JPH055289B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザパワーメータに関するものであ
る。

（従来技術） 従来のレーザパワーメータは、第３図及び第４
図に示すように、金属製の熱伝導性基板１の一方
の面の中央に黒化吸収膜２が設けられ、該熱伝導
性基板１の反対側の面には黒化吸収膜２の外側に
位置するようにしてリング状に熱電対３が設けら
れ、更にその外側には冷却器４が設けられてセン
サー部５が構成された構造になつていた。

このようなセンサー部５をもつレーザパワーメ
ータは、測定すべきレーザ光が黒化吸収膜２に入
射されると、熱エネルギーに変換され、その熱エ
ネルギーは基板１の径方向に伝達され、冷却器４
で冷却される。このとき、基板１に配設されてい
る熱電対３の温接点部の温度上昇はレーザ光のパ
ワーに比例するので、これが増幅器で増幅されて
レーザパワーとして表示される。

この時の熱伝導性基板１の温度分布を第５図に
示す。第５図はレーザ光のパワー密度がガウシア
ンの場合であつて、横軸は基板１上の位置（中心
部Ｏ、冷却部Ｒ１）、縦軸は温度を示す。図より、
中心部Ｏ付近では急激に高温になつていることが
わかる。中心部Ｏ付近の温度は、レーザパワーに
比例し、基板１の熱伝導率と厚さに反比例する。
それ故、大出力の測定には熱伝導率が大きく、厚
い基板１を使用しなければならない。

しかしながら、熱伝導性基板１はその材料にも
制限があり、厚さも無制限に大きくすることはで
きない問題点がある。

また、ハイパワーを冷却器４で安定に冷却する
際に、電気的出力に影響を与えないようにする点
でも困難がある。

更に、ハイパワーになると、黒化吸収膜２の厚
さ方向でも温度差が大きくなり、黒化吸収膜２の
表面温度は基板１の温度上昇よりも高温になり、
黒化吸収膜２を損焼する危険がある。

かつまた、このような構造では、レーザ加工作
業中に並行してレーザパワーの測定が行えない問
題点がある。

このような問題点を解決するため、反射鏡の如
き反射型光学素子の裏面に熱電対を取り付けてレ
ーザパワーを測定することが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような反射型光学素子を用
いたレーザパワーメータでは、光学系中に反射型
光学素子が存在しないと実施できない問題点があ
る。

また、反射型光学素子では、光路を変更してし
まうため、光学系に自由に設けることができない
問題点がある。

本発明の目的は、光路を曲げることなく、また
反射型光学素子を持たない光学系でもレーザパワ
ーの測定が行え、しかもレーザ加工作業中に並行
してレーザパワーの測定を行えるレーザパワーメ
ータを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するための本発明の構成を、
実施例に対応する第１図及び第２図を参照して説
明すると、本発明はレーザ光６が透過する透光性
光学素子７の周辺部に熱電対３が設けられ、更に
その外側に冷却器４が設けられていることを特徴
とするものである。

（作用） このようなセンサー部５によれば、測定すべき
レーザ光６は従来のセンサー部とは違つて透光性
光学素子７を透過し、その一部が該透光性光学素
子７に吸収されて熱エネルギーとなり、該熱エネ
ルギーは透光性光学素子７を冷却器４の方向へ伝
達され、その過程で熱電対３で検出される。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。第１図は本発明の一実施例を示したもの
である。本実施例では、レーザ光６が透過する平
板状の透光性光学素子７の周辺部に熱電対３が接
着時により取り付けられて設けられ、更にその外
側には冷却器４が設けられてセンサー部５が構成
されている。熱電対３から出力されるレーザパワ
ーに比例した電気信号は、増幅器８で増幅されて
表示部９で表示されるようになつている。

レーザ光６のパワー測定のみを行うときには、
透光性光学素子７を通過したレーザ光６は危険な
ので吸収器１０を用い、その黒化吸収膜１１で吸
収し、冷却ジヤケツト１２で冷却するようになつ
ている。

このようなレーザパワーメータにおいては、測
定すべきレーザ光６は透光性光学素子７に直角に
入射されて該透光性光学素子７を透過し、その一
部が該透光性光学素子７で吸収されて熱エネルギ
ーになり、該透光性光学素子７の周辺部側に伝達
され、冷却器４で冷却される。この伝熱の際に生
ずる温度勾配を透光性光学素子７の周辺部に配置
された熱電対３で検出すれば、該透光性光学素子
７で吸収された熱エネルギーは透過したレーザパ
ワーに比例し、温度勾配は熱流に比例するので、
結局、熱電対３からは通過レーザパワーに比例し
た電気信号が取り出されることになる。この電気
信号が増幅器８で増幅され、表示部９で表示され
る。

レーザパワーの測定のみを行う場合には、透光
性光学素子７を通過したレーザ光６は、黒化吸収
膜１１で吸収され、冷却ジヤケツト１２で冷却さ
れるが、ここではパワー検出とは無関係なので、
冷却ジヤケツト１２としては十分に厚い金属材料
を使用することができ、自由に冷却することがで
きる。

第２図は本発明の他の実施例を示したものであ
る。本実施例は、レーザ加工機のレーザパワー測
定に本発明を適用した例を示したものである。即
ち、本実施例では、レーザ加工機の集束レンズを
レーザパワーメータの透光性光学素子７として兼
用し、冷却器４はレーザ加工機の光学筒１３の先
端に設けた例を示したものである。

このようにすると、レーザ加工作業中に並行し
てレーザパワーの測定を行うことができる。

ただし、この場合、集束レンズが短焦点レンズ
の場合に、レーザビーム径が大きく変化すると誤
差が大きくなるので、長焦点レンズか、測定用の
平板状で透光性の光学素子を使つて測定を行うこ
とが好ましい。

また、レンズよりなる透光性光学素子７を用い
た場合には、熱電対３はレンズに直接取り付けて
も、或いは第２図に示すようにレンズの他の材料
７Ａを密着させて、その材料７Ａに取り付けても
よい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るレーザパワ
ーメータによれば、下記のような効果を得ること
ができる。

(A) 光学系中に反射型光学素子が存在しなくても
実施することができる。

(B) 光路を変更しないで実施することができる。

(C) レーザ光を通過させつつそのパワーの測定を
行うので、レーザ加工作業中にレーザパワーの
測定も並行して行うことができる。

(D) 透光性光学素子に吸収される熱エネルギーは
僅かなので、その冷却も容易に行うことがで
き、且つハイパワーの測定でも容易に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザパワーメータの一
実施例の縦断面図、第２図は本発明の他の実施例
の縦断面図、第３図及び第４図は従来のレーザパ
ワーメータの縦断面図及び正面図、第５図は従来
のセンサー部における熱伝導性基板の温度分布図
である。 ３……熱電対、４……冷却器、５……センサー
部、６……レーザ光、７……透光性光学素子、８
……増幅器、９……表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光が透過する透光性光学素子の周辺部
   に熱電対が設けられ、更にその外側に冷却器が設
   けられてセンサー部が構成されていることを特徴
   とするレーザパワーメータ。 ２ 前記透光性光学素子がレンズである特許請求
   の範囲第１項に記載のレーザパワーメータ。