JPH0736263Y2 - Pyroelectric detector and power monitor device using the same - Google Patents

Pyroelectric detector and power monitor device using the same

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JPH0736263Y2
JPH0736263Y2 JP1988123992U JP12399288U JPH0736263Y2 JP H0736263 Y2 JPH0736263 Y2 JP H0736263Y2 JP 1988123992 U JP1988123992 U JP 1988123992U JP 12399288 U JP12399288 U JP 12399288U JP H0736263 Y2 JPH0736263 Y2 JP H0736263Y2
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pyroelectric detector
semiconductor chip
beam splitter
laser light
monitor device
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智史 秋田
豊之 橋本
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【考案の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本考案は、焦電検出器およびこの焦電検出器を適用して
レーザ光のパワーを検出してフィードバック制御を行う
パワーモニタ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a pyroelectric detector and a power monitor device that applies the pyroelectric detector to detect the power of laser light and perform feedback control.

(ロ)従来の技術 レーザ発生装置では、レーザ光のパワーが経時的に変動
することがあるため、従来は、パワーモニタ装置を設
け、レーザ光のパワーを検出し、この検出出力をコンピ
ュータにフィードバックしてレーザ光のパワーを一定に
保ったり、あるいは、レーザ発生装置の異常を検出する
などしてレーザ発生装置の信頼性を向上させるようにし
ている。
(B) Conventional technology In a laser generator, the power of the laser light may fluctuate with time. Therefore, conventionally, a power monitor device was provided to detect the power of the laser light and feed back this detection output to a computer. Then, the power of the laser light is kept constant, or the abnormality of the laser generator is detected to improve the reliability of the laser generator.

このようなパワーモニタ装置Bは、従来、第3図に示す
ように、レーザ発生装置10からのレーザ光の出射光路L0
上にビームスプリッタ20を配置し、このビームスプリッ
タ20の反射光路L1上にフィルタ40、集光用のレンズ60
よび焦電検出器80を順次設け、さらに、焦電検出器80
その検出出力を増幅する増幅器100を接続した構成が採
られている。
Such power monitoring device B is conventionally, as shown in FIG. 3, the emission light path L 0 of the laser beam from the laser generator 1 0
A beam splitter 2 0 disposed above the beam splitter 2 filter 4 0 on the reflection optical path L 1 of 0, sequentially provided lens 6 0 and pyroelectric detector 8 0 for condensing further pyroelectric detector configuration connected an amplifier 10 0 for amplifying the detection output 8 0 is adopted.

この装置Bに使用されている従来の焦電検出器80は、第
4図に示すように、上部に透孔110が形成された金属性
のフレーム120を備え、このフレーム120に底キャップ14
0が取り付けられ、この底キャップ140上に配線基板160
が設けられ、この配線基板160上に焦電材料でできた半
導体チップ180が固定配置されている。また、半導体チ
ップ180の各電極がリード線200を介して一対の外部リー
ド端子220にそれぞれ接続されている。そして、半導体
チップ180の上方には、受光窓板240が設けられ。この受
光窓板240がフレーム120に固定されている。
Pyroelectric detector 8 0 prior used in the device B, as shown in FIG. 4, a frame 12 0 metallic which holes 11 0 is formed in the upper and the frame 12 0 Bottom cap 14
0 is attached, the wiring board 16 on the bottom cap 14 0 0
Is provided, the semiconductor chip 18 0 is stationary arranged made of pyroelectric material on the wiring board 16 0. Further, each electrode of the semiconductor chip 18 0 are respectively connected to the pair of external lead terminals 22 0 via a lead 20 0. Then, above the semiconductor chip 18 0, the light receiving window plate 24 0 is provided. The light receiving window plate 24 0 is fixed to the frame 120 .

上記構成の焦電検出器80は、フォトダイオード等の他の
光検出器に比較すると波長依存性が少なく、広い波長範
囲のレーザ光に対して適用できる利点があるものの、現
在の市販品は、全体に小型であり、焦電材料からなる半
導体チップ180の受光面積がビームスプリッタ20で反射
されたレーザ光のビーム径に比較して相対的に小さい。
レーザ光は、一般的に径方向に強度分布があり、かつ、
その強度分布も若干経時変化するので、その一部だけを
焦電検出器80で受光したのでは、検出出力が絶えず変動
し、精度良いフィードバック制御を行うことが困難とな
る。そのため、従来は、レンズ60でレーザ光を半導体チ
ップ180の受光幅以下に絞っている。この場合、レンズ6
0を用いるとレーザ光のエネルギ密度が高くなって焦電
検出器80の検出出力が飽和することがあるので、予めレ
ンズ60の前段にフィルタ40を配置してレーザ光を一律に
減光するようにしている。
Pyroelectric detector 8 0 of the above configuration, other less wavelength dependence as compared with the light detector such as a photodiode, although there is an advantage to be able to be applied to a laser light in a wide wavelength range, current commercial products is compact in overall, relatively small light receiving area of the semiconductor chip 18 0 consisting of pyroelectric material is compared to the beam diameter of the laser beam reflected by the beam splitter 2 0.
Laser light generally has a radial intensity distribution, and
Since the intensity distribution is also slightly change over time, its just that the light received by the pyroelectric detector 8 0 part, the detection output is constantly varies, it is difficult to perform accurate feedback control. Therefore, conventionally, have focused laser beam in the following receiving the width of the semiconductor chip 18 0 lens 6 0. In this case, lens 6
Since use of 0 when the detection output of the pyroelectric detector 8 0. energy density of the laser beam becomes higher may be saturated, reducing the laser beam uniformly place the filter 4 0 in front of the pre-lens 6 0 I try to shine.

(ハ)考案が解決しようとする課題 ところで、第3図に示した従来構成のパワーモニタ装置
Bでは、レンズ60を設けた関係上、レーザ光が焦電検出
器80の位置に焦点を結ぶように光軸合わせ等の調整機構
(図示省略)が不可欠となり、装置全体が複雑になる。
しかも、光学系の調整に手間がかかることになる。
(C) Problems invention is to solve Meanwhile, in the power monitoring device B of the conventional configuration shown in FIG. 3, the relationship in which a lens 6 0, the laser beam is focused on the position of the pyroelectric detector 8 0 An adjustment mechanism (not shown) such as optical axis alignment is indispensable so that the whole apparatus becomes complicated.
Moreover, it takes time and effort to adjust the optical system.

これを改善するには、焦電検出器80の半導体チップ180
の受光面積を大きくすればよいが、単純に受光面積を大
きくしたのでは、次の問題を生じる。すなわち、レーザ
発振を行う場合には放電励起等が行われるので、これに
伴って電磁ノイズ等が発生する。このため、レーザ光を
受光する際には、この電磁ノイズも同時に焦電検出器80
で検出されることになる。そして、このノイズ成分も増
幅器100で増幅されるので、後段の信号処理回路の素子
を破損する恐れがある。
To improve this, the semiconductor chip 18 0 pyroelectric detector 8 0
However, if the light receiving area is simply increased, the following problem occurs. That is, when laser oscillation is performed, discharge excitation or the like is performed, so that electromagnetic noise or the like is generated. Therefore, when receiving the laser light, a pyroelectric detector 8 0 The electromagnetic noise at the same time
Will be detected in. Since the noise component is also amplified by the amplifier 10 0, it can damage the elements of the subsequent signal processing circuit.

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、耐ノイズ性に優れた焦電検出器が得られるととも
に、パワーモニタ装置の受光部の構成を簡略化して装置
全体の小型化を図り、しかもメインテナンスも簡単にで
きるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a pyroelectric detector having excellent noise resistance, and simplifies the configuration of the light receiving unit of the power monitor device to reduce the size of the entire device. The purpose is to make it easy to maintain.

(ニ)課題を解決するための手段 本考案は、上記の目的を達成するために、導電性のフレ
ーム内に焦電材料でできた半導体チップが配置され、こ
の半導体チップの上方に受光窓板が設けられている焦電
検出器において、受光窓板の上部を導電性のメッシュで
覆うとともに、該メッシュを前記フレームに電気的に接
続している。
(D) Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a semiconductor chip made of a pyroelectric material in a conductive frame, and a light-receiving window plate above the semiconductor chip. In the pyroelectric detector provided with, the upper part of the light receiving window plate is covered with a conductive mesh, and the mesh is electrically connected to the frame.

また、レーザー発生装置からのレーザ光の一部を反射す
るビームスプリッタを備えるとともに、このビームスプ
リッタで反射されたレーザ光の受光量に応じた検出信号
を出力するパワーモニタ装置において、上記構成の焦電
検出器をビームスプリッタの反射光路上に配置するとと
もに、この焦電検出器の半導体チップの受光幅を前記ビ
ームスプリッタにより反射されたレーザ光のビーム断面
形状よりも大きく設定している。
In addition, in the power monitor device that includes a beam splitter that reflects a part of the laser light from the laser generator and outputs a detection signal according to the amount of received light of the laser light reflected by the beam splitter, The electron detector is arranged on the reflection optical path of the beam splitter, and the light receiving width of the semiconductor chip of the pyroelectric detector is set to be larger than the beam cross-sectional shape of the laser light reflected by the beam splitter.

(ホ)作用 上記構成の焦電検出器では、電磁ノイズはメッシュで遮
蔽されるために、レーザ光のみを選択的に検出すること
ができる。
(E) Action In the pyroelectric detector having the above configuration, since electromagnetic noise is shielded by the mesh, only laser light can be selectively detected.

また、その焦電検出器を用いたパワーモニタ装置では、
ビームスプリッタで反射されたレーザ光は全て焦電検出
器の半導体チップ上に照射されるため、レーザ光を集光
するためのレンズやその光軸合わせの調整機構が不要と
なる。しかも、焦電検出器は耐ノイズ性に優れるため
に、後段の信号処理回路の素子の破損を防止することが
できる。
Further, in the power monitor device using the pyroelectric detector,
Since all the laser light reflected by the beam splitter is applied to the semiconductor chip of the pyroelectric detector, a lens for condensing the laser light and a mechanism for adjusting its optical axis are unnecessary. Moreover, since the pyroelectric detector has excellent noise resistance, it is possible to prevent damage to the elements of the signal processing circuit in the subsequent stage.

(ヘ)実施例 第1図は、本考案の実施例に係るパワーモニタ装置の構
成図である。同図において、符号1はレーザ発生装置、
Aはパワーモニタ装置である。このパワーモニタ装置A
は、レーザ発生装置1のレーザ光出射光路L0上に半透膜
素子としてのビームスプリッタ2を該光路L0に対して45
°の角度に傾斜させて配置し、このビームスプリッタ2
による反射光路L1上に焦電検出器8を設け、さらに、こ
の焦電検出器8に増幅器10を接続して構成されている。
(F) Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a power monitor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a laser generator,
A is a power monitor device. This power monitor device A
Is a beam splitter 2 as a semi-permeable film element on the laser light emitting optical path L 0 of the laser generator 1 with respect to the optical path L 0 .
This beam splitter 2 is placed at an angle of
The pyroelectric detector 8 is provided on the reflection optical path L 1 according to, and the amplifier 10 is connected to the pyroelectric detector 8.

上記の焦電検出器8は、第2図に示すように、上部に開
口する断面U字形の金属性のフレーム12を備え、このフ
レーム12内の底部に焦電材料でできた半導体チップ18が
固定配置されている。この半導体チップ18は、たとえば
LiTaO3結晶板の上下対向面にそれぞれ白金等を蒸着して
なる電極が形成されており、各電極がリード線20を介し
て一対の外部リード端子22にそれぞれ接続されている。
そして、半導体チップ18の上方には、石英板の上面に反
射防止膜を形成してなる受光窓板24が設けられ、この受
光窓板24がフレーム12に接着剤等で固定されている。ま
た、受光窓板24の上部はNi等の導電性材料でできたメッ
シュ26で覆われており、該メッシュ26がフレーム12に半
田付けするなどにより電気的に接続されている。さら
に、この焦電検出器8では、半導体チップ18の受光幅w
がビームスプリッタ2で反射されたレーザ光のビーム径
よりも十分大きくなるように予め設定されている。
As shown in FIG. 2, the pyroelectric detector 8 is provided with a metallic frame 12 having a U-shaped cross section, which is open at the top, and a semiconductor chip 18 made of a pyroelectric material is provided at the bottom of the frame 12. It is fixedly placed. This semiconductor chip 18 is, for example,
Electrodes formed by depositing platinum or the like are formed on the upper and lower opposite surfaces of the LiTaO 3 crystal plate, and each electrode is connected to a pair of external lead terminals 22 via a lead wire 20.
A light-receiving window plate 24 formed by forming an antireflection film on the upper surface of the quartz plate is provided above the semiconductor chip 18, and the light-receiving window plate 24 is fixed to the frame 12 with an adhesive or the like. The upper portion of the light receiving window plate 24 is covered with a mesh 26 made of a conductive material such as Ni, and the mesh 26 is electrically connected to the frame 12 by soldering or the like. Further, in the pyroelectric detector 8, the light receiving width w of the semiconductor chip 18
Is set to be sufficiently larger than the beam diameter of the laser light reflected by the beam splitter 2.

上記構成において、レーザ発生装置1からのレーザ光
は、ビームスプリッタ2を透過して外部に出射されると
ともに、その一部が直交方向に反射される。反射された
レーザ光は、焦電検出器8に入射する。この場合、レー
ザ発生装置1から放出される電磁ノイズは焦電検出器8
に設けたメッシュ26で遮蔽されるために、レーザ光のみ
がメッシュ26を通過して選択的に半導体チップ18上に照
射される。また、メッシュ26は、減光作用も果たしてい
る。さらに、焦電検出器8の半導体チップ18の受光幅w
は、レーザ光のビーム径よりも大きいので、ビームスプ
リッタ2で反射されたレーザ光は全て半導体チップ18上
に照射されることになる。そのため、レーザ光を集光用
のレンズやその光軸合わせの調整機構は不要となる。し
かも、焦電検出器8は耐ノイズ性に優れたものとなるの
で、増幅器10に接続された後段の信号処理回路の素子の
破損も防止される。
In the above configuration, the laser light from the laser generator 1 is transmitted to the outside through the beam splitter 2, and a part of the laser light is reflected in the orthogonal direction. The reflected laser light enters the pyroelectric detector 8. In this case, the electromagnetic noise emitted from the laser generator 1 is the pyroelectric detector 8
Only the laser light passes through the mesh 26 and is selectively irradiated onto the semiconductor chip 18 because it is shielded by the mesh 26 provided in the. In addition, the mesh 26 also has a dimming function. Further, the light receiving width w of the semiconductor chip 18 of the pyroelectric detector 8
Is larger than the beam diameter of the laser light, so that the laser light reflected by the beam splitter 2 is entirely irradiated onto the semiconductor chip 18. Therefore, a lens for condensing the laser light and an adjusting mechanism for adjusting the optical axis thereof are not required. Moreover, since the pyroelectric detector 8 has excellent noise resistance, damage to the elements of the signal processing circuit in the subsequent stage connected to the amplifier 10 can be prevented.

(ト)効果 本考案によれば、耐ノイズ性に優れた焦電検出器が得ら
れるとともに、パワーモニタ装置の受光部の構成が簡略
化されるため装置全体の小型化が図れる。しかもメイン
テナンスも簡単にできるようになる等の優れた効果が発
揮される。
(G) Effect According to the present invention, a pyroelectric detector excellent in noise resistance can be obtained and the structure of the light receiving portion of the power monitor device is simplified, so that the entire device can be downsized. Moreover, excellent effects such as easy maintenance can be achieved.

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

第1図および第2図は本考案の実施例を示し、第1図は
パワーモニタ装置の構成図、第2図は該装置に適用され
る焦電検出器の縦断面図である。 第3図および第4図は従来例を示し、第3図はパワーモ
ニタ装置の構成図、第4図は該装置に適用される焦電検
出器の縦断面図である。 A……パワーモニタ装置、1……レーザ発生装置、2…
…ビームスプリッタ、8……焦電検出器、18……半導体
チップ、24……透過窓板、26……メッシュ。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of a power monitor device, and FIG. 2 is a vertical sectional view of a pyroelectric detector applied to the device. 3 and 4 show a conventional example, FIG. 3 is a configuration diagram of a power monitor device, and FIG. 4 is a vertical sectional view of a pyroelectric detector applied to the device. A ... Power monitor device, 1 ... Laser generator, 2 ...
... Beam splitter, 8 ... Pyroelectric detector, 18 ... Semiconductor chip, 24 ... Transparent window plate, 26 ... Mesh.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】導電性のフレーム内に焦電材料でできた半
導体チップが配置され、この半導体チップの上方に受光
窓板が設けられている焦電検出器において、前記受光窓
板の上部を導電性のメッシュで覆うとともに、該メッシ
ュを前記フレームに電気的に接続したことを特徴とする
焦電検出器。
1. A pyroelectric detector in which a semiconductor chip made of a pyroelectric material is arranged in a conductive frame, and a light receiving window plate is provided above the semiconductor chip. A pyroelectric detector characterized by being covered with a conductive mesh and electrically connecting the mesh to the frame.
【請求項2】レーザ発生装置からのレーザ光の一部を反
射するビームスプリッタを備えるとともに、このビーム
スプリッタで反射されたレーザ光の受光量に応じた検出
信号を出力するパワーモニタ装置において、 請求項1記載の焦電検出器を前記ビームスプリッタの反
射光路上に配置するとともに、この焦電検出器の前記半
導体チップの受光幅を前記ビームスプリッタにより反射
されたレーザ光のビーム断面形状よりも大きく設定した
ことを特徴とするパワーモニタ装置。
2. A power monitor device comprising a beam splitter for reflecting a part of laser light from a laser generator and outputting a detection signal according to the amount of received laser light reflected by the beam splitter. The pyroelectric detector according to Item 1 is arranged on the reflection optical path of the beam splitter, and the light receiving width of the semiconductor chip of the pyroelectric detector is larger than the beam cross-sectional shape of the laser light reflected by the beam splitter. A power monitor device characterized by being set.
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