JPH11271250A - 高出力レーザー用ミラー破損検出器 - Google Patents
高出力レーザー用ミラー破損検出器Info
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- JPH11271250A JPH11271250A JP10330694A JP33069498A JPH11271250A JP H11271250 A JPH11271250 A JP H11271250A JP 10330694 A JP10330694 A JP 10330694A JP 33069498 A JP33069498 A JP 33069498A JP H11271250 A JPH11271250 A JP H11271250A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/086—One or more reflectors having variable properties or positions for initial adjustment of the resonator
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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-
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ミラーの破損が起こる時間と検出装置の応答
との間の遅延要因を最小にし、ビームが意図した光路か
ら逃げるのを防止し、再使用できる検出装置を提供す
る。 【解決手段】 高エネルギーレーザービームは光路に沿
って進み、行路内の一連の反射面２６及び３０によって
ワークサイト４４に差し向けられる。一連の反射面はビ
ーム３２の路を発生源からワークサイト４４に変えるよ
うに機能する。前面５２及び背面を有する伝導性フレー
ムを含む検出器５０が反射面の各々と関連する。背面は
熱伝導性フレームのベース部分内に位置した熱センサー
を、検出器は限界温度を維持するための冷却手段を備え
る。
との間の遅延要因を最小にし、ビームが意図した光路か
ら逃げるのを防止し、再使用できる検出装置を提供す
る。 【解決手段】 高エネルギーレーザービームは光路に沿
って進み、行路内の一連の反射面２６及び３０によって
ワークサイト４４に差し向けられる。一連の反射面はビ
ーム３２の路を発生源からワークサイト４４に変えるよ
うに機能する。前面５２及び背面を有する伝導性フレー
ムを含む検出器５０が反射面の各々と関連する。背面は
熱伝導性フレームのベース部分内に位置した熱センサー
を、検出器は限界温度を維持するための冷却手段を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は一般的には高エネルギー
レーザー装置の光学系に関し、特に、何時潜在的に有害
な放射がその指定された光路から逃げて光学系の外側の
環境に危険を与えたかを検知するための保護装置に関す
る。
レーザー装置の光学系に関し、特に、何時潜在的に有害
な放射がその指定された光路から逃げて光学系の外側の
環境に危険を与えたかを検知するための保護装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高エネルギーレーザーは多くの産業適用
に対する実用性を明らかにして来た。このようなレーザ
ーヒームは自動車のボディフレームの溶接から金属に小
さい寸法の穴を明けることまでの範囲にわたる製造作業
に使用することができる。装置は信頼でき、大変厳密な
精度で作動することができ、且つそれらの仕事を大変急
速に行うことができる。これらの装置はより大きな慣例
となるので、装置は適当な保護装置を備えない限り、装
置を採用する一般的な作業環境に危険を及ぼすことがあ
る。高エネルギーレーザー装置の構造の概略的な説明は
装置に組み込まれるべき保護装置の必要性のより良い理
解をするのに役立つ。高エネルギーレーザー装置は一般
的にはパルスレーザーを発生させるパワー発振器のよう
な固体サーザー源と、高出力ビームを発生させるための
ジグザグスラブ利得モジュールとからなる。増幅された
ビームは、１０ワット乃至５，０００ワット及びそれ以
上の範囲にわたる発生ビームと一緒に取り出される。ビ
ームの光路は、ビームがレーザーキャビティから取り出
されると、ビームは一連の反射面に差し向けられ、それ
によって、ビームが使用される事になっているワークサ
イトに伝達される。採用されるレーザースラブは一般的
には、２つの反射面の間に位置決めされるネオジウムＹ
ＡＧ（" Ｎｄ−ＹＡＧ" ）単結晶てあり、２つの反射面
のうちの一方はレーザースラブの前端で全反射し、レー
ザースラブの他端では、エネルギービームは部分的に透
過し、部分的に反射する他の面から取り出される。前端
の面の全反射はビームをスラブに再び戻し、ビームが十
分に増幅されるようになるので、２つの反射面間を前後
にジグザグに進み、次いで取り出される。
に対する実用性を明らかにして来た。このようなレーザ
ーヒームは自動車のボディフレームの溶接から金属に小
さい寸法の穴を明けることまでの範囲にわたる製造作業
に使用することができる。装置は信頼でき、大変厳密な
精度で作動することができ、且つそれらの仕事を大変急
速に行うことができる。これらの装置はより大きな慣例
となるので、装置は適当な保護装置を備えない限り、装
置を採用する一般的な作業環境に危険を及ぼすことがあ
る。高エネルギーレーザー装置の構造の概略的な説明は
装置に組み込まれるべき保護装置の必要性のより良い理
解をするのに役立つ。高エネルギーレーザー装置は一般
的にはパルスレーザーを発生させるパワー発振器のよう
な固体サーザー源と、高出力ビームを発生させるための
ジグザグスラブ利得モジュールとからなる。増幅された
ビームは、１０ワット乃至５，０００ワット及びそれ以
上の範囲にわたる発生ビームと一緒に取り出される。ビ
ームの光路は、ビームがレーザーキャビティから取り出
されると、ビームは一連の反射面に差し向けられ、それ
によって、ビームが使用される事になっているワークサ
イトに伝達される。採用されるレーザースラブは一般的
には、２つの反射面の間に位置決めされるネオジウムＹ
ＡＧ（" Ｎｄ−ＹＡＧ" ）単結晶てあり、２つの反射面
のうちの一方はレーザースラブの前端で全反射し、レー
ザースラブの他端では、エネルギービームは部分的に透
過し、部分的に反射する他の面から取り出される。前端
の面の全反射はビームをスラブに再び戻し、ビームが十
分に増幅されるようになるので、２つの反射面間を前後
にジグザグに進み、次いで取り出される。
【０００３】本発明は特定なレーザー装置又は寸法形状
に限定されないことは理解されよう。本発明の破損検出
器は、適当な反射ミラーを備えた、ガス、化学又は固体
状態のようなレーザー利得媒体用に有利に使用すること
ができる。光は、これを利得媒体の中を前後に循環させ
ることによってコリメートされそして増幅される。
に限定されないことは理解されよう。本発明の破損検出
器は、適当な反射ミラーを備えた、ガス、化学又は固体
状態のようなレーザー利得媒体用に有利に使用すること
ができる。光は、これを利得媒体の中を前後に循環させ
ることによってコリメートされそして増幅される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高強度のビームが、一
定光路を通してワークサイトに達するまで、全反射面か
ら取り出し用反射面を通して且つ光学系の他の部分を通
して所定光路にとどまる限り、特別危険はない。しかし
ながら、反射面の１つ又は光路の他の部分が機械的な破
損を受け、或いは何らかの理由で、高出力ビームを遮ら
なくなった環境では、高エネルギービームが意図したビ
ーム路を逃げて装置の環境に危険を及ぼす。高エネルギ
ーレーザー装置の状態を監視する以前の試みは、ミラー
の後ろに位置し、限界温度を超えて加熱されたときに溶
融即ち融ける熱応答ヒューズタイプ構造を採用した。熱
ヒューズは嵩張り、一回だけしか使用できない。５００
０ホットのビームかその光路から逃げると、装置の収容
壁に容易に当たり一秒の何分の一で資産や人に損傷を引
き起こす。装置の近くの人に対する危険は失明にし且つ
重度の火傷を引き起こすことになる。
定光路を通してワークサイトに達するまで、全反射面か
ら取り出し用反射面を通して且つ光学系の他の部分を通
して所定光路にとどまる限り、特別危険はない。しかし
ながら、反射面の１つ又は光路の他の部分が機械的な破
損を受け、或いは何らかの理由で、高出力ビームを遮ら
なくなった環境では、高エネルギービームが意図したビ
ーム路を逃げて装置の環境に危険を及ぼす。高エネルギ
ーレーザー装置の状態を監視する以前の試みは、ミラー
の後ろに位置し、限界温度を超えて加熱されたときに溶
融即ち融ける熱応答ヒューズタイプ構造を採用した。熱
ヒューズは嵩張り、一回だけしか使用できない。５００
０ホットのビームかその光路から逃げると、装置の収容
壁に容易に当たり一秒の何分の一で資産や人に損傷を引
き起こす。装置の近くの人に対する危険は失明にし且つ
重度の火傷を引き起こすことになる。
【０００５】大変急速に応答して装置を消勢し、それに
よってミラーの破損が起こる時間と検出装置の応答との
間の遅延要因を最小にし、それによりビームが意図した
光路から逃げるのを防止し、再使用できる検出装置の要
望がある。
よってミラーの破損が起こる時間と検出装置の応答との
間の遅延要因を最小にし、それによりビームが意図した
光路から逃げるのを防止し、再使用できる検出装置の要
望がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】高エネルギーレーザー放
射に曝すことによって引き起こされる破損を検出する検
出装置は光路内の光吸収シールドと、熱検出装置と、を
有し、検出器は温度変化を検出するためにシールドの直
ぐ後ろに配置され、検出器は（ｉ）熱受け前面部分を有
し、放射吸収面と熱伝導関係に位置決めされ、限界温度
に予め設定された温度検出エレメントを受け入れるため
のチャンネル手段が形成されている金属フレーム、（i
i）前記検出手段を前記限界温度以下のレベルまで冷却
するための冷却手段と、（iii)前記検出手段に応答して
高温レーザー放射源を消勢するための制御手段とを有す
る。温度検出器は熱伝導性金属フレームのチャンネル内
に配置され、前記チャンネルは一定厚さを有するベース
部分によって放射吸収面から分離されている。温度検出
器は熱伝導性金属フレームの放射吸収面と直ぐ対向した
チャンネルのベース部分に固定される。放射吸収前面部
分は放射吸収コーティングで処理されている。
射に曝すことによって引き起こされる破損を検出する検
出装置は光路内の光吸収シールドと、熱検出装置と、を
有し、検出器は温度変化を検出するためにシールドの直
ぐ後ろに配置され、検出器は（ｉ）熱受け前面部分を有
し、放射吸収面と熱伝導関係に位置決めされ、限界温度
に予め設定された温度検出エレメントを受け入れるため
のチャンネル手段が形成されている金属フレーム、（i
i）前記検出手段を前記限界温度以下のレベルまで冷却
するための冷却手段と、（iii)前記検出手段に応答して
高温レーザー放射源を消勢するための制御手段とを有す
る。温度検出器は熱伝導性金属フレームのチャンネル内
に配置され、前記チャンネルは一定厚さを有するベース
部分によって放射吸収面から分離されている。温度検出
器は熱伝導性金属フレームの放射吸収面と直ぐ対向した
チャンネルのベース部分に固定される。放射吸収前面部
分は放射吸収コーティングで処理されている。
【０００７】検出器を取り付けた空気チャンネルのベー
ス部分は温度上昇に対して適切な感度を与え、それによ
り、予期できる時間内で応答するために大変限定された
厚さのものである。検出器は金属フレームを限界温度以
下の一定温度に維持するために冷却手段を備える。限界
温度は装置の正常な作動温度を表す。検出器が限界温度
を超える上昇を検出したとき、検出器は高エネルギーレ
ーザー放射源への電源の消勢をトリガーする。冷却手段
は熱交換器内の冷却液の使用からなり、別の例として
は、検出器を支持ベース又は壁に熱伝導的に取り付け、
フレーム部材て吸収された熱をこの支持ベース又は壁に
伝導する。検出器を熱伝導性金属フレームのチャンネル
のベース部分固着するのに熱伝導性接着剤が使用され
る。本発明のこれら及び他の特徴、局面及び利点は以下
の説明、特許請求の範囲、及び添付図面を参照してより
良く理解されることになる。
ス部分は温度上昇に対して適切な感度を与え、それによ
り、予期できる時間内で応答するために大変限定された
厚さのものである。検出器は金属フレームを限界温度以
下の一定温度に維持するために冷却手段を備える。限界
温度は装置の正常な作動温度を表す。検出器が限界温度
を超える上昇を検出したとき、検出器は高エネルギーレ
ーザー放射源への電源の消勢をトリガーする。冷却手段
は熱交換器内の冷却液の使用からなり、別の例として
は、検出器を支持ベース又は壁に熱伝導的に取り付け、
フレーム部材て吸収された熱をこの支持ベース又は壁に
伝導する。検出器を熱伝導性金属フレームのチャンネル
のベース部分固着するのに熱伝導性接着剤が使用され
る。本発明のこれら及び他の特徴、局面及び利点は以下
の説明、特許請求の範囲、及び添付図面を参照してより
良く理解されることになる。
【０００８】
【発明の実施形態】図１を参照すると、全体的に１０で
特定されたレーザー放射装置が示され、該レーザー放射
装置はＮｄ−ＹＡＧスラブ結晶を含むレーザー利得モジ
ュール１２と、光路１４を定める一連の反射面２２、２
４、２６及び３０とを有する。反射面２２はレーザー利
得モジュールから発生されたビーム３２を全反射させ
る。先に説明したように、高エネルギー発生器は典型的
には、図では見えないＮｄ−ＹＡＧスラブに隣接して収
容されたレーザーダイオードの列によって励起されたＮ
ｄ−ＹＡＧの単一のスラブ結晶を採用する。レーザー利
得モジュールには電源９２（図４）から電力が供給され
る。全反射放ビーム３２は利得モジュール１２の中へ戻
され、ここで放射ビームは前後に通り、他の反射面２４
に当たることによってモジュールの他端から出る。反射
面２４は放射を部分的に透過する。透過した放射は取り
出され、機能的に有用な高エネルギーレーザービームを
形成する。入射放射の残りの部分はレーザーキャビティ
の中へ戻され、ここでその部分は利得モジュールの中を
再び通ってそれがエネルギーレベルを達成するまで増幅
を受け、その結果、取り出された放射ビーム３４は機能
的に有用な高エネルギーレーザービームであり、これは
次いで図１に点線で示す光路１４に沿って進む。
特定されたレーザー放射装置が示され、該レーザー放射
装置はＮｄ−ＹＡＧスラブ結晶を含むレーザー利得モジ
ュール１２と、光路１４を定める一連の反射面２２、２
４、２６及び３０とを有する。反射面２２はレーザー利
得モジュールから発生されたビーム３２を全反射させ
る。先に説明したように、高エネルギー発生器は典型的
には、図では見えないＮｄ−ＹＡＧスラブに隣接して収
容されたレーザーダイオードの列によって励起されたＮ
ｄ−ＹＡＧの単一のスラブ結晶を採用する。レーザー利
得モジュールには電源９２（図４）から電力が供給され
る。全反射放ビーム３２は利得モジュール１２の中へ戻
され、ここで放射ビームは前後に通り、他の反射面２４
に当たることによってモジュールの他端から出る。反射
面２４は放射を部分的に透過する。透過した放射は取り
出され、機能的に有用な高エネルギーレーザービームを
形成する。入射放射の残りの部分はレーザーキャビティ
の中へ戻され、ここでその部分は利得モジュールの中を
再び通ってそれがエネルギーレベルを達成するまで増幅
を受け、その結果、取り出された放射ビーム３４は機能
的に有用な高エネルギーレーザービームであり、これは
次いで図１に点線で示す光路１４に沿って進む。
【０００９】取り出し用反射器を出たとき、ビーム３２
は最後にはワークサイト４４に差し向けられる折れ曲が
った光路１に沿って進む。光路１４に沿うビーム３２の
コースにより、ビームが方向を変えてターゲット又はワ
ークサイト４４に到達するようにするために、ビームを
２つの反射面２６、３０に当たるようにする。光路１４
の一部をなし、レーザーによって発生された放射ビーム
を遮る反射面の各々は、限界レベル以上の温度上昇の突
然の襲来を検知する検出器５０を備えている。図２、３
及び３Ａに示す検出器５０は前面５２及び背面５４を有
する熱伝導性フレーム部材５１を含む。図２は接近する
レーザービーム３２から背ける背面５４を示す。熱伝導
性フレーム５１は熱センサー６０を備える。今、図３及
び３Ａを参照すると、検出器５０は熱伝導性フレーム部
材５１の背面５４の凹部６２内に位置決めされたセンサ
ー６０を含む。センサー６０はモデル番号６７Ｌ１１０
と特定される、エアパックス社から入手できるサーミス
ターである。センサー６０は厚さ「Ｔ」を有する薄いベ
ース部分６４の上にあり、そして前面５２と熱伝導関係
に置かれている。前面５２が加熱すると、前面は熱をベ
ース部分６４からセンサー６０に伝える。従ってベース
部分６４の厚さ「Ｔ」は、例えば２６のような特定の反
射面が割れ、又は破損してビーム３４を光路１４から逃
がしてしまう場合に、センサー６０の応答時間を最小に
する上でき制御エレメントを表す。「Ｔ」の実施可能な
範囲は０．０２０インチ乃至０．０４０インチであり、
好ましい範囲は０．０２８インチ乃至０．０３３インチ
である。反射面が取り除かれ、さもなければビームを遮
るのに利用出来なくされる場合にセンサー６０が一秒の
何分の一で応答することができることが本質である。は
っきりと、ベース部分６４が厚過ぎると、熱がセンサー
６０に達してレーザーへの電源１６の遮断を開始する前
に、検出器の前面５２を加熱するのにむしろかなりの時
間が消費される。
は最後にはワークサイト４４に差し向けられる折れ曲が
った光路１に沿って進む。光路１４に沿うビーム３２の
コースにより、ビームが方向を変えてターゲット又はワ
ークサイト４４に到達するようにするために、ビームを
２つの反射面２６、３０に当たるようにする。光路１４
の一部をなし、レーザーによって発生された放射ビーム
を遮る反射面の各々は、限界レベル以上の温度上昇の突
然の襲来を検知する検出器５０を備えている。図２、３
及び３Ａに示す検出器５０は前面５２及び背面５４を有
する熱伝導性フレーム部材５１を含む。図２は接近する
レーザービーム３２から背ける背面５４を示す。熱伝導
性フレーム５１は熱センサー６０を備える。今、図３及
び３Ａを参照すると、検出器５０は熱伝導性フレーム部
材５１の背面５４の凹部６２内に位置決めされたセンサ
ー６０を含む。センサー６０はモデル番号６７Ｌ１１０
と特定される、エアパックス社から入手できるサーミス
ターである。センサー６０は厚さ「Ｔ」を有する薄いベ
ース部分６４の上にあり、そして前面５２と熱伝導関係
に置かれている。前面５２が加熱すると、前面は熱をベ
ース部分６４からセンサー６０に伝える。従ってベース
部分６４の厚さ「Ｔ」は、例えば２６のような特定の反
射面が割れ、又は破損してビーム３４を光路１４から逃
がしてしまう場合に、センサー６０の応答時間を最小に
する上でき制御エレメントを表す。「Ｔ」の実施可能な
範囲は０．０２０インチ乃至０．０４０インチであり、
好ましい範囲は０．０２８インチ乃至０．０３３インチ
である。反射面が取り除かれ、さもなければビームを遮
るのに利用出来なくされる場合にセンサー６０が一秒の
何分の一で応答することができることが本質である。は
っきりと、ベース部分６４が厚過ぎると、熱がセンサー
６０に達してレーザーへの電源１６の遮断を開始する前
に、検出器の前面５２を加熱するのにむしろかなりの時
間が消費される。
【００１０】センサー６０をベース部分６４に固定する
方法は図3Aに示す薄いフィルム６５に塗布された熱伝導
性接着剤を使用して最も良く行われることがわかった。
ヌシルＣＶ−２９４６と特定された、カリフォルニア州
カーペンテリアのヌシルテクノロジーから入手できるシ
リコンベースの接着剤が望ましい結果を出している。背
面５４の中央領域を囲む冷却ダクト５６が設けられてい
る。ダクト５６は熱伝導を予め設定された温度に維持す
るための水循環用ステンレス鋼管５８を支持する。熱伝
導性フレーム部材５１はレーザーによって引き起こされ
るセンサーの温度を効果的に予報するために必要な吸収
率を有する。従って、熱伝導性フレーム部材５１には所
望な吸収率を得るために艶消し黒色クロムメッキが施さ
れている。
方法は図3Aに示す薄いフィルム６５に塗布された熱伝導
性接着剤を使用して最も良く行われることがわかった。
ヌシルＣＶ−２９４６と特定された、カリフォルニア州
カーペンテリアのヌシルテクノロジーから入手できるシ
リコンベースの接着剤が望ましい結果を出している。背
面５４の中央領域を囲む冷却ダクト５６が設けられてい
る。ダクト５６は熱伝導を予め設定された温度に維持す
るための水循環用ステンレス鋼管５８を支持する。熱伝
導性フレーム部材５１はレーザーによって引き起こされ
るセンサーの温度を効果的に予報するために必要な吸収
率を有する。従って、熱伝導性フレーム部材５１には所
望な吸収率を得るために艶消し黒色クロムメッキが施さ
れている。
【００１１】他の実施形態では、フレーム部材５１を、
水冷の代わりに異なる形態の伝導伝達を使用して予め設
定された温度に維持することができる。図２を参照する
と、金属フレーム５１を熱伝導性壁又はベース支持体に
固着する金属留め具６６が、フレーム５１の温度レベル
を装置の作動環境に存在する温度を表す予め設定した基
準温度に維持するために、水冷を必要とすることなく、
フレームから蓄熱を除去するように機能することができ
る。熱伝導性フレーム部材５１を留め具６６によって壁
に、或いはベース支持体６７に固着してもよい。反射面
を採用するレーザー発生装置の大変な性質により、反射
面から光エネルギーが漏れ、これが典型的には各検出器
５０に当たる。これは装置にとって正常な作動温度レベ
ルを生じさせる。センサー６０は、正常な操作中レーザ
ー発生装置き作動環境に存在する温度レベルよりも高い
限界温度レベルにしらか締め設定される。冷却水が循環
するステンレス鋼管が置かれる冷却ダクト５６または変
形例として熱伝導性留め具６６の使用は熱伝導性フレー
ム５１の温度を、装置が停止するトリガーレベルより下
の温度に維持する。
水冷の代わりに異なる形態の伝導伝達を使用して予め設
定された温度に維持することができる。図２を参照する
と、金属フレーム５１を熱伝導性壁又はベース支持体に
固着する金属留め具６６が、フレーム５１の温度レベル
を装置の作動環境に存在する温度を表す予め設定した基
準温度に維持するために、水冷を必要とすることなく、
フレームから蓄熱を除去するように機能することができ
る。熱伝導性フレーム部材５１を留め具６６によって壁
に、或いはベース支持体６７に固着してもよい。反射面
を採用するレーザー発生装置の大変な性質により、反射
面から光エネルギーが漏れ、これが典型的には各検出器
５０に当たる。これは装置にとって正常な作動温度レベ
ルを生じさせる。センサー６０は、正常な操作中レーザ
ー発生装置き作動環境に存在する温度レベルよりも高い
限界温度レベルにしらか締め設定される。冷却水が循環
するステンレス鋼管が置かれる冷却ダクト５６または変
形例として熱伝導性留め具６６の使用は熱伝導性フレー
ム５１の温度を、装置が停止するトリガーレベルより下
の温度に維持する。
【００１２】図４を参照すると、全体的に番号６９で特
定された制御回路がしめされ、該制御回路は、反射面２
６及び３０のうちの１つが破損した場合に突然の温度上
昇を検知するときにトリガーされる。検出器５０はミラ
ーの破損を指示する開位置で示す常閉スイッチ８２とし
て機能する。スイッチにはセンサー電源１６から給電さ
れる。コントローラー信号発生器８４はまたリレー９０
を介して信号を出し、この信号は利得モジュール１２の
電源９２を制御する。検出器５０の温度レベルが限界温
度以下であるとき、スイッチ５０の接点８３が閉じられ
る。これは正常操作を表す。リレー９０の接点９６は信
号発生器８４に応答して閉じられるので、電流は電源９
２に流れ、レーザーモジュール１２を賦勢状態に維持す
る。センサー６０がトリガーレベルの限界以上に温度上
昇する場合には、接点８３が図示したように開き、発生
器８４によってリレー９０への電力を中断させ、それに
よりリレーはその接点９６を開かせる。接点９６が開い
ているときには、接点は利得モジュール１２への給電１
６を中断し、装置を停止させる。
定された制御回路がしめされ、該制御回路は、反射面２
６及び３０のうちの１つが破損した場合に突然の温度上
昇を検知するときにトリガーされる。検出器５０はミラ
ーの破損を指示する開位置で示す常閉スイッチ８２とし
て機能する。スイッチにはセンサー電源１６から給電さ
れる。コントローラー信号発生器８４はまたリレー９０
を介して信号を出し、この信号は利得モジュール１２の
電源９２を制御する。検出器５０の温度レベルが限界温
度以下であるとき、スイッチ５０の接点８３が閉じられ
る。これは正常操作を表す。リレー９０の接点９６は信
号発生器８４に応答して閉じられるので、電流は電源９
２に流れ、レーザーモジュール１２を賦勢状態に維持す
る。センサー６０がトリガーレベルの限界以上に温度上
昇する場合には、接点８３が図示したように開き、発生
器８４によってリレー９０への電力を中断させ、それに
よりリレーはその接点９６を開かせる。接点９６が開い
ているときには、接点は利得モジュール１２への給電１
６を中断し、装置を停止させる。
【００１３】操作中、ビーム３２は反射面２６の方向に
利得モジュール１２を出る。反射面２６がビームを遮り
損ねた場合には、ビームは検出器５０の前面５２に当た
り、ほぼ２−３秒で前面５２を加熱する。前面５２の
０．０３インチの厚さによる熱伝導はベース部分６４を
加熱し、それによってセンサー６０（図２）は温度上昇
し、電源１６の停止をトリガーする。本発明を知る好ま
しい実施形態を参照して相当詳細に説明したが、他の実
施態様が可能である。例えば、センサー及びその環境の
温度を限界温度以下に維持するのに他のタイプの冷却技
術を使用してもよい。センサーをチャンネル６２のベー
ス部分に接着するための他の技術を使用してもよい。熱
伝導性フレーム部材を耐蝕性にするのに他の処理を使用
し、熱伝導性フレーム部材の放射率を他の表面処理で高
めてもよい。従って、請求項は明細書に含まれる好まし
い実施形態の説明に限定されるべきではない。
利得モジュール１２を出る。反射面２６がビームを遮り
損ねた場合には、ビームは検出器５０の前面５２に当た
り、ほぼ２−３秒で前面５２を加熱する。前面５２の
０．０３インチの厚さによる熱伝導はベース部分６４を
加熱し、それによってセンサー６０（図２）は温度上昇
し、電源１６の停止をトリガーする。本発明を知る好ま
しい実施形態を参照して相当詳細に説明したが、他の実
施態様が可能である。例えば、センサー及びその環境の
温度を限界温度以下に維持するのに他のタイプの冷却技
術を使用してもよい。センサーをチャンネル６２のベー
ス部分に接着するための他の技術を使用してもよい。熱
伝導性フレーム部材を耐蝕性にするのに他の処理を使用
し、熱伝導性フレーム部材の放射率を他の表面処理で高
めてもよい。従って、請求項は明細書に含まれる好まし
い実施形態の説明に限定されるべきではない。
【図１】利得モジュールによって発生されたレーザービ
ームの光路を示し、レーザービームが全反射と部分反射
を受け、レーザースラブの中を前後に循環し、次いで光
路にそってワークサイトに取り出される、高エネルギー
レーザー放射装置の説明図である。
ームの光路を示し、レーザービームが全反射と部分反射
を受け、レーザースラブの中を前後に循環し、次いで光
路にそってワークサイトに取り出される、高エネルギー
レーザー放射装置の説明図である。
【図２】検出器を収容する熱伝導性金属フレームの背面
の平面図であって、検出器は熱伝導性フレームの前面に
当たる放射を遮るように位置決めされている。
の平面図であって、検出器は熱伝導性フレームの前面に
当たる放射を遮るように位置決めされている。
【図３】 熱吸収面の直ぐ後ろでチャンネルにセンサー
を取り付けた様子を示す熱伝導性フレームの図２の３ー
３線荷おける断面図である。
を取り付けた様子を示す熱伝導性フレームの図２の３ー
３線荷おける断面図である。
【図３Ａ】 図３の熱センサーの取り付けの拡大詳細図
である。
である。
【図４】 ミラーの破損の場合に高強度レーザーを停止
させる制御回路の説明図である。
させる制御回路の説明図である。
１０ レーザー放射装置 １２ レーザー利得モジュール １４ 光路 １６ 電源 ２２ 反射面 ２４ 反射面 ２６ 反射面 ３０ 反射面 ３２ ビーム ４４ ワークサイト又はステーション ５０ 検出器 ５１ 伝導性金属フレーム ５２ 前面 ５４ 背面 ５６ 冷却ダクト ６０ センサー ６２ 凹部 ６４ ベース部分 ６６ 留め具 ８２ 常閉スイッチ ８４ 信号発生器 ９０ リレー ９２ 電源
Claims (25)
- 【請求項１】 高エネルギーレーザー放射源に曝すこ
とによって引き起こされる機器の破損を検出するための
装置であって、 ａ. 放射を吸収するためのシールド構造と、 ｂ．温度変化を検出するために前記シールドに隣接して
位置決めされた熱検出手段と、を有し、前記検出手段
が、 ｉ．熱受け前面部分を有し、放射吸収面と熱伝導関係に
位置決めされ、限界温度に予め設定された温度検出エレ
メントを受け入れるためのチャンネル手段が形成されて
いる伝導性金属フレーム、 ii．前記伝導性金属フレームを前記限界温度以下のレベ
ルまで冷却するための冷却手段、及び iii ．前記検出手段に応答し、温度検出器が前記限界温
度を超えるときに高温レーザー放射源を消勢するための
制御手段、を有する、前記装置。 - 【請求項２】 温度検出器を受け入れるためのチャンネ
ル手段は前記伝導性金属フレーム内のチャンネルからな
り、該チャンネルは前記伝導性金属フレームから間隔を
隔てた側壁及びベース部分を有する、請求項１に記載の
装置。 - 【請求項３】 前記温度検出器は熱伝導性金属フレーム
の熱伝導面に隣接して前記伝導性金属フレームに固定さ
れる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 伝導性金属フレームは放射吸収材料のコ
ーティングで処理されている、請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 伝導性金属フレームには黒色クロムの表
面コーティングが施されている、請求項４に記載の装
置。 - 【請求項６】 ベース部分の厚さは０．０２インチ乃至
０．０４インチの範囲内にある、請求項２に記載の装
置。 - 【請求項７】 温度センサーは熱伝導性接着剤でチャン
ネルのベース部分に固定されている、請求項１に記載の
装置。 - 【請求項８】 熱伝導性接着剤はシリコンベースの材料
である、請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 シリコンベースの材料は窒化硼素を含
む、請求項８に記載の装置。 - 【請求項10】 冷却手段は冷却剤を流すための、チャン
ネル手段と熱伝導関係をなした管状導管からなる、請求
項１に記載の装置。 - 【請求項11】 レーザー発生源からワークサイトに差し
向けられる高エネルギーレーザービームを発生させる装
置において、 ａ． 高エネルギーレーザービームを発生させるための
レーザー利得モジュールと、 ｂ． 高エネルギーレーザービームをレーザー発生源か
ら前記ワークサイトに差し向けるための路手段と、 ｃ． 高エネルギーレーザービームが前記路手段を通る
とき、高エネルギーレーザービームの方向を変えるため
の、前記路手段に位置した反射手段と、 ｄ． 前記反射手段と関連し、所定の限界温度に設定さ
れ、前記限界温度以上の突然の温度上昇を検出するため
の温度センサー手段と、 ｅ． 前記センサーに応答し、突然の温度上昇を検出し
たとき、前記レーザー発生装置を消勢するための制御装
置と、を有する前記装置。 - 【請求項12】 伝導性金属フレームは放射吸収面を含
み、伝導性金属フレームには前記温度検出エレメントう
受け入れるためのチャンネル手段が形成され、前記温度
検出エレメントは前記放射吸収面と熱伝導関係をなして
位置し、前記熱伝導装置を前記限界温度レベル以下のレ
ベルで冷却するための冷却手段を有する、請求項１１に
記載の装置。 - 【請求項13】 チャンネル手段は前記伝導性金属フレー
ムに、前記温度センサーを受け入れるための開口部を有
し且つセンサーを部分的に囲む空気空間を残して前記温
度センサーから間隔を隔てた関係をなした側壁、及びベ
ース部分を有する、請求項１２に記載の装置。 - 【請求項14】 温度センサーは前記熱伝導性金属フレー
ムの放射吸収面と対向してチャンネルのベース部分に固
定される、請求項１３に記載の装置。 - 【請求項15】 伝導性金属フレームは放射吸収材料のコ
ーティングで処理されている、請求項１２に記載の装
置。 - 【請求項16】 伝導性金属フレームは黒色クロムの表面
コーティングで処理されている、請求項１５に記載の装
置。 - 【請求項17】 ベース部分の厚さは０．０２インチ乃至
０．０４インチの範囲内にある、請求項１３に記載の装
置。 - 【請求項18】 温度センサーは熱伝導性接着剤でチャン
ネルのベース部分に固定されている、請求項１２に記載
の装置。 - 【請求項19】 熱伝導性接着剤はシリコンベースの材料
である、請求項１８に記載の装置。 - 【請求項20】 シリコンベースの材料は窒化硼素を含
む、請求項１９に記載の装置。 - 【請求項21】 伝導性金属フレームの冷却は、冷却剤が
流れる熱交換ダクトを有する、請求項１２に記載の装
置。 - 【請求項22】 冷却手段は、装置の支持構造に熱を伝達
する熱伝導性留め具からなる、請求項１２に記載の装
置。 - 【請求項23】 冷却手段は、チャンネル手段を囲み、伝
導性金属フレームの温度を限界温度以下に維持するため
の液体冷却剤が流れる流体導管からなる、請求項２２に
記載の装置。 - 【請求項24】 レーザー発生源から発生される高エネル
ギーレーザービームを発生させる装置であって、前記ビ
ームは高温を生じさせることができ、前記レーザービー
ムはレーザー発生源から、前記高温を、ホーク機能をな
し遂げるのに必要とするワークステーションに差し向け
られ、前記装置は、 ａ． レーザービームを前記ワークステーションに差し
向けるための路手段と、 ｂ． レーザービームを受け、レーザービームが前記路
手段を通るとき、方向を変えてレーザービームを前記路
手段に沿って反射させるための、前記路手段に位置した
反射手段と、 ｃ． 前記反射手段に隣接して位置し、路手段を通るビ
ームを受けたとき、反射手段の温度レベルを検出するよ
うになっており、且つ前記装置の正常な作動状態を表す
限界温度に設定された検出器手段と、 ｄ． 検出器手段が前記限界温度以上の温度を検出した
ときに、前記検出器手段に応答し、前記レーザー発生装
置を消勢するための制御装置と、を有する前記装置。 - 【請求項25】 前記制御手段は常閉スイッチと、前記ス
イッチに応答し、前記センサーが限界温度以上の温度を
検出したときにレーザー発生源への電源を中断させる手
段とを含む、請求項２４に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/975834 | 1997-11-21 | ||
| US08/975,834 US5991319A (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Mirror failure detector for high power lasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271250A true JPH11271250A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3053387B2 JP3053387B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=25523460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10330694A Expired - Fee Related JP3053387B2 (ja) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | 高出力レーザー用ミラー破損検出器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5991319A (ja) |
| EP (1) | EP0917924A3 (ja) |
| JP (1) | JP3053387B2 (ja) |
| KR (1) | KR100277012B1 (ja) |
| CA (1) | CA2253976C (ja) |
Cited By (1)
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| CN115014718A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-06 | 西安交通大学 | 一种激光辐照光学元件损伤的研究方法 |
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| US6327293B1 (en) * | 1998-08-12 | 2001-12-04 | Coherent, Inc. | Optically-pumped external-mirror vertical-cavity semiconductor-laser |
| US20050279741A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-22 | Arenberg Jonathan W | Laser burn through sensor |
| JP4218650B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2009-02-04 | セイコーエプソン株式会社 | 画像表示装置 |
| CN101878087B (zh) * | 2007-11-20 | 2015-05-13 | 三菱电机株式会社 | 激光振荡器内出射镜的老化状态测定方法以及激光加工装置 |
| KR101339187B1 (ko) * | 2012-03-28 | 2013-12-09 | 주식회사 루트로닉 | 레이저장치 |
| US9561560B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-02-07 | United Technologies Corporation | Backstrike detection system for laser drilling thin materials |
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| CN113210854A (zh) * | 2015-06-19 | 2021-08-06 | Ipg光子公司 | 具有提供光束移动功能的双可移动反射镜的激光焊接头 |
| US9601904B1 (en) | 2015-12-07 | 2017-03-21 | Raytheon Company | Laser diode driver with variable input voltage and variable diode string voltage |
| WO2017139769A1 (en) | 2016-02-12 | 2017-08-17 | Ipg Photonics Corporation | Laser cutting head with dual movable mirrors providing beam alignment and/or wobbling movement |
| CN108918590A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-30 | 昆山富凌能源利用有限公司 | 监测灶具装置灶具面或者玻璃面破损危险的方法 |
| CN110793393B (zh) * | 2019-10-10 | 2022-06-14 | 成都贝瑞光电科技股份有限公司 | 一种激光多射击点识别系统 |
| DE102020214094A1 (de) | 2020-11-10 | 2022-05-12 | Trumpf Laser Gmbh | Strahlverschluss, Laseranordnung und Betriebsverfahren für eine Laseranordnung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3623409A1 (de) * | 1986-07-11 | 1988-01-21 | Bias Forschung & Entwicklung | Verfahren zur ueberwachung des bearbeitungsprozesses mit einer hochleistungsenergiequelle, insbesondere einem laser, und bearbeitungsoptik zur durchfuehrung desselben |
| CN86207853U (zh) * | 1986-10-10 | 1987-07-29 | 中国科学院物理研究所 | 聚偏氟乙烯薄膜激光辐射探测器 |
| DE3807873A1 (de) * | 1987-03-21 | 1988-09-29 | Volkswagen Ag | Verfahren zum erfassen eines fehlers in einem zur fuehrung eines laserstrahls dienenden bauteil |
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-
1997
- 1997-11-21 US US08/975,834 patent/US5991319A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-03 EP EP98120648A patent/EP0917924A3/en not_active Withdrawn
- 1998-11-12 CA CA002253976A patent/CA2253976C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-18 KR KR1019980049540A patent/KR100277012B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-11-20 JP JP10330694A patent/JP3053387B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| KR100277012B1 (ko) | 2001-02-01 |
| EP0917924A3 (en) | 2004-09-29 |
| KR19990045393A (ko) | 1999-06-25 |
| EP0917924A2 (en) | 1999-05-26 |
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