JPS63107082A

JPS63107082A - レ−ザ出力制御装置

Info

Publication number: JPS63107082A
Application number: JP14924687A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Otani; 昭博大谷; Nobutaka Morohashi; 諸橋　信孝; Shuji Ogawa; 小川　周治; Kiyoshi Sato; 清佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1988-05-12

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】［産業上の利用分野コこの発明は、レーザ発振器より出力するレーザ光を制御
するためのレーザ出力制御装置に関するものである。

［従来の技術］第７図は通常の炭酸ガスレーザ装置におけるレーザ出力
制御装置を示す概略の構成図である。図において、（１
）は炭酸ガスを含んだレーザ媒質ガスを満たした発振器
の容器、（２Ａ）、　（２Ｂ）はこの容器（１）内に設
けられた一対の電極、（３）は電極（２＾）、　（２Ｂ
）に高電圧を印加するための電源、（４）は電極（２Ａ
）、　（２Ｂ）間に生成する放電、（５）は全反射鏡、
（６）は部分反射鏡、（７）は部分反射鏡（８）から外
部へ出力するレーザ光である。

（２２）〜（２６）はレーザ光（７）を反射させて伝送
するペンドミラー、（１７）は伝送されたレーザ光（７
）を分割するための素子で、部分反射鏡よりなるビーム
スプリッタ、（８ａ）、　（８ｂ）はビームスプリッタ
（７）によって分割されたレーザ光で、それぞれビーム
パワーセンサ（９）および加工レンズ（２８）へ分岐し
て伝送される。（１３）は図示のない出力設定器よりの
出力指令値、（１４）は比較器、（１５）は増幅器であ
る。

上記のように構成された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において、一対の電極（２Ａ）
、　（２Ｂ）に電源（３）より高電圧を印加して放電（
４）を生成し、レーザ媒質ガスを励起して波長ｌ０９６
μｍのレーザ光を放出する。この放出されたレーザ光が
、鏡面が平行に設けられた全反射鏡（５）と部分反射鏡
（６）間で反射を繰り返すことによってレーザ発振を起
こし、部分反射鏡（６）よリレーザ光（７）を外部に出
力する。

この出力したレーザ光（７）は、ベントミラー（２２）
〜（２６）を反射しながら所定の光路を伝搬してビーム
スプリッタ（１７）に入射し、透過するレーザ光（８ａ
）と反射するレーザ光（８ｂ）とに分けられ、この透過
したレーザ光（８ａ）がビームパワーセンサ（９）に入
射して電気信号に変換される。この電気信号と所定の出
力指令値（１３）とを比較器（１４）で比較し、その偏
差信号を増幅器（１５）によって増幅し、電源（３）の
出力を制御することによりレーザ媒質ガスの励起強度を
制御し、レーザ光（７）の出力値を一定に保持する。

［発明が解決しようとする問題点］上記のような従来のレーザ出力制御装置においては、ビ
ームスプリッタ（１７）に入射するレーザ光（７）によ
ってビームスプリッタ（１７）が温度上昇し、反射率を
定める表面の多層膜コーティングに変化が生じると、ビ
ームスプリッタ（１７）の反射率および透過率が変動し
、レーザ光（７）の正確な出力モニタができなくなると
いう問題があった。

この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、出力されたレーザ光に対して常に一定比率の透過し
―ザ光をセンサが検知して、この検知した値に基づく安
定した制御を行うレーザ出力制御装置を得ることを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るレーザ出力制御装置は、反射鏡からなる
ビームスプリッタにレーザ光路方向へ小孔をを設け、こ
の小孔を透過したレーザ光をセンサが検知して電気信号
に変換するようにしたものである。

［作用］この発明におけるビームスプリッタは、このビームスプ
リッタに入射するビーム径と、小孔の総面積とによって
定められた常に不変の分割比率による透過レーザ光をセ
ンサに入射する。

［発明の実施例コこの発明の実施例によるレーザ出力制御装置の概略構成
は、従来例として示した第７図の構成と同じであるが、
ビームスプリッタ（１７）の構成がこの発明においては
従来例と異なる。

第１図はこのビームスプリッタ（１７）の実施例を示す
正面図および縦断面図である。図において、（１８）は
基盤であり、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属
を高精度の鏡面に形成し、この鏡面にメッキ、蒸着等に
よって金（Ａｕ）のコーティング層（Ｉ９）を施し、基
板（１８）及びコーティング層（１９）を貫通してレー
ザ光（７）の入射方向に格子状に配列した複数のピンホ
ール（２０）を設けたものである。これらのピンホール
（２０）の総面積とレー゛ザ光（７）のビームスプリッ
タ（１７）への照射面積との比率は、ビームパワーセン
サ（９）、比較器（１４）、増幅器（１５）等の特性と
、ビームパワーセンサ（９）に入射するビーム光（８ａ
）によるパワーの損失率等を勘案して定められ、通常は
０．５〜ｌＯ％程度の範囲で選択される。

上記のように構成したこの発明によるビームスプリッタ
（１７）を備えた出力制御装置において、第７図の電極
（２Ａ）、　（２Ｂ）間に放電（４）を生成して励起さ
れたレーザ媒質ガスにより、全反射鏡（５）、部分反射
鏡（６）間を繰り返し反射して生じたレーザ発振によっ
て出力されるレーザ光（７）がビームスプリッタ（１７
）に入射するまでの動作は、従来と全く同様である。

第２図はこの発明を第７図のビームスプリッタ（１Ｔ）
に実施した場合のビームスプリッタ（１７）およびビー
ムパワーセンサ（９）部分の詳細図である。

レーザ光（７）の入射方向に所定の角度でフレーム（■
６）によって固定されたビームスプリッタ（１７）に入
射するビーム光（７）は、金（Ａｕ）のコーティング層
（１９）からなる鏡面においてピンホール（２０）を透
過するレーザ光（８ａ）と、反射するレーザ光（８ｂ）
とに分割され、ピンホール（２０）を透過したレーザ光
（８ａ）はビームパワーセンサ（９）にモニタ入力とし
て入射し、反射したビーム光（８ｂ）は加工エネルギと
なって加工ヘッド等に伝搬される。

ピンホール（２０）を透過してビームパワーセンサ（９
）のモニタ入力となるレーザ光（８ａ）の分割率は、ビ
ームスプリッタ（１７）面に入射するレーザ光（７）の
ビーム径（図のＡ）、すなわちビームスプリッタ（１７
）面における入射面積とレーザ光（８ａ）が透過するピ
ンホール（２０）群の総面積とによって一義的に定まり
、ビームスプリッタ（１７）の温度変化によって生じる
鏡面の反射率の変動の影響を受けることなく、常に一定
率となる。

上記の実施例ではピンホール（２０）群を格子状に配列
した例について示したが、例えば第３図に示すような放
射状の配列にしてもよく、ビームスプリッタ（１７）へ
のレーザ光（７）の照射面積と透過するレーザ光（８ａ
）との分割比率に応じて任意に定めることができる。

第４図はこの発明に係るビームスプリッタの他の実施例
を示す正面図及び縦断面図で、第１図の実施例と同−又
は相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実
施例においては、基板（１８）にコーティング層（１９
）を施してなるビームスプリッタ（１７）に、レーザ光
（７）の入射方向に対して横方向に直線状に貫設したス
リット（２０ａ）を設けたものである。これらのスリッ
ト（２０ａ）の総面積とレーザ光（７）のビームスプリ
ッタ（１７）への照射面積との比率は、ビームパワーセ
ンサ（９）、比較器（１４）、増幅器（１５）等の特性
と、ビームパワーセンサ（９）に入射するレーザ光（８
ａ）によるパワーの損失率等によって定められ、ピンホ
ール（２０）の場合と同様に、通常は０．５〜ｌＯ％程
度の範囲で選択される。

上記のように構成した本実施例においても、その作用は
第１図で説明した実施例の場合と同様である。

なお、上記の実施例では、スリット（２０ａ）群を横方
向に直線状に２本配列した場合を示したが、例えば横方
向又は縦向に１本のスリットを設け、あるいは第５図に
示すように十字状に配列してもよく、ビームスプリッタ
（１７）へのレーザ光の照射面積と、透過するレーザ光
（８ａ）との分割比率に応じて任意の配列にすることが
できる。

上記の各実施例ではビームスプリッタ（１７）の基板（
１８）に金（Ａｕ）のコーティング層（１９）を施した
例について説明したが、使用する環境およびその他の条
件に応じて、コーティングを施さずに基板（１８）面を
鏡面にしてもよく、またシリコン（Ｓｌ）で形成した基
板（１８）面に誘電体の多層膜コーティングを施したも
のでもよい。

また、上記実施例ではビームスプリッタ（１７）のピン
ホール（２０）又はスリット（２０ａ）　　Ｃ以下両者
を併せて小孔という）を透過したレーザ光（８ａ）を、
レーザパワーセンサ（９）に入射させてモニタ入力とし
た例について説明したが、第６図に示すようにレーザ光
（８ａ）を積分球（３１）内に入射して、この積分球（
３１）内で拡散されたレーザ光を微小レーザ検出器（３
２）によって検出し、その出力を制御器へ伝送するよう
にしても上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、レーザビーム分割素子
として小孔を有する反射鏡を用いたので、安定なレーザ
出力が得られる。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）　、　（ｂ）はこの発明の一実施例による
ビームスプリッタの正面図および縦断面図、第２図はビ
ームスプリッタとレーザパワーセンサとの動作説明図、
第３図は第１図の他の実施例を示す正面図、第４図（ａ
）　、　（ｂ）はこの発明のさらに他の実施例の正面図
及び縦断面図、第５図は第４図の他の実施例を示す正面
図、第６図はビームスプリッタを透過したレーザ光を積
分球とこの積分球内で拡散されたレーザ光を微小レーザ
検出器によって検出する実施例の説明図、第７図は通常
の炭酸ガスレーザ装置におけるレーザ出力制御装置の概
略構成図である。図において、（７）はレーザ光、（９）はレーザパワー
センサ、（１７）はビームスプリッタ、（１８）は基板
、（１９）はコーティング層、（２０）はピンホール、
（２０ａ）はスリット、（３１）は積分球、（３２）は
微小レーザ検出器。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ発振器より出力されたレーザ光を分割し、
この分割された一方のレーザ光をセンサに入射してモニ
タ入力とし、上記センサの出力に応じて上記レーザ発振
器の出力を制御するレーザ出力制御装置において、上記
レーザ光を分割する光学素子が高反射率の鏡面を有し、
この鏡面に入射するレーザ光の方向に上記光学素子を貫
通して小孔を設け、この小孔を透過したレーザ光を上記
センサに入射させてモニタ入力とすることを特徴とする
レーザ出力制御装置。
（２）光学素子の小孔がピンホールである特許請求の範
囲第１項記載のレーザ出力制御装置。
（３）光学素子の小孔がスリットである特許請求の範囲
第１項記載のレーザ出力制御装置。
（４）レーザ光を分割する光学素子が銅（Ｃｕ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）等の金属で形成されているか、又はこれ
らの鏡面にメッキ、蒸着等によって金（Ａｕ）のコーテ
ィングを施していることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれかに記載のレーザ出力制御装置。
（５）レーザ光を分割する光学素子がシリコン（Ｓｉ）
を基盤として誘電体の多層膜コーティングを施している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいず
れかに記載のレーザ出力制御装置。
（６）光学素子の小孔を透過したレーザ光が入射するセ
ンサが、この入射するレーザ光を電気信号に交換するレ
ーザパワーセンサであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項〜第５項のいずれか記載のレーザ出力制御装置
。
（７）光学素子の小孔を透過したレーザ光が入射するセ
ンサが、積分球とこの積分球内で拡散されたレーザ光を
検出する微小レーザ検出器とから、なることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載のレ
ーザに出力制御装置。
（８）レーザ発振器が炭酸ガス発信器であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載
のレーザ出力制御装置。
（９）光学素子の小孔が複数個設けられていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記
載のレーザ出力制御装置。