JPS6219943Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、金属内での熱伝導における熱量と温
度差との直線的関係を用いたレーザ出力計に関す
るものである。

従来、レーザ出力計として種々の原理のものが
提案されたきたが、これらは何れも次のような欠
点をもつていた。

(1) 入射光のパワー密度（単位面積当りの単位時
間内の入射エネルギー）の許容値が小さい。即
ち、耐久入力密度が小さい（200〜500W／cm²程
度）。

(2) 100W程度のパワー測定の場合、入射光印加
後、約１分程度後に定常状態となるので、応答
時間が長い。

(3) 出力計の光吸収率は95％前後であり、従つて
常に係数％の反射光を伴い、これは場合によつ
ては有害であり、且つ危険である。

最近のレーザ装置の急速な発展に伴い、レーザ
光の医学方面への応用も行われている。その１つ
としてレーザメスが盛んに利用されるようにな
り、レーザメス照射位置での出力測定の必要性が
高まつている。この場合、レーザ出力光は集光レ
ンズによつて集光されているため、そのパワー密
度は極めて高く（1kW／mm^３程度）、従来の出力
計では耐久入力密度が小さいため、レーザメス出
力のパワー測定は殆んど不可能であつた。またこ
の場合、レーザメスは医師が手で保持しているの
で、１分以上も出力計の１点に照射し続けること
は非常に困難なことであり、応答時間が長いこと
は致命的なマイナス要因である。更に、レーザメ
スの使用環境（手術室等）では、出力計からの反
射光は極力小さいことが望ましく、従来のレーザ
出力計の反射光の多さは問題である。

本考案の目的は、耐久入力密度が非常に大き
く、応答時間が短く、反射が極めて少ないレーザ
出力計を提供するにある。

以下本考案の具体例を図面を参照して詳細に説
明する。第１図乃至第４図は、本考案に係るレー
ザ出力計の具体的実施例を示したものである。１
はレーザ光を受ける円錐形受光面１ａを有する銅
製の受光部であり、その円錐形受光面１ａは化学
的に黒化（例えば、アルカリ黒化）されている。
２は四角形の板状をした銅製熱伝導部材で、その
表面の中心には受光部１が銀ろう付けにより固定
され、受光部１から熱が伝達されるようになつて
いる。熱伝導部材２の裏面は中央において円形に
くり抜かれ、このくり抜き部裏面２Ａにはこの熱
伝導部材２の中央から周縁方向への熱流に比例し
た熱起電力を得るため熱電効果の大きいコンスタ
ン線等の複数本の金属線３，４が溶接又はろう付
けで固定されている。各金属線３は、受光部１が
固定されている中心から半径r₁の円周上に等間隔
で固定され、その固定点が温接点Ｈとなつてい
る。各金属線４は、受光部１が固定されている中
心から半径r₂の円周上に等間隔で固定され、その
固定点が冷接点Ｃとなつている。これら金属線３
−温接点Ｈ−熱伝導部材２−冷接点Ｃ−金属線４
にて熱電対５を形成している。また本実施例で
は、熱伝導部材２及び熱電対５にて熱流に比例し
た熱起電力を得るための熱流検出部７を構成して
いる。８は熱伝導部材２の周縁にあけられた孔に
一端側が密着挿入されて熱結合されたヒートパイ
プ、９はヒートパイプ８の他端に固着された複数
枚の金属板よりなる冷却フイン、１０はフイン９
を有する側のヒートパイプ８を収容している冷却
液槽、１１は冷却液槽１０内に溜められている水
の如き冷却液、１２はヒートパイプ８が冷却液槽
１０を貫通する部分においてヒートパイプ８を熱
絶縁している熱絶縁部材である。これらヒートパ
イプ８、フイン９、冷却液槽１０にて冷却部１３
を構成している。１４は受光部材１及び熱流検出
部７を収容した筐体で、受光部材１に対向する箇
所のみに受光孔１５があけられている。１６は金
属線３，４を接続した２芯シールドケーブル、１
７は熱電対５からの出力電圧を増幅する直流増幅
器、１８は出力指示のための指示計である。

このようなレーザ出力計は、受光孔１５を通し
てレーザ光が受光部１の円錐形受光面１ａにその
円錐中心軸と平行な向きで入射される。この場
合、受光面１ａは黒色塗料の塗布ではなく化学的
に黒化されており、しかもレーザ光は円錐形の受
光面１ａに斜めに入射されるので、受光部１の耐
久入力密度が非常に大きく（例えば、1kW／mm
^３程度）なつている。また、入射光は、第４図に
示すように円錐受光面１ａを反射しながら円錐中
心に向つて進んで行くことになり、実効的な光の
吸収率は非常に改善され、99％以上になつてい
る。従つて、このレーザ出力計から外に出てくる
反射光は１％以下になり、微少なものとなる。

このようにして受光部１に入射したレーザ光は
殆んど総て吸収されて熱に変換され、その熱は熱
伝導部材２からヒートパイプ８及びフイン９を通
つて冷却液１１に伝達される。この場合、ヒート
パイプ８の使用により冷却液１１への熱伝導が非
常に迅速に行われ、これによつてレーザ光入射か
ら定常状態に達するまでの時間が10秒以下（実験
例では約８秒程度）という短時間のものが実現で
きた。このような熱伝導経路上に温接点Ｈと冷接
点Ｃとが設けられ熱電対５が形成されているの
で、温接点Ｈと冷接点Ｃ間に熱流（換言すれば、
入射レーザ光のパワー）に比例した温度差が生
じ、これにより金属線３，４間に熱起電力が発生
する。この熱起電力を増幅器１７で増幅し、指示
計１８に印加することにより、入光レーザ光のパ
ワーが指示される。

上述したようにこのレーザ出力計は10秒以内に
定常状態に達するので、測光時には約10秒間だけ
入光射を加えるだけで、正しいパワーの測定が行
われ、応答時間を著しく改善できる。また、この
ように短時間の照射で測定が可能なことから、冷
却方法としても流水による冷却の必要がなく、冷
却槽１０内に溜めた冷却液１１で十分に冷却する
ことができる。その結果、冷却液を流通させるた
めの配管が不要となり、レーザ出力計の移動も自
由となつた。

以上説明したように本考案のレーザ出力計で
は、受光部の受光面を化学的に黒化すると共にこ
の受光面を円錐形にしてレーザ光が斜めに当るよ
うにしているので、耐久入力密度が非常に大きく
なり、大出力のレーザ光を支障なく測定すること
ができる。また本考案では、熱伝達部材に与えら
れた熱をヒートパイプを介して冷却液に伝えるよ
うにしているので、熱伝導が非常に迅速になり、
定常状態に達する時間が著しく短かくなり、応答
時間を従来に比べて著しく短縮することができ
る。更に、本考案では受光面を円錐形にしている
ので、入射光が反射されながら受光面中心に達す
ることになり、レーザ光の吸収率が99％以上にな
り、反射光を１％以下に抑制することができる。
かつまた、本考案ではレーザ光の短時間照射で測
定ができるので、冷却液槽内に貯留させた冷却液
で十分に冷却することができ、従つて冷却液槽に
接続される配管がなく、移動も自由に行える利点
がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係るレーザ出力計の一実施例を
示したもので、第１図は全体構成を示す縦断面
図、第２図はこの出力計の主要部の底面図、第３
図は第２図のＸ−Ｘ線断面図、第４図は受光部の
縦断面図である。 １……受光部、１ａ……円錐形受光面、２……
伝導部材、３，４……金属線、Ｈ……温接点、Ｃ
……冷接点、５……熱電対、７……熱流検出部、
８……ヒートパイプ、９……フイン、１０……冷
却液槽、１１……冷却液、１３……冷却部、１８
……指示計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レーザ光の受光面が円錐形になつておりこの円
   錐形の受光面に化学的黒化が施されている受光部
   と、前記受光部からレーザ光にもとづく熱が伝え
   られる金属製の熱伝導部材及びこの熱伝導部材に
   生ずる熱流をそれに比例した電気信号として取り
   出す熱電対を有する熱流検出部と、前記熱伝導部
   材に一端側が熱結合されているヒートパイプ及び
   このヒートパイプの他端側を冷却する冷却液を貯
   留させておくための冷却液槽を有する冷却部と、
   前記熱電対から出力される受光レーザ光に比例し
   た電気信号を受けて指示する指示計とを具備した
   ことを特徴とするレーザ出力計。