JPH057650B2 - - Google Patents
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- JPH057650B2 JPH057650B2 JP61230471A JP23047186A JPH057650B2 JP H057650 B2 JPH057650 B2 JP H057650B2 JP 61230471 A JP61230471 A JP 61230471A JP 23047186 A JP23047186 A JP 23047186A JP H057650 B2 JPH057650 B2 JP H057650B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザエネルギーを使用して各種加
工を行うレーザ加工機等に使用される折り返しミ
ラー、あるいは加工機内のレーザ共振器に使用さ
れる全反射ミラーに入射するレーザ出力及びこの
変動を高速応答性をもつてモニターであるレーザ
パワーモニターミラーに関するものである （従来の技術及び問題点） レーザエネルギーを利用して金属、非金属材料
等を加工するレーザ加工機において、レーザ出力
及びその変動は貴重なパラメータとなる。このレ
ーザ出力の計測で従来より行なわれている方法は
大きく２つに分けられる。
工を行うレーザ加工機等に使用される折り返しミ
ラー、あるいは加工機内のレーザ共振器に使用さ
れる全反射ミラーに入射するレーザ出力及びこの
変動を高速応答性をもつてモニターであるレーザ
パワーモニターミラーに関するものである （従来の技術及び問題点） レーザエネルギーを利用して金属、非金属材料
等を加工するレーザ加工機において、レーザ出力
及びその変動は貴重なパラメータとなる。このレ
ーザ出力の計測で従来より行なわれている方法は
大きく２つに分けられる。
一つはレーザ発振器から加工用テーブルにレー
ザ光を導く途中にレーザ出力計を随時挿入し、間
欠的にレーザ出力をチエツクしようとする方法で
あり、他はビームスプリツター等でレーザビーム
の一部を取り出し、それをレーザ出力計に導入す
る方法である。
ザ光を導く途中にレーザ出力計を随時挿入し、間
欠的にレーザ出力をチエツクしようとする方法で
あり、他はビームスプリツター等でレーザビーム
の一部を取り出し、それをレーザ出力計に導入す
る方法である。
前者の方法はリアルタイムでレーザ出力を常時
監視するのではなく、定時的なチエツク、あるい
は何等かの不都合が生じた時にチエツクする間欠
的な方法であり、また高出力レーザ用出力計は高
価かつ市販品が少なく、通常チヨツパー等でレー
ザ出力を分割低減させ、低出力用レーザ出力計で
計る方法が一般にとられており、計測系が複雑に
なり、かつ計測時に加工ができないという欠点を
有する。
監視するのではなく、定時的なチエツク、あるい
は何等かの不都合が生じた時にチエツクする間欠
的な方法であり、また高出力レーザ用出力計は高
価かつ市販品が少なく、通常チヨツパー等でレー
ザ出力を分割低減させ、低出力用レーザ出力計で
計る方法が一般にとられており、計測系が複雑に
なり、かつ計測時に加工ができないという欠点を
有する。
後者の方法はビームスプリツターでレーザ光の
一部を取り出し、それを低出力用レーザ出力計で
常時監視可能であり、リアルタイムでレーザ出力
及びその変動をチエツクできるが、高エネルギー
においてはZnSe等の非常に高価な材質のビーム
スプリツターが必要となり、レーザビームの口径
が大きくなると、その材料さえも入手困難な状況
にある。
一部を取り出し、それを低出力用レーザ出力計で
常時監視可能であり、リアルタイムでレーザ出力
及びその変動をチエツクできるが、高エネルギー
においてはZnSe等の非常に高価な材質のビーム
スプリツターが必要となり、レーザビームの口径
が大きくなると、その材料さえも入手困難な状況
にある。
レーザ加工機にはレーザビームの折り返しのた
め、あるいはレーザ発生用共振器の全反射ミラー
（全反射鏡）として、必ず金属反射ミラーが用い
られるが、これには熱伝導の良い銅をベースとし
たものが多い。
め、あるいはレーザ発生用共振器の全反射ミラー
（全反射鏡）として、必ず金属反射ミラーが用い
られるが、これには熱伝導の良い銅をベースとし
たものが多い。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上記のミラーに本来の光を反射させ
るという機能のほかに、非常に簡単、堅牢な手段
により、入射するレーザ光の強度に比例した熱起
電力を発生させ、レーザ出力のモニター機能をも
兼ね備えさせたレーザパワーモニタミラーを提供
しようとするものである。
るという機能のほかに、非常に簡単、堅牢な手段
により、入射するレーザ光の強度に比例した熱起
電力を発生させ、レーザ出力のモニター機能をも
兼ね備えさせたレーザパワーモニタミラーを提供
しようとするものである。
本発明は、レーザ反射面を有する第１の金属
板、これとは異種の第２の金属板及び前記第１の
金属板と同材質であつてヒートシンクを構成して
いる第３の金属板をはんだ、銀ろう、拡散接合等
の電気的、熱的接触により、前記第２の金属板を
中間にしてサンドイツチ状にはり合わせ、前記レ
ーザ反射面を有する前記第１の金属板と第３の金
属体間の熱起電力を計測することにより、前記レ
ーザ反射面に入射するレーザ出力をモニター可能
にして、上記従来技術の問題点を解決している。
板、これとは異種の第２の金属板及び前記第１の
金属板と同材質であつてヒートシンクを構成して
いる第３の金属板をはんだ、銀ろう、拡散接合等
の電気的、熱的接触により、前記第２の金属板を
中間にしてサンドイツチ状にはり合わせ、前記レ
ーザ反射面を有する前記第１の金属板と第３の金
属体間の熱起電力を計測することにより、前記レ
ーザ反射面に入射するレーザ出力をモニター可能
にして、上記従来技術の問題点を解決している。
（作用）
本発明のレーザパワーモニターミラーは、レー
ザ反射面を有する第１の金属板が、入射レーザ光
のレーザエネルギーの一部を吸収して発熱し、第
２の金属板をはさんではり合わされたヒートシン
ク側の第３の金属板との間に温度差を発生し、第
１の金属板と第３の金属板との間に、その温度差
に比例した熱起電力を発生することを利用してレ
ーザ出力を計測可能としたものである。
ザ反射面を有する第１の金属板が、入射レーザ光
のレーザエネルギーの一部を吸収して発熱し、第
２の金属板をはさんではり合わされたヒートシン
ク側の第３の金属板との間に温度差を発生し、第
１の金属板と第３の金属板との間に、その温度差
に比例した熱起電力を発生することを利用してレ
ーザ出力を計測可能としたものである。
第１、第２及び第３の金属の材質は、熱電対と
して温度に対する直線性の良好な材質が好まし
く、銅−コンスタンタン−銅、コンスタンタン−
銅−コンスタンタン、アルメル−クロメル−アル
メル、クロメル−アルメル−クロメル、クロメル
−コンスタンタン−クロメル、コンスタンタン−
クロメル−コンスタンタン、鉄−コンスタンタン
−鉄、コンスタンタン−鉄−コンスタンタン等の
組み合わせを採用できる。
して温度に対する直線性の良好な材質が好まし
く、銅−コンスタンタン−銅、コンスタンタン−
銅−コンスタンタン、アルメル−クロメル−アル
メル、クロメル−アルメル−クロメル、クロメル
−コンスタンタン−クロメル、コンスタンタン−
クロメル−コンスタンタン、鉄−コンスタンタン
−鉄、コンスタンタン−鉄−コンスタンタン等の
組み合わせを採用できる。
（実施例）
以下、本発明に係るレーザパワーモニターミラ
ーの実施例を図面に従つて説明する。
ーの実施例を図面に従つて説明する。
第１図は本発明のレーザパワーモニターミラー
の断面を示したものである。レーザ反射面Ｒを持
つ銅板１、コンスタンタン板２、及びヒートシン
ク用銅ブロツク３をはんだ、銀ろう、拡散接合
（異種金属面を相互に接触させ圧力と熱を加えて
接合する）等で電気的にかつ熱的に接続し、レー
ザ反射用銅板１の周辺より、信号取り出し用の銅
線４及びヒートシンク用銅ブロツク３から銅線５
を接続して引き出し、温度変化の微少な所で、銅
線４及び５の両端を電圧計等の微少指示計６に接
続する。
の断面を示したものである。レーザ反射面Ｒを持
つ銅板１、コンスタンタン板２、及びヒートシン
ク用銅ブロツク３をはんだ、銀ろう、拡散接合
（異種金属面を相互に接触させ圧力と熱を加えて
接合する）等で電気的にかつ熱的に接続し、レー
ザ反射用銅板１の周辺より、信号取り出し用の銅
線４及びヒートシンク用銅ブロツク３から銅線５
を接続して引き出し、温度変化の微少な所で、銅
線４及び５の両端を電圧計等の微少指示計６に接
続する。
するとこれは銅−コンスタンタン熱電対と等価
となり、コンスタンタン板２の上下の接合面Ａ及
びＢの温度差に比例した熱起電力が信号取り出し
用銅線４，５間に発生する。また、この温度差は
コンスタンタン板２を上下に貫流する熱流に比例
することは良く知られた熱伝導の原理である。
となり、コンスタンタン板２の上下の接合面Ａ及
びＢの温度差に比例した熱起電力が信号取り出し
用銅線４，５間に発生する。また、この温度差は
コンスタンタン板２を上下に貫流する熱流に比例
することは良く知られた熱伝導の原理である。
ここでレーザ反射面Ｒにレーザ光７を入射させ
ると、ほとんどのレーザ光は反射面Ｒで反射され
て反射レーザ光８となるが、一部（数％以下）の
レーザ光は銅板１に吸収され、その熱流はコンス
タンタン板２を貫通し、ヒートシンク用銅ブロツ
クへ３と伝導する。この時コンスタンタン板上下
の温度差に比例した熱起電力が銅板４，５間に発
生する。この電圧は入射したレーザ出力に比例し
たものとなる。
ると、ほとんどのレーザ光は反射面Ｒで反射され
て反射レーザ光８となるが、一部（数％以下）の
レーザ光は銅板１に吸収され、その熱流はコンス
タンタン板２を貫通し、ヒートシンク用銅ブロツ
クへ３と伝導する。この時コンスタンタン板上下
の温度差に比例した熱起電力が銅板４，５間に発
生する。この電圧は入射したレーザ出力に比例し
たものとなる。
なお、レーザ反射面Ｒを持つ銅板はレーザ反射
率を高め、かつ反射面の酸化を防ぐために金メツ
キ等を施しても差し支えない。また、平面のみな
らず、凸面、凹面ミラー加工を施しても差し支え
ないことは明らかである。
率を高め、かつ反射面の酸化を防ぐために金メツ
キ等を施しても差し支えない。また、平面のみな
らず、凸面、凹面ミラー加工を施しても差し支え
ないことは明らかである。
また、ヒートシンク用銅ブロツクは空冷あるい
は水冷構造にしても不都合は生じない。それは空
気あるいは冷却水温度が変化し、ミラー全体の温
度が多少変化したとしても、銅−コンスタンタン
熱電対の直線性は非常に良く、銅線４，５間に発
生する熱起電力はコンスタンタン板上下の温度差
に比例し、ミラー全体の温度にはほとんど影響を
受けないからである。
は水冷構造にしても不都合は生じない。それは空
気あるいは冷却水温度が変化し、ミラー全体の温
度が多少変化したとしても、銅−コンスタンタン
熱電対の直線性は非常に良く、銅線４，５間に発
生する熱起電力はコンスタンタン板上下の温度差
に比例し、ミラー全体の温度にはほとんど影響を
受けないからである。
また、レーザ反射用銅板１と信号取り出し用銅
線４の接続箇所は、銅板が厚い場合は一箇所で良
く、薄い場合は第２図のように銅板１の周辺に対
称的に多数接続し、それらを再び一箇所で接合す
ることにより、レーザビームのミラー入射位置に
よる熱起電力のバラツキを平均化できる。
線４の接続箇所は、銅板が厚い場合は一箇所で良
く、薄い場合は第２図のように銅板１の周辺に対
称的に多数接続し、それらを再び一箇所で接合す
ることにより、レーザビームのミラー入射位置に
よる熱起電力のバラツキを平均化できる。
本発明を実施したところ、レーザ光強度と発生
する熱起電力が非常に良い直線関係にあることが
確認できただけでなく、時間的応答性が通常のパ
ワーメータより１ケタ以上速いことも確認され
た。通常のレーザ出力計であれば３秒〜５秒レー
ザ光を当てないと定常値を示さないが、本発明の
場合ではレーザ反射用銅板及びコンスタンタン板
を薄くすることにより、0.1秒〜0.3秒で定常値に
達した。
する熱起電力が非常に良い直線関係にあることが
確認できただけでなく、時間的応答性が通常のパ
ワーメータより１ケタ以上速いことも確認され
た。通常のレーザ出力計であれば３秒〜５秒レー
ザ光を当てないと定常値を示さないが、本発明の
場合ではレーザ反射用銅板及びコンスタンタン板
を薄くすることにより、0.1秒〜0.3秒で定常値に
達した。
なお、上記実施例の説明では熱電材料として銅
とコンスタンタンとの組み合わせを例示したが、
他の熱電材料、例えばクロメルとアルメルとの組
み合わせとしてもよい。
とコンスタンタンとの組み合わせを例示したが、
他の熱電材料、例えばクロメルとアルメルとの組
み合わせとしてもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明のレーザパワーモ
ニターミラーを用いると、従来のように、レーザ
出力計、チヨツパー、ビームスプリツター等の機
器は必要でなく、レーザ加工機に必然的に用いら
れる金属全反射ミラーのかわりにこれを使用する
ことにより、リアルタイムでかつ直線性、応答性
の良いレーザ出力及びその変動の監視が交易にで
きる。
ニターミラーを用いると、従来のように、レーザ
出力計、チヨツパー、ビームスプリツター等の機
器は必要でなく、レーザ加工機に必然的に用いら
れる金属全反射ミラーのかわりにこれを使用する
ことにより、リアルタイムでかつ直線性、応答性
の良いレーザ出力及びその変動の監視が交易にで
きる。
また、レーザ加工用折り返しミラー、あるいは
レーザ発振用全反射ミラー、あるいはレーザ発振
用全反射ミラーは、ごみ、油等の付着により、レ
ーザ反射面が汚れてくることは避けられない。本
発明によるレーザパワーモニターミラーを使用す
ることにより、このミラー面の汚れの監視も可能
である。それは、レーザ出力は時間とともに、一
般に、低減し、本レーザパワーモニターミラーか
らの熱起電力も減少して行くのが正常であるが、
ごみ等が付着した場合、レーザ反射面の吸収係数
が増大し、本レーザパワーモニターミラーから発
生する熱起電力が増加するからである。すなわ
ち、熱起電力が、ある時、極端に大きな値になれ
ば、ミラー面に汚れが付着したと判断できる。
レーザ発振用全反射ミラー、あるいはレーザ発振
用全反射ミラーは、ごみ、油等の付着により、レ
ーザ反射面が汚れてくることは避けられない。本
発明によるレーザパワーモニターミラーを使用す
ることにより、このミラー面の汚れの監視も可能
である。それは、レーザ出力は時間とともに、一
般に、低減し、本レーザパワーモニターミラーか
らの熱起電力も減少して行くのが正常であるが、
ごみ等が付着した場合、レーザ反射面の吸収係数
が増大し、本レーザパワーモニターミラーから発
生する熱起電力が増加するからである。すなわ
ち、熱起電力が、ある時、極端に大きな値になれ
ば、ミラー面に汚れが付着したと判断できる。
レーザパワーモニターミラーは非常に簡単、堅
牢な構造のため信頼性に富み、全反射ミラーで吸
収された極く一部のレーザ光を利用しているた
め、レーザエネルギーの無駄もなく、かつ高出力
になればなるほど熱起電力も大きくなり、レーザ
出力及びミラー面の汚れの監視が容易になるとい
う特長も有する。
牢な構造のため信頼性に富み、全反射ミラーで吸
収された極く一部のレーザ光を利用しているた
め、レーザエネルギーの無駄もなく、かつ高出力
になればなるほど熱起電力も大きくなり、レーザ
出力及びミラー面の汚れの監視が容易になるとい
う特長も有する。
さらに本レーザパワーモニターミラーの高速応
答性及びリアルタイム性を利用し、発生した熱起
電力を何等かの方法でレーザ発振器にフイードバ
ツクさせることにより、より安定した高エネルギ
ーレーザ用レーザ発振器の製作も可能となる。
答性及びリアルタイム性を利用し、発生した熱起
電力を何等かの方法でレーザ発振器にフイードバ
ツクさせることにより、より安定した高エネルギ
ーレーザ用レーザ発振器の製作も可能となる。
第１図は本発明に係るレーザパワーモニターミ
ラー実施例を示す正断面図、第２図は本発明のレ
ーザパワーモニターミラーのレーザ反射面から見
たレーザ反射用銅板と信号取り出し用銅板の接合
箇所の一例を示す平面図である。 １……レーザ反射面を有する銅板、２……コン
スタンタン板、３……ヒートシンク用銅ブロツ
ク、４，５……信号取り出し用銅線、６……指示
計、７……入射レーザ光、８……反射レーザ光、
Ａ，Ｂ……接合面。
ラー実施例を示す正断面図、第２図は本発明のレ
ーザパワーモニターミラーのレーザ反射面から見
たレーザ反射用銅板と信号取り出し用銅板の接合
箇所の一例を示す平面図である。 １……レーザ反射面を有する銅板、２……コン
スタンタン板、３……ヒートシンク用銅ブロツ
ク、４，５……信号取り出し用銅線、６……指示
計、７……入射レーザ光、８……反射レーザ光、
Ａ，Ｂ……接合面。
Claims (1)
- １ レーザ反射面を有する第１の金属板、該第１
の金属板とは異なる材質の第２の金属板及び前記
第１の金属板と同材質であつてヒートシンクを構
成している第３の金属板をはんだ、銀ろう、拡散
接合等の電気的、熱的接触により、前記第２の金
属板を中間にしてサンドイツチ状にはり合わせ、
前記レーザ反射面を有する前記第１の金属板と第
３の金属体間の熱起電力を計測することにより、
前記レーザ反射面に入射するレーザ出力をモニタ
ーすることを特徴とするレーザパワーモニターミ
ラー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23047186A JPS6383623A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レ−ザパワ−モニタ−ミラ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23047186A JPS6383623A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レ−ザパワ−モニタ−ミラ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6383623A JPS6383623A (ja) | 1988-04-14 |
| JPH057650B2 true JPH057650B2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16908340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23047186A Granted JPS6383623A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レ−ザパワ−モニタ−ミラ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6383623A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010185839A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Seiko Instruments Inc | 赤外線センサ及び熱画像生成装置 |
| JP7178573B2 (ja) * | 2018-06-11 | 2022-11-28 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の測定装置及び発光装置の測定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3738168A (en) * | 1971-11-16 | 1973-06-12 | Us Air Force | Laser beam scanning device |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP23047186A patent/JPS6383623A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3738168A (en) * | 1971-11-16 | 1973-06-12 | Us Air Force | Laser beam scanning device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6383623A (ja) | 1988-04-14 |
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