CN108736297A - 光功率监视装置和激光装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种光功率监视装置和激光装置，该光功率监视装置能够设置于光纤的中途，激光器输出光能够以少的损耗通过，能够将经纤芯传输来的反射光和经包层传输来的反射光区别开来高精度地进行检测，可靠性高，该激光装置具备该光功率监视装置。一种光功率监视装置，检测经至少具备纤芯和包层的光纤来传输的光功率，光功率监视装置具备：第一光纤；第二光纤，其芯径大于第一光纤的芯径；耦合部，其是第一光纤和第二光纤的端面相互耦合而成的；第一泄漏部，其使光从第一光纤漏出到外侧；第二泄漏部，其使光从第二光纤漏出到外侧；第一光检测部，其检测从第一泄漏部漏出的光功率；以及第二光检测部，其检测从第二泄漏部漏出的光功率。

Description

光功率监视装置和激光装置
技术领域
本发明涉及一种光功率监视装置和激光装置，该光功率监视装置设置于传输激光的光纤的中途，能够使从激光振荡器输出的光以少的损耗通过，对于向与输出方向相反的方向传输的反射光，该光功率监视装置能够将对激光振荡器等带来的损伤的影响不同的经纤芯传输来的反射光和经包层传输来的反射光分别区别开来进行检测，该激光装置具备这种光功率监视装置，能够高精度地检测反射光来准确地反馈到激光输出的控制中，该激光装置维持高的激光加工性能且难以受到反射光的损伤，高性能且可靠性高。
背景技术
当使来自激光振荡器的激光器输出光在光纤中传输并引导至与光纤连接的加工头等激光射出端来向激光加工对象物(工件)照射激光时，被工件表面反射的激光的反射光返回至光纤的激光射出端，并在光纤内向与激光器输出光相反的方向传输而返回至激光振荡器一方。当该反射光的功率大时，有时对光纤、激光振荡器带来损伤。因此，检测反射光的功率。此时，经光纤的包层传输来的反射光会引起光纤的保护被覆的温度上升、烧坏等，与此相对地，经光纤的纤芯传输来的反射光会返回至激光振荡器从而对激光振荡器等带来损伤，像这样，经纤芯传输来的反射光与经包层传输来的反射光的影响方式不同。因此，需要将经纤芯传输来的反射光和经包层传输来的反射光的功率分别区别开来进行检测。但是，能够设置在将激光振荡器和激光射出端之间连接的光纤的中途的光功率监视装置难以高精度地进行特别是经纤芯传输来的反射光的检测。此外，若不是能够设置在将激光振荡器和激光射出端之间连接的光纤的中途的光功率监视装置，则无法在因反射光而受到损伤的激光振荡器跟前检测反射光，因此存在无法充分防止激光振荡器的损伤这样的问题。
以往，为了检测经光纤传输的光功率，一般是去除光纤的保护被覆并检测从此处漏出来的光。但是，一般经光纤的纤芯传输来的光的漏出量少。因此，难以高精确地检测经纤芯传输来的反射光，为此下了各种工夫。
例如，专利文献1公开了如下的光功率监视装置：通过使来自将纤芯彼此之间以轴偏状态进行熔接而成的轴偏熔接光纤的熔接位置处的纤芯的漏光射出到光纤之外，来接收经纤芯传输来的光功率。但是，在这种情况下，经纤芯传输来的任何方向的光都相同程度地从纤芯泄漏到包层。因此，该光功率监视装置虽然能够用于经光纤传输的光功率小的通信用等，但是在用于经光纤传输的光功率非常大的激光加工用的情况下，不仅是经纤芯传输的反射光泄漏的比例变大，而且经纤芯传输的激光器输出光泄漏的比例也变大，因此存在如下问题：不仅激光器输出光的损耗增加，而且由于漏光导致泄漏部、光纤的保护被覆等的温度过度上升。相反地，如果通过减小轴偏等方法来减小从熔接位置的纤芯泄漏的光功率的比例，则向激光器输出光的反方向经纤芯传输的反射光泄漏的比例也变小，因此难以高精度地检测经纤芯传输的反射光的漏光功率。另外，该光功率监视装置也难以将经包层传输来的反射光与经纤芯传输来的反射光区别开来检测。
另外，专利文献2公开了如下的光检测器：在光纤的中途连接纤芯的折射率不同的泄漏用光纤来检测从光纤的连接部泄漏的光。但是，经纤芯传输的任何方向的光也都仍然以相同程度的比例从纤芯向包层泄漏，因此存在与专利文献1所述的技术同样的问题。
专利文献3公开了如下的光功率监视装置：将第一光纤与第二光纤的连接部以及第二光纤的从连接部起的规定范围的区域利用具有比第二光纤的包层的折射率小的折射率的低折射率树脂层来覆盖，并且将除被低折射率树脂层覆盖的范围以外的部分利用具有第二光纤的包层的折射率以上的折射率的高折射率树脂层来覆盖，该光功率监视装置具备光检测单元，该光检测单元用于检测通过高折射率树脂层而来的光。在该光功率监视装置中，由于低折射率树脂层，设置于从连接部分离的位置的光检测单元也能够高灵敏度地检测从连接部漏出的光，由于使光检测单元从连接部分开，能够降低在连接部漏出后被保护被覆等反射的散射光的影响，从而能够准确地测量反射光功率和输出光功率。但是，专利文献3没有示出对在连接点处经纤芯传输的任何方向的光都以相同程度的比例从纤芯向包层泄漏这一问题的解决方法，也没有公开将经包层传输来的反射光与经纤芯传输来的反射光区别开来进行检测的技术。
专利文献4公开了如下的光纤激光装置，其具备：光功率监视装置，其具备第一光检测部和第二光检测部，该第一光检测部配置于比第一光纤与第二光纤的连接点更靠近输出光的输出侧的位置，该第二光检测部配置于比连接点更靠近输出光的输入侧的位置，该第二光检测部检测在连接点处漏出的反射光；以及运算部，其进行用于以下处理的运算：使用在不产生反射光的状况下预先从光功率监视装置获得的检测结果，来计算从第二光检测部的检测结果排除输出光的影响后的反射光功率。但是，专利文献4仍然没有示出对在连接点处经纤芯传输的任何方向的光都以相同程度的比例从纤芯向包层泄漏这一问题的解决方法，也没有公开将经包层传输来的反射光与经纤芯传输来的反射光区别开来进行检测的技术。
另外，专利文献5公开了如下的光功率监视装置：在光纤内的光的行进方向上按顺序具备包层光去除部、使经纤芯传输的光的一部分从纤芯向包层泄漏的泄漏部以及接收从包层漏出的漏光的受光部。作为具体的泄漏部，公开了光纤被弯曲成曲线状而成的弯曲部。该光功率监视装置通过在泄漏部之前设置包层光去除部，能够将经纤芯传输来的光与经包层传输来的光区别开来进行检测。但是，这种泄漏部与如上所述的基于光纤的连接部的泄漏部同样地，经纤芯内传输的任何方向的光都以相同程度的比例泄漏，因此需要将从纤芯漏出到包层的漏光功率相对于所传输的光功率的比例(比率)抑制得小以使激光器输出光不会过度漏出。因此，在该光功率监视装置中，向与激光器输出光相反的方向经纤芯传输的反射光的漏光功率也不得不变小，无法解决难以高精度地检测经纤芯传输的反射光这样的问题。
专利文献1：日本特开2005-148180号公报
专利文献2：日本特开2014-211516号公报
专利文献3：日本特开2015-159195号公报
专利文献4：日本特开2016-76598号公报
专利文献5：日本特开2017-21099号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在使来自激光振荡器的激光器输出光经光纤传输并引导至与光纤端连接的加工头等激光射出端来向工件照射激光的激光装置中，当被工件表面反射从而在光纤内向与激光器输出光相反的方向传输来的反射光的功率大时，有可能对光纤、激光振荡器等带来损伤。经包层传输来的反射光会引起光纤的保护被覆的温度上升、烧坏等。与此相对，经纤芯传输来的反射光会返回至激光振荡器从而对激光振荡器等带来损伤。这样，经纤芯传输来的反射光与经包层传输来的反射光影响的方式不同。因而，需要能够将经纤芯传输来的反射光的功率与经包层传输来的反射光的功率分别区别开来高精度或者高灵敏度地进行检测的光功率监视装置。
同时，如下的光功率监视装置也为必要条件：对于激光器输出光，由于通过光功率监视装置而导致的损耗被抑制得小，对十几kW级的激光器输出光功率也能够确保充分的可靠性。另外，希望是如下的光功率监视装置：设置于比激光振荡器更靠近激光射出端侧的光纤的中途以避免反射光传输至激光振荡器而带来损伤，该光功率监视装置能够检测反射光的功率。并且，还希望是如下的光功率监视装置：不仅能够高精度地检测反射光，而且在不存在反射光的状态下也能够高精度地检测激光器输出光。并且，当然也希望是结构简单且低成本、对振动等的抗环境性高的光功率监视装置。
因而，本发明的第一课题在于提供一种可靠性高的光功率监视装置，其也能够设置于用于传输光功率大的激光器输出光的光纤的中途，经光纤的纤芯传输来的激光器输出光能够以损耗少的方式通过该光功率监视装置，对于经光纤向激光器输出光的传输方向的反方向传输来的反射光，该光功率监视装置能够将经纤芯传输来的反射光与经包层传输来的反射光区别开来高精度(高灵敏度)地进行检测。
另外，本发明的第二课题在于提供一种高性能且可靠性高的激光装置，其使来自激光振荡器的激光器输出光在光纤内传输并引导至激光射出端，该激光装置通过具备上述的光功率监视装置，能够实现高输出，能够以低损耗来射出来自激光振荡器的激光器输出光，并且在激光加工中能够将经纤芯传输来的反射光的功率与经包层传输来的反射光的功率区别开来高精度地进行监视，将监视结果准确地反馈到激光输出的控制中，从而维持高的激光加工性能并且也难以受到反射光的损伤。
如以上那样，本发明的目的在于提供一种可靠性高的光功率监视装置，其能够设置于光纤的中途，激光器输出光能够以损耗少的方式通过该光功率监视装置，该光功率监视装置能够将经纤芯传输来的反射光与经包层传输来的反射光区别开来高精度地进行检测。并且，本发明的目的在于提供一种高性能且可靠性高的激光装置，其将光功率监视结果准确地反馈到激光输出的控制中，从而维持高的激光加工性能并且也难以受到反射光的损伤。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的光功率监视装置(例如后述的光功率监视装置1)检测经至少具备纤芯(例如后述的纤芯21、31)和包层(例如后述的包层22、32)的光纤来传输的光功率，该光功率监视装置具备：第一光纤(例如后述的第一光纤2)；第二光纤(例如后述的第二光纤3)，其芯径大于所述第一光纤的芯径；耦合部(例如后述的耦合部4)，其是所述第一光纤和所述第二光纤的端面相互耦合而成的；第一泄漏部(例如后述的第一泄漏部23)，其使光从所述第一光纤漏出到外侧；第二泄漏部(例如后述的第二泄漏部33)，其使光从所述第二光纤漏出到外侧；第一光检测部(例如后述的第一光检测部5)，其检测从所述第一泄漏部漏出的光功率；以及第二光检测部(例如后述的第二光检测部6)，其检测从所述第二泄漏部漏出的光功率。
(2)在(1)所述的光功率监视装置中，可以是，所述第一泄漏部和所述第二泄漏部具备保护被覆去除部(例如后述的保护被覆去除部25、35)，该保护被覆去除部是将所述第一光纤和所述第二光纤的保护被覆去除来使所述包层的表面暴露而成的。
(3)在(2)所述的光功率监视装置中，可以是，所述第一光检测部和所述第二光检测部各自的受光面设置于与所述保护被覆去除部相向的位置。
(4)在(2)或者(3)所述的光功率监视装置中，可以是，从所述保护被覆去除部暴露的包层的表面的至少一部分被实施包层光去除处理，该包层光去除处理用于使经包层传输的光逃逸到该包层的外侧。
(5)在(1)～(4)中的任一项所述的光功率监视装置中，可以是，所述第一泄漏部和所述第二泄漏部中的至少一方具备弯曲部(例如后述的弯曲部26)。
(6)在(1)～(5)中的任一项所述的光功率监视装置中，可以是，所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方由多个光检测部构成。
(7)在(6)所述的光功率监视装置中，可以是，所述多个光检测部包括波长灵敏度不同的光检测部。
(8)在(1)～(7)中的任一项所述的光功率监视装置中，可以是，所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方是光电二极管。
(9)在(1)～(8)中的任一项所述的光功率监视装置中，可以是，还具备散热构件(例如后述的散热构件7)，所述第一光纤、所述第二光纤、所述耦合部、所述第一泄漏部、所述第二泄漏部、所述第一光检测部以及所述第二光检测部中的至少一个以上与所述散热构件以导热的方式连接。
(10)在(1)～(9)中的任一项所述的光功率监视装置中，可以是，还具备一个以上的温度检测部(例如后述的温度检测部8)，所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方与所述温度检测部以导热的方式连接。
(11)本发明所涉及的激光装置(例如后述的激光装置100)具备：(1)～(10)中的任一项所述的光功率监视装置；激光振荡器；输出用光纤(例如后述的输出用光纤102)，其用于将从所述激光振荡器输出的激光器输出光朝向激光射出端传输；激光器电源(例如后述的激光器电源103)，其向所述激光振荡器供给驱动电力；以及控制部(例如后述的控制部104)，其接收从所述光功率监视装置的所述第一光检测部和所述第二光检测部输出的检测信号，并对所述激光器电源输出用于指示向所述激光振荡器供给驱动电力的输出指令值，所述光功率监视装置以使从所述激光振荡器输出的激光器输出光从所述第一光纤向所述第二光纤的方向传输的方式设置于所述输出用光纤的中途。
(12)在(11)所述的激光装置(例如后述的激光装置200)中，可以是，还具备记录部(例如后述的记录部107)和计算部(例如后述的计算部108)，所述记录部预先记录第一检测特性和第二检测特性，所述第一检测特性表示在不存在来自作为激光加工对象的工件的反射光的状态下来自所述控制部的输出指令值与所述第一光检测部的检测值的关系，所述第二检测特性表示在不存在来自作为激光加工对象的工件的反射光的状态下来自所述控制部的输出指令值与所述第二光检测部的检测值的关系，所述计算部在激光加工时，根据与来自所述控制部的输出指令值相对的所述第一光检测部的检测值以及所述第一检测特性来计算第一反射光功率，并且根据与来自所述控制部的输出指令值相对的所述第二光检测部的检测值以及所述第二检测特性来计算第二反射光功率，所述控制部对由所述计算部计算出的所述第一反射光功率和所述第二反射光功率分别单独地设定至少一个以上的阈值，在超过所述阈值的情况下，所述控制部进行动作以指示切断光输出或者依照规定的基准来变更输出指令值。
(13)在(11)或者(12)所述的激光装置中，可以是，具备多个所述激光振荡器，具备合束器(例如后述的合束器109)，该合束器使从多个所述激光振荡器分别输出的多个激光器输出光以光学方式耦合，所述光功率监视装置以使从所述合束器朝向激光射出端输出的激光器输出光从所述第一光纤向第二光纤的方向传输的方式设置于所述输出用光纤的中途。
发明的效果
根据本发明所涉及的光功率监视装置，能够提供一种可靠性高的光功率监视装置，其能够设置于光纤的中途，激光器输出光能够以损耗少的方式通过该光功率监视装置，该光功率监视装置能够将经纤芯传输来的反射光与经包层传输来的反射光区别开来高精度地进行检测。
另外，根据本发明所涉及的激光装置，能够提供一种高性能且可靠性高的激光装置，其将光功率监视结果准确地反馈到激光输出的控制中，从而维持高的激光加工性能并且也难以受到反射光的损伤。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图。
图2是对图1以虚线例示地加注从第一光纤向第二光纤的方向经纤芯传输来的光的图。
图3是对图1以虚线例示地加注从第二光纤向第一光纤的方向经纤芯传输来的光的图。
图4是对图1以虚线例示地加注从第二光纤向第一光纤的方向经包层传输来的光的图。
图5是表示本发明的其它实施方式所涉及的光功率监视装置的一部分的概念性结构的框图。
图6是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图。
图7是表示用于说明光纤激光中的由受激拉曼散射引起的斯托克斯光的标准化光强度与波长的关系的曲线图。
图8是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图。
图9是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图。
图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图11是表示在将光功率监视装置设置于输出用光纤的中途的情况下经光功率监视装置的第一光纤和第二光纤来传输的激光器输出光和反射光的情形的图。
图12是表示本发明的其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图13是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图14A是表示图13所示的激光装置的动作的一个例子的流程图。
图14B是表示图13所示的激光装置的动作的一个例子的流程图。
图15是表示光检测部的检测值与对激光器电源输出的输出指令值Pc的关系的曲线图。
图16A是表示图13所示的激光装置的动作的变形例的流程图。
图16B是表示图13所示的激光装置的动作的变形例的流程图。
图17是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
附图标记说明
1：光功率监视装置；2：第一光纤；21：纤芯；22：包层；23：第一泄漏部；24：保护被覆；25：保护被覆去除部；26：弯曲部；3：第二光纤；31：纤芯；32：包层；33：第二泄漏部；34：保护被覆；35：保护被覆去除部；4：耦合部；5：第一光检测部；6：第二光检测部；7：散热构件；8：温度检测部；100、200、300：激光装置；101：激光振荡器；102：输出用光纤；103：激光器电源；104：控制部；107：记录部；108：计算部；109：合束器。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的光功率监视装置和激光装置的实施方式。在各附图中，对相同的构件标注相同的参考标记。另外，在不同的附图中标注了相同的参考标记意味着是具有相同功能的结构要素。此外，为了容易观察这些附图，适当变更了比例尺。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图。关于光纤部分以示意性的截面图来示出。
光功率监视装置1具备第一光纤2和第二光纤3，该第一光纤2和第二光纤3分别至少具备纤芯21、31以及覆盖其外周的包层22、32。第一光纤2和第二光纤3的端面相互耦合来形成耦合部4。另外，第一光纤2在耦合部4的附近具有使光漏出到第一光纤2的包层22的外侧的第一泄漏部23。第二光纤3在耦合部4的附近具有使光漏出到第二光纤3的包层32的外侧的第二泄漏部33。在第一泄漏部23处配置有第一光检测部5，该第一光检测部5接收从该第一泄漏部23漏出的光功率来进行检测并输出该检测结果。在第二泄漏部33处配置有第二光检测部6，该第二光检测部6接收从该第二泄漏部33漏出的光功率来进行检测并输出该检测结果。为了防止激光向外部泄漏或者为了遮蔽光从外部的入射，也可以将这些各部的整体收纳在壳体内。
第二光纤3的芯径大于第一光纤2的芯径。因此，在耦合部4处，第一光纤2的包层22的端面中的至少内周侧的一部分与第二光纤3的纤芯31的端面相接而耦合。第二光纤3的芯径相对于第一光纤2的芯径的大小的范围可以是几倍至十几倍左右的范围，但是不限定于该范围。第一光纤2的外径和第二光纤3的外径可以如图所示那样大致相同，但不限定于大致相同的外径。但是，第二光纤3的芯径小于第一光纤2的包层22的外径。因此，在耦合部4处，第二光纤3的包层32的端面中的至少内周侧的一部分与第一光纤2的包层22的端面相接而耦合。
此外，耦合部4也可以是第一光纤2和第二光纤3的端面相互对接来耦合而成的，但是从抑制光在耦合部4处的传输损耗的观点考虑，优选的是将第一光纤2和第二光纤3的端面相互熔接来耦合。
接着，使用图2～图4来说明在所述光功率监视装置1中光经第一光纤2和第二光纤3传输的情形。首先，图2是对图1以虚线例示地加注经第一光纤2的纤芯21向第二光纤3的方向传输来的光的图。
如图2所示，由于在耦合部4处只是芯径变大，因此经第一光纤2的纤芯21向第二光纤3的方向传输来的光在从第一光纤2的纤芯21向第二光纤3的纤芯31传输并通过耦合部4时，从第一光纤2的纤芯21漏出到第二光纤3的包层32的光功率的比例小。因而，从第一光纤2的纤芯21向第二光纤3的方向传输来的光在耦合部4处的光功率的损耗也少，能够经纤芯21、31传输来通过光功率监视装置1。由此，例如在经第一光纤2的纤芯21向第二光纤3的方向传输来的光为来自激光装置的激光器输出光的情况下，激光器输出光能够以低损耗通过光功率监视装置1。
另一方面，图3是对图1以虚线例示地加注经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光的图。在图3中，空白的箭头示意性地示出从第一泄漏部23漏出到第一光纤2的外侧后入射到第一光检测部5的光。
如图3所示，由于在耦合部4处芯径变小，因此从第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光在耦合部4处从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22的光功率的比例变得相当大。在耦合部4处从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22的光经第一光纤2的包层22传输，并且从第一泄漏部23漏出到包层22的外侧后被第一光检测部5所检测。由于在耦合部4处从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22的光功率的比例相当大，因此经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光能够被第一光检测部5来高精度地进行检测。
并且，图4是对图1以虚线例示地加注经第二光纤3的包层32向第一光纤2的方向传输来的光的图。在图4中，空白的箭头示意性地示出从第一泄漏部23漏出到第一光纤2的外侧后入射到第一光检测部5的光以及从第二泄漏部33漏出到第二光纤3的外侧后入射到第二光检测部6的光。
如图4所示，经第二光纤3的包层32向第一光纤2的方向传输来的光在第二光纤3的第二泄漏部33中容易地从包层32漏出到第二光纤3的外侧并被第二光检测部6高精度地进行检测。在第二泄漏部33的位置处，经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光还几乎没有从纤芯31漏出到包层32一方，因此经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光几乎不从第二泄漏部33漏出。因而，经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输的光几乎不被第二光检测部6检测。
另一方面，经第二光纤3的包层32向第一光纤2的方向传输来的光的一部分还能够经第一光纤2的包层22传输并从第一泄漏部23漏出到包层22的外侧后由第一光检测部5进行检测。但是，如上所述，在第二光检测部6中几乎检测不到经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光。因此，即使在第一光检测部5的检测结果中包含的从第二光纤3的包层32经第一光纤2的包层22传输来的光的贡献量是不能忽略的程度的情况下，也能够容易地计算该贡献量，并能够去除其影响。
因而，根据该光功率监视装置1，能够将经第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光功率与经第二光纤3的包层32向第一光纤2的方向传输来的光功率区别开来同时高精度地进行检测。由此，例如在从第二光纤3向第一光纤2的方向传输来的光为向与来自激光装置的激光器输出光相反的方向传输的来自工件等的反射光的情况下，光功率监视装置1能够将经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光的光功率与经包层32传输来的反射光的光功率区别开来高精度地进行检测。
此外，如图1～图4所示，第一光纤2和第二光纤3在各自的外周面具有使经第一光纤2和第二光纤3内传输的光全部不透过或者几乎不透过的保护被覆24、34。关于第一泄漏部23和第二泄漏部33的具体结构，只要能够使光泄漏到该保护被覆24、34的外侧即可，没有特别限定。例如，关于第一泄漏部23和第二泄漏部33，也能够在与第一泄漏部23和第二泄漏部33相当的保护被覆24、34各自的部位具备以光能够透过的树脂等形成的部位。但是，优选的是，第一泄漏部23和第二泄漏部33具备保护被覆去除部25、35，该保护被覆去除部25、35是将与这些第一泄漏部23和第二泄漏部33相当的保护被覆24、34的部位去除来使各自的包层22、32的表面暴露而成的。由此，能够容易地得到如下效果：能够使从包层22、32漏出来的光更容易漏出到第一光纤2和第二光纤3的外侧，使得能够由第一光检测部5、第二光检测部6来检测从包层22、32漏出来的光。另外，在漏出到包层22、32的光为向与来自激光装置的激光器输出光相反的方向传输的来自工件的反射光的情况下，保护被覆去除部25、35能够防止由于漏出到包层22、32的光而发生保护被覆24、34过热并烧坏等故障。在这种情况下，优选的是，包含耦合部4的规定区域也如图1～图4所示那样通过去除保护被覆24、34来具有保护被覆去除部，以防止例如由于在耦合部4处漏出到包层22、32的光等而发生保护被覆24、34过热并烧坏等故障。
如图1～图4所示，优选的是，在构成具备保护被覆去除部25、35的第一泄漏部23和第二泄漏部33的情况下，第一光检测部5和第二光检测部6各自的受光面设置于与保护被覆去除部25、35相向的位置。由此，第一光检测部5和第二光检测部6能够高效地检测从保护被覆去除部25、35漏出来的光。此时，为了将从保护被覆去除部25、35漏出来的光高效地聚光或者导光至第一光检测部5、第二光检测部6的受光面，也可以在保护被覆去除部25与第一光检测部5之间或者保护被覆去除部35与第二光检测部6之间配置用于聚光或者导光的光学部件，对此未进行图示。用于聚光或者导光的光学部件也可以兼做构成第一光检测部5、第二光检测部6的受光面的透射窗。
将保护被覆24、34去除而成的保护被覆去除部只要至少设置在保护被覆24、34的配置有这些第一光检测部5和第二光检测部6的部位以使得能够由第一光检测部5和第二光检测部6分别检测从第一光纤2和第二光纤3漏出的光即可。但是，关于图1～图4所示的保护被覆去除部25、35，将第一光纤2和第二光纤3的保护被覆24、34遍及全周地去除。在该情况下，也可以在夹着这些保护被覆去除部25、35的、与设置第一光检测部5、第二光检测部6的一侧相反的一侧配置镜面反射构件，对此未进行图示。由此，能够使从保护被覆去除部25、35漏出到与第一光检测部5、第二光检测部6相反的一侧的光高效地入射到第一光检测部5、第二光检测部6的受光面，能够由第一光检测部5、第二光检测部6来进行更高精度的检测。这种镜面反射构件的镜面也可以是曲面状的镜面，使得能够将从保护被覆去除部25、35漏出的光更高效地会聚到第一光检测部5、第二光检测部6的受光面。
虽然未图示，但是优选的是对从保护被覆去除部25、35暴露的包层22、32的表面的至少一部分实施用于有效地使经包层22、32传输的光逃逸到该包层22、32的外侧的包层光去除处理。通过实施包层光去除处理，经包层22、32传输的光容易漏出到光纤的外侧，经包层22、32传输的光的检测精度提高。另外，还具有以下效果：在经包层22、32传输的光为有可能引起因保护被覆24、34的过热导致的烧坏等的光的情况下，使该光容易逃逸到光纤外，从而防止保护被覆24、34的损伤。
作为具体的包层光去除处理，除了能够采用将包层22、32的外侧的表面粗糙化加工为少许粗糙的状态的方法、在包层22、32的外侧的表面形成微细的图案的方法等之外，还能够采用涂布使漏出到包层22、32的外侧的表面的光透过的、折射率高于包层22、32的折射率的树脂等的方法。
图5是表示本发明的其它实施方式所涉及的光功率监视装置的一部分的概念性结构的框图，对光纤部分以示意性的截面图来示出。在图5中，空白的箭头示意性地示出从第一泄漏部23漏出后入射到第一光检测部5的光。
还优选的是，上述的第一泄漏部23和第二泄漏部33中的至少一方具备弯曲部。图5示出了第一泄漏部23和第二泄漏部33中的第一泄漏部23具备弯曲部26的情况下的光功率监视装置的关联部分。通过具备弯曲部26，即使不对包层22的表面实施如上所述的包层光去除处理，经包层22内传输的光也容易泄漏到外部，第一光检测部5的检测精度提高。当然，也可以对弯曲部26进一步实施包层光去除处理。第二泄漏部33同样也能够具备这种弯曲部。
图5所示的弯曲部26是通过使第一光纤2以第一泄漏部23为中心弯曲约180°成圆弧状来形成的，但是不限定于此。关于弯曲部，只要在第一泄漏部23、第二泄漏部33的部位具有光纤弯曲成曲线状的部位即可。因而，例如也可以通过使第一泄漏部23、第二泄漏部33的整体弯曲成圆形来形成弯曲部，对此未进行图示。
此外，在具备弯曲部的情况下，优选的是，如图5所示的第一光检测部5与第一光纤2的弯曲部26的配置关系那样，光检测部配置于弯曲的部位中的至少凸侧(外周侧)，使得能够更有效地检测从包层22、32漏出的光。
除此之外，虽然未图示，但是为了增加在第一泄漏部23、第二泄漏部33处向光纤的外侧的漏光，也可以在第一泄漏部23、第二泄漏部33处与耦合部4相分别地设置第二耦合部，该第二耦合部是通过光纤和光纤的端面相互熔接等来耦合而成的。第二耦合部也可以不必是将芯径不同的光纤耦合而成的耦合部。
图6是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图，对光纤部分以示意性的截面图来示出。在图6中，空白的箭头示意性地示出从第一泄漏部23、第二泄漏部33漏出后入射到第一光检测部5、第二光检测部6的光。
在该光功率监视装置1中，分别由多个光检测部来构成第一光检测部5和第二光检测部6。当由多个光检测部来构成第一光检测部5、第二光检测部6时，能够避免由于光检测部的劣化、故障而产生的不准确的检测结果、基于不准确的检测结果的不适当的光输出控制所导致的各种问题，能够提高检测结果的可靠性。此外，在由多个光检测部来构成第一光检测部5和第二光检测部6的情况下，从进一步提高检测结果的可靠性的观点考虑，优选的是如图6所示那样分别由多个光检测部来构成第一光检测部5和第二光检测部6这两方，但是也可以只是由多个光检测部来仅构成第一光检测部5和第二光检测部6中的任一方。
图6所示的第一泄漏部23和第二泄漏部33具备遍及第一光纤2和第二光纤3的全周的保护被覆去除部25、35，分别各有两个的第一光检测部5、第二光检测部6以夹着光纤的方式相向地配置。但是，在具备遍及全周的保护被覆去除部25、35的情况下，例如也可以是每一个泄漏部均有三个以上的光检测部以光纤为中心沿周向配置，对此未进行图示。来自光纤的漏光并非一定以光纤为中心各向同性地射出，因此通过以光纤为中心沿周向配置多个光检测部，能够获得漏光的检测精度提高这样的效果。但是，多个光检测部的配置不限定于这种以光纤为中心的周向。多个光检测部也可以沿光纤的轴向并排配置，还可以将周向和轴向组合来进行配置。
在每一个泄漏部都配置多个光检测部的情况下，该多个光检测部还优选包括波长灵敏度不同的光检测部。例如图6所示，在一个泄漏部处配置两个光检测部(第一泄漏部23的第一光检测部5、5或者第二泄漏部33的第二光检测部6、6)的情况下，使这两个光检测部之间(第一光检测部5与5之间或者第二光检测部6与6之间)波长灵敏度互不相同，多个光检测部中包含波长灵敏度不同的光检测部。
为了使波长灵敏度不同，例如能够使用光学的带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器等。由此，能够仅高灵敏度地检测规定的波长范围的光。例如，能够将图7所示的光纤激光中的由受激拉曼散射引起的斯托克斯光那样的由于波长偏移而不被光纤激光器中的FBG(Fiber Bragg Grating：光纤布拉格光栅)反射而返回至激励用半导体激光器从而对激励用半导体激光器带来损伤等的比光纤激光器的激光器输出光的反射光更有害的光等与激光器输出光、通常的反射光区别开来检测，能够实现更适当的光输出控制。
此外，关于第一光检测部5和第二光检测部6的具体结构，只要是能够接收从第一泄漏部23、第二泄漏部33漏出的光来进行检测并输出其检测结果的结构即可，没有特别限定。但是，优选的是，第一光检测部5和第二光检测部6中的至少一方是光电二极管。与将光变换为热来进行检测的类型的光检测部相比，光电二极管的光响应速度快。若光响应速度快则能够高速地检测反射光功率的变化，因此能够高速地反馈到光输出的控制中。因而，在反射光为向与来自激光装置的激光器输出光相反的方向传输的来自工件的反射光的情况下，能够将激光振荡器、光纤的损伤防止于未然。
图8是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图，关于光纤部分以示意性的截面图来示出。
如图8所示，优选的是，光功率监视装置1还具备散热构件7，第一光纤2、第二光纤3、耦合部4、第一泄漏部23、第二泄漏部33、第一光检测部5以及第二光检测部6中的至少一个以上被设置成与散热构件7以导热方式连接。通过这样将各部与散热构件7以导热方式连接，漏光、从包层22、32照射到保护被覆24、34的光等所导致的各部的温度上升被抑制，光功率监视装置1的可靠性提高。关于第一光检测部5和第二光检测部6，通过与散热构件7以导热方式连接，温度稳定，由于温度变化而引起的光检测灵敏度的变化、输出值的漂移等被抑制，光检测精度提高。另外，光功率监视装置1能够通过监视与各部以导热方式连接的散热构件7的温度，来检测因故障导致的发热等问题发生。
在图8中，各部与一个散热构件7以导热方式连接，但是散热构件不限于一个，也可以分为多个。另外，在图8中，散热构件7位于光功率监视装置1内，在光功率监视装置1中被描绘成专用的散热构件。但是，散热构件无需在光功率监视装置1中专用，也可以与用于对其它发热部件的热进行散热的散热构件兼用。此外，作为具体的散热构件，例如能够列举出水冷散热器等。
图9是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的光功率监视装置的概念性结构的框图，关于光纤部分以示意性的截面图来示出。
如图9所示，优选的是，光功率监视装置1还具备一个以上的温度检测部8，第一光检测部5和第二光检测部6中的至少一方与温度检测部8以导热的方式连接，温度检测部8被设置为能够检测第一光检测部5、第二光检测部6的规定部位的温度。由此，能够校正光检测部的因温度变化导致的灵敏度的变化、输出值的漂移，能够更高精度地检测漏光。第一光检测部5、第二光检测部6也可以是与温度检测部8以导热的方式连接、并且与例如图8所示的散热构件7以导热的方式连接的结构。
图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图10所示的激光装置100具备上述的光功率监视装置1、激光振荡器101、输出用光纤102、激光器电源103以及控制部104。输出用光纤102将从激光振荡器101输出的激光器输出光朝向激光射出端(图10中未图示。)传输。激光器电源103向激光振荡器101供给驱动电力。控制部104接收从光功率监视装置1的第一光检测部5和第二光检测部6(例如参照图1)输出的检测信号。控制部104能够基于该检测信号来对激光器电源103输出用于指示向激光振荡器101供给驱动电力的输出指令值。在激光装置100中，激光射出端的具体结构没有特别限定。
从光功率监视装置1观察，图10所示的输出用光纤102由用于传输从激光振荡器101输出的激光器输出光的输入侧的光纤102a以及用于从光功率监视装置1朝向激光射出端传输激光器输出光的输出侧的光纤102b构成。光功率监视装置1以使从激光振荡器101输出的激光器输出光从第一光纤2向第二光纤3的方向传输的方式设置于输出用光纤102的中途。
作为将光功率监视装置1设置于输出用光纤102的中途的具体结构，也可以如下地进行，即通过将该输出用光纤102中的输入侧的光纤102a与光功率监视装置1中的第一光纤2进行熔接等来耦合并通过将输出侧的光纤102b与光功率监视装置1中的第二光纤3进行熔接等来耦合，也可以分别由输入侧的光纤102a、输出侧的光纤102b来构成光功率监视装置1的第一光纤2、第二光纤3。
图11表示在这样将光功率监视装置1设置于输出用光纤102的中途的情况下经光功率监视装置1的第一光纤2和第二光纤3传输的激光器输出光和反射光的情形。
如图11所示，由于仅在耦合部4处芯径大幅变化，因此从激光振荡器101侧经第一光纤2的纤芯21传输来的激光器输出光(光线A)在耦合部4处从第一光纤2的纤芯21漏出到第二光纤3的包层32的光功率的比例少。因而，从激光振荡器101输出的激光器输出光能够低损耗地通过光功率监视装置1。
另一方面，从激光射出端侧经输出侧的光纤102b传输来返回到光功率监视装置1的反射光中的、经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光(光线B)被封闭于第二光纤3的纤芯31，因此几乎不存在从第二泄漏部33漏出到第二光纤3的外侧的反射光。但是，当该反射光传输至耦合部4时，在耦合部4处芯径变小，因此从第二光纤3的纤芯31未进入到第一光纤2的纤芯21的反射光在耦合部4处从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22。当第二光纤3的芯径相对于第一光纤2的芯径的大小的比率大时，经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光中的、从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22的光功率的比例也大，因此能够以相当大的比例漏出到第一光纤2的包层22。
在光功率监视装置1的内部，经第一光纤2的包层22传输来的反射光的一部分随着逐渐向激光振荡器101传输而被第一光纤2的纤芯21吸收。但是，在耦合部4处从第二光纤3的纤芯31漏出到第一光纤2的包层22的反射光的大部分经第一光纤2的包层22传输至第一泄漏部23。从耦合部4至第一泄漏部23较近，因此漏出到第一光纤2的包层22的反射光从第一泄漏部23漏出到第一光纤2的外侧后被第一光检测部5检测。其检测结果被输出到控制部104。在通常的结构中，从纤芯漏出到包层的反射光的光功率的比例小，因此难以由设置于输出用光纤的光功率监视装置来高精度地检测经纤芯传输的反射光。但是，根据本发明，能够加大反射光经纤芯漏出到包层的光功率的比例，因此能够高精度地检测经第二光纤3的纤芯31传输的反射光。
接着，经第二光纤3的包层32传输来的反射光(光线C)经包层32传输，因此从第二泄漏部33容易地漏出到第二光纤3的外侧，能够被第二光检测部6高精度地检测。其检测结果被输出到控制部104。另外，经第二光纤3的包层32传输来的反射光并非全部在第二泄漏部33处漏出到第二光纤3的外侧，因此一部分还经由耦合部4向第一光纤2的包层22传输，从而能够从第一泄漏部23漏出到第一光纤2的外侧后被第一光检测部5检测。但是，如上所述，在第二光检测部6中几乎检测不到从第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的光，因此即使在第一光检测部5的检测结果中包含的从第二光纤3的包层32经第一光纤2的包层22传输来的光的贡献量是无法忽略的程度的情况下，也能够容易地计算该贡献量，从而能够去除其影响。因而，光功率监视装置1能够将从第二光纤3的纤芯31向第一光纤2的方向传输来的反射光的光功率与从第二光纤3的包层32向第一光纤2的方向传输来的反射光的光功率区别开来一起高精度地进行检测。
由此，光功率监视装置1在从激光射出端射出激光器输出光的期间内将从光功率监视装置1的第一光检测部5、第二光检测部6输出的检测信号反馈到控制部104，在控制部104中适当地控制从激光器电源103供给到激光振荡器101的驱动电力，由此能够将反射光所引起的激光振荡器101、输出用光纤102等的损伤防止于未然，并且能够持续维持高的激光射出性能。如上所述，光功率监视装置1能够将经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光功率与经包层32传输来的反射光功率区别开来高精度地进行监视，因此通过将该监视结果准确地反馈到激光输出的控制中，能够构成能够射出高质量的激光器输出光并且还难以受到由反射光导致的损伤的高性能且高可靠性的激光装置。
如以上那样，能够低损耗地射出激光器输出光，并且能够将与激光器输出光相反方向的从第二光纤3向第一光纤2的方向传输来的反射光区别为对激光振荡器101等带来损伤的经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光的光功率和成为光纤的保护被覆24、34过热、烧坏的原因的经第二光纤3的包层32反射来的反射光的光功率来高精度地进行检测，并考虑各个反射光的影响的方式、影响的大小来一边避免由反射光导致的损伤一边适当地控制激光器输出光，因此能够实现高可靠性且高性能的激光装置。
另外，能够在比激光振荡器101靠前的位置通过光功率监视装置1来检测反射光，因此能够实现更快速地降低光输出来减少反射光等的控制，能够降低反射光传输至激光振荡器101从而带来损伤的风险。
图12是表示本发明的其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图12所示的激光装置100例示了在输出用光纤102具备作为激光射出端的一个例子的加工头105来对工件106进行激光加工的激光加工装置。通过在这种激光加工装置中具备上述的光功率监视装置1，能够低损耗地射出激光器输出光。另外，将与激光器输出光相反方向的从第二光纤3向第一光纤2的方向传输来的反射光区别为对激光振荡器101等带来损伤的经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光的光功率和成为光纤的保护被覆24、34的过热、烧坏的原因的经包层32反射来的反射光的光功率来高精度地进行检测。因此，能够考虑各个反射光的影响的方式、影响的大小，来适当地控制激光器输出光使得避免由反射光导致的损伤，并且避免由控制部104超过所需地抑制激光输出从而产生加工不良。因而，能够构成高可靠性且高性能的激光装置。
另外，光功率监视装置1能够在激光振荡器101的跟前检测被工件106的表面反射的反射光，因此激光装置100能够实现更快速地降低光输出来减少反射光等的控制，能够降低反射光传输至激光振荡器101从而带来损伤的风险。
此外，在图12中，空白的箭头L1示意性地示出激光器输出光，空白的箭头L2示意性地示出反射光。激光器输出光通常以被加工头105内的聚光光学***在工件106的表面附近形成焦点的方式射出，因此空白的箭头L1示意性地示出从加工头105射出的激光器输出光的方向。另外，反射光经输出用光纤102内传输，但是空白的箭头L2为方便而描绘在输出用光纤102的外侧以了解反射光的方向，不过是示意性地示出反射光的方向。
此外，关于激光振荡器101，只要激光器输出光的波长是能够用光纤来传输的波长即可，可以是任何激光振荡器，没有特别限定。例如，将从半导体激光器射出的激光作为激光器输出光的直接二极管激光振荡器、将从半导体激光器射出的激光作为激励光且激光谐振器也由光纤构成的光纤激光振荡器、将从半导体激光器射出的激光等作为激励光的Nd:YAG激光振荡器等固体激光振荡器等对应于激光振荡器101。除了激光谐振器也由光纤构成的光纤激光振荡器以外，都需要将从激光振荡器射出的激光导光至光纤的光学***，而在本发明中，关于需要用于导光至光纤的光学***的激光振荡器，设为在激光振荡器这样的模块中也包含用于导光至光纤的光学***。
图13是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。
图13所示的激光装置200在图12所示的激光装置100中还具备记录部107和计算部108。在记录部107中预先记录有第一检测特性和第二检测特性。第一检测特性表示不存在来自作为激光加工对象的工件106的反射光的状态下的光功率监视装置1的第一光检测部5的检测值与从控制部104向激光器电源103输出的输出指令值的关系。第二检测特性表示不存在来自工件106的反射光的状态下的光功率监视装置1的第二光检测部6的检测值与从控制部104向激光器电源103输出的输出指令值的关系。
另外，计算部108在激光加工时根据与从控制部104向激光器电源103输出的输出指令值相对的光功率监视装置1的第一光检测部5的检测值以及预先记录于记录部107的第一检测特性来计算第一反射光功率，并且根据与从控制部104向激光器电源103输出的输出指令值相对的光功率监视装置1的第二光检测部6的检测值以及预先记录于记录部107的第二检测特性来计算第二反射光功率。计算部108将这些第一反射光功率和第二反射光功率输出到控制部104。
在图13所示的激光装置200中，对由计算部108计算的第一反射光功率和第二反射光功率这两方的反射光功率分别单独地设定有至少一个以上的阈值。在第一反射光功率和第二反射光功率的值超过了阈值的情况下，控制部104进行动作以指示切断光输出来作为输出指令值、或者依照规定的基准变更输出指令值。阈值预先设定于控制部104中。
图14A、图14B是表示图13所示的激光装置200的动作的一个例子的流程图。参照图13并基于图14A、图14B所示的流程图来说明激光装置200的动作的一个例子。此外，关于光功率监视装置1的结构部位，参照图1。
首先，当启动激光装置200时，控制部104判定记录部107中是否记录有第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)，该第一检测特性d1(Pc)表示在以不存在反射光的状态输出了激光的情况下被光功率监视装置1的第一光检测部5检测出的检测值d1与从激光装置200的控制部104对激光器电源103输出的输出指令值Pc的关系，该第二检测特性d2(Pc)表示在以不存在反射光的状态输出了激光的情况下被光功率监视装置1的第二光检测部6检测出的检测值d2与相同的输出指令值Pc的关系(步骤S101)。
在判定为不存在第一检测特性d1(Pc)、第二检测特性d2(Pc)的情况下，控制部104以代替工件106而设置几乎不产生反射光的黑体的吸收器(adsorber)等方法来设为不存在反射光的状态，并通过测量来获取第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)，该第一检测特性d1(Pc)表示输出指令值Pc与从光功率监视装置1的第一光检测部5输出的检测值d1的关系，该第二检测特性d2(Pc)表示输出指令值Pc与从光功率监视装置1的第二光检测部6输出的输出值d2的关系(步骤S102)。然后，控制部104将获取到的第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的数据记录到记录部107(步骤S103)，进入到步骤S104。
记录于记录部107的第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)是在输出指令值Pc变化时第一检测特性d1(Pc)、第二检测特性d2(Pc)如何变化这样的特性数据，因此既可以用将图15所示的d1(Pc)、d2(Pc)设为变量Pc的函数的近似式的形式来记录，也可以用数据表的形式来记录。在图15中，d1(Pc)、d2(Pc)表示为简单的Pc的一次函数。
此外，根据图15可知，本发明所涉及的光功率监视装置1在反射光少的状态下能够将第一光检测部5、第二光检测部6作为激光器输出光的光功率监视器来利用。特别是，经芯径小的光纤来传输的激光器输出光接近于单模(single mode)，模式稳定，因此设置于芯径小的第一光纤2侧的第一光检测部5作为激光器输出光的光功率检测部是有用的。
另外，在上述的测量中，为了能够输出被更准确地控制的激光功率，也可以代替吸收器而设置同样反射少的光功率计来同时测量与输出指令相对地实际地射出的激光功率。
接着，在步骤S104中，控制部104判定是不是第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的更新时期。当激光振荡器101被长时间驱动时光输出特性有时会发生变化，因此希望第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的数据也按照规定的安排表来进行更新。但是，在本发明中不是必须设置该步骤S104。
此外，对第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的数据进行更新的安排表也可以与对表示输出指令同实际地射出的激光功率的关系的数据进行更新的定时相配合地设定，来同时进行。在步骤S104中判定为是数据更新时期的情况下，控制部104与步骤S102同样地设为不存在反射光的状态并通过测量来获取第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)(步骤S105)，用新获取到的第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)来更新预先记录于记录部107的第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)(步骤S106)，进入到步骤S107。
另外，在最初的步骤S101中判定为已经存在第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的数据的情况下，直接进入到步骤S104，在步骤S104中判定为不是第一检测特性d1(Pc)和第二检测特性d2(Pc)的数据更新时期的情况下，直接进入到步骤S107。
在步骤S107中，控制部104判定是否从激光装置200的未图示的输入部等发出激光输出的指示。在发出激光输出的指示的情况下，激光装置200按照输出指令值P c来输出激光(步骤S108)。在此，输出指令值Pc表示变量，与此相对，为了与作为变量的输出指令值Pc相区別，将从控制部104输出到激光器电源103的某个输出指令值设为使用对P标注下划线的P c。该输出指令值P c不限定于固定值，也可以随时间变化，还可以是脉冲光输出指令值。
当开始激光加工时，由光功率监视装置1的第一光检测部5和第二光检测部6检测被工件106反射的反射光。因此，控制部104从第一光检测部5将该第一光检测部5的检测值D1(P c)输出到计算部108(步骤S109)，从第二光检测部6将该第二光检测部6的检测值D2(P c)输出到计算部108(步骤S110)。然后，计算部108参照预先记录于记录部107的第一检测特性d1(Pc)，作为与第一光检测部5的检测值之差ΔD1(P c)＝D1(P c)-d1(P c)来计算第一反射光功率(步骤S111)，同样地，参照预先记录于记录部107的第二检测特性d2(Pc)，作为与第二光检测部6的检测值之差ΔD2(P c)＝D2(P c)-d2(P c)来计算第二反射光功率(步骤S112)。
在此，如图15所示，第一反射光功率ΔD1(P c)＝D1(P c)-d1(P c)和第二反射光功率ΔD2(P c)＝D2(P c)-d2(P c)与由于反射光而使第一光检测部5的检测值和第二光检测部6的检测值增加的量相当，是定量地检测反射光所得到的结果。另外，如上所述，第一反射光功率是光功率监视装置1检测出经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光而得到的，第二反射光功率是光功率监视装置1检测出经第二光纤3的包层32传输来的反射光而得到的。
接着，控制部104判定第一反射光功率ΔD1(P c)是否为第一阈值以上(步骤S113)。在判定为第一反射光功率ΔD1(P c)为第一阈值以上的情况下，控制部104根据ΔD1(P c)的大小来依照规定的基准变更输出指令值(步骤S114)。然后，控制部104在将输出指令值依照规定的基准变更了规定的时间的期间之后，判定输出指令的执行是否完成(步骤S115)。在输出指令的执行未完成的情况下，激光装置200返回到步骤S108来继续进行激光加工。
在步骤S113中判定为第一反射光功率ΔD1(P c)不为第一阈值以上的情况下，控制部104判定第二反射光功率ΔD2(P c)是否为第二阈值以上(步骤S116)。在判定为第二反射光功率ΔD2(P c)为第二阈值以上的情况下，控制部104根据ΔD2(P c)的大小来依照规定的基准变更输出指令值(步骤S117)。然后，进入到步骤S115，在骤S116中判定为第二反射光功率ΔD2(P c)不为第二阈值以上的情况下，直接进入到步骤S115。在步骤S115中判定为输出指令的执行已完成的情况下，控制部104判定是否发出了新的激光输出的指示(步骤S118)。在发出了新的激光输出的指示的情况下，返回到步骤S104，在未发出新的激光输出的指示的情况下，激光装置200停止。
如以上那样，图13所示的激光装置200对容易招致激光振荡器101的损伤的经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光以及虽然对光纤的保护被覆24、34等外部光学***带来影响但是对激光振荡器101的影响少的经第二光纤3的包层32传输来的反射光单独地设置阈值，因此通过使激光装置200按照以上的步骤S101～S118的流程图进行动作，能够准确地防止光输出超过所需地过分降低从而导致未能对工件106进行高质量的激光加工、或相反地对反射光的应对不充分从而导致激光装置200受到损伤。
此外，关于步骤S108～步骤S117，能够将第一反射光功率的计算、基于其计算结果的判定以及基于判定的处置替换为在第二反射光功率的计算等之前完成等的顺序。
另外，作为以上的动作的变形，也可以使得激光装置200如下地进行动作。
<第一变形>
在光功率监视装置1的反射光检测中，在第二光检测部6中检测经第二光纤3的包层32传输来的反射光，几乎不检测经纤芯31传输来的反射光。另一方面，在第一光检测部5中主要检测经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光。但是，在第一光检测部5中也能够检测经第二光纤3的包层32传输来的反射光。因此，计算部108也可以利用ΔD1(P c)＝D1(P c)-d1(P c)-k×{D2(P c)-d2(P c)}来计算第一反射光功率，以从第一反射光功率去除经第二光纤3的包层32传输来的反射光的贡献量。k通常是1以下的正数，能够根据使其它激光装置的激光从射出端侧入射到包层时的第一光检测部5的检测值和第二光检测部6的检测值之比来求出。
<第二变形>
被光功率监视装置1的第一光检测部5、第二光检测部6检测出的反射光是反射光整体的一部分。因此，也可以是，激光装置200事先测量使来自其它激光装置的功率已知的激光从射出端侧入射到第二光纤3的纤芯31的情况和入射到包层32的情况下的第一光检测部5和第二光检测部6的各检测值，来使得能够根据第一光检测部5和第二光检测部6的各检测值来换算经第二光纤3的纤芯31和包层32传输来的反射光整体的功率，并对经纤芯31传输来的反射光整体的功率和经包层32传输来的反射光整体的功率设定阈值。
<第三变形>
关于第一反射光功率、第二反射光功率，阈值不限定于一个数值，也可以对一个反射光功率设定多个阈值。由此，激光装置200能够进行如下等动作：当超过第一个阈值时缩小激光输出，当超过第二个阈值时中断激光输出。
<第四变形>
所设定的阈值不限定于固定的数值。也可以在反射光功率超过规定的阈值的时间超过了规定的时间以上的情况下变更输出指令，还可以在反射光功率在规定的时间长度中的平均值超过了规定的阈值的情况下变更输出指令。
<第五变形>
也可以对以第一反射光功率和第二反射光功率这两方为变量的函数F(ΔD1(Pc),ΔD2(Pc))设置阈值。然后，也可以是，在该函数超过了阈值的情况下，控制部104依照规定的基准来变更输出指令值。例如，经第二光纤3的纤芯31传输来的反射光一方对激光装置200的坏影响大，当经纤芯31传输来的反射光的功率变大时坏影响逐渐地变大的情况下，也可以对如F(ΔD1(Pc),ΔD2(Pc))＝{ΔD1(Pc)-k×ΔD2(Pc)}2+m×ΔD2(Pc)那样的函数设定阈值，使得第一反射光功率的大小产生更大的影响。
在这种情况下，图14A、图14B的流程图需要稍微变形成图16A、图16B那样。图14B的流程图的步骤S113～步骤S117在图16B的流程图中被置换为步骤S213和步骤S214这点与图14A、图14B的流程图不同。即，控制部104判定以第一反射光功率和第二反射光功率这两方为变量的函数F(ΔD1(P c),ΔD2(P c))是否为第三阈值以上(步骤S213)。然后，在F(ΔD1(P c),ΔD2(P c))为第三阈值以上的情况下，控制部104根据F(ΔD1(P c),ΔD2(P c))的大小来依照规定的基准变更输出指令(步骤S214)，进入到步骤S215。在步骤S213的判定的结果为F(ΔD1(P c),ΔD2(P c))不为第三阈值以上的情况下，激光装置200直接进入到步骤S215。
图17是表示本发明的又一其它实施方式所涉及的激光装置的概念性结构的框图。此外，光功率监视装置1的结构部位参照图1。
图17所示的激光装置300具备多个激光振荡器101，也分别对每个激光振荡器101设置向激光振荡器101供给驱动电力的激光器电源103。另外，该激光装置300具备使多个激光以光学方式耦合的一个合束器109。合束器109使来自各激光振荡器101的激光器输出光经由分别传输从各激光振荡器101输出的激光器输出光的个别的光纤102c进行耦合。通过合束器109以光学方式耦合的激光器输出光通过光功率监视装置1的输入侧的光纤102a和输出侧的光纤102b朝向未图示的加工头等激光射出端传输。由此，射出高输出的激光。
而且，光功率监视装置1设置于将输出用光纤102中的合束器109与激光射出端进行连接的部位的中途，使得从合束器109朝向激光射出端输出的激光器输出光从第一光纤2向第二光纤3的方向传输。关于该情况下的将光功率监视装置1设置于输出用光纤102的中途的具体结构，能够应用与图10所示的光功率监视装置1相同的结构。
这样，在具备多个激光振荡器101的高输出激光装置中，通过在比合束器109更靠近激光射出端侧的位置设置光功率监视装置1，即使是一台光功率监视装置1也能够避免合束器109、多个激光振荡器101因反射光而损伤。
此外，如图17所示，通过合束器109使来自多个激光振荡器101的多个激光器输出光以光学方式耦合的激光装置300也能够如图13所示的激光装置200那样具备记录部107和计算部108，并按照与图14A、图14B至图16A、图16B所示的流程图相同的流程图进行动作。

Claims (13)

1.一种光功率监视装置，检测经至少具备纤芯和包层的光纤来传输的光功率，该光功率监视装置具备：
第一光纤；
第二光纤，其芯径大于所述第一光纤的芯径；
耦合部，其是所述第一光纤和所述第二光纤的端面相互耦合而成的；
第一泄漏部，其使光从所述第一光纤漏出到外侧；
第二泄漏部，其使光从所述第二光纤漏出到外侧；
第一光检测部，其检测从所述第一泄漏部漏出的光功率；以及
第二光检测部，其检测从所述第二泄漏部漏出的光功率。
2.根据权利要求1所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述第一泄漏部和所述第二泄漏部具备保护被覆去除部，该保护被覆去除部是将所述第一光纤和所述第二光纤的保护被覆去除来使所述包层的表面暴露而成的。
3.根据权利要求2所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述第一光检测部和所述第二光检测部各自的受光面设置于与所述保护被覆去除部相向的位置。
4.根据权利要求2或3所述的光功率监视装置，其特征在于，
从所述保护被覆去除部暴露的包层的表面的至少一部分被实施包层光去除处理，该包层光去除处理用于使经包层传输的光逃逸到所述包层的外侧。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述第一泄漏部和所述第二泄漏部中的至少一方具备弯曲部。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方由多个光检测部构成。
7.根据权利要求6所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述多个光检测部包括波长灵敏度不同的光检测部。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的光功率监视装置，其特征在于，
所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方是光电二极管。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的光功率监视装置，其特征在于，
还具备散热构件，
所述第一光纤、所述第二光纤、所述耦合部、所述第一泄漏部、所述第二泄漏部、所述第一光检测部以及所述第二光检测部中的至少一个以上与所述散热构件以导热的方式连接。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的光功率监视装置，其特征在于，
还具备一个以上的温度检测部，
所述第一光检测部和所述第二光检测部中的至少一方与所述温度检测部以导热的方式连接。
11.一种激光装置，具备：
根据权利要求1～10中的任一项所述的光功率监视装置；
激光振荡器；
输出用光纤，其用于将从所述激光振荡器输出的激光器输出光朝向激光射出端传输；
激光器电源，其向所述激光振荡器供给驱动电力；以及
控制部，其接收从所述光功率监视装置的所述第一光检测部和所述第二光检测部输出的检测信号，并对所述激光器电源输出用于指示向所述激光振荡器供给驱动电力的输出指令值，
所述光功率监视装置以使从所述激光振荡器输出的激光器输出光从所述第一光纤向所述第二光纤的方向传输的方式设置于所述输出用光纤的中途。
12.根据权利要求11所述的激光装置，其特征在于，
还具备记录部和计算部，
所述记录部预先记录第一检测特性和第二检测特性，所述第一检测特性表示在不存在来自作为激光加工对象的工件的反射光的状态下来自所述控制部的输出指令值与所述第一光检测部的检测值的关系，所述第二检测特性表示在不存在来自作为激光加工对象的工件的反射光的状态下来自所述控制部的输出指令值与所述第二光检测部的检测值的关系，
所述计算部在激光加工时，根据与来自所述控制部的输出指令值相对的所述第一光检测部的检测值以及所述第一检测特性来计算第一反射光功率，并且根据与来自所述控制部的输出指令值相对的所述第二光检测部的检测值以及所述第二检测特性来计算第二反射光功率，
所述控制部对由所述计算部计算出的所述第一反射光功率和所述第二反射光功率分别单独地设定至少一个以上的阈值，在超过所述阈值的情况下，所述控制部进行动作以指示切断光输出或者依照规定的基准来变更输出指令值。
13.根据权利要求11或12所述的激光装置，其特征在于，
具备多个所述激光振荡器，
具备合束器，该合束器使从多个所述激光振荡器分别输出的多个激光器输出光以光学方式耦合，
所述光功率监视装置以使从所述合束器朝向激光射出端输出的激光器输出光从所述第一光纤向第二光纤的方向传输的方式设置于所述输出用光纤的中途。
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