecting unit 8 should be moved in any direction so that the position of the laser beam becomes the central portion of the detecting unit 8 (including a predetermined specific position). Is configured to operate.

【0039】なお、前記第3アクチュエータ30及び第
4アクチュエータ31も前記ステッピングモータの他、
サーボモータ、またはリニアステッピングモータを使用
することができ、演算部12からの指令でその駆動量が
制御されるようになっている。
In addition to the stepping motor, the third actuator 30 and the fourth actuator 31 are also
A servo motor or a linear stepping motor can be used, and the drive amount thereof is controlled by a command from the arithmetic unit 12.

【0040】また、夫々のアクチュエータには移動量検
出手段としてポテンショメータ、ロータリーエンコー
ダ、リニアエンコーダなどが取り付けられており、検出
部8の中心を絶対位置として、前記アクチュエータの移
動量を前記演算部12に出力できるようになっている。
Further, a potentiometer, a rotary encoder, a linear encoder, etc. are attached to each actuator as moving amount detecting means, and the moving amount of the actuator is sent to the calculating unit 12 with the center of the detecting unit 8 as an absolute position. It can be output.

【0041】なお、前記アクチュエータがステッピング
モータである場合、修正用レンズを移動させて照射位置
を合わせたときの制御量がそのまま移動量として利用で
きるのでそれ自体移動量検出手段を構成する。
When the actuator is a stepping motor, the control amount when the correction lens is moved and the irradiation position is adjusted can be used as it is as the movement amount, so that it constitutes the movement amount detecting means itself.

【0042】以下、動作例を説明する。レーザ発振器3
の動作中において、レーザビームは、ビームスプリッタ
6によって直角方向に分岐され、集光レンズ4を介して
光ファイバ5の受光口10に入射する。一方、ビームス
プリッタ6を透過したレーザビームはバンドパスフィル
タ21、修正用集光レンズ7を介して検出部8を照射す
る。そして、検出部8でレーザビームの照射位置が検出
される。
An operation example will be described below. Laser oscillator 3
During the operation of 1, the laser beam is branched in a right angle direction by the beam splitter 6 and is incident on the light receiving port 10 of the optical fiber 5 via the condenser lens 4. On the other hand, the laser beam transmitted through the beam splitter 6 irradiates the detection unit 8 via the bandpass filter 21 and the correction condenser lens 7. Then, the detector 8 detects the irradiation position of the laser beam.

【0043】この情報が演算部12に入力される。そし
て演算部12で広がり状態が規定以内であるか否かが判
断され、この照射位置が検出部8の基準位置からずれて
いる場合には、アクチュエータ30を駆動する信号を送
出して照射位置が前記基準位置となるよう検出部8を移
動させる。ここで、演算部12はこの移動量をXY座標
上の距離で記憶する。
This information is input to the arithmetic unit 12. Then, the calculation unit 12 determines whether or not the spread state is within the specified range, and when the irradiation position is deviated from the reference position of the detection unit 8, a signal for driving the actuator 30 is sent to determine the irradiation position. The detection unit 8 is moved so as to reach the reference position. Here, the calculation unit 12 stores this movement amount as a distance on the XY coordinates.

【0044】続いて、演算部12はこの記憶に基づい
て、第4アクチュエータ31を第3アクチュエータ30
の移動方向、移動距離と同一方向に同一距離だけ駆動す
る。集光レンズ4と修正用集光レンズ7とは同一特性に
してあるため、集光レンズ4の照射位置は光ファイバ5
の受光口10の中心位置と一致する。
Subsequently, the arithmetic unit 12 sets the fourth actuator 31 to the third actuator 30 based on this storage.
It is driven by the same distance in the same direction as the moving direction and moving distance. Since the condenser lens 4 and the correcting condenser lens 7 have the same characteristics, the irradiation position of the condenser lens 4 is the optical fiber 5
Coincides with the center position of the light receiving port 10.

【0045】以上の動作に加えて、実施例1で説明した
焦点の調整と同一の操作が第1,第2アクチュエータ
9,11と演算部12とにより行われる。以上の動作に
よって、エネルギーの集中化を図ることができ、効率の
高い結合が可能になる。
In addition to the above operation, the same operation as the focus adjustment described in the first embodiment is performed by the first and second actuators 9 and 11 and the arithmetic unit 12. By the above operation, energy can be concentrated and highly efficient coupling is possible.

【0046】以上のように第2実施例によれば、集光レ
ンズ4の焦点を受光口10に合わせることができるとと
もに、受光口10の中心にレーザ光の照射位置を合わせ
ることができ、光ファイバとの結合をより最良の状態と
することができる。
As described above, according to the second embodiment, the focal point of the condenser lens 4 can be adjusted to the light receiving port 10, and the irradiation position of the laser beam can be adjusted to the center of the light receiving port 10 so that The coupling with the fiber can be better.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、検出部によりレーザビ
ームの広がり状態を検出し、そのデータに基づいて第1
アクチュエータを作動させて補正すべき距離情報を得
て、その後、この距離情報分だけ第2アクチュエータを
作動させて光ファイバの受光口に焦点を結ぶよう構成し
たので、レーザビームの集光性を常に管理できかつ自動
的に調整することができる。このため、熱レンズ効果な
どの要因により集光レンズによる光ファイバへの焦点が
ずれてもこれをこれをただちに補正でき光ファイバとの
結合を常時最良の状態のものとすることができる。
According to the present invention, the divergence state of the laser beam is detected by the detector, and the first state is detected based on the data.
Since the actuator is operated to obtain the distance information to be corrected, and then the second actuator is operated by the distance information to focus on the light receiving port of the optical fiber, the converging property of the laser beam is always maintained. It can be managed and adjusted automatically. Therefore, even if the focus of the condenser lens on the optical fiber deviates due to factors such as the thermal lens effect, this can be immediately corrected, and the coupling with the optical fiber can always be in the best state.

【0048】また、レーザ出力を抑制したり、レーザ媒
質を冷却を強化することなく焦点の管理ができ、小形で
十分な出力が得られる。
Further, the focus can be controlled without suppressing the laser output or strengthening the cooling of the laser medium, and a sufficient output can be obtained in a small size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施例を示す側面図FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2実施例を示す側面図FIG. 2 is a side view showing a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2実施例を示す要部の斜視図FIG. 3 is a perspective view of an essential part showing a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2実施例を示す要部の斜視図FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ媒質 2 励起ランプ 3 レーザ発振器 4 集光レンズ 5 光ファイバ 6 ビームスプリッタ 7 修正用集光レンズ 8 検出部 9 第1アクチュエータ 10 受光口 11 第2アクチュエータ 12 演算部 30 第3アクチュエータ 31 第4アクチュエータ 1 Laser Medium 2 Excitation Lamp 3 Laser Oscillator 4 Condenser Lens 5 Optical Fiber 6 Beam Splitter 7 Corrective Condenser Lens 8 Detecting Section 9 First Actuator 10 Light Receiving Port 11 Second Actuator 12 Arithmetic Section 30 Third Actuator 31 Fourth Actuator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 数藤 和義 千葉県野田市二ツ塚95番地の3ミヤチテク ノス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kazuyoshi Sato 3 Miyachi Technos Co., Ltd. 3 at 95 Futatsuka, Noda City, Chiba Prefecture

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザ媒質とこのレーザ媒質に励起光を
投入するための励起ランプを備えたレーザ発振器から出
力されたレーザ光を、集光レンズを介して光ファイバに
入射するレーザ装置において、 前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を分割
する分岐器と、この分岐器の次段に設けられ前記集光レ
ンズと同一特性の修正用集光レンズと、この修正用集光
レンズを通過したレーザ光を受光する検出部と、前記検
出部または修正用集光レンズを光軸方向に移動する第1
アクチュエータと、前記光ファイバの受光口または集光
レンズを光軸方向に移動する第2アクチュエータと、前
記検出部の信号を受けて前記第1及び第2アクチュエー
タを制御する演算部とを備え、 前記演算部は、前記修正用集光レンズにより検出部上に
照射されたレーザ光の焦点がずれた場合これを検出し、
検出部または修正用集光レンズを光軸方向に移動させて
焦点を結ぶようにし、このときの検出部または修正用集
光レンズの移動量と同一量、前記集光レンズまたは光フ
ァイバの受光口を移動させるよう構成したことを特徴と
する固体レーザ装置における光ファイバ集光補正装置。
Claim: What is claimed is: 1. A laser beam output from a laser oscillator having a laser medium and a pump lamp for introducing pump light into the laser medium is incident on an optical fiber through a condenser lens. In the laser device, a branching device for splitting a part of the laser beam output from the laser oscillator, a correcting condensing lens provided in the next stage of the branching device and having the same characteristics as the condensing lens, and the correcting lens Detecting section for receiving the laser beam that has passed through the light collecting condenser lens, and a first moving the detecting section or the correcting light collecting lens in the optical axis direction.
An actuator, a second actuator that moves a light receiving port or a condenser lens of the optical fiber in an optical axis direction, and a computing unit that receives a signal from the detection unit and controls the first and second actuators, The arithmetic unit detects this when the focus of the laser beam irradiated on the detection unit by the correction condenser lens is deviated,
The detecting unit or the correcting condenser lens is moved in the optical axis direction to form a focal point, and the same amount as the moving amount of the detecting unit or the correcting condenser lens at this time, the receiving lens or the optical fiber receiving port An optical fiber condensing correction device in a solid-state laser device, characterized in that it is configured to move.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102081200A (en) * 2010-12-20 2011-06-01 长春理工大学 Adaptive optical fiber coupling and output collimation device for variable light beam quality laser
JP2022526846A (en) * 2019-04-12 2022-05-26 プレシテック ゲーエムベーハー ウント ツェーオー カーゲー Devices and methods for determining the focal position of a laser beam

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