WO2013098887A1 - レーザ出力測定装置 - Google Patents

レーザ出力測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013098887A1
WO2013098887A1 PCT/JP2011/007314 JP2011007314W WO2013098887A1 WO 2013098887 A1 WO2013098887 A1 WO 2013098887A1 JP 2011007314 W JP2011007314 W JP 2011007314W WO 2013098887 A1 WO2013098887 A1 WO 2013098887A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
laser
separator
laser light
incident
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/007314
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史生 正田
秀則 深堀
柳澤　隆行
矢部　実透
西村　哲也
山本　修平
井上　陽子
哲生 船倉
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2013551033A priority Critical patent/JP6025749B2/ja
Priority to PCT/JP2011/007314 priority patent/WO2013098887A1/ja
Priority to EP11878355.4A priority patent/EP2799823B1/en
Priority to CN201180075886.0A priority patent/CN104011516B/zh
Priority to US14/356,247 priority patent/US9534953B2/en
Publication of WO2013098887A1 publication Critical patent/WO2013098887A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0411—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0414—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0429—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using polarisation elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0448—Adjustable, e.g. focussing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0474—Diffusers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/22—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means

Definitions

  • the present invention relates to a laser output measuring apparatus for measuring the intensity of a laser beam when adjusting the output of the laser beam oscillated by a laser oscillator.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a conventional laser output measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 below.
  • the optical separator 102 that reflects a part of the laser light emitted from the laser oscillator 101 as monitor light, and the intensity of the reflected light by the optical separator 102 are detected. And a photodetector 103. The intensity measured by the photodetector 103 is fed back to the laser oscillator 101, and the output of the laser light is adjusted according to the intensity measurement result.
  • the laser light transmitted through the light separator 102 is used for the original purpose of the laser light.
  • the optical separator 102 is arranged in a state inclined at a predetermined angle (usually inclined at an angle of 45 °) with respect to the direction of the optical axis 104 of the laser light emitted from the laser oscillator 101. ing.
  • the reflective surface of the light separator 102 is usually provided with a partial reflection coating with a dielectric multilayer film in order to have a desired reflectance.
  • This partial reflection coating is an application for measuring the intensity of laser light, and reflects a part of the laser light. Therefore, it is usually a coating in a region having a low reflectance.
  • the photodetector 103 detects the intensity of the laser light reflected by the light separator 102, but the laser light emitted from the laser oscillator 101 is transmitted to the light separator 102.
  • the reflectance of the laser beam reflected by the light separator 102 varies depending on the incident position. For this reason, it is difficult to accurately measure the output of the laser light emitted from the laser oscillator 101. Therefore, a method of applying a metal film coating on the reflecting surface of the light separator 102 instead of the dielectric multilayer film having a large variation in reflectance depending on the incident angle is conceivable.
  • the output measuring device becomes expensive.
  • JP-A-4-220535 (paragraph number [0008], FIG. 1)
  • the dielectric film of the partially reflecting coating applied to the reflecting surface of the light separator 102 is deteriorated, and the reflectance only slightly varies. Thus, a large output change of the reflected laser light occurs. For this reason, there is a problem that it is difficult to accurately measure the intensity of the laser beam.
  • the dielectric film having a low reflectance is difficult to control, causes a large variation, and requires a film formation cost, so that there is a problem that the laser output measuring device is expensive.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a laser output measuring apparatus capable of accurately measuring the intensity of a focused laser beam without using an expensive optical separator. For the purpose.
  • the laser output measuring apparatus has a lens that condenses incident laser light, a Fresnel reflectivity that depends on a polarization direction of the laser light condensed by the lens and an incident angle of the laser light.
  • the optical separator includes a light separator that reflects a part of the laser light and a light detector that measures the intensity of the laser light reflected by the light separator, and the light separator is collected by the lens. Rotated by a predetermined angle around the optical axis of the laser beam, and disposed at a position rotated by a predetermined angle around a straight line perpendicular to the optical axis of the laser beam and the incident surface of the laser beam It is.
  • the laser beam is collected according to a lens that collects the incident laser beam, and the Fresnel reflectivity that depends on the polarization direction of the laser beam collected by the lens and the incident angle of the laser beam.
  • a light separator that reflects a part of the light beam, and a light detector that measures the intensity of the laser light reflected by the light separator, wherein the light separator collects the light of the laser light collected by the lens. Since it is configured to be rotated at a predetermined angle around the axis and at a position rotated by a predetermined angle around a straight line perpendicular to the optical axis of the laser beam and the incident surface of the laser beam. There is an effect that the intensity of the focused laser beam can be accurately measured without using an expensive optical separator.
  • FIG. 6 is a side view showing rotation of the laser beam around the optical axis by the angle adjusting mechanism 7.
  • FIG. 6 is a perspective view showing rotation of the laser light around the optical axis by the angle adjustment mechanism 7. It is explanatory drawing which shows the ratio adjustment of the vertical polarization (P wave) and parallel polarization (S wave) of a laser beam by the angle adjustment mechanism.
  • FIG. 6 is a top view showing rotation about a straight line perpendicular to the optical axis of the laser beam and the incident surface of the laser beam by the angle adjusting mechanism 8.
  • FIG. 7 is a perspective view showing rotation about a straight line perpendicular to the optical axis of the laser beam and the incident surface of the laser beam by the angle adjusting mechanism 8;
  • DELTA shift
  • FIG. 7 is a side view showing a state in which a light beam vector V N of laser light oscillated from a laser oscillator 10 N is incident on the optical axis 6 with an angle deviation of ⁇ .
  • FIG. It is a block diagram which shows the conventional laser output measuring apparatus currently disclosed by patent document 1.
  • FIG. 1 is a side view showing a laser output measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a laser oscillator 1 is an oscillator that oscillates laser light.
  • the laser light oscillated from the laser oscillator 1 and incident on the light separator 3 needs to be incident at a constant rate without the P wave and S wave being temporally varied.
  • the laser light oscillated by the laser oscillator 1 is substantially linearly polarized laser light.
  • the P wave and the S wave are incident on the optical separator 3 at a constant ratio, and thus the present invention can be applied to the present invention.
  • the lens 2 is an optical component that condenses the laser light oscillated by the laser oscillator 1.
  • the light separator 3 is an optical component that reflects a part of the laser light in accordance with the polarization direction of the laser light collected by the lens 2 and the Fresnel reflectance that depends on the incident angle of the laser light.
  • the reflection surface of the light separator 3 is not provided with a partial reflection coating.
  • the optical separator 3 is rotated by a predetermined angle ⁇ 1 around the optical axis of the laser light collected by the lens 2 (in the direction of arrow A), and the optical axis 6 of the laser light and the laser light Is arranged at a position rotated by a predetermined angle ⁇ 2 around a straight line (in the direction of arrow B) perpendicular to the incident surface (the reflecting surface of the light separator 3).
  • the diffusing plate 4 is disposed on the path of the laser light reflected by the light separator 3 and is an optical component that diffuses the laser light and causes the diffused light of the laser light to enter the photodetector 5.
  • the photodetector 5 is disposed after the diffusion plate 4 and is a detector that measures the intensity of the laser light diffused by the diffusion plate 4.
  • the light separator 3, the diffuser plate 4, and the light detector 5 are integrally formed. When the light separator 3 is rotated by angle adjusting mechanisms 7 and 8 described later, the light separator 3 is integrated with the light separator 3. The diffusion plate 4 and the photodetector 5 are rotated.
  • An angle adjustment mechanism 7 as a first angle adjustment mechanism is an actuator that rotates the light separator 3 by a predetermined angle ⁇ 1 around the optical axis of the laser light condensed by the lens 2 (in the direction of arrow A).
  • the angle adjustment mechanism 8 as the second angle adjustment mechanism is a straight line (in the direction of arrow B) perpendicular to the optical axis 6 of the laser beam condensed by the lens 2 and the incident surface of the laser beam (reflection surface of the light separator 3). ) Is rotated by a predetermined angle ⁇ 2 .
  • the lens 2 condenses the laser light when the laser oscillator 1 oscillates the laser light.
  • the light separator 3 reflects a part of the laser light collected by the lens 2 toward the diffusion plate 4 and transmits other laser light.
  • the reflection of the laser light by the light separator 3 is performed based on the Fresnel reflectance that depends on the polarization direction of the laser light and the incident angle of the laser light.
  • the Fresnel reflectance is adjusted by rotating the light separator 3 by the angle adjusting mechanisms 7 and 8.
  • FIG. 2 is a side view showing rotation of the laser light around the optical axis by the angle adjustment mechanism 7
  • FIG. 3 is a perspective view showing rotation of the laser light around the optical axis by the angle adjustment mechanism 7.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing the ratio adjustment between the vertically polarized wave (P wave) and the parallel polarized wave (S wave) of the laser beam by the angle adjusting mechanism 7.
  • the angle adjusting mechanism 7 rotates the optical separator 3 by a predetermined angle ⁇ 1 (rotates in the range of 0 ° to 90 °) around the optical axis of the laser light collected by the lens 2 (in the direction of arrow A).
  • ⁇ 1 0 °
  • the Fresnel reflectance of the light separator 3 is adjusted.
  • the angle adjusting mechanism 7 rotates the light separator 3 in the arrow A direction, an s-polarized component is generated and a p-polarized component is decreased.
  • the angle adjusting mechanism 7 rotates the light separator 3 in the direction of arrow A, so that the ratio of the vertical polarization (P wave) and the parallel polarization (S wave) of the laser light can be adjusted.
  • FIG. 5 is a top view showing rotation of the optical axis 6 of the laser beam by the angle adjusting mechanism 8 and rotation about a straight line perpendicular to the incident surface of the laser beam.
  • FIG. It is a perspective view which shows rotation around the straight line perpendicular
  • the angle adjusting mechanism 8 has a predetermined angle around a straight line 9 (in the direction of arrow B) perpendicular to the optical axis 6 of the laser beam condensed by the lens 2 and the incident surface of the laser beam (the reflecting surface of the light separator 3).
  • ⁇ 2 rotating in the range of 0 ° to 90 °
  • the reflectance of the p-polarized component and the reflectance of the s-polarized component of the light separator 3 are adjusted.
  • the angle ⁇ 2 of the light separator 3 is adjusted by the angle adjusting mechanism 8, thereby adjusting the incident angle of the laser light incident on the reflection surface of the light separator 3. Since the reflectance of the p-polarized component and the reflectance of the s-polarized component are determined by the incident angle of the laser beam with respect to the light separator 3, the angle adjusting mechanism 8 rotates the light separator 3 around the straight line 9 (arrow B direction). By doing so, the reflectance of the p-polarized component and the reflectance of the s-polarized component can be adjusted.
  • the reflective surface of the light separator 3 is not subjected to the partial reflection coating, Fresnel reflection occurs on the reflective surface.
  • the reflectances R P and R S depending on the refractive index of the material of the reflecting surface for each of the vertically polarized wave (P wave) and the parallel polarized wave (S wave) of the incident laser light. have. Assuming that the refractive index of the material of the reflection surface of the light separator 3 is n and the incident angle of the laser light to the light separator 3 is ⁇ 0 , the light reflectivity R P , R S at the boundary between the air and the light separator 3. Is represented by the following formulas (1) and (2).
  • the reflectances R P and R S at the light separator 3 are determined by the refractive index n of the material of the reflecting surface and the incident angle ⁇ 0 of the laser beam with respect to the light separator 3. I understand.
  • the overall reflectance of the optical separator 3 is determined according to the ratio of the vertically polarized wave (P wave) and the parallel polarized wave (S wave) of the incident laser light.
  • the overall reflectivity of the light separator 3 is expressed by the following formula (3) in consideration of the reflection on the reflection surface and the reflected light on one end face of the laser light that has passed through the material of the light separator 3. expressed.
  • Total reflectance of the optical separator 3 (P wave component ratio) ⁇ (P wave reflectance R P ) + (S-wave component ratio) ⁇ (S-wave reflectivity R S ) + (P wave component ratio) ⁇ (P wave transmittance T P ) ⁇ (P wave reflectance R P ) + (S-wave component ratio) ⁇ (S-wave transmittance T S ) ⁇ (S-wave reflectivity R S ) (3)
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing that the incident angle varies depending on the incident position when the laser beam condensed by the lens 2 is incident on the light separator 3.
  • the incident angle changes depending on the incident position. For example, comparing the light beam vector V O at the center position O of the light separator 3 with the light beam vector V P of the laser light incident on the point P, it can be seen that the incident angle with respect to the light separator 3 differs depending on the incident position. .
  • the fact that the incident angle with respect to the light separator 3 varies depending on the incident position causes a problem that the reflectance of the laser light varies depending on the position of the light separator 3 and hinders stable laser output measurement.
  • the laser beam at the center position O of the optical separator 3 has a light vector V O along the optical axis 6 (z axis), but the laser light at the point P of the optical separator 3 is shifted from the optical axis 6 by ⁇ . having a light vector V P of the angle.
  • ⁇ is the polarization vector of the laser light incident on the point P
  • N is the normal vector of the light separator 3.
  • the outer product V P ⁇ N of the light vector VP and the normal vector N corresponds to the S deflection direction of the laser light incident on the light separator 3 because it is a direction perpendicular to the incident surface.
  • a unit vector of V P ⁇ N is assumed to be e s (unit vector in the S deflection direction of incident laser light).
  • P polarization direction since it is perpendicular to the incident direction and S polarization direction, represented by the outer product V P ⁇ e s light vectors V P and S polarization direction of the unit vector e s.
  • the ratio of the P wave component and the S wave component of the incident laser beam is expressed as follows. It can be obtained by decomposing the unit vector e s direction of the unit vector e p direction and P polarization direction of the deflection direction.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the deviation angle ⁇ from the optical axis 6 of the laser light incident on the light separator 3 and the reflectance.
  • the reflectance is calculated from Equation (3) with respect to the deviation ⁇ from each optical axis.
  • the rotation angle ⁇ 2 around the optical axis 6 of the laser beam and the straight line 9 perpendicular to the incident surface of the laser beam is 45 °
  • the rotation angle ⁇ 1 around the optical axis 6 of the light separator 3 is 0 °
  • the reflectance according to the incident position is 0% to 4.5%, which is greatly different.
  • the reflectance in accordance with the incident position is a 2.4% to 5.9%.
  • the angle adjustment mechanism 8 adjusts the rotation angle ⁇ 2 around the laser beam optical axis 6 and the straight line 9 perpendicular to the laser beam incident surface to 53 °, the reflectance corresponding to the incident position is 3.1%. It becomes ⁇ 4.7%.
  • the reflectance of the device 3 can be averaged with respect to the deviation ⁇ of the laser beam from the optical axis 6.
  • the diffuser plate 4 is a light separator 3 in which the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are adjusted (light whose reflectance is averaged with respect to the deviation ⁇ of the laser beam from the optical axis 6).
  • the laser beam reflected by the light separator 3 is uniformly diffused, and the diffused light of the laser light is incident on the photodetector 5.
  • the photodetector 5 is disposed at the subsequent stage of the diffusion plate 4 and measures the intensity of the laser light diffused by the diffusion plate 4.
  • the photodetector 5 since the photodetector 5 is arranged at the subsequent stage of the diffusion plate 4, the optical path of the reflected light changes when the angle of the light separator 3 is adjusted, or the spatial energy distribution of the laser light is changed. Even in the case of non-uniformity, it is possible to make a certain proportion of light incident on the photodetector 5 accurately without changing the position of the photodetector 5. Therefore, it is possible to accurately measure the intensity of the laser beam.
  • the laser beam is diffused by the diffusing plate 3, there is no limitation on the opening area of the photodetector 4, but the opening area of the photodetector 4 is diffused for accurate power measurement. It is desirable to be smaller than the laser light diffusion region. This makes it possible to accurately measure the intensity of the laser light without being affected by slight fluctuations in the optical path of the laser light.
  • the light separator 3, the diffuser plate 4, and the light detector 5 are integrally configured, but this is because the optical path of the reflected light is changed as the angle of the light separator 3 is adjusted. This is to prevent the reflected light from entering the diffuser plate 4 and the photodetector 5 in some cases. That is, the light separator 3, the diffuser plate 4 and the photodetector 5 move as a unit, so that even if the optical path shift caused by the angle adjustment of the light separator 3 occurs, the reflected light is transmitted to the diffuser plate 4 and the photodetector. 5 can be made incident.
  • the reflected light when rotates about the optical axis 6 by an angle of ⁇ 1 , the reflected light also rotates about the optical axis 6 by an angle of ⁇ 1 , but the optical axis 6 of the laser light and the laser light when rotated in the straight line perpendicular 9 around the entrance face angle theta 2, the reflected light is rotated at an angle of 2 ⁇ theta 2 to the linear 9 around.
  • the angle ⁇ 2 for the rotation around the straight line 9 perpendicular to the optical axis 6 of the laser beam and the incident surface of the laser beam, it is necessary to adjust the angle ⁇ 2 within a range in which the reflected light does not leak from the diffusion plate 4. .
  • the reflectance of the light separator 3 is small in order to reduce the output of the laser beam that is originally output as much as possible.
  • the reflectance is too small, sufficient laser light is not incident on the photodetector 5 and a measurement error occurs due to noise such as stray light. Therefore, the ratio of the laser beam separated by the light separator 3 is such that no measurement error occurs in the photodetector 5.
  • the reflectance of the light separator 3 is as small as possible, and it is desirable that the light separator 3 can be adjusted for each device. However, by changing the rotation angle of the light separator 3 using the angle adjusting mechanisms 7 and 8, the device It becomes possible to easily adjust the ratio of the laser beam separated by the light separator 3 every time.
  • the light separator 3 is rotated by a predetermined angle around the optical axis 6 of the laser light collected by the lens 2 and the light of the laser light is obtained. Since it is configured to be arranged at a position rotated by a predetermined angle around a straight line 9 perpendicular to the axis 6 and the laser light incident surface, the intensity of the laser light can be reduced without using an expensive optical separator. The effect which can be measured correctly is produced. That is, the angle ⁇ 1 around the optical axis 6 of the light separator 3 and the angle ⁇ 2 around the straight line 9 perpendicular to the laser light optical axis 6 and the laser light incident surface are adjusted by the angle adjusting mechanisms 7 and 8.
  • the angle adjusting mechanisms 7 and 8 adjust the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the light separator 3, but the deviation ⁇ of the laser beam from the optical axis 6 is shown. If the position where the reflectance of the light separator 3 is averaged is known in advance, the light separator 3 may be fixed at that position. In this case, the angle ⁇ 1 of the light separator 3 is used. , ⁇ 2 to adjust the angle adjustment mechanisms 7 and 8 are unnecessary. If it is not necessary to mount the angle adjusting mechanisms 7 and 8, the number of parts is reduced, so that the cost can be reduced. In addition, since the operating portion can be reduced, the reliability of the laser output measuring device can be increased.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the laser light oscillated from one laser oscillator 1 is incident on the lens 2. However, the laser light oscillated from a plurality of laser oscillators is incident on the lens 2. You may do it.
  • FIG. 10 is a side view showing a laser output measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 10 includes N (N is an integer of 2 or more) laser oscillators 10 1 , 10 2 ,..., 10 N.
  • FIG. 11 is a side view showing a state in which a light beam vector V N of laser light oscillated from the laser oscillator 10 N is incident on the optical axis 6 with an angle deviation of ⁇ .
  • laser light oscillated from N laser oscillators 10 1 to 10 N is incident on the lens 2.
  • the light beam vector V N of the laser light oscillated from the laser oscillator 10 N is incident on the optical axis 6 with an angle deviation of ⁇ as shown in FIG.
  • the reflectance of the light separator 3 is calculated by the above equations (1) to (3) based on the angle ⁇ from the optical axis 6.
  • the angle adjusting mechanisms 7 and 8 are configured so that the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 of the light separator 3 are based on FIG.
  • the laser output measuring apparatus is suitable for an apparatus that needs to measure the intensity of laser light when adjusting the output of laser light oscillated by a laser oscillator.

Abstract

　光分離器３が、レンズ２により集光されたレーザ光の光軸６回りに所定の角度θ１だけ回転され、かつ、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りに所定の角度θ２だけ回転されている位置に配置される。

Description

レーザ出力測定装置
　この発明は、レーザ発振器により発振されるレーザ光の出力を調整する際、そのレーザ光の強度を測定するレーザ出力測定装置に関するものである。
　従来より、レーザ発振器により発振されるレーザ光の出力を調整する際、レーザ出力測定装置を用いて、レーザ発振器により発振されたレーザ光の強度を測定するようにしている。
　図１２は以下の特許文献１に開示されている従来のレーザ出力測定装置を示す構成図である。
　従来のレーザ出力測定装置では、図１２に示すように、レーザ発振器１０１から出射されたレーザ光の一部をモニタ光として反射する光分離器１０２と、光分離器１０２による反射光の強度を検出する光検出器１０３とから構成されている。
　この光検出器１０３により測定された強度は、レーザ発振器１０１にフィードバックされ、強度の測定結果にしたがってレーザ光の出力が調整される。
　一方、光分離器１０２を透過したレーザ光は、レーザ光の本来の目的に使用される。
　ここで、光分離器１０２は、レーザ発振器１０１から出射されたレーザ光の光軸１０４の方向に対して、所定の角度傾いている状態（通常は４５°の角度で傾いている）で配置されている。
　また、光分離器１０２の反射面には、所望の反射率を持たせるために、通常、誘電体多層膜による部分反射コーティングが施されている。
　この部分反射コーティングは、レーザ光の強度を測定する用途で、レーザ光の一部を反射させるものであるため、通常は、反射率が低い領域でのコーティングである。
　この部分反射コーティングの誘電体膜は、大気中の水分の吸収や温度によって反射率が変化する性質がある。
　例えば、反射率が１％（透過率が９９％）の光分離器１０２を用いる場合、反射率が０．１％変化すると、光分離器１０２により反射されたレーザ光の出力変化は１０％（＝０．１％／１．０％）になる。
　よって、部分反射コーティングの誘電体膜に劣化が生じて、反射率が僅かに変動するだけで、反射されたレーザ光の大きな出力変化が発生する。
　なお、低い反射率の誘電体膜は制御が難しく、大きなばらつきを発生するとともに、成膜コストがかかることが知られている。
　従来のレーザ出力測定装置では、上述したように、光検出器１０３が光分離器１０２により反射されたレーザ光の強度を検出するが、レーザ発振器１０１から出射されたレーザ光が光分離器１０２に入射するとき、そのレーザ光の入射角度が入射位置によって異なるために、光分離器１０２により反射されたレーザ光の反射率が入射位置により異なる。このため、レーザ発振器１０１から出射されたレーザ光の出力を正確に測定することは困難である。
　そこで、入射角度による反射率の変動が大きい誘電体多層膜の代わりに、金属膜コーティングを光分離器１０２の反射面に施す方法が考えられるが、この場合も、成膜コストがかかるため、レーザ出力測定装置が高価なものになる。
特開平４－２２０５３５号公報（段落番号［０００８］、図１）
　従来のレーザ出力測定装置は以上のように構成されているので、光分離器１０２の反射面に施されている部分反射コーティングの誘電体膜に劣化が生じて、反射率が僅かに変動するだけで、反射されたレーザ光の大きな出力変化が発生する。このため、レーザ光の強度の正確な測定が困難である課題があった。
　また、低い反射率での誘電体膜は制御が難しく、大きなばらつきを発生させるとともに、成膜コストがかかるため、レーザ出力測定装置が高価なものになる課題があった。
　さらに、集光位置における出力を測定したいとき、光分離器の前段に集光用のレンズを配置すると、集光されたレーザ光が光分離器に入射する入射角度が入射位置によって異なるために、入射位置に応じてレーザ光の反射率が変動する。このため、集光用のレンズの劣化による出力変動などを含めて、集光位置における出力の観測を行うことは困難である課題があった。
　そこで、入射角度による反射率の変動が大きい誘電体多層膜の代わりに、金属膜コーティングを光分離器１０２の反射面に施す方法が考えられるが、この場合も、成膜コストがかかるため、レーザ出力測定装置が高価なものになる課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高価な光分離器を用いることなく、集光されたレーザ光の強度を正確に測定することができるレーザ出力測定装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るレーザ出力測定装置は、入射されるレーザ光を集光するレンズと、そのレンズにより集光されたレーザ光の偏光方向と上記レーザ光の入射角度に依存しているフレネル反射率にしたがって上記レーザ光の一部を反射する光分離器と、その光分離器により反射されたレーザ光の強度を測定する光検出器とを備え、上記光分離器が、上記レンズにより集光されたレーザ光の光軸回りに所定の角度だけ回転され、かつ、上記レーザ光の光軸及び上記レーザ光の入射面に垂直な直線回りに所定の角度だけ回転されている位置に配置されているものである。
　この発明によれば、入射されるレーザ光を集光するレンズと、そのレンズにより集光されたレーザ光の偏光方向と上記レーザ光の入射角度に依存しているフレネル反射率にしたがって上記レーザ光の一部を反射する光分離器と、その光分離器により反射されたレーザ光の強度を測定する光検出器とを備え、上記光分離器が、上記レンズにより集光されたレーザ光の光軸回りに所定の角度だけ回転され、かつ、上記レーザ光の光軸及び上記レーザ光の入射面に垂直な直線回りに所定の角度だけ回転されている位置に配置されているように構成したので、高価な光分離器を用いることなく、集光されたレーザ光の強度を正確に測定することができる効果がある。
この発明の実施の形態１によるレーザ出力測定装置を示す側面図である。 角度調整機構７によるレーザ光の光軸回りの回転を示す側面図である。 角度調整機構７によるレーザ光の光軸回りの回転を示す斜視図である。 角度調整機構７によるレーザ光の垂直偏波（Ｐ波）と平行偏波（Ｓ波）の比率調整を示す説明図である。 角度調整機構８によるレーザ光の光軸及びレーザ光の入射面に垂直な直線回りの回転を示す上面図である。 角度調整機構８によるレーザ光の光軸及びレーザ光の入射面に垂直な直線回りの回転を示す斜視図である。 レンズ２により集光されたレーザ光が光分離器３に入射される際、入射位置によって入射角度が変わる旨を示す説明図である。 光線ベクトルＶＰと法線ベクトルＮのなす角θ３を示す説明図である。 光分離器３に入射されるレーザ光の光軸からのずれ角Δθと反射率の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーザ出力測定装置を示す側面図である。 レーザ発振器１０Ｎから発振されるレーザ光の光線ベクトルＶＮが、光軸６に対してΔθの角度ずれをもって入射される様子を示す側面図である。 特許文献１に開示されている従来のレーザ出力測定装置を示す構成図である。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１によるレーザ出力測定装置を示す側面図である。
　図１において、レーザ発振器１はレーザ光を発振する発振器である。
　ただし、レーザ発振器１から発振されて光分離器３に入射されるレーザ光は、Ｐ波とＳ波が時間的に変動することなく一定の割合で入射される必要があるため、この実施の形態１では、レーザ発振器１により発振されるレーザ光は、略直線偏光のレーザ光であるものとする。
　なお、レーザ光は完全な無偏光光でない限り、光分離器３にはＰ波とＳ波が一定比率で入射されるため、本発明に適用可能である。
　レンズ２はレーザ発振器１により発振されたレーザ光を集光する光学部品である。
　光分離器３はレンズ２により集光されたレーザ光の偏光方向と当該レーザ光の入射角度に依存しているフレネル反射率にしたがって、そのレーザ光の一部を反射する光学部品である。
　この光分離器３の反射面には、部分反射コーティングが施されていない。その代わりに、光分離器３は、レンズ２により集光されたレーザ光の光軸回り（矢印Ａ方向）に所定の角度θ１だけ回転され、かつ、そのレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面（光分離器３の反射面）に垂直な直線回り（矢印Ｂ方向）に所定の角度θ２だけ回転されている位置に配置される。
　拡散板４は光分離器３により反射されたレーザ光の進路上に配置されており、そのレーザ光を拡散して、そのレーザ光の拡散光を光検出器５に入射させる光学部品である。
　光検出器５は拡散板４の後段に配置されており、拡散板４により拡散されたレーザ光の強度を測定する検出器である。
　なお、光分離器３、拡散板４及び光検出器５は一体に構成されており、後述する角度調整機構７，８によって光分離器３が回転する際、光分離器３と一体となって拡散板４及び光検出器５が回転する。
　第１の角度調整機構である角度調整機構７はレンズ２により集光されたレーザ光の光軸回り（矢印Ａ方向）に光分離器３を所定の角度θ１だけ回転させるアクチュエーターである。
　第２の角度調整機構である角度調整機構８はレンズ２により集光されたレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面（光分離器３の反射面）に垂直な直線回り（矢印Ｂ方向）に所定の角度θ２だけ回転させるアクチュエーターである。
　次に動作について説明する。
　レンズ２は、レーザ発振器１がレーザ光を発振すると、そのレーザ光を集光する。
　光分離器３は、レンズ２により集光されたレーザ光の一部を拡散板４側に反射し、その他のレーザ光を透過させる。
　ここで、光分離器３によるレーザ光の反射は、そのレーザ光の偏光方向と、そのレーザ光の入射角度に依存しているフレネル反射率に基づいて行われる。
　このフレネル反射率は、角度調整機構７，８が光分離器３を回転することで調整される。
　以下、角度調整機構７，８による光分離器３の反射率の調整について説明する。
　図２は角度調整機構７によるレーザ光の光軸回りの回転を示す側面図であり、図３は角度調整機構７によるレーザ光の光軸回りの回転を示す斜視図である。
　また、図３は角度調整機構７によるレーザ光の垂直偏波（Ｐ波）と平行偏波（Ｓ波）の比率調整を示す説明図である。
　角度調整機構７は、レンズ２により集光されたレーザ光の光軸回り（矢印Ａ方向）に光分離器３を所定の角度θ１だけ回転（０°から９０°の範囲で回転）させることで、光分離器３のフレネル反射率を調整する。
　ここで、図４に示すように、θ１＝０°の場合、光分離器３に入射されるレーザ光がｐ偏光成分のみであるとする。
　このとき、角度調整機構７が光分離器３を矢印Ａ方向に回転させると、ｓ偏光成分が生じ、ｐ偏光成分が減少する。
　その後、θ１＝９０°になると、図４に示すように、ｐ偏光成分がなくなり、ｓ偏光成分のみとなる。
　したがって、角度調整機構７が光分離器３を矢印Ａ方向に回転させることで、レーザ光の垂直偏波（Ｐ波）と平行偏波（Ｓ波）の比率を調整することができる。
　図５は角度調整機構８によるレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線回りの回転を示す上面図であり、図６は角度調整機構８によるレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線回りの回転を示す斜視図である。
　角度調整機構８は、レンズ２により集光されたレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面（光分離器３の反射面）に垂直な直線９の回り（矢印Ｂ方向）に所定の角度θ２だけ回転（０°から９０°の範囲で回転）させることで、光分離器３のｐ偏光成分の反射率とｓ偏光成分の反射率を調整する。
　即ち、角度調整機構８によって光分離器３の角度θ２が調整されることで、光分離器３の反射面に入射されるレーザ光の入射角度が調整される。
　ｐ偏光成分の反射率とｓ偏光成分の反射率は、光分離器３に対するレーザ光の入射角度によって決まるため、角度調整機構８が光分離器３を直線９の回り（矢印Ｂ方向）に回転させることで、ｐ偏光成分の反射率とｓ偏光成分の反射率を調整することができる。
　ここで、光分離器３の反射面には、部分反射コーティングが施されていないため、反射面でフレネル反射が生じる。
　光分離器３では、入射されたレーザ光の垂直偏波（Ｐ波）及び平行偏波（Ｓ波）のそれぞれについて、反射面の材料の屈折率に依存している反射率ＲＰ，ＲＳを有している。
　光分離器３の反射面の材料の屈折率をｎとし、光分離器３に対するレーザ光の入射角度をθ０とすると、空気と光分離器３の境界における光の反射率ＲＰ，ＲＳは下記の式（１），（２）で表される。
・Ｐ波の反射率ＲＰ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

・Ｓ波の反射率ＲＳ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

　式（１），（２）より、光分離器３での反射率ＲＰ，ＲＳは、反射面の材料の屈折率ｎと、光分離器３に対するレーザ光の入射角度θ０で決まることが分かる。
　そして、光分離器３の全体の反射率は、入射されたレーザ光の垂直偏波（Ｐ波）と平行偏波（Ｓ波）の比率に応じて決まる。
　光分離器３の全体の反射率は、反射面での反射と、光分離器３の材料内を通過したレーザ光の片側端面での反射光とを考慮して、下記の式（３）で表される。
　　光分離器３の全体の反射率
　＝（Ｐ波成分の割合）×（Ｐ波の反射率ＲＰ）
　＋（Ｓ波成分の割合）×（Ｓ波の反射率ＲＳ）
　＋（Ｐ波成分の割合）×（Ｐ波の透過率ＴＰ）×（Ｐ波の反射率ＲＰ）
　＋（Ｓ波成分の割合）×（Ｓ波の透過率ＴＳ）×（Ｓ波の反射率ＲＳ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　式（３）では、第一項と第二項が、反射面でＰ波とＳ波が反射した光を表し、第三項と第四項が、光分離器３の内部を通過して、片側の端面で反射した光を表している。
　また、Ｐ波の透過率ＴＰは、Ｐ波の反射率ＲＰに対して、ＴＰ＝１－ＲＰの関係を有するものであり、Ｓ波についても同様に、ＴＳ＝１－ＲＳの関係を有するものである。
　図７はレンズ２により集光されたレーザ光が光分離器３に入射される際、入射位置によって入射角度が変わる旨を示す説明図である。
　レンズ２により集光されたレーザ光は、図７に示すように、光分離器３に入射される際、入射位置によって入射角度が変化する。
　例えば、光分離器３の中心位置Ｏの光線ベクトルＶＯと、点Ｐに入射されるレーザ光の光線ベクトルＶＰとを比較すると、光分離器３に対する入射角度が入射位置によって異なることが分かる。
　このように、光分離器３に対する入射角度が入射位置によって異なることは、レーザ光の反射率が、光分離器３の位置によって異なるという問題を生み、安定なレーザ出力測定の妨げとなる。
　光分離器３の中心位置Ｏにおけるレーザ光は、光軸６（ｚ軸）に沿った光線ベクトルＶＯを有するが、光分離器３の点Ｐにおけるレーザ光は、光軸６からΔθだけずれた角度の光線ベクトルＶＰを有する。
　ここでは、点Ｐに入射されるレーザ光の偏光ベクトルをε、光分離器３の法線ベクトルをＮとする。
　ただし、光線ベクトルＶＯ，ＶＰ及び偏光ベクトルεは、直線９（ｙ軸）の方向に成分を持たないものとする。
　図８に示すように、光線ベクトルＶＰと法線ベクトルＮのなす角をθ３とすると、この角度θ３は、光線ベクトルＶＰと法線ベクトルＮの内積又は外積を計算することで求められる。
　また、光分離器３に対するレーザ光の入射角度θ０と、光線ベクトルＶＰと法線ベクトルＮのなす角θ３とは、下記の関係があるため、レーザ光の入射角度θ０が得られる。
　　θ０＝θ３－１８０°
　また、光線ベクトルＶＰと法線ベクトルＮの外積ＶＰ×Ｎは、入射面に対して垂直な方向であるため、光分離器３に入射されるレーザ光のＳ偏向方向に相当する。
　ここでは、ＶＰ×Ｎの単位ベクトルをｅｓ（入射されるレーザ光のＳ偏向方向の単位ベクトル）とする。
　このとき、Ｐ偏向方向は、Ｓ偏向方向と入射方向に対して垂直になるため、光線ベクトルＶＰとＳ偏光方向の単位ベクトルｅｓの外積ＶＰ×ｅｓにより表される。
　また、入射されるレーザ光のＰ偏向方向の単位ベクトルをｅｐ（＝ＶＰ×ｅｓ）とすると、入射されるレーザ光のＰ波成分とＳ波成分の割合は、偏向ベクトルεをＰ偏向方向の単位ベクトルｅｐ方向とＰ偏向方向の単位ベクトルｅｓ方向に分解することで求めることができる。
　図９は光分離器３に入射されるレーザ光の光軸６からのずれ角Δθと反射率の関係を示す説明図である。
　図９には、Δθ＝－１０．４°～１０．４°の計算結果を示している。反射率は、各光軸からのずれΔθに対して、式（３）から計算される。
　ここで、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９の回りの回転角度θ２が４５°、光分離器３の光軸６回りの回転角度θ１が０°の場合、入射位置に応じた反射率は０％～４．５％であり、大きく異なっている。
　角度調整機構７によって光分離器３の光軸６回りの回転角度θ１を２０°に調整すると、入射位置に応じた反射率は２．４％～５．９％になる。
　さらに、角度調整機構８によってレーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９の回りの回転角度θ２を５３°に調整すると、入射位置に応じた反射率は３．１％～４．７％になる。
　以上のように、光分離器３の光軸６回りの角度θ１と、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りの角度θ２を調整することにより、光分離器３の反射率を、レーザ光の光軸６からのずれΔθに対して平均化することができる。
　拡散板４は、上記のようにして、角度θ１，θ２が調整されている光分離器３（レーザ光の光軸６からのずれΔθに対して、反射率が平均化されている光分離器）により反射されるレーザ光の進路上に配置されており、光分離器３により反射されたレーザ光を均一に拡散して、そのレーザ光の拡散光を光検出器５に入射させる。
　光検出器５は、拡散板４の後段に配置されており、拡散板４により拡散されたレーザ光の強度を測定する。
　この実施の形態１では、拡散板４の後段に光検出器５を配置しているので、光分離器３の角度調整時に反射光の光路が変化する場合や、レーザ光の空間的エネルギー分布が不均一な場合であっても、光検出器５の位置を変えることなく、正確に一定の割合の光を光検出器５に入射させることができる。よって、レーザ光の強度を正確に測定することが可能になる。
　ここで、レーザ光は拡散板３で拡散されているため、光検出器４の開口領域には制限がないが、正確にパワーを測定するには、光検出器４の開口領域が拡散されたレーザ光の拡散領域より小さいことが望ましい。
　これにより、レーザ光の光路の僅かな変動が起きても、その影響を受けずに、レーザ光の強度を正確に測定することが可能になる。
　この実施の形態１では、光分離器３、拡散板４及び光検出器５を一体に構成しているが、これは、光分離器３の角度調整に伴って、反射光の光路が変化した場合に、拡散板４及び光検出器５に反射光が入射されなくなることを防止するためである。
　即ち、光分離器３、拡散板４及び光検出器５が一体となって動くことにより、光分離器３の角度調整に伴う光路ずれが起きても、反射光を拡散板４及び光検出器５に入射させることができる。
　ここで、光分離器３が光軸６回りにθ１の角度だけ回転するとき、反射光も同様に光軸６回りにθ１の角度だけ回転するが、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りに角度θ２だけ回転するとき、反射光は、直線９回りに２×θ２の角度で回転する。
　このため、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りの回転に対しては、反射光が拡散板４から漏れ出さない範囲で、角度θ２を調整する必要がある。
　ただし、実用上、角度θ２を調整する際、拡散板４から漏れ出す範囲以上に変更することは考えられないことから、これは大きな問題とはならない。
　また、レーザ光の一部を分離して強度を測定する場合、本来出力されるレーザ光の出力を出来る限り低減させないため、光分離器３の反射率は小さい方が望ましい。
　一方で、反射率が小さ過ぎると、光検出器５に十分なレーザ光が入射されず、迷光等の雑音によって測定誤差が発生する。
　したがって、光分離器３により分離されるレーザ光の割合は、光検出器５で測定誤差が発生しない程度である。
　また、光分離器３の反射率が出来るだけ小さいことが望ましく、装置毎に調整できることが望ましいが、角度調整機構７，８を用いて、光分離器３の回転角度を変更することによって、装置毎に、光分離器３により分離されるレーザ光の割合を容易に調整することが可能となる。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、光分離器３が、レンズ２により集光されたレーザ光の光軸６回りに所定の角度だけ回転され、かつ、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りに所定の角度だけ回転されている位置に配置されているように構成したので、高価な光分離器を用いることなく、レーザ光の強度を正確に測定することができる効果を奏する。
　即ち、角度調整機構７，８によって、光分離器３の光軸６回りの角度θ１と、レーザ光の光軸６及びレーザ光の入射面に垂直な直線９回りの角度θ２を調整することで、光分離器３の反射面に入射されるレーザ光の偏光方向（Ｐ波とＳ波の比率）及びＰ波とＳ波の反射率自体を調整することが可能になる。これにより、入射位置によって入射角度が異なる集光されたレーザ光であっても、入射位置に応じた反射率の違いを回転機構により平均化することが可能になる。また、従来例のような部分反射コーティングに伴うレーザ出力測定の不安定性という問題を回避でき、正確なレーザ出力測定を低コストで実現することができる。
　なお、この実施の形態１では、角度調整機構７，８が、光分離器３の角度θ１，θ２を調整するものを示したが、レーザ光の光軸６からのずれΔθに対して、光分離器３の反射率が平均化されている位置が事前に分かっていれば、その位置に光分離器３を固定すればよいため、その場合には、光分離器３の角度θ１，θ２を調整する角度調整機構７，８は不要となる。
　角度調整機構７，８の搭載が不要であれば、部品点数が削減されるため、低コスト化が図れる。また、稼動部分を低減することができるので、レーザ出力測定装置の信頼性を高めることができる。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、１個のレーザ発振器１から発振されるレーザ光がレンズ２に入射されるものを示したが、複数個のレーザ発振器から発振されるレーザ光がレンズ２に入射されるようにしてもよい。
　図１０はこの発明の実施の形態２によるレーザ出力測定装置を示す側面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　図１０のレーザ出力測定装置には、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のレーザ発振器１０１，１０２，・・・，１０Ｎが搭載されている。
　図１１はレーザ発振器１０Ｎから発振されるレーザ光の光線ベクトルＶＮが、光軸６に対してΔθの角度ずれをもって入射される様子を示す側面図である。
　この実施の形態２では、Ｎ個のレーザ発振器１０１～１０Ｎから発振されるレーザ光がレンズ２に入射される。
　このとき、例えば、レーザ発振器１０Ｎから発振されるレーザ光の光線ベクトルＶＮは、図１１に示すように、光軸６に対してΔθの角度ずれをもって入射される。
　光分離器３の反射率は、上記実施の形態１で説明したように、光軸６からの角度Δθに基づいて、上記の式（１）～（３）により計算される。
　この実施の形態２でも、上記実施の形態１と同様に、式（３）の計算結果を表す図９に基づいて、角度調整機構７，８が光分離器３の角度θ１，角度θ２を調整することで、Ｎ個のレーザ発振器１０１～１０Ｎから発振されたレーザ光の光分離器３における反射率を平均化することができる。
　よって、Ｎ個のレーザ発振器１０１～１０Ｎが実装されている場合でも、高価な光分離器を用いることなく、レーザ光の強度を正確に測定することができる効果を奏する。　　　　　
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係るレーザ出力測定装置は、レーザ発振器により発振されるレーザ光の出力を調整する際、そのレーザ光の強度を測定する必要があるものに適している。
　１　レーザ発振器、２　レンズ、３　光分離器、４　拡散板、５　光検出器、６　レーザ光の光軸、７　角度調整機構（第１の角度調整機構）、８　角度調整機構（第２の角度調整機構）、９　直線、１０１～１０Ｎ　レーザ発振器、１０１　レーザ発振器、１０２　光分離器、１０３　光検出器、１０４　レーザ光の光軸。

Claims (6)

  1. 　入射されるレーザ光を集光するレンズと、
    　上記レンズにより集光されたレーザ光の偏光方向と上記レーザ光の入射角度に依存しているフレネル反射率にしたがって上記レーザ光の一部を反射する光分離器と、
    　上記光分離器により反射されたレーザ光の強度を測定する光検出器とを備え、
    　上記光分離器は、上記レンズにより集光されたレーザ光の光軸回りに所定の角度だけ回転され、かつ、上記レーザ光の光軸及び上記レーザ光の入射面に垂直な直線回りに所定の角度だけ回転されている位置に配置されていることを特徴とするレーザ出力測定装置。
  2. 　複数のレーザ発振器により発振されたレーザ光がレンズに入射されることを特徴とする請求項１記載のレーザ出力測定装置。
  3. 　レンズにより集光されたレーザ光の光軸回りに光分離器を所定の角度だけ回転させる第１の角度調整機構と、
    　上記レーザ光の光軸及び上記レーザ光の入射面に垂直な直線回りに上記光分離器を所定の角度だけ回転させる第２の角度調整機構と
    　を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーザ出力測定装置。
  4. 　光分離器及び光検出器が一体に構成されており、第１及び第２の角度調整機構によって上記光分離器が回転する際、上記光分離器と一体となって上記光検出器が回転することを特徴とする請求項３記載のレーザ出力測定装置。
  5. 　レンズに入射されるレーザ光は略直線偏光であることを特徴とする請求項１記載のレーザ出力測定装置。
  6. 　光分離器と光検出器の間に配置され、上記光分離器により反射されたレーザ光を拡散し、上記レーザ光の拡散光を上記光検出器に入射させる拡散板を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーザ出力測定装置。
PCT/JP2011/007314 2011-12-27 2011-12-27 レーザ出力測定装置 WO2013098887A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013551033A JP6025749B2 (ja) 2011-12-27 2011-12-27 レーザ出力測定装置
PCT/JP2011/007314 WO2013098887A1 (ja) 2011-12-27 2011-12-27 レーザ出力測定装置
EP11878355.4A EP2799823B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Laser output measuring apparatus
CN201180075886.0A CN104011516B (zh) 2011-12-27 2011-12-27 激光输出测定装置
US14/356,247 US9534953B2 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Laser output measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/007314 WO2013098887A1 (ja) 2011-12-27 2011-12-27 レーザ出力測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013098887A1 true WO2013098887A1 (ja) 2013-07-04

Family

ID=48696461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/007314 WO2013098887A1 (ja) 2011-12-27 2011-12-27 レーザ出力測定装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9534953B2 (ja)
EP (1) EP2799823B1 (ja)
JP (1) JP6025749B2 (ja)
CN (1) CN104011516B (ja)
WO (1) WO2013098887A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10443027B2 (en) 2014-07-07 2019-10-15 Logos Biosystems, Inc. Apparatus for clearing tissue using electrophoresis

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767809A4 (en) * 2011-10-11 2015-08-12 Mitsubishi Electric Corp MECHANISM FOR MEASURING A LASER PERFORMANCE
DE102016009475B4 (de) * 2016-08-05 2019-06-19 Primes GmbH Meßtechnik für die Produktion mit Laserstrahlung Strahlleistungsmessung mit Aufweitung
CN107234345B (zh) * 2017-07-14 2019-06-14 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光切割系统及其切割方法
CN110346782A (zh) * 2019-05-31 2019-10-18 华东师范大学 一种长距离地面三维激光雷达回波强度数据的改正方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04220535A (ja) 1990-12-19 1992-08-11 Nippon Denki Laser Kiki Eng Kk レーザ出力のモニタ装置
JPH06268308A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Sony Corp 波長変換装置
JP2002048911A (ja) * 2000-08-02 2002-02-15 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk ビームスプリッター及びそれを用いたレーザシステム
JP2005101504A (ja) * 2003-08-22 2005-04-14 Topcon Corp レーザ装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3767310A (en) * 1972-06-23 1973-10-23 Ibm Diffraction grating beam splitter
US4011523A (en) * 1975-10-21 1977-03-08 Trw Inc. Azimuthal mode control for laser
JPS60153187A (ja) * 1984-01-21 1985-08-12 Asahi Optical Co Ltd レ−ザ−装置
EP0165060B1 (en) * 1984-06-13 1991-09-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser beam scanning device
JPS62252985A (ja) * 1986-01-24 1987-11-04 Nikon Corp レ−ザ共振器
JPS63101813A (ja) * 1986-10-17 1988-05-06 Minolta Camera Co Ltd レ−ザ−ビ−ムプリンタ
JP2524904Y2 (ja) * 1989-06-15 1997-02-05 日本電気株式会社 レーザ加工装置用光学系
EP0600636A1 (en) * 1992-11-19 1994-06-08 Varian Associates, Inc. Self-calibrated power meter
JPH08330659A (ja) * 1995-05-29 1996-12-13 Toshiba Corp ガスレーザ装置
JPH09159966A (ja) * 1995-12-06 1997-06-20 Nec Corp レーザ光学装置
JP3341718B2 (ja) * 1999-07-02 2002-11-05 日本電気株式会社 レーザ加工光学系並びにレーザ出力モニタ光学系
JP2003090978A (ja) 2001-09-17 2003-03-28 Canon Inc 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法
JP2003124552A (ja) * 2001-10-15 2003-04-25 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザビーム分岐装置及びレーザ加工方法
KR100637572B1 (ko) * 2004-12-14 2006-10-23 (주)옵티스 위상차 미러를 포함하는 광픽업 장치
JP4161136B2 (ja) * 2005-09-26 2008-10-08 オムロン株式会社 光レベル制御器とその制御方法並びにこれを用いたレーザ応用装置
US7253386B2 (en) * 2005-12-12 2007-08-07 Xerox Corporation Method and apparatus for monitoring and controlling laser intensity in a ROS scanning system
JP4763471B2 (ja) * 2006-02-07 2011-08-31 株式会社小松製作所 レーザチャンバのウィンドウ劣化判定装置および方法
EP2405541A1 (en) * 2009-03-04 2012-01-11 Mitsubishi Electric Corporation Laser light source apparatus and image display apparatus
EP2767809A4 (en) * 2011-10-11 2015-08-12 Mitsubishi Electric Corp MECHANISM FOR MEASURING A LASER PERFORMANCE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04220535A (ja) 1990-12-19 1992-08-11 Nippon Denki Laser Kiki Eng Kk レーザ出力のモニタ装置
JPH06268308A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Sony Corp 波長変換装置
JP2002048911A (ja) * 2000-08-02 2002-02-15 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk ビームスプリッター及びそれを用いたレーザシステム
JP2005101504A (ja) * 2003-08-22 2005-04-14 Topcon Corp レーザ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2799823A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10443027B2 (en) 2014-07-07 2019-10-15 Logos Biosystems, Inc. Apparatus for clearing tissue using electrophoresis

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2013098887A1 (ja) 2015-04-30
CN104011516A (zh) 2014-08-27
US20140285804A1 (en) 2014-09-25
JP6025749B2 (ja) 2016-11-16
EP2799823A1 (en) 2014-11-05
EP2799823A4 (en) 2015-09-23
US9534953B2 (en) 2017-01-03
CN104011516B (zh) 2016-08-24
EP2799823B1 (en) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8767209B2 (en) Broadband polarization spectrometer with inclined incidence and optical measurement system
US9170156B2 (en) Normal-incidence broadband spectroscopic polarimeter containing reference beam and optical measurement system
JP6025749B2 (ja) レーザ出力測定装置
TWI280349B (en) Spectrum measurement apparatus
US7307725B2 (en) Surface inspection apparatus, polarization illuminating device and light-receiving device
US20070009010A1 (en) Wafer temperature measuring method and apparatus
CN103162831B (zh) 宽带偏振光谱仪及光学测量系统
JP4399126B2 (ja) 分光エリプソメータ
JP2006343102A (ja) 表面検査装置および表面検査方法
TW202221818A (zh) 用於終點偵測系統的可調式無色差準直器組件
CN103185638B (zh) 宽带偏振光谱仪和光学测量系统
WO2013054372A1 (ja) レーザ出力測定機構
JP2009097988A (ja) 表面検査装置
US20100125432A1 (en) Measurement apparatus, measurement method, computer, program, and exposure apparatus
KR102545519B1 (ko) 편광 변조가 최소화된 반사형 광학계 및 이를 구비한 분광 타원계
US7027235B2 (en) Optical system for providing a useful light beam influenced by polarization
JPH07168011A (ja) 全反射プリズムを含む光学系
JPWO2013054372A1 (ja) レーザ出力測定機構
JP2005337785A (ja) エリプソメータ、偏光状態取得方法および光強度取得方法
JPH04363645A (ja) 分光分析装置
JPH10294262A (ja) 投影露光装置
JP2007271311A (ja) 表面検査装置
JP2008008698A (ja) 光学特性検査装置および検査方法
JP2000074633A (ja) 膜厚検査装置
JP2000081390A (ja) 反射型光電センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11878355

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013551033

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14356247

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011878355

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011878355

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE