JPS617677A - レ−ザ出力制御装置 - Google Patents

レ−ザ出力制御装置

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JPS617677A
JPS617677A JP12876184A JP12876184A JPS617677A JP S617677 A JPS617677 A JP S617677A JP 12876184 A JP12876184 A JP 12876184A JP 12876184 A JP12876184 A JP 12876184A JP S617677 A JPS617677 A JP S617677A
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JP
Japan
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laser
output
laser beam
waveguide
photodetector
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JP12876184A
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English (en)
Inventor
Yoshihide Kanehara
好秀 金原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014Monitoring arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーザ装置から出力するレーザ光を高速度
応答で制御するレーザ出力制御装置に関するものである
〔従来技術〕
従来この種のレーザ装置のレーザ光検出器としては、第
1図に示すものがあった。第1(9)は従来のレーザ光
検出器を示す概略構成図である。図処示す様なレーザ光
検出器αQにおいて、放熱器(1)とレーザ光吸収板(
3)との間に熱電対(ザーモパイル)(2)が密着して
配設されておフ、レーザ光(4)をレーザ光吸収板(3
)に当てると、このレーザ光吸収板(3)の温度が上昇
し、熱電対(2)t−通って放熱器(1)に熱が流れる
。このため、レーザ光吸収板(3)と放熱器(1)との
間には温度差が生じ、熱電対(2)はこの温度差に比例
した熱起電力を発生することになるので、熱電対(2)
の出力電圧を増幅器(5)によって増幅し、レーザ光(
4)の値崩を示す出力信号(6ンを得ることにより、レ
ーザ光(4)の強度を測定することができる。
従来のレーザ光検出器α→は以上の様に構成されて−る
ので、レーザ光(4)ヲ受けてレーザ光吸収板(3)の
温度が上昇するのに時間を要し、また、レーザ光吸収板
(3)から熱電対(2)を通り放熱器(1)に熱かに 流れる時、熱平衝状態になるまでさらに時間を要△ していた。したがって、゛レーザ光(4)がレーザ光吸
収板(3)に当たってから、増幅器(5)の出力信号(
6)が安定した一定頃に達するのに、通常約1〜10秒
程度の時間がかがり、その応答速度が遅めものであった
第2肉は従来の炭酸ガスレーザ装置におけるレーザ出力
制御装置の一例を示す概略構成図である。
(2)に示す様に、容器(7)内には炭酸ガスを含むレ
ーザ媒質ガス(8)を満し、1対の電極(9A) (9
B)に電源Q1よυ高電圧を印加し、放電aめを生成し
てレーザ媒質ガス(8)を励起する。また、全反射鏡(
2)と部分透過鏡α3を放電(財)をはさんで対向して
設置することによりレーザ発振を発生させ1部分透過鏡
(至)側よシレーザ光α4を外部に出力する。一方。
全反射鏡亜はレーザ光α4のほとんどを反射するが、約
1%程度は透過する性質を有する。そして、全反射鏡(
2)側より出力される検出レーザ光αQはレーザ光α4
の強度に比例するため、検出レーザ光αQをレーザ光検
出器αQにより電気信号に9換し、このレーザ光検出器
06の出力と所定のレーザ光の出力指令値αηとを比較
して、その誤差信号を増幅器mにより増幅し、電源αO
の出力電圧又は出力電流を制御することによV、レーザ
媒質ガス(8)の励起強度を制御し、これにより、レー
ザ光α4の強度をほぼ一定に保持することができる。
上記した従来のレーザ出力制御装置において。
レーザ光a4の出力が約1000ワツ)(W)のもので
は、全反射鏡(6)側の検出レーザ光αOの出力は約2
0〜50ワツト程度である。また、炭酸ガスレーザ装置
におけるレーザ光の波長は10.6μmの遠赤外光であ
り、この波長を直接に検出するものとしては、上記@1
図に示す様な熱電対(2)を使用したレーザ光検出器α
時が一般的であって、その検出精度も高い。しかるに、
上記第1図に示すレーザ光検出器0ゆは、熱平衝状態に
なるまでに約1〜10秒程度の時間がかかり、その応答
速1yが非常に遅かった。この様な応答速度の遅bレー
ザ装置では、切断、焼入れ、溶接などのレーザ加工にお
いて、所定のレーザ光の出力指令値αηに対するレーザ
光0(イ)の出力応答性が悪く、このため、加工不良と
なる事故の発生することが多いという欠点があった。ま
た、所定のレーザ光の出力指令値αηが急に高くなり、
レーザ光a4の出力が十分に強く増大されても、レーザ
光検出器α→の応答速度が遅いために、レーザ光6局が
十分に強く出力されていないと判断し、増幅器Q119
を通じて電源αOの出力をさらに高くする様に作用する
ため、電源αQを過負荷にしたり、各電極(9A)(9
B)を劣化させたり、全反射鏡(2)又は部分透過鏡(
至)を破損したりするなどの重大な欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は、上記の様な従来のものの欠点を改善する目
的でなされたもので、レーザ媒質を励起することによフ
レーザ光を得るレーザ装置において、前記レーザ光の一
部を取り出す手段と、この手段により取り出されたレー
ザ光を均一に減光されたレーザ光とする導波管形中空導
波路と、この積分球からのレーザ光の出力を高速度で検
出するレーザ光検出器を備え、所定のレーザ光の出力指
令値と前記レーザ光検出器の出力とを比較し、前記レー
ザ媒質の励起強度を制御する様にして成る構成を有し、
レーザ光の出力を高速度で応答制御できるレーザ出力制
御装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の実施例を図につめて説明する。
第8図はこの発明の一突施例であるレーザ出力制御装置
に適用されるレーザ光検出器を示す概略構成図である。
図に示中様なレーザ光検出器α1において、放熱器翰に
はレーザ光吸収膜@ηを設けた微小な熱電対(イ)が密
着して配設されてbる。熱電対翰は微小であるため、レ
ーザ光(4)はレンズHにより集光してレーザ光吸収膜
(財)に入射する。レーザ光吸収膜(ロ)と放熱器(イ
)との間には温度差が生じ。
熱電対υはこの温度差に比例した熱起電力を発生するこ
とになるので、出力端子(至)に信号を出力する。ここ
で、微小な熟電対翰の寸法は、約1w以下の大きさとす
ることにより、熱平衝時定数は約10〜100ミリ秒程
度にすることができ、このため、高速度で応答すること
が可能となる。ただし許容されるV−ザ光(至)の強度
は、約10〜100ミリワツトと非常に低い鐘である。
1g4図はこの発明の一大施例であるレーザ出力制御装
置に適用される導波管形中空導波路の動作を水子説明図
である。図に示すようK、レーザ光翰は導波管形中空導
波路−の入力ポート(ト)から入射される。導波管形中
空導波路(ホ)の内面は、入射されたレーザ光@を反射
させる様に形成されており、金メッキ等の全反射膜がコ
ーティングされているので、入射されたレーザ光翰は導
波管形中空導波路(社)の内面で多数の反射をNhシ返
して均一に拡散されるため、導波管形中空導波路(ホ)
に微小な孔の出力ポート四を設けることにより、入射さ
れたレーザ光翰に比例し、かつ十分に均一に減光された
レーザ光(至)を外部に出力することができる。
例えば、導波管形中空導波路(1)の内径を約80jl
l長さ5QQH,内径の反射率を約95%とし、入射さ
れたレーザ光翰のビーム径を約12.5mm、入射角度
45°、出力ポート四の径を約1Mとすれば。
出カポ−)01には入射されたレーザ光(ロ)の、約1
/100G  に均一に減光されたレーザ光(1)が得
られる。この均一に減光されたレーザ光(1)は、入射
されたレーザ光■のビーム径、ビームモード、偏光方向
等には無関係であると^う特徴を有している。
第5肉はこの発明の一実施例であるレーザ出力制御装置
を示す概略構成図で、第2図と同一部分は同一符号を用
いて表示してあり、その詳細な説明は省略する。図に示
す様に、全反射鏡(2)側よシ出力される検出レーザ光
α0は、導波管形中空導波路(ホ)の入力ポート(2)
から内部に入射させる。また導波管形中空導波管(至)
の出力ポート四にはレーザ光検出器α呻を設置する。こ
の様な構成にお匹で、例えば検出レーザ光(至)が約2
0〜50ワツトであるとすると、レーザ光検出器a嗜に
は約”/1000に均一に減光された約20〜50ミリ
ワツトのレーザ光(至)が入力される。このレーザ光(
1)の強度は。
レーザ光検出器Q碍に適したものであるので、レーザ光
検出器Q呻を焼損する様なことが無い。さて、レーザ光
検出器Q呻の出力と所定のレーザ光の出力指令値αηと
を比較して、その誤差信号を増幅器(至)により増幅し
、を源αQの出力電圧又は出力電流を制御することによ
シ、レーザ媒質ガス(8)の励起強度を制御し、これに
より、レーザ光Q4の強度を高速度応答によってほぼ一
定に保持することができる。
第6因はこの発明の他の実施例であるレーザ出力制御装
置の主要部を示す概略構成図である。第6図に示される
レーザ出力制御装置では、部分透過鏡σり側から出力さ
れるレーザ光α4の一部をビームスプリッタC3刀によ
り取り出し、これを導波管形中空導波路(ハ)の入力ポ
ート(財)に入射させ、積分球0の出力ポート翰にはレ
ーザ光検出器α呻を設置する様に構成したものである。
その他の構成は、上記第5図に示されるものと同様に構
成されてかシ。
上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記各実施例のレーザ光検出器α呻としては、金
ゲルマ素子、水銀・カドミウム・チルライド素子、焦電
効果素子等の高速度応答素子を゛使用すれば、さらに高
速度応答で制御することができる。
第7図は導波管形中空導波路の一例を示すもので、断面
はれ)に示す円、@に示す角であってもよく、その池多
角形でも良い。
内面は金メッキ等の反射コーティングをした銅。
アルミニウム等の金属で構成され、入射レーザ光強度が
強り場合は、外側を水等によシ冷却を行うとよい。虜だ
、レーザ光検出器α・は周囲を定温度制御することによ
り周囲温度9化の影響を受けな〔発明の効果〕 この発明は以上説明した様に、レーザ出力制御装置にお
いて、取り出されたレーザ光の一部を均一に減光された
レーザ光とする導波管中空導波路と、この導波管形中空
導波路からのレーザ光の出力を高速度で検出するレーザ
光検出器とを組み合わせて成る構成としたので、均一に
減光されたレーザ光は、導波管形中空導波路に入射され
たレーザ光のビーム径、ビームモード、偏光方向等に無
関係となるため、レーザ光検出器の光軸合わせ等は不必
要で、無A整とすることができると共に。
レーザ光検出器全焼損させることが無い効果がある。ま
た、レーザ光の出力を高速度で応答制御できるので、特
に、レーザ加工に好適な高性能なレーザ装置におけるレ
ーザ出力制御装置が得られるという優れた効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のレーザ光検出器を示す概略構成図、第2
図は従来の炭酸ガフレーザ装置におけるレーザ出力制御
装置の−gA+を示す概略構成図、第8図はこの発明の
一大施例であるレーザ出力制御装置に適用されるレーザ
光検出at示す概略構成図、vg4sはこの発明の・一
実施例であるV−ザ出力制御装置に適用される導波管形
中空導波路の動作を示す説明図、第5図はこの発明の一
実施例であるレーザ出力制御装置を示す概略構成図、第
6因はこの発明の他の実施例であるレーザ出力制御装置
の主要部を示す概略構成図である。 図にオイテ、 (1)eIOハ放熱器、(2)61!3
 ハ熱電対、(3)はV−ザ光吸収板、 <4>046
!3@&m V −f光、(5)(至)は増幅器、(6
)は出力信号、(7)は容器、(8)はレーザtlX1
ttfy、 (9A) (9B) 1dtW、 QOハ
!源、 Qlは放t、(イ)は全反射鏡、01は部分透
過鏡、a篩は検出レーザ光、 (II(Inけレーザ光
検出器、αηは出力指令値。 (財)はレーザ光吸収膜、(財)はレンズ、(ハ)は出
力端子。 (至)は導波管形中空導波路、(至)は入力ボート、翰
は出力ボート、 c!1)はビームスプリッタである。 なお1図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ媒質を励起することによりレーザ光を得る
    レーザ装置において、前記レーザ光の一部を取り出す手
    段と、この手段により取り出されたレーザ光を均一に減
    光されたレーザ光とする導波管形中空導波路と、この導
    波管形中空導波路からのレーザ光の出力を高速度で検出
    するレーザ光検出器を備え、所定のレーザ光の出力指令
    値と前記レーザ光検出器の出力とを比較し、前記レーザ
    媒質の励起強度を制御する様にして成ることを特徴とす
    るレーザ出力制御装置。
  2. (2)前記レーザ装置は、炭酸ガスレーザ装置であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ出力
    制御装置。
  3. (3)前記レーザ光検出器として、熱平衝時定数が短い
    微小な熱電対を使用したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のレーザ出力制御装置。
JP12876184A 1984-06-22 1984-06-22 レ−ザ出力制御装置 Pending JPS617677A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0514869U (ja) * 1991-07-31 1993-02-26 石川島播磨重工業株式会社 熱流束検出器
JPH0637381A (ja) * 1992-07-16 1994-02-10 Mitsubishi Electric Corp 導波路型レーザ発振器

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