JPH11274605A - ビーム合成測定方法及びその装置並びにこれを用いたレーザ装置 - Google Patents
ビーム合成測定方法及びその装置並びにこれを用いたレーザ装置Info
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- JPH11274605A JPH11274605A JP7762798A JP7762798A JPH11274605A JP H11274605 A JPH11274605 A JP H11274605A JP 7762798 A JP7762798 A JP 7762798A JP 7762798 A JP7762798 A JP 7762798A JP H11274605 A JPH11274605 A JP H11274605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、伝送距離と同一長さのモニター光路
を必要とせずに伝送前と伝送後における各レーザビーム
の光軸ずれ及び広がり角度を測定する。 【解決手段】２本のレーザビーム(A,B) を合成した合成
ビーム光を伝送系(4) に伝送させた後のビーム合成状態
を測定する場合、アオーカル結像光学系(20)により合成
ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり
角度をＭ倍に形成し、これらビーム径及び広がり角度に
形成した後のビーム形状に基づいてビーム合成の結果を
測定する。
を必要とせずに伝送前と伝送後における各レーザビーム
の光軸ずれ及び広がり角度を測定する。 【解決手段】２本のレーザビーム(A,B) を合成した合成
ビーム光を伝送系(4) に伝送させた後のビーム合成状態
を測定する場合、アオーカル結像光学系(20)により合成
ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり
角度をＭ倍に形成し、これらビーム径及び広がり角度に
形成した後のビーム形状に基づいてビーム合成の結果を
測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザビー
ムを合成した合成レーザ光を伝送系に伝送させた後、こ
の合成レーザ光の各レーザビームの光軸ずれ等の伝送状
態を測定するビーム合成測定方法及びその装置並びにこ
れを用いたレーザ装置に関する。
ムを合成した合成レーザ光を伝送系に伝送させた後、こ
の合成レーザ光の各レーザビームの光軸ずれ等の伝送状
態を測定するビーム合成測定方法及びその装置並びにこ
れを用いたレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は２本のレーザビームを合成して出
力するレーザ装置の構成図である。ビーム合成光学系１
には、それぞれビーム調整光学系２、３を通して各レー
ザビームＡ、Ｂが入射している。このビーム合成光学系
１は、各レーザビームＡ、Ｂを合成して伝送系４に送っ
ている。
力するレーザ装置の構成図である。ビーム合成光学系１
には、それぞれビーム調整光学系２、３を通して各レー
ザビームＡ、Ｂが入射している。このビーム合成光学系
１は、各レーザビームＡ、Ｂを合成して伝送系４に送っ
ている。
【０００３】このように伝送系４を伝送する合成ビーム
光は、伝送前には図８に示すように各レーザビームＡ、
Ｂの光軸やビーム径が一致しているが、所定距離だけ伝
送後には図９に示すように各レーザビームＡ、Ｂに光軸
ずれやビームの広がり角度にずれが生じるようになる。
光は、伝送前には図８に示すように各レーザビームＡ、
Ｂの光軸やビーム径が一致しているが、所定距離だけ伝
送後には図９に示すように各レーザビームＡ、Ｂに光軸
ずれやビームの広がり角度にずれが生じるようになる。
【０００４】このため、伝送後の合成ビーム光に光軸ず
れや広がり角度が生じないように各レーザビームＡ、Ｂ
の光軸等の調整が行われている。すなわち、サンプルミ
ラー５が合成ビーム光の光路上に配置されて合成ビーム
光の一部がサンプルされ、これがサンプルビームとして
各ミラー６、７を通してモニター光路８に導かれる。
れや広がり角度が生じないように各レーザビームＡ、Ｂ
の光軸等の調整が行われている。すなわち、サンプルミ
ラー５が合成ビーム光の光路上に配置されて合成ビーム
光の一部がサンプルされ、これがサンプルビームとして
各ミラー６、７を通してモニター光路８に導かれる。
【０００５】このモニター光路８は、伝送系４における
合成ビーム光の伝送距離と同一の長さに形成され、かつ
その入射口には伝送前ビーム用の第１のモニター９が配
置され、出射口には伝送後ビーム用の第２のモニター１
０が配置されている。そして、これらモニタ９、１０に
は、合成ビーム光を形成する各レーザビームＡ、Ｂの形
状を求めるビーム形状測定部１１、１２が接続されてい
る。
合成ビーム光の伝送距離と同一の長さに形成され、かつ
その入射口には伝送前ビーム用の第１のモニター９が配
置され、出射口には伝送後ビーム用の第２のモニター１
０が配置されている。そして、これらモニタ９、１０に
は、合成ビーム光を形成する各レーザビームＡ、Ｂの形
状を求めるビーム形状測定部１１、１２が接続されてい
る。
【０００６】かかる構成であれば、合成ビーム光のサン
プルビームが第１のモニター９に入射し、これと共にモ
ニター光路８を伝送したサンプルビームが第２のモニタ
ー１０に入射する。これらモニタ９、１０によりそれぞ
れ合成ビーム光が検知されると、一方のビーム形状測定
部１１は伝送前の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び
広がり角度を求め、他方のビーム形状測定部１２は伝送
後の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度を
求める。
プルビームが第１のモニター９に入射し、これと共にモ
ニター光路８を伝送したサンプルビームが第２のモニタ
ー１０に入射する。これらモニタ９、１０によりそれぞ
れ合成ビーム光が検知されると、一方のビーム形状測定
部１１は伝送前の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び
広がり角度を求め、他方のビーム形状測定部１２は伝送
後の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度を
求める。
【０００７】従って、これら伝送前と伝送後における各
レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度が比較さ
れ、その差に基づいて各ビーム調整光学系２、３におい
て各レーザビームＡ、Ｂの光軸及び広がり角度が調整さ
れる。
レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度が比較さ
れ、その差に基づいて各ビーム調整光学系２、３におい
て各レーザビームＡ、Ｂの光軸及び広がり角度が調整さ
れる。
【０００８】しかしながら、上記装置では、伝送系４に
より伝送された後の合成ビーム光の状態を測定するため
に、伝送系４での伝送距離と同一か、又はそれ以上の長
さのモニター光路８を用意しなければならない。例えば
合成ビーム光を光反応処理のために長距離伝送させる場
合には、非常に長いモニター光路８が必要となる。この
ため、レーザ装置全体が大形化してしまう。
より伝送された後の合成ビーム光の状態を測定するため
に、伝送系４での伝送距離と同一か、又はそれ以上の長
さのモニター光路８を用意しなければならない。例えば
合成ビーム光を光反応処理のために長距離伝送させる場
合には、非常に長いモニター光路８が必要となる。この
ため、レーザ装置全体が大形化してしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように伝送後の
合成ビーム光の状態を測定するために、伝送系４の伝送
距離と同一か、又はそれ以上の長さのモニター光路８を
用意しなければならず、レーザ装置全体が大形化する。
合成ビーム光の状態を測定するために、伝送系４の伝送
距離と同一か、又はそれ以上の長さのモニター光路８を
用意しなければならず、レーザ装置全体が大形化する。
【００１０】そこで本発明は、伝送距離と同一長さのモ
ニター光路を必要とせずに伝送前と伝送後における各レ
ーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を測定できるビー
ム合成測定方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
ニター光路を必要とせずに伝送前と伝送後における各レ
ーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を測定できるビー
ム合成測定方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
【００１１】又、本発明は、伝送距離と同一長さのモニ
ター光路を必要とせずに小形化して伝送前と伝送後にお
ける各レーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を測定し
て調整できるレーザ装置を提供することを目的とする。
ター光路を必要とせずに小形化して伝送前と伝送後にお
ける各レーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を測定し
て調整できるレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、複数
のレーザビームを合成した合成ビーム光を光路上に伝送
させた後のビーム合成状態を測定するビーム合成測定方
法において、合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍に
すると共に広がり角度をＭ倍に形成し、これらビーム径
及び広がり角度に形成した後のビーム形状に基づいてビ
ーム合成の状態を測定するようにして上記目的を達成し
ようとするビーム合成測定方法である。
のレーザビームを合成した合成ビーム光を光路上に伝送
させた後のビーム合成状態を測定するビーム合成測定方
法において、合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍に
すると共に広がり角度をＭ倍に形成し、これらビーム径
及び広がり角度に形成した後のビーム形状に基づいてビ
ーム合成の状態を測定するようにして上記目的を達成し
ようとするビーム合成測定方法である。
【００１３】請求項２によれば、複数のレーザビームを
合成した合成ビーム光を伝送系に伝送させた後のビーム
合成状態を測定するビーム合成測定装置において、合成
ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり
角度をＭ倍に形成する結像光学系と、この結像光学系の
出力光路上における伝送系での伝送前及び伝送後に対応
する各位置において形成された各ビーム形状をモニタし
てビーム合成の状態を測定する測定手段とを備えて上記
目的を達成しようとするビーム合成測定装置である。
合成した合成ビーム光を伝送系に伝送させた後のビーム
合成状態を測定するビーム合成測定装置において、合成
ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり
角度をＭ倍に形成する結像光学系と、この結像光学系の
出力光路上における伝送系での伝送前及び伝送後に対応
する各位置において形成された各ビーム形状をモニタし
てビーム合成の状態を測定する測定手段とを備えて上記
目的を達成しようとするビーム合成測定装置である。
【００１４】請求項３によれば、結像光学系は、アフォ
ーカル型結像光学系である。請求項４によれば、測定手
段は、各レーザビームの合成位置を物体面として結像光
学系により得られる結像面に配置されて伝送前の合成ビ
ーム光を検知する第１のモニターと、結像光学系の結像
面から伝送系での伝送距離に等価なフレネル数を与える
位置に配置されて伝送後の合成ビーム光を検知する第２
のモニターとを有している。
ーカル型結像光学系である。請求項４によれば、測定手
段は、各レーザビームの合成位置を物体面として結像光
学系により得られる結像面に配置されて伝送前の合成ビ
ーム光を検知する第１のモニターと、結像光学系の結像
面から伝送系での伝送距離に等価なフレネル数を与える
位置に配置されて伝送後の合成ビーム光を検知する第２
のモニターとを有している。
【００１５】請求項５によれば、測定手段は、各レーザ
ビームの合成位置を物体面として結像光学系により得ら
れる結像面に配置されて伝送前の合成ビーム光を検知す
る第１のモニターと、結像光学系の結像面から伝送系で
の伝送距離に等価なフレネル数を与える位置に配置され
て伝送後の合成ビーム光を検知する第２のモニターと、
これら第１及び第２のモニターにより検知された各合成
ビーム光の形状を求めるビーム形状測定部と、これらビ
ーム形状測定部により求められた各ビーム形状に基づい
てずれ量を検出するずれ量検出部とを有している。
ビームの合成位置を物体面として結像光学系により得ら
れる結像面に配置されて伝送前の合成ビーム光を検知す
る第１のモニターと、結像光学系の結像面から伝送系で
の伝送距離に等価なフレネル数を与える位置に配置され
て伝送後の合成ビーム光を検知する第２のモニターと、
これら第１及び第２のモニターにより検知された各合成
ビーム光の形状を求めるビーム形状測定部と、これらビ
ーム形状測定部により求められた各ビーム形状に基づい
てずれ量を検出するずれ量検出部とを有している。
【００１６】請求項６によれば、複数のレーザビームを
合成し、この合成ビーム光を伝送系に伝播させて所定位
置まで伝送するレーザ装置において、合成ビーム光のビ
ーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度をＭ倍に
形成する結像光学系と、この結像光学系の出力光路上に
おける伝送系での伝送前及び伝送後に対応する各位置に
配置され、それぞれ結像光学系により形成された各ビー
ム形状をモニタしてビーム合成の状態を測定する測定手
段と、この測定手段のビーム合成の状態に基づいて合成
前のレーザビームの光軸及び広がり角度を調整する調整
手段とを備えて上記目的を達成しようとするレーザ装置
である。
合成し、この合成ビーム光を伝送系に伝播させて所定位
置まで伝送するレーザ装置において、合成ビーム光のビ
ーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度をＭ倍に
形成する結像光学系と、この結像光学系の出力光路上に
おける伝送系での伝送前及び伝送後に対応する各位置に
配置され、それぞれ結像光学系により形成された各ビー
ム形状をモニタしてビーム合成の状態を測定する測定手
段と、この測定手段のビーム合成の状態に基づいて合成
前のレーザビームの光軸及び広がり角度を調整する調整
手段とを備えて上記目的を達成しようとするレーザ装置
である。
【００１７】上記請求項１によれば、複数のレーザビー
ムを合成した合成ビーム光を光路上に伝送させる場合、
この合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共
に広がり角度をＭ倍に形成する。そうすると、伝送によ
り各レーザビームに光軸ずれ及び広がり角度が生ずれ
ば、これらが顕著に現われる。従って、ビーム径及び広
がり角度に形成した後のビーム形状に基づいてビーム合
成の状態を測定して、各レーザビームのずれ量を検出す
る。
ムを合成した合成ビーム光を光路上に伝送させる場合、
この合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共
に広がり角度をＭ倍に形成する。そうすると、伝送によ
り各レーザビームに光軸ずれ及び広がり角度が生ずれ
ば、これらが顕著に現われる。従って、ビーム径及び広
がり角度に形成した後のビーム形状に基づいてビーム合
成の状態を測定して、各レーザビームのずれ量を検出す
る。
【００１８】具体的に、上記請求項２によれば、合成ビ
ーム光を結像光学系によりそのビーム径を（１／Ｍ）倍
にすると共に広がり角度をＭ倍に形成し、この結像光学
系の出力光路上における伝送系での伝送前及び伝送後に
対応する各位置において、各モニタにより各ビーム形状
が測定される。
ーム光を結像光学系によりそのビーム径を（１／Ｍ）倍
にすると共に広がり角度をＭ倍に形成し、この結像光学
系の出力光路上における伝送系での伝送前及び伝送後に
対応する各位置において、各モニタにより各ビーム形状
が測定される。
【００１９】この場合、上記請求項３によれば、結像光
学系としてアフォーカル型結像光学系が用いられる。
又、上記請求項４によれば、測定手段の第１のモニター
は各レーザビームの合成位置を物体面として結像光学系
により得られる結像面に配置されて伝送前の合成ビーム
光を検知し、又、第２のモニターは結像光学系の結像面
から伝送系での伝送距離に等価なフレネル数を与える位
置に配置されて伝送後の合成ビーム光を検知する。
学系としてアフォーカル型結像光学系が用いられる。
又、上記請求項４によれば、測定手段の第１のモニター
は各レーザビームの合成位置を物体面として結像光学系
により得られる結像面に配置されて伝送前の合成ビーム
光を検知し、又、第２のモニターは結像光学系の結像面
から伝送系での伝送距離に等価なフレネル数を与える位
置に配置されて伝送後の合成ビーム光を検知する。
【００２０】又、上記請求項５によれば、ビーム形状測
定部により第１及び第２のモニターにより検知された各
合成ビーム光の形状を求め、これらビーム形状に基づい
てずれ量検出部によりずれ量が求められる。
定部により第１及び第２のモニターにより検知された各
合成ビーム光の形状を求め、これらビーム形状に基づい
てずれ量検出部によりずれ量が求められる。
【００２１】上記請求項６によれば、複数のレーザビー
ムを合成し、この合成ビーム光を伝送系に伝播させて所
定位置まで伝送する場合、結合光学系により合成ビーム
光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度を
Ｍ倍に形成し、この結像光学系の出力光路上における伝
送系での伝送前及び伝送後に対応する各位置で、結像光
学系により形成された各ビーム形状をモニタしてビーム
合成状態を求める。そして、このビーム合成状態に基づ
いて調整手段により合成前のレーザビームの光軸及び広
がり角度を調整する。
ムを合成し、この合成ビーム光を伝送系に伝播させて所
定位置まで伝送する場合、結合光学系により合成ビーム
光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度を
Ｍ倍に形成し、この結像光学系の出力光路上における伝
送系での伝送前及び伝送後に対応する各位置で、結像光
学系により形成された各ビーム形状をモニタしてビーム
合成状態を求める。そして、このビーム合成状態に基づ
いて調整手段により合成前のレーザビームの光軸及び広
がり角度を調整する。
【００２２】
【実施の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図７と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図１は
２本のレーザビームＡ、Ｂを合成して出力するレーザ装
置の構成図である。サンプルミラー５の分岐光路上に
は、アフォーカル結像光学系２０が配置されている。
いて図面を参照して説明する。なお、図７と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図１は
２本のレーザビームＡ、Ｂを合成して出力するレーザ装
置の構成図である。サンプルミラー５の分岐光路上に
は、アフォーカル結像光学系２０が配置されている。
【００２３】このアフォーカル結像光学系２０は、各レ
ーザビームＡ、Ｂから成る合成ビーム光のビーム径を
（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度をＭ倍に形成する
機能を有するものである。
ーザビームＡ、Ｂから成る合成ビーム光のビーム径を
（１／Ｍ）倍にすると共に広がり角度をＭ倍に形成する
機能を有するものである。
【００２４】具体的にアフォーカル結像光学系２０は、
図２に示すように焦点距離ｆ１の光学レンズ２１と焦点
距離ｆ２の光学レンズ２２とを組み合わせた構成であ
る。ここで、光学レンズ２１の焦点距離をｆ１、光学レ
ンズ２２の焦点距離をｆ２、Ａ面（物体面）と光学レン
ズ２１との距離をｄ１、光学レンズ２１と光学レンズ２
２との距離をｄ２、光学レンズ２２とＢ面（結像面）と
の距離をｄ３、伝送距離をＬ、Ａ面の大きさをｒ、アフ
ォーカル結像光学系２０で得られる倍率をＭとすると、 Ｍ＝ｆ２／ｆ１ …(1) ｄ１＝ｆ１・Ｍ／（１＋Ｍ）−｛Ｌ−ｆ１（１−Ｍ）｝／（Ｍ2 −１） …(2) ｄ２＝ｆ１＋ｆ２ …(3) ｄ３＝−ｆ１・Ｍ／（１＋Ｍ） −｛Ｌ−ｆ１（１−Ｍ）｝／｛（１／Ｍ）2 −１｝ …(4) の関係が成り立つ。
図２に示すように焦点距離ｆ１の光学レンズ２１と焦点
距離ｆ２の光学レンズ２２とを組み合わせた構成であ
る。ここで、光学レンズ２１の焦点距離をｆ１、光学レ
ンズ２２の焦点距離をｆ２、Ａ面（物体面）と光学レン
ズ２１との距離をｄ１、光学レンズ２１と光学レンズ２
２との距離をｄ２、光学レンズ２２とＢ面（結像面）と
の距離をｄ３、伝送距離をＬ、Ａ面の大きさをｒ、アフ
ォーカル結像光学系２０で得られる倍率をＭとすると、 Ｍ＝ｆ２／ｆ１ …(1) ｄ１＝ｆ１・Ｍ／（１＋Ｍ）−｛Ｌ−ｆ１（１−Ｍ）｝／（Ｍ2 −１） …(2) ｄ２＝ｆ１＋ｆ２ …(3) ｄ３＝−ｆ１・Ｍ／（１＋Ｍ） −｛Ｌ−ｆ１（１−Ｍ）｝／｛（１／Ｍ）2 −１｝ …(4) の関係が成り立つ。
【００２５】従って、アフォーカル結像光学系２０は、
入射された平行光線を全て平行光線として出射し、Ａ面
（物体面）の像をＢ面（結像面）に結像し、さらにビー
ム径をＭ倍とする機能を有するものとなる。
入射された平行光線を全て平行光線として出射し、Ａ面
（物体面）の像をＢ面（結像面）に結像し、さらにビー
ム径をＭ倍とする機能を有するものとなる。
【００２６】一方、アフォーカル結像光学系２０の出力
光路上には、ビームスプリッタ２３を介して第１のモニ
ター９が配置され、かつビームスプリッタ２３からモニ
ター光路２４及びミラー２５を介して第２のモニター１
０が配置されている。
光路上には、ビームスプリッタ２３を介して第１のモニ
ター９が配置され、かつビームスプリッタ２３からモニ
ター光路２４及びミラー２５を介して第２のモニター１
０が配置されている。
【００２７】このうち第１のモニター９は、各レーザビ
ームの合成位置、つまりビーム合成光学系１の配置位置
を物体面とした場合、アフォーカル結像光学系２０のＢ
面（結像面）に配置され、伝送系４で伝送前の合成ビー
ム光を検知するものとなっている。
ームの合成位置、つまりビーム合成光学系１の配置位置
を物体面とした場合、アフォーカル結像光学系２０のＢ
面（結像面）に配置され、伝送系４で伝送前の合成ビー
ム光を検知するものとなっている。
【００２８】又、第２のモニター１０は、アフォーカル
結像光学系２０のＢ面（結像面）から伝送系４での伝送
距離Ｌに等価なフレネル数を与える位置、つまり長さＬ
´のモニター光路２４を介して配置され、伝送系４で伝
送後の合成ビーム光を検知するものとなっている。
結像光学系２０のＢ面（結像面）から伝送系４での伝送
距離Ｌに等価なフレネル数を与える位置、つまり長さＬ
´のモニター光路２４を介して配置され、伝送系４で伝
送後の合成ビーム光を検知するものとなっている。
【００２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各レーザビームＡ、Ｂは、それぞれビー
ム調整光学系２、３を通してビーム合成光学系１に入射
すると、ここで各レーザビームＡ、Ｂは合成されて合成
ビーム光として伝送系４に送られる。
いて説明する。各レーザビームＡ、Ｂは、それぞれビー
ム調整光学系２、３を通してビーム合成光学系１に入射
すると、ここで各レーザビームＡ、Ｂは合成されて合成
ビーム光として伝送系４に送られる。
【００３０】この合成ビーム光は、伝送系４に入射する
前に、サンプルミラー５によりその一部がサンプルさ
れ、そのサンプルビームがアフォーカル結像光学系２０
に入射する。
前に、サンプルミラー５によりその一部がサンプルさ
れ、そのサンプルビームがアフォーカル結像光学系２０
に入射する。
【００３１】このアフォーカル結像光学系２０は、サン
プルビームのビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広が
り角度をＭ倍に形成して出力する。この場合、アフォー
カル結像光学系２０は、ビーム合成光学系１の設置面を
物体面としてその像を第１のモニター９の配置位置（結
像面）に結像する。
プルビームのビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共に広が
り角度をＭ倍に形成して出力する。この場合、アフォー
カル結像光学系２０は、ビーム合成光学系１の設置面を
物体面としてその像を第１のモニター９の配置位置（結
像面）に結像する。
【００３２】この状態に、第１のモニター９は、アフォ
ーカル結像光学系２０の結像面の像、つまり伝送系４に
よる伝送前の合成ビーム光を検知する。これと共にアフ
ォーカル結像光学系２０から出射されたサンプルビーム
は、ビームスプリッタ２３、長さＬ´のモニター光路２
４、及びミラー２５を通して第２のモニター１０に入射
する。
ーカル結像光学系２０の結像面の像、つまり伝送系４に
よる伝送前の合成ビーム光を検知する。これと共にアフ
ォーカル結像光学系２０から出射されたサンプルビーム
は、ビームスプリッタ２３、長さＬ´のモニター光路２
４、及びミラー２５を通して第２のモニター１０に入射
する。
【００３３】ここで、ビーム合成光学系１における合成
ビーム光の位置、及び広がり角度を（ｒ0 、θ0 ）とし
た場合、アフォーカル結像光学系２０から出射されたサ
ンプルビームの位置、及び広がり角度を（ｒ１、θ１）
とし、又、比較のために従来のモニター光路８により伝
送されたサンプルビームの位置、及び広がり角度を（ｒ
２、θ２）とすると、 ｒ１＝ｒ0 ／Ｍ …(5) θ１＝Ｍ・θ0 …(6) 又、 ｒ２＝（ｒ0 ／Ｍ）＋Ｌ´θ１ …(7) ＝（ｒ0 ／Ｍ）＋Ｌ´Ｍθ0 θ２＝Ｍ・θ0 …(8) の関係が成り立つ。なお、Ｌ´はモニター光路８の伝送
距離である。
ビーム光の位置、及び広がり角度を（ｒ0 、θ0 ）とし
た場合、アフォーカル結像光学系２０から出射されたサ
ンプルビームの位置、及び広がり角度を（ｒ１、θ１）
とし、又、比較のために従来のモニター光路８により伝
送されたサンプルビームの位置、及び広がり角度を（ｒ
２、θ２）とすると、 ｒ１＝ｒ0 ／Ｍ …(5) θ１＝Ｍ・θ0 …(6) 又、 ｒ２＝（ｒ0 ／Ｍ）＋Ｌ´θ１ …(7) ＝（ｒ0 ／Ｍ）＋Ｌ´Ｍθ0 θ２＝Ｍ・θ0 …(8) の関係が成り立つ。なお、Ｌ´はモニター光路８の伝送
距離である。
【００３４】このようにアフォーカル結像光学系２０を
通過したサンプルビームは、ビーム径が１／Ｍ倍、広が
り角度がＭ倍となる。ここで、合成ビーム光の各レーザ
ビームＡ、Ｂの光軸ずれ、及び広がり角度の差を評価す
る量として、 Ｋ＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１ …(9) を定義すると、アフォーカル結像光学系２０から出射さ
れたサンプルビームをモニター光路２４の距離Ｌ´だけ
伝送させると、評価する量Ｋは Ｋ＝Ｍ2 （θ0 ／ｒ0 ）Ｌ´ …(10) となる。
通過したサンプルビームは、ビーム径が１／Ｍ倍、広が
り角度がＭ倍となる。ここで、合成ビーム光の各レーザ
ビームＡ、Ｂの光軸ずれ、及び広がり角度の差を評価す
る量として、 Ｋ＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１ …(9) を定義すると、アフォーカル結像光学系２０から出射さ
れたサンプルビームをモニター光路２４の距離Ｌ´だけ
伝送させると、評価する量Ｋは Ｋ＝Ｍ2 （θ0 ／ｒ0 ）Ｌ´ …(10) となる。
【００３５】この式において（θ0 ／ｒ0 ）Ｌ´は、合
成ビーム光を距離Ｌ´だけ伝送させたときのずれを表
す。これは、ビーム径を１／Ｍ倍、広がり角度をＭ倍す
ることで、ずれ量がＭ2 倍に拡大されることを表してい
る。
成ビーム光を距離Ｌ´だけ伝送させたときのずれを表
す。これは、ビーム径を１／Ｍ倍、広がり角度をＭ倍す
ることで、ずれ量がＭ2 倍に拡大されることを表してい
る。
【００３６】すなわち、モニター光路２４の伝送距離Ｌ
´を Ｌ´＝Ｌ／Ｍ2 …(11) とすることで、合成ビーム光の伝送距離Ｌと同一状態が
得られることになる。
´を Ｌ´＝Ｌ／Ｍ2 …(11) とすることで、合成ビーム光の伝送距離Ｌと同一状態が
得られることになる。
【００３７】この場合、合成ビーム光の伝送距離Ｌにお
けるフレネル数をＮo とすると、モニター光路２５での
伝送距離Ｌ´におけるフレネル数もＮo となり、回折に
よるビーム強度分布の変化量の同一状態が得られる。
けるフレネル数をＮo とすると、モニター光路２５での
伝送距離Ｌ´におけるフレネル数もＮo となり、回折に
よるビーム強度分布の変化量の同一状態が得られる。
【００３８】従って、第２のモニター１０は、図３に示
すようにビーム径が１／Ｍ倍となるとともに広がり角度
がＭ倍に形成されたサンプルビームを検知する。このよ
うなサンプルビームであれば、各レーザビームＡ、Ｂの
ビーム径は小さくなるものの、広がり角度が大きくな
り、各レーザビームＡ、Ｂのずれが顕著に現われる。比
較のために従来のモニター光路８に伝送させたサンプル
ビームは、図４に示すように本実施の形態と比較してビ
ーム径が大きく、かつ広がり角度が小さくなっている。
すようにビーム径が１／Ｍ倍となるとともに広がり角度
がＭ倍に形成されたサンプルビームを検知する。このよ
うなサンプルビームであれば、各レーザビームＡ、Ｂの
ビーム径は小さくなるものの、広がり角度が大きくな
り、各レーザビームＡ、Ｂのずれが顕著に現われる。比
較のために従来のモニター光路８に伝送させたサンプル
ビームは、図４に示すように本実施の形態と比較してビ
ーム径が大きく、かつ広がり角度が小さくなっている。
【００３９】ビーム形状測定部１１は、第１のモニター
９からのモニター信号を受けて伝送前の各レーザビーム
Ａ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度を求め、又、ビーム形
状測定部１２は、第２のモニター１０からのモニター信
号を受けて伝送後の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及
び広がり角度を求める。
９からのモニター信号を受けて伝送前の各レーザビーム
Ａ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度を求め、又、ビーム形
状測定部１２は、第２のモニター１０からのモニター信
号を受けて伝送後の各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及
び広がり角度を求める。
【００４０】従って、これら伝送前と伝送後における各
レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度が比較さ
れ、その差に基づいて各ビーム調整光学系２、３は、各
レーザビームＡ、Ｂの光軸及び広がり角度を調整する。
レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ及び広がり角度が比較さ
れ、その差に基づいて各ビーム調整光学系２、３は、各
レーザビームＡ、Ｂの光軸及び広がり角度を調整する。
【００４１】このとき、各レーザビームＡ、Ｂのビーム
径が小さくなると共に広がり角度が大きくなるので、図
５に示すようにレーザビームＡ、Ｂのずれ量が顕著に現
われる。これは図６に示す従来のレーザビームＡ、Ｂで
のずれ量Δｘと比較することにより分かるように各レー
ザビームＡ、Ｂのずれ量は、Ｍ・Δｘとなり、ずれ量の
検出が容易となる。
径が小さくなると共に広がり角度が大きくなるので、図
５に示すようにレーザビームＡ、Ｂのずれ量が顕著に現
われる。これは図６に示す従来のレーザビームＡ、Ｂで
のずれ量Δｘと比較することにより分かるように各レー
ザビームＡ、Ｂのずれ量は、Ｍ・Δｘとなり、ずれ量の
検出が容易となる。
【００４２】このように上記一実施の形態においては、
２本のレーザビームを合成した合成ビーム光をアフォー
カル結像光学系２０に入射してビーム径を（１／Ｍ）倍
にすると共に広がり角度をＭ倍に形成し、これらビーム
径及び広がり角度に形成した後のビーム形状に基づいて
ビーム合成の状態を測定するようにしたので、モニター
光路２５の長さを伝送系４の伝送距離に対して１／Ｍ2
倍に短くできて装置全体を小形化できる。
２本のレーザビームを合成した合成ビーム光をアフォー
カル結像光学系２０に入射してビーム径を（１／Ｍ）倍
にすると共に広がり角度をＭ倍に形成し、これらビーム
径及び広がり角度に形成した後のビーム形状に基づいて
ビーム合成の状態を測定するようにしたので、モニター
光路２５の長さを伝送系４の伝送距離に対して１／Ｍ2
倍に短くできて装置全体を小形化できる。
【００４３】又、モニター光路２５を短くしてもビーム
径を（１／Ｍ）倍にするとともに広がり角度をＭ倍に形
成することで、レーザビームＡ、Ｂのずれを顕著にする
ことができ、レーザビームＡ、Ｂのずれ検出の感度を向
上できる。
径を（１／Ｍ）倍にするとともに広がり角度をＭ倍に形
成することで、レーザビームＡ、Ｂのずれを顕著にする
ことができ、レーザビームＡ、Ｂのずれ検出の感度を向
上できる。
【００４４】さらに、小形化したレーザビームＡ、Ｂの
ずれ測定の手段を用いて、精度高く合成した合成レーザ
光を出力できる。なお、本発明は、上記一実施の形態に
限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で変形
してもよい。例えば、合成レーザ光は、２本のレーザビ
ームＡ、Ｂに限らず、複数本のレーザビームを合成する
場合であってもよい。
ずれ測定の手段を用いて、精度高く合成した合成レーザ
光を出力できる。なお、本発明は、上記一実施の形態に
限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で変形
してもよい。例えば、合成レーザ光は、２本のレーザビ
ームＡ、Ｂに限らず、複数本のレーザビームを合成する
場合であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、伝
送距離と同一長さのモニター光路を必要とせずに伝送前
と伝送後における各レーザビームの光軸ずれ及び広がり
角度を測定できるビーム合成測定方法及びその装置を提
供できる。
送距離と同一長さのモニター光路を必要とせずに伝送前
と伝送後における各レーザビームの光軸ずれ及び広がり
角度を測定できるビーム合成測定方法及びその装置を提
供できる。
【００４６】又、本発明によれば、伝送距離と同一長さ
のモニター光路を必要とせずに小形化して伝送前と伝送
後における各レーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を
測定して調整できるレーザ装置を提供できる。
のモニター光路を必要とせずに小形化して伝送前と伝送
後における各レーザビームの光軸ずれ及び広がり角度を
測定して調整できるレーザ装置を提供できる。
【図１】本発明に係わるレーザ装置の一実施の形態を示
す構成図。
す構成図。
【図２】同装置に適用したビーム合成測定方法に用いる
アフォーカル結像光学系の構成図。
アフォーカル結像光学系の構成図。
【図３】同ビーム合成測定方法によるビーム形状を示す
図。
図。
【図４】従来装置でのビーム形状を示す図。
【図５】同ビーム合成測定方法による光軸ずれの測定状
態を示す図。
態を示す図。
【図６】従来装置による光軸ずれの測定状態を示す図。
【図７】従来装置の構成図。
【図８】同装置による伝送前の光軸ずれ状態を示す図。
【図９】同装置による伝送後の光軸ずれ状態を示す図。
１…ビーム合成光学系、 ２，３…ビーム調整光学系、 ４…伝送系、 ５…サンプルミラー、 ９…第１のモニター、 １０…第２のモニター、 １１，１２…ビーム形状測定部、 ２０…アフォーカル結像光学系、 ２５…モニター光路。
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のレーザビームを合成した合成ビー
ム光を光路上に伝送させた後のビーム合成状態を測定す
るビーム合成測定方法において、 前記合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共
に広がり角度をＭ倍に形成し、これらビーム径及び広が
り角度に形成した後のビーム形状に基づいてビーム合成
の結果を測定することを特徴とするビーム合成測定方
法。 - 【請求項２】 複数のレーザビームを合成した合成ビー
ム光を伝送系に伝送させた後のビーム合成状態を測定す
るビーム合成測定装置において、 前記合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共
に広がり角度をＭ倍に形成する結像光学系と、 この結像光学系の出力光路上における前記伝送系での伝
送前及び伝送後に対応する各位置において形成された各
ビーム形状をそれぞれモニタしてビーム合成の状態を測
定する測定手段と、を具備したことを特徴とするビーム
合成測定装置。 - 【請求項３】 結像光学系は、アフォーカル型結像光学
系であることを特徴とする請求項１記載のビーム合成測
定装置。 - 【請求項４】 測定手段は、各レーザビームの合成位置
を物体面として結像光学系により得られる結像面に配置
されて伝送前の合成ビーム光を検知する第１のモニター
と、前記結像光学系の結像面から伝送系での伝送距離に
等価なフレネル数を与える位置に配置されて伝送後の合
成ビーム光を検知する第２のモニターとを有することを
特徴とする請求項１記載のビーム合成測定装置。 - 【請求項５】 測定手段は、各レーザビームの合成位置
を物体面として結像光学系により得られる結像面に配置
されて伝送前の合成ビーム光を検知する第１のモニター
と、前記結像光学系の結像面から伝送系での伝送距離に
等価なフレネル数を与える位置に配置されて伝送後の合
成ビーム光を検知する第２のモニターと、これら第１及
び第２のモニターにより検知された各合成ビーム光の形
状を求めるビーム形状測定部と、これらビーム形状測定
部により求められた各ビーム形状に基づいてずれ量を検
出するずれ量検出部とを有することを特徴とする請求項
１記載のビーム合成測定装置。 - 【請求項６】 複数のレーザビームを合成し、この合成
ビーム光を伝送系に伝播させて所定位置まで伝送するレ
ーザ装置において、 前記合成ビーム光のビーム径を（１／Ｍ）倍にすると共
に広がり角度をＭ倍に形成する結像光学系と、 この結像光学系の出力光路上における前記伝送系での伝
送前及び伝送後に対応する各位置に配置され、それぞれ
前記結像光学系により形成された各ビーム形状をモニタ
してビーム合成の状態を測定する測定手段と、 この測定手段のビーム合成の結果に基づいて合成前の前
記レーザビームの光軸及び広がり角度を調整する調整手
段と、を具備したことを特徴とするレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7762798A JPH11274605A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | ビーム合成測定方法及びその装置並びにこれを用いたレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7762798A JPH11274605A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | ビーム合成測定方法及びその装置並びにこれを用いたレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274605A true JPH11274605A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13639154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7762798A Pending JPH11274605A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | ビーム合成測定方法及びその装置並びにこれを用いたレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274605A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021518582A (ja) * | 2018-03-27 | 2021-08-02 | レーザー エンジニアリング アプリケーションズ | 光ビームのドリフトを検出するための光学装置および方法 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP7762798A patent/JPH11274605A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021518582A (ja) * | 2018-03-27 | 2021-08-02 | レーザー エンジニアリング アプリケーションズ | 光ビームのドリフトを検出するための光学装置および方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040203 |