JP2013239572A - レーザ加工装置及びレーザ出力校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ出力の高低如何にかかわらず、簡易で小型の光パワーメータを用いてレーザ出力の校正を短時間で行うこと。
【解決手段】このレーザ加工装置は、レーザ発振部１０と、このレーザ発振部１０にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源部１２と、装置内の各部および装置全体の制御を行う制御部１４と、レーザ出力校正用の光パワーモニタ部１８とを有している。制御部１４は、設定部２０より与えられる所定の設定値にしたがってレーザ電源部１２を制御するレーザ制御部２２と、光パワーモニタ部１８からのモニタ情報に基づいてレーザ生成部２５のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部２６とを有している。光パワーモニタ部１８は、光パワーメータ２８とPINフォトダイオード３０とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ加工装置に係り、特にレーザ加工装置のレーザ出力を校正する技術に関する。

レーザ加工は、コヒーレントなレーザ光を微小なスポットに集光して加工点に照射することにより、被加工材料を高密度のレーザエネルギーで瞬時に溶融もしくは蒸発させる無接触の熱加工であり、鉄、非鉄、セラミック、プラスチック、紙など殆どあらゆる種類の被加工材料に穴あけ、溶接、切断、表面処理などの加工を施すことができる。

一般に、レーザの波長が一定であれば、加工点の溶融もしくは蒸発は、レーザの出力を高くするほど増し、レーザの出力を低くするほど減少する。レーザ加工において、レーザ出力は、レーザの加工能力を左右する最も重要な加工条件であり、常にユーザの管理下に置かれる。

レーザ加工装置においては、レーザ加工の品質管理の面でも装置性能の信頼性の面でも、被加工物に照射されるレーザ光のレーザ出力がユーザの設定通りになっていなければならない。ところが、レーザ加工装置のレーザ出力特性は、レーザ発振部の経時変化、光軸のずれ、レーザ伝送光学系の劣化・汚れ等により変動する。したがって、レーザ加工装置の稼働の合間に、または定期的に、レーザ出力の校正を行う必要がある。

通常、レーザ加工装置において、レーザ出力の校正には光パワーメータが用いられる。光パワーメータの使用形態には、装置に組み込む形態と、レーザ加工装置から分離独立して加工位置に配置する形態の２種類がある。

組み込み型の場合は、発振出力されたレーザ光を光パワーメータに導くように、部分反射ミラー（ビームスプリッタ）または全反射ミラー（折り返しミラー）がレーザ伝送路上に配置または挿入される。部分反射ミラーは、一般にレーザ伝送路上に固定して配置され、発振出力されたレーザ光の一部をモニタ光として分岐させ、残りのレーザ光を加工用レーザ光として透過させる。もっとも、通常は、レーザ出力を校正する際にレーザ加工が行われることはなく、部分反射ミラーを透過した加工用レーザ光は被加工物の代わりにダンパ（吸収体）に入射するようになっている。一方、全反射ミラーは、レーザ出力の校正が行われる時だけレーザ伝送路上に挿入され、レーザ発振部より入射したレーザ光の全部を光パワーメータに向けて反射する。したがって、ダンパは要らない。

分離独立型の場合は、レーザ加工装置より出射されたレーザ光が加工位置の光パワーメータに入射するので、校正用の部分反射ミラーまたは全反射ミラーおよびダンパのいずれも不要である。もっとも、光パワーメータの取り扱い（設置および取り外し等）においてユーザの手作業を必要とする。

特開２０１１−１４２１８７

レーザ加工装置において、光パワーメータを用いる従来のレーザ出力校正法は、校正用に連続発振（ＣＷ）のレーザ光を使用し、１〜３分程度の長い時間を費やしている。このため、日常的または頻繁にレーザ出力を校正する場合、特に装置の起動時にレーザ出力を校正する場合は、冗長で不便になっている。

また、レーザ出力の校正用に部分反射ミラーを組み込む場合は、部分反射ミラーの反射率および透過率がレーザ光の偏光や波長によって変化するため、校正の精度や信頼性を損ねることがある。

一方、全反射ミラー組み込み型や分離独立型では、連続発振のレーザ光を分岐させずに光パワーメータに長時間入射させるので、光パワーメータに多量のレーザエネルギーが入熱する。このため、たとえばファイバレーザのようなｋＷクラスのレーザ加工装置においては、水冷式の冷却機構を備えた大型の光パワーメータを使用しなくてはならない。全反射ミラー組み込み型の場合、そのような大型の光パワーメータを搭載するのでは装置のコンパクト化や省スペース化が困難になる。分離独立型の場合は、そのような大型の光パワーメータを加工位置にセットするのに多くの手間がかかるうえ、正しくセットするのが難しく、作業者によって校正結果にバラツキが出やすくなる。

部分反射ミラー組み込み型を採用する場合にも、ｋＷクラスのレーザ加工装置においては、ダンパに水冷式等の冷却機構を備える必要があり、分岐レーザ光（モニタ光）の分岐比が大きい場合はやはり冷却機構を備えた大型の光パワーメータが用いられている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、レーザ出力の高低如何にかかわらず、簡易で小型の光パワーメータを用いてレーザ出力の校正を短時間で適確に行えるレーザ校正方法およびレーザ加工装置を提供する。

本発明の第１の観点におけるレーザ校正方法は、レーザ加工装置においてレーザ出力を校正するためのレーザ出力校正方法であって、前記レーザ加工装置においてパルスレーザ光のピーク出力およびパルス幅を設定する工程と、前記設定されたピーク出力およびパルス幅を条件として前記レーザ加工装置のレーザ生成部により単発のパルスレーザ光を生成する工程と、前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を光パワーメータに入射させて、前記光パワーメータにより前記パルスレーザ光のレーザエネルギーを測定する工程と、前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を高速応答可能なフォトダイオードに入射させて、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記パルスレーザ光のパルス幅を測定する工程と、前記パルスレーザ光に係る前記レーザエネルギーの測定値と前記パルス幅の測定値とから、前記パルスレーザ光に係る単位時間当たりのレーザエネルギー測定値または平均ピーク出力測定値に相当する正規化レーザ出力測定値を求める工程と、前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する工程とを有する。

本発明の第１の観点におけるレーザ加工装置は、パルスレーザ光のピーク出力およびパルス幅を設定する条件設定部と、前記条件設定部により設定されたピーク出力およびパルス幅を条件として単発のパルスレーザ光を生成するレーザ生成部と、前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して前記パルスレーザ光のレーザエネルギーを測定する光パワーメータと、前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して前記パルスレーザ光の光強度に応じた電気信号を発生する高速応答可能なフォトダイオードと、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記パルスレーザ光のパルス幅を測定するパルス幅測定部と、前記光パワーメータより得られる前記レーザエネルギーの測定値と前記フォトダイオードより得られる前記パルス幅の測定値とから、前記パルスレーザ光の単位時間当たりのレーザエネルギー測定値または平均ピーク出力測定値に相当する正規化レーザ出力測定値を演算する演算部と、前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部とを有する。

上記第１の観点におけるレーザ加工方法または装置においては、持続時間の短い単発のパルスレーザ光を用いてレーザ出力の校正を行うので、校正処理に要する時間を大幅に短縮できるとともに、光パワーメータへの入熱が非常に少ない。したがって、光パワーメータが冷却機構を備えなくても、光パワーメータはその計測動作を安定に行うことができる。また、レーザ生成部より生成される校正用のパルスレーザ光の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジが不定の時間遅れを伴っても、光パワーメータはパルスレーザ光のレーザエネルギーを正確に測定するだけでよい。代わりに、フォトダイオードがパルスレーザ光の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを高速応答で正確に検出し、パルスレーザ光のパルス幅に関して高精度の測定値を得る。このような光パワーメータおよびフォトダイオードの組み合わせにより、信頼性の高いレーザ出力校正用のモニタ情報を取得することができる。そして、簡易・小型の光パワーメータを用いることができる。

本発明の第２の観点におけるレーザ加工方法は、レーザ加工装置においてレーザ出力を校正するためのレーザ出力校正方法であって、前記レーザ加工装置において繰り返しパルスレーザ光のピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を設定する工程と、前記設定されたピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を条件として前記レーザ加工装置のレーザ生成部により繰り返しパルスレーザ光を生成する工程と、前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を光パワーメータに入射させて、前記光パワーメータにより前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力を測定する工程と、前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を高速応答可能なフォトダイオードに入射させて、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記繰り返しパルスレーザ光のデューティを測定する工程と、前記繰り返しパルスレーザ光に係る前記レーザ出力の測定値と前記デューティの測定値とから、デューティを１００％に置き換えたときの前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力に相当する正規化レーザ出力測定値を求める工程と、前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する工程とを有する。

また、本発明の第２の観点におけるレーザ加工装置は、繰り返しパルスレーザ光のピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を設定する設定する条件設定部と、前記条件設定部により設定されたピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を条件として繰り返しパルスレーザ光を生成するレーザ生成部と、前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を受光して前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力を測定する光パワーメータと、前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して前記パルスレーザ光の光強度に応じた電気信号を発生する高速応答可能なフォトダイオードと、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記繰り返しパルスレーザ光のデューティを測定するデューティ測定部と、前記光パワーメータより得られる前記レーザ出力の測定値と前記デューティ測定部より得られる前記デューティの測定値とから、デューティを１００％に置き換えたときの前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力に相当する正規化レーザ出力測定値を演算する演算部と、前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部とを有する。

上記第２の観点におけるレーザ加工方法または装置においては、繰り返しパルスレーザ光を用いてレーザ出力の校正を行うので、校正処理に要する時間を短縮できるとともに、光パワーメータへの入熱が少ない。したがって、光パワーメータが冷却機構を備えなくても、光パワーメータはその計測動作を安定に行うことができる。また、連続的な多数のパルスレーザ光について平均化された正規化レーザ出力測定値を取得するので、レーザ出力を適確または安定に校正することもできる。

本発明のレーザ校正方法およびレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、レーザ出力の高低如何にかかわらず、簡易で小型の光パワーメータを用いてレーザ出力の校正を短時間で適確に行うことができる。

本発明の第１の実施例におけるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。 上記レーザ加工装置の校正モードにおける各部の波形を示す図である。 レーザ出力校正用のレーザ光（レーザ出力波形）について従来技術（ＣＷ方式）と第１の実施例（単発パルス方式）と第２の実施例（繰返しパルス方式）とを対比して示す図である。 第３の実施例におけるファイバレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施例におけるファイバレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［実施例１］

図１に、本発明の第１の実施例におけるレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、基本構成として、連続発振またはパルス発振のレーザ光を生成することができるレーザ発振部１０と、このレーザ発振部１０にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源部１２と、装置内の各部および装置全体の制御を行う制御部１４と、マン・マシン・インタフェース用の操作パネル１６と、レーザ出力校正用の光パワーモニタ部１８とを有している。

制御部１４は、１つまたは複数のマイクロコンピュータからなり、機能的には、操作パネル１６の表示部１６ａおよび入力部１６ｂを介してユーザにより入力された各種設定値を保持する設定部２０と、この設定部２０より与えられる所定の設定値にしたがってレーザ電源部１２を制御するレーザ制御部２２と、装置の動作モードに応じて各部の制御または切り換えを行うモード制御部２４と、光パワーモニタ部１８からのモニタ情報に基づいてレーザ生成部２５のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部２６とを有している。この実施例におけるレーザ生成部２５は、レーザ発振部１０、レーザ電源部１２および制御部１４（特にレーザ制御部２２）によって構成されている。校正部２６は、レーザ出力の校正に必要な演算または信号処理を行う機能（演算部）を含んでいる。

なお、この実施例では、制御部１４が１つの制御ユニットとして示されているが、複数の制御ユニットが制御部１４の諸機能を並列的または階層的に分担する形態を採ってもよい。

光パワーモニタ部１８は、光パワーメータ２８とPINフォトダイオード３０とを有しており、たとえば装置本体の中に、または外付けで取り付けられている。この実施例では、レーザ発振部１０より出射されるレーザ光ＬＢを空中で伝搬させるレーザ伝送路３５上に可動の全反射ミラー（折り返しミラー）３２が設けられている。この全反射ミラー３２は、制御部１４（モード制御部２４）の制御の下でミラーアクチエータ３４により、レーザ出力の校正が行われる時はレーザ発振部１０と光パワーモニタ部１８とを光学的に結合するようにレーザ伝送路３５に挿入され、レーザ出力の校正が行われない時はレーザ伝送路３５から退避するようになっている。

全反射ミラー３２がレーザ伝送路３５に挿入されると、レーザ発振部１０からのレーザ光、つまり後述する校正用の単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sは、全反射ミラー３２で全反射して光路を折り曲げられ、光パワーメータ２８の受光面へ入射するようになっている。光パワーメータ２８の出力端子は、制御部１４に接続されている。

光パワーメータは、その測定原理として、吸収体でレーザ光を吸収して熱に変換し温度変化を測定する熱変換型と、光電変換素子を用いて入射光子数に比例した電圧もしくは電流を測定する光電変換型の２種類がある。この実施例で用いる光パワーメータ２８としては、光エネルギーの測定範囲が広い熱変換型が好ましいが、光電変換型も勿論使用可能である。この実施例においては、後述するように、光パワーメータ２８が冷却機構を備えていなくても、ｋＷクラスの高いレーザ出力に対して信頼性の高い校正を行うことができる。このため、光パワーメータ２８として、熱変換型または光電変換型を問わず、簡易・小型の光パワーメータを使用することができる。

PINフォトダイオード３０は、光パワーメータ２８の受光面で散乱した光ΔＬＢ_Sとしてパルスレーザ光ＬＢ_Sを受光するように、光パワーメータ２８の近くに配置される。PINフォトダイオード３０の出力端子は、制御部１４に接続されている。

PINフォトダイオード３０が光パワーメータ２８からの散乱光ΔＬＢ_Sを受光する上で感度的に好ましい位置は、光パワーメータ２８の受光面からの距離が１００ｍｍ〜２００ｍｍで、パルスレーザ光ＬＢ_Sの光路からの距離が５０ｍｍ以内にある場所である。もっとも、PINフォトダイオード３０に求められる機能は、パルスレーザ光ＬＢ_Sにおけるレーザ出力波形（パルス波形）の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジを高い応答速度つまり短い応答時間（好ましくは１０ｎｓ以下）で正確に検出することだけであり、上記の配置条件を満たしているか否かは大して重要ではない（つまり、感度の精度は低くてもよい）。

レーザ加工が行われる時は、制御部１４（モード制御部２４）の制御の下で、ミラーアクチエータ３４が全反射ミラー３２をレーザ伝送路３５から退避させる。これにより、レーザ発振部１０より出射された加工用のレーザ光ＬＢは、光パワーモニタ部１８へ導かれることなく、加工位置の被加工物Ｗに入射するようになっている。

次に、このレーザ加工装置においてレーザ出力の校正が行われるときの作用を説明する。この実施例では、ユーザが操作パネル１６を通じて装置にレーザ出力校正モードを指示した時、あるいは電源スイッチがオンして装置が起動する時、あるいは定期的（たとえば毎日の決まった時刻）に、制御部１４がレーザ出力校正モードに切り換わる。制御部１４は、所定の制御プログラムの下でレーザ出力校正のための処理手順（シーケンス）を実行する。

レーザ出力校正モードでは、図２の（ａ）に示すような単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sが用いられる。このパルスレーザ光ＬＢ_Sのピーク出力Ｐ_Sおよびパルス幅Ｔ_Sは、ユーザにより操作パネル１６を通じて、あるいは制御部１４内でデフォルトとして設定され、設定部２０からレーザ制御部２２に与えられるとともに、校正部２６にも与えられる。

パルスレーザ光ＬＢ_Sの波形は任意でよいが、通常は矩形のパルス波形が選ばれる。ここで、パルス幅Ｔ_Sは、特に制限はないが、光パワーメータ２８の一般的な性能を考慮すると、０．１ｍｓ〜１００ｍｓの範囲が好ましい。パルスレーザ光ＬＢ_Sのピーク出力Ｐ_Sは、当該レーザ加工装置の仕様つまり定格出力に応じて設定される。たとえば、当該レーザ加工装置の定格出力が６ｋＷである場合は、ピーク出力Ｐ_Sも６ｋＷに設定される。したがって、パルス幅Ｔ_Sを１０ｍｓ、ピーク出力Ｐ_Sを６ｋＷに設定した場合、パルスレーザ光ＬＢ_Sのレーザエネルギー（設定値）は６０Ｊ（ジュール）である。勿論、パルスレーザ光ＬＢ_Sのピーク出力Ｐ_Sを、定格出力値（６ｋＷ）以外の値たとえば実際に使用しているパワー値（たとえば５ｋＷ）に設定することも可能である。

レーザ制御部２２は、設定されたピーク出力Ｐ_Sおよびパルス幅Ｔ_Sを条件として、所定の時点ｔ_aでパルスレーザ光ＬＢ_Sを基底出力（零ワット）からピーク出力Ｐ_Sまで立ち上げ、所定の時点ｔ_b（ｔ_b＝ｔ_a＋Ｔ_S）でパルスレーザ光ＬＢ_Sをピーク出力Ｐ_Sから基底出力（零ワット）まで立ち下げるようにレーザ電源部１２を制御する。しかしながら、レーザ制御部２２およびレーザ電源部１２内の電気的な制御系の時間遅れや、レーザ発振部１０内のパルス発振動作の遅れ（特に反転分布状態に関係する時間遅れ）等が足し合わさって、レーザ発振部１０より実際に出射されるパルスレーザ光ＬＢ_Sの立ち上がりエッジの時点ｔ_a'および立ち下がりエッジの時点ｔ_b'は、レーザ制御部２０の見込んだ立ち上がりエッジの時点ｔ_aおよび立ち下がりエッジの時点ｔ_bよりそれぞれδｔ_α，δｔ_βだけ遅れる。これら立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時間遅れδｔ_α，δｔ_βは、同一の機種であっても個々のレーザ加工装置によって（いわゆる機差ないし固体差として）ばらつき、個々のレーザ加工装置においても種種の要因（温度特性、経時変化等）でばらつく。また、設定ピーク出力Ｐ_Sと実際のピーク出力Ｐ_S'との間にも誤差δＰが生じ得ることはもちろんであり、この誤差δＰを補正（解消）することがレーザ出力校正の目的でもある。

光パワーモニタ部１８において、光パワーメータ２８は、レーザ発振部１０より出射された単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sを全反射ミラー３２を介して受光し、パルスレーザ光ＬＢ_SのレーザエネルギーＥＬＢ_Sを測定する。この場合、光パワーメータ２８は、パルスレーザ光ＬＢ_Sのパルス波形の面積（図２の斜線部分）に相当するレーザエネルギーＥＬＢ_Sを測定するので、パルスレーザ光ＬＢ_Sの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時間遅れδｔ_α，δｔ_βを反映させた精度の高い正味のレーザエネルギー測定値［ＥＬＢ_S］を取得する。光パワーメータ２８で取得されたレーザエネルギー測定値［ＥＬＢ_S］は、制御部１４の校正部２６に送られる。

一方、PINフォトダイオード３０は、光パワーメータ２８からの散乱光ΔＬＢ_sとしてパルスレーザ光ＬＢ_Sを受光し、パルスレーザ光ＬＢ_Sの光強度つまりレーザ出力の波形に対応するパルス波形の出力信号を発生する。ここで、PINフォトダイオード３０は、受光したパルスレーザ光ＬＢ_Sのレーザ出力波形を高速かつ高感度で検知できる反面、図２の（ｃ）に示すように、その出力信号の基底レベルおよびピークレベルには大きなノイズ（一般にホワイトノイズ）が混じりやすい。このため、PINフォトダイオード３０の出力信号は、パルスレーザ光ＬＢ_Sのレーザ出力を直接測定するためのモニタ情報には適していない。しかし、PINフォトダイオード３０の出力信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、ノイズの影響を受けず、受光したパルスレーザ光ＬＢ_Sの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを鮮明かつ忠実に表わす。

この実施例では、このようなPINフォトダイオード３０の出力特性を利用し、制御部１４の校正部２６においてPINフォトダイオード３０の出力信号をたとえば所定の閾値ＴＨを有するコンパレータからなるパルス整形回路（図示せず）に通すことにより、図２の（ｄ）に示すような２値信号つまりパルス幅測定信号を取得する。このパルス幅測定信号のパルス幅［Ｔ_S'］は、PINフォトダイオード３０の出力信号のパルス幅に対応し、ひいてはレーザ発振部１０より実際に出射されたパルスレーザ光ＬＢ_Sのパルス幅（ｔ_a'〜ｔ_b '）に対応する。

次に、校正部２６は、光パワーメータ２８より取り込んだ上記レーザエネルギー測定値［ＥＬＢ_S］を上記パルス幅測定値［Ｔ_S'］で除することにより、単位時間当たりのレーザエネルギー測定値（ジュール／ｓ）または平均ピーク出力測定値（ワット）に相当する正規化レーザ出力測定値ＭＰ_sを取得する。ここで、ＭＰ_s＝［ＥＬＢ_S］／［Ｔ_S'］である。

次いで、校正部２６は、上記のようにして取得した実際のパルスレーザ光ＬＢ_Sに係る正規化レーザ出力測定値ＭＰ_sを、設定部２０に設定されたパルスレーザ光ＬＢ_Sに係るレーザ出力基準値つまりピーク出力（または単位時間当たりのレーザエネルギー）Ｐ_Sと比較して、偏差δＰを求める。ここで、δＰ＝ＭＰ_s−Ｐ_SまたはδＰ＝Ｐ_S−ＭＰ_sである。

この偏差δＰが零であるときは、正規化レーザ出力測定値ＭＰ_sが基準値Ｐ_Sに一致している場合である。したがって、レーザ生成部２５のレーザ出力特性は正常な状態にあり、校正部２６は補正（校正）不要と判定する。この場合、レーザ制御部２２および／またはレーザ電源部１２において校正部２６によるレーザ出力の校正は行われない。

しかし、偏差δＰが有意の値であるときは、正規化レーザ出力測定値ＭＰ_sが基準値Ｐ_Sからずれている場合である。この場合、校正部２６は、レーザ制御部２２および／またはレーザ電源部１２を通じて、レーザ生成部２５のレーザ出力特性に偏差δＰを零にするような補正（校正）をかける。たとえば、レーザ電源部１２において、レーザ発振部１０に供給される電流、電圧または電力を増幅するための増幅回路の増幅率を校正する。あるいは、レーザ制御部２２において、レーザ電源部１２に対する制御量を校正する。なお、偏差δＰが零に一致または近似するまで、上記のような単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sを用いる自動校正作業を複数回繰り返すことも可能である。

上記のように、この第１の実施例では、持続時間の短い単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sを用いてレーザ出力の校正を行うので、図３の（ａ）に示すような連続発振（ＣＷ）のレーザ光を用いる従来のレーザ出力校正法に比して校正処理に要する時間が大幅に短縮されるともに、光パワーメータ２８への入熱が非常に少ない。したがって、光パワーメータ２８が冷却機構を備えなくても、光パワーメータ２８はその計測動作を安定に行うことができる。また、レーザ生成部２５より生成される校正用のパルスレーザ光ＬＢ_Sの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジが不定の時間遅れを伴っても、光パワーメータ２８はパルスレーザ光ＬＢ_Sのレーザエネルギーを正確に測定するだけでよい。代わりに、PINフォトダイオード３０がパルスレーザ光ＬＢ_Sの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを高速応答で正確に検出し、パルスレーザ光ＬＢ_Sのパルス幅Ｔ_S'に関して高精度の測定値を得る。これにより、光パワーモニタ部１８（光パワーメータ２８およびPINフォトダイオード３０）全体で信頼性の高いレーザ出力校正用のモニタ情報を取得することができる。かかる理由から、光パワーメータ２８として、簡易・小型の光パワーメータを用いることができる。したがって、全反射ミラー組み込み型を採用しても、装置のコンパクト化や省スペース化に支障を来すこともない。

［実施例２］

上記した第１の実施例では、単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sを用いてレーザ出力の校正を行った。本発明によれば、図３の（ｃ）に示すように、第２の実施例として、繰り返し（連続）のパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・，ＬＢ_Snを用いることも可能である。

この場合も、パルスレーザ光ＬＢ_Sの波形は任意でよいが、通常は矩形のパルス波形が選ばれる。ここで、パルス幅Ｔ_Sは、特に制限はないが、光パワーメータ２８の一般的な性能を考慮すると、上記第１の実施例（単発パルス方式）と同様に０．１ｍｓ〜１００ｍｓの範囲が好ましい。個々のパルスレーザ光ＬＢ_Si（i=1,2,・・）のピーク出力Ｐ_Sも、当該レーザ加工装置の定格出力に合わせて設定されてよい。また、連続パルスの繰り返し周波数は、光パワーメータ２８の一般的な性能を考慮すると、１０ｐｐｍ〜１０ｋｐｐｍの範囲が好ましい。たとえば、パルス幅Ｔ_Sを１ｍｓ、ピーク出力Ｐ_Sを６ｋＷ、繰り返し周波数を１０ｐｐｓに設定した場合、繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・のレーザ出力（設定値）は６０Ｗ（ワット）、デューティＤは１％である。

この第２の実施例（繰り返しパルス方式）を第１の実施例（単発パルス方式）に代えて上記レーザ加工装置（図１）に適用した場合、光パワーモニタ部１８の光パワーメータ２８は、繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・のレーザ出力を測定する。たとえば、単位時間（１秒間）当たりの繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・のレーザエネルギーを測定し、その単位時間当たりのレーザエネルギー測定値をレーザ出力測定値ｍＰ_Sとしてよい。その場合、光パワーメータ２８は、個々のパルスレーザ光ＬＢ_Siについてその立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの時点を正確に検出できなくても（あるいは無視しても）、繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・のレーザ出力（単位時間当たりのレーザエネルギー）について精度の高い測定値ｍＰ_Sを取得することができる。

一方、PINフォトダイオード３０は、光パワーメータ２８からの散乱光ΔＬＢ_sとして繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・を受光し、それら繰り返しのパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・の光強度波形つまりレーザ出力波形に対応するパルス波形の出力信号を発生する。第１の実施例と同様に、PINフォトダイオード３０の出力信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、ノイズの影響を受けず、受光した繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを鮮明かつ忠実に表わす。

制御部１４の校正部２６は、PINフォトダイオード３０の出力信号を基に繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの各時点を検出して、パルス幅Ｔ_sおよび周期Ｔ_cの平均値（または代表値）を測定し、デューティＤを測定する。ここで、デューティＤの測定値をＭＤ（％）とすると、ＭＤ＝１００×Ｔ_s／Ｔ_cである。

次に、校正部２６は、繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・についてパワーメータ２８で取得されたレーザ出力測定値ｍＰ_SとPINフォトダイオード３０を通じて取得したデューティ測定値ＭＤとから、デューティを１００％に置き換えたときの繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・のレーザ出力（つまり連続発振のレーザ光ＬＢに換算した場合のレーザ出力）に相当する正規化レーザ出力測定値ＭＰ_Sを演算する。ここで、ＭＰ_S＝１００×ｍＰ_S／ＭＤである。したがって、たとえば、ｍＰ_S＝５８Ｗ、ＭＤ＝０．９８の場合は、ＭＰ_S＝５．９２ｋＷである。

次いで、校正部２６は、上記のようにして取得した実際の繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・に係る正規化レーザ出力測定値ＭＰ_sを、設定部２０に設定されたレーザ出力基準値つまりピーク出力または定格値Ｐ_Sと比較して、偏差δＰを求める。ここで、δＰ＝ＭＰ_s−Ｐ_SまたはδＰ＝Ｐ_S−ＭＰ_sである。そして、第１の実施例と同様に、偏差δＰが有意の値であるときは、レーザ制御部２２および／またはレーザ電源部１２を通じて、レーザ生成部２５のレーザ出力特性に偏差δＰを零にするような補正（校正）をかける。

このように、この第２の実施例では、繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・を用いてレーザ出力の校正を行うので、連続発振（ＣＷ）のレーザ光を用いる従来のレーザ出力校正法に比して、第１の実施例ほどではないが、校正処理に要する時間が大幅に短縮されるともに、光パワーメータ２８への入熱が少ない。したがって、この第２の実施例においても、レーザ出力の高低如何にかかわらず（特にｋＷクラスのレーザ出力であっても）、簡易・小型の光パワーメータ２８を用いることができる。また、連続的な多数のパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・について平均化された正規化レーザ出力測定値ＭＰ_Sを取得するので、１回の校正処理（通常１０秒以内）によってレーザ出力を適確に校正することもできる。

なお、この実施例では制御部１４において校正部２６が演算部およびデューティ測定部の機能を兼ねたが、それらの機能を分離独立させることも可能である。

［実施例３］

図４に、一般的なファイバレーザ加工装置に本発明を適用した一実施例（第３の実施例）を示す。図中、上述した第１または第２の実施例のものと同様の構成または機能を有する部分には同一の符号を付している。

このファイバレーザ加工装置のレーザ発振部１０は、発振用の光ファイバ（以下「発振ファイバ」と称する。）４０と、この発振ファイバ４０の一端面にポンピング用の励起光ＭＢを照射する電気光学励起部４２、発振ファイバ４０を介して光学的に相対向する一対の光共振器ミラー４４，４６とを有している。電気光学励起部４２は、励起光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）４８および集光用の光学レンズ５０を有している。

レーザ電源１２よりＬＤ３０に供給されるＬＤ駆動電流Ｉ_Dを測定するために、電流センサ５２およびＬＤ電流測定回路５４が設けられている。電流センサ５２は、たとえばホール素子からなり、無接触でＬＤ駆動電流Ｉ_Dを検出する。ＬＤ電流測定回路５４は、電流センサ５２の出力信号を入力してＬＤ駆動電流Ｉ_Dの電流測定値（たとえば電流実効値）Ｍ_IDを演算する。ＬＤ電流測定回路５４で得られた電流測定値Ｍ_IDは、フィードバック信号としてレーザ電源１２に与えられる。

レーザ発振部１０より出射される加工用のレーザ光ＬＢ（または校正用のパルスレーザ光ＬＢ_S）は、部分反射ミラー（ビームスプリッタ）５６を通ってレーザ入射部５８に入る。

部分反射ミラー５６は、入射したレーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_S）の一部（たとえば１％）を所定方向つまりパワーモニタ用のPINフォトダイオード６０側へ反射し、残りの大部分（９９％）をまっすぐ透過させる。PINフォトダイオード６０の正面には、部分反射ミラー５６からの反射光または分岐光ΔＬＢ（ΔＬＢ_s）を集光させる集光レンズ６２が配置されている。

PINフォトダイオード６０は、部分反射ミラー５６からの分岐光ΔＬＢ（ΔＬＢ_s）を光電変換して、レーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_S）の光強度またはレーザ出力を表す電気信号（レーザ出力測定信号）を出力する。レーザ出力測定回路６４は、PINフォトダイオード６０の出力信号を基に、アナログ信号処理によってレーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_S）のレーザ出力測定値ＭＰ_sを求める。レーザ出力測定回路６４で得られたレーザ出力測定値ＭＰ_sはフィードバック信号としてレーザ電源１２に与えられる。

この実施例では、PINフォトダイオード６０が光パワーモニタ部１８のPINフォトダイオード３０を兼ねており、レーザ出力の校正が行われる時はPINフォトダイオード６０の出力信号が制御部１４（校正部２６）に取り込まれるようになっている。

部分反射ミラー５６をまっすぐ透過してレーザ入射部５８に入ったレーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_S）は、最初にベントミラー６６で所定方向に折り返され、次いで入射ユニット６８内で集光レンズ７０により集光されてファイバ伝送系７２の伝送用光ファイバ（以下「伝送ファイバ」と称する。）７４の一端面に入射する。伝送用光ファイバ７４は、たとえばＳＩ（ステップインデックス）形ファイバからなり、入射ユニット６８内で入射したレーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_s）をレーザ出射部の出射ユニット７６まで伝送する。出射ユニット７６は、伝送ファイバ７４の終端面より出たパルスレーザ光ＦＢを平行光にコリメートするコリメートレンズ７８と、平行光のレーザ光ＬＢ（またはパルスレーザ光ＬＢ_s）を所定の加工位置に配置されている被加工物Ｗに集光させる集光レンズ８０とを有している。

このファイバレーザ加工装置において、レーザ出力の校正が行われる時は、加工位置には被加工物Ｗに代わって光パワーメータ２８が配置される。そして、上述した第１の実施例または第２の実施例と同様に、校正用のレーザ光として、図３の（ｂ）に示すような単発のパルスレーザ光ＬＢ_S、または図３の（ｃ）に示すような繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・ＬＢ_Sが用いられる。

レーザ発振部１０より出射された校正用の単発パルスレーザ光ＬＢ_S（または繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・）は部分反射ミラー５６に入射し、そこで分岐した光ΔＬＢ_S（１％）がPINフォトダイオード６０に入射し、残り（９９％）がレーザ入射部５８、ファイバ伝送系７２およびレーザ出射部７５を通って加工位置の光パワーメータ２８に入射する。

光パワーメータ２８は、冷却機構を備えない簡易・小型のものでよく、上記第１の実施例または第２の実施例の場合と同様の構成または機能を有し、同様の計測動作を行う。PINフォトダイオード６０（３０）も、上記第１の実施例または第２の実施例の場合と同様の構成または機能を有し、同様の光検知ないし光電変換動作を行う。

制御部１４においても、校正部２６が上記第１の実施例または第２の実施例の場合と同様の構成または機能を有し、同様の校正（演算、判定、補正等）処理を行う。特に、この実施例では、電流フィードバックループのＬＤ電流測定回路５４内およびパワーフィードバックループのレーザ出力測定回路６４内にセンサ信号またはフィードバック信号を増幅するための増幅回路（図示せず）が備わっている。校正部２６は、レーザ生成部２５のレーザ出力特性に偏差δＰを零にするような補正（校正）をかけるために、それらの増幅回路の増幅率を調整できるようになっている。

この第３の実施例でも、第１の実施例または第２の実施例と同様の作用効果が得られる。特に、レーザ出力の高低如何にかかわらず（特にｋＷクラスのレーザ出力であっても）、簡易・小型で安価な光パワーメータ２８を用いることができる。また、独立型を採用する場合は、光パワーメータ２８の取り扱いが簡単であり、誰でも加工位置に光パワーメータ２８を正しい姿勢および向きでセットすることができる。

［実施例４］

図５に、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）方式のファイバレーザ加工装置に本発明を適用した一実施例（第４の実施例）を示す。図中、上述した第１、第２または第３の実施例のものと同様の構成または機能を有する部分には同一の符号を付している。

このＭＯＰＡ方式ファイバレーザ加工装置は、シード光発生部１００、第１および第２の増幅用光ファイバ（以下「アクティブファイバ」と称する）１０２，１０４およびレーザ照射部１０６をアイソレータ１０８，１１０，１１２および光結合器１１４，１１６を介して光学的に縦続接続している。

シード光発生部１００は、シード用のレーザダイオード（以下「シードＬＤ」と称する。）１１８と、このシードＬＤ１１８をパルス波形または連続波（ＣＷ）の電流で駆動してパルス発振または連続発振させるシードＬＤ電源回路１２０とを有している。シードＬＤ１１８は、ファイバカップリングＬＤとして構成されている。

シード光発生部１００と第１のアクティブファイバ１０２との間に設けられる光結合器１１４は、複数たとえば３つの入力ポート１１４IN(1)，１１４IN(2)，１１４IN(3)と１つの出力ポート１１４OUTとを有している。第１の入力ポート１１４IN(1)には、アイソレータ１０８を介してシードＬＤ１１８が接続される。第２の入力ポート１１４IN(2)には、第１のアクティブファイバ１０２のコアを励起するための励起用ＬＤ（以下「ポンプＬＤ」と称する。）１２２が接続される。第３の入力ポート１１４IN(3)は、増設ポートであり、ここに別のポンプＬＤ１２２（図示せず）を接続することも可能となっている。出力ポート１１４OUTには、アクティブファイバ１０２の入力端が接続される。

シード光発生部１００、アイソレータ１０８および光結合器１１４によって、第１のアクティブファイバ１０２に対するシード光注入部が構成されている。また、ポンプＬＤ１２２および光結合器１１４によって、第１のアクティブファイバ１０２に対する励起光注入部が構成されている。

第１のアクティブファイバ１０２は、少なくともＹｂイオンを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第１のアクティブファイバ１０２（第１段アンプ）の利得は、ポンプＬＤ１２２の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。

第１のアクティブファイバ１０２と第２のアクティブファイバ１０４との間に設けられる光結合器１１６は、複数たとえば７つの入力ポート１１６IN(1)，１１６IN(2)〜１１６IN(7)と１つの出力ポート１１６OUTとを有している。第１の入力ポート１１６IN(1)には、アイソレータ１１０を介して第１のアクティブファイバ１０２の出力端が接続される。第２〜第５の入力ポート１１６IN(2) 〜１１６IN(5)には、第２のアクティブファイバ１０４のコアを励起するためのポンプＬＤ１２４がそれぞれ接続される。第６および第７の入力ポート１１６IN(2)，１１６IN(7)は空きポートとなっているが、必要に応じてポンプＬＤを増設することもできる。出力ポート１１６OUTには、第２のアクティブファイバ１０４の入力端が接続される。

第２のアクティブファイバ１０４も、第１のアクティブファイバ１０２と同様に、少なくともＹｂを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第２のアクティブファイバ１０４（第２段アンプ）の利得は、ポンプＬＤ１２４の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。

第１および第２のアクティブファイバ１０２，１０４のポンピングに用いられる各々のポンプＬＤ１２２，１２４は、制御部１４からの制御信号ＰＣにしたがいポンプＬＤ電源回路１３４によって駆動される。これらのポンプＬＤ電源回路１３４およびシードＬＤ電源部１２０は、レーザ電源部１２を構成する。

レーザ照射部１０６は、第２のアクティブファイバ１０４の出力端より取り出される加工用のレーザ光ＬＢをたとえばコリメータ１３０、ベントミラー１３２等の光伝送系を介して受け取り、受け取ったレーザ光ＬＢを加工位置に配置されている被加工物Ｗに集光照射するようになっている。

レーザ照射部１０６の出射口付近にはPINフォトダイオード３０が取り付けられている。このPINフォトダイオード３０は、レーザ出力の校正の際には加工位置に配置されている光パワーメータ２８からの散乱光ΔＬＢ_Sを受光するようになっている。

このＭＯＰＡ方式ファイバレーザ加工装置において、レーザ出力の校正が行われる時は、被加工物Ｗに代わって光パワーメータ２８が加工位置に配置される。光パワーメータ２８は、冷却機構を備えない簡易・小型のものでよく、上記第１の実施例または第２の実施例の場合と同様の構成または機能を有し、同様の計測動作を行う。

そして、上述した第１の実施例または第２の実施例と同様に、校正用のレーザ光として、図３の（ｂ）に示すような単発のパルスレーザ光ＬＢ_S、または図３の（ｃ）に示すような繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・ＬＢ_Sが用いられる。この場合、シードＬＤ１１８をパルス発振させると、パルス幅が２００ｎｓｅｃ程度と短すぎるので、この実施例ではシードＬＤ１１８を連続発振させる。そして、代わりに、ポンプＬＤ１２２，１２４を、たとえば０．１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度のパルス幅でパルス発振させることにより、校正用の単発パルスレーザ光ＬＢ_Sまたは繰り返しパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・ＬＢ_Sを生成する。

制御部１４においても、校正部２６が上記第１の実施例、第２または第３の実施例の場合と同様の構成または機能を有し、同様の校正（演算、判定、補正等）処理を行う。特に、この実施例では、ポンプＬＤ電源回路１３４およびシードＬＤ電源部１２０内にＬＤ駆動電流を調整するための増幅回路（図示せず）が備わっている。校正部２６は、レーザ生成部２５のレーザ出力特性に偏差δＰを零にするような補正（校正）をかけるために、それらの増幅回路の増幅率を調整できるようになっている。

この第４の実施例でも、第１、第２または第３の実施例と同様の作用効果が得られる。特に、レーザ出力の高低如何にかかわらず（特にｋＷクラスのレーザ出力であっても）、簡易・小型で安価な光パワーメータ２８を用いることができる。また、独立型を採用する場合は、光パワーメータ２８の取り扱いが簡単であり、誰でも加工位置に光パワーメータ２８を正しい姿勢および向きでセットすることができる。

［他の実施例または変形例］

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

たとえば、第１または第２のレーザ加工装置（図１）において、全反射ミラー３２を部分反射ミラーに置き換えることができる。その場合、レーザ出力の校正が行われる時は、被加工物Ｗに代わってダンパが加工位置に配置される。本発明によれば、持続時間の短い単発のパルスレーザ光ＬＢ_Sまたは繰り返しのパルスレーザ光ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・・ＬＢ_Sがダンパに入射（入熱）するので、ダンパに冷却機構を設ける必要はない。

また、PINフォトダイオード３０は、校正用のパルスレーザ光ＬＢ_S（ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・）のパルス波形を検知できればよいので、レーザ加工装置のレーザ伝送路上で漏れ、もしくは散乱するパルスレーザ光ＬＢ_S（ＬＢ_S1，ＬＢ_S2，・・）パルスレーザ光を受光できる任意の位置に配置可能である。

また、光パワーメータ２８として、冷却機構を備えた大型のパワーメータを使用できることは勿論である。

また、ファイバレーザ加工装置に係る第３の実施例（図４）におけるレーザ発振部１０として、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を有するファイバレーザ発振器やコンバイナ（光結合器）を有するファイバレーザ発振器を用いることも可能である。

１０ レーザ発振部
１２ レーザ電源部
１４ 制御部
１８ 光パワーモニタ部
２０ 設定部
２２ レーザ制御部
２６ 校正部
２８ 光パワーメータ
３０ PINフォトダイオード
３２ 全反射ミラー
５４ ＬＤ電流測定回路
６０ PINフォトダイオード
６４ レーザ出力測定回路
１２０ シードＬＤ電源回路
１３４ ポンプＬＤ電源回路

Claims (19)

1. レーザ加工装置においてレーザ出力を校正するためのレーザ出力校正方法であって、
   前記レーザ加工装置においてパルスレーザ光のピーク出力およびパルス幅を設定する工程と、
   前記設定されたピーク出力およびパルス幅を条件として前記レーザ加工装置のレーザ生成部により単発のパルスレーザ光を生成する工程と、
   前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を光パワーメータに入射させて、前記光パワーメータにより前記パルスレーザ光のレーザエネルギーを測定する工程と、
   前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を高速応答可能なフォトダイオードに入射させて、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記パルスレーザ光のパルス幅を測定する工程と、
   前記パルスレーザ光に係る前記レーザエネルギーの測定値と前記パルス幅の測定値とから、前記パルスレーザ光に係る単位時間当たりのレーザエネルギー測定値または平均ピーク出力測定値に相当する正規化レーザ出力測定値を求める工程と、
   前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する工程と
   を有するレーザ出力校正方法。
2. 前記パルスレーザ光は矩形のパルス波形を有し、そのパルス幅が０．１ｍｓ〜１００ｍｓに設定される、請求項１に記載のレーザ出力校正方法。
3. レーザ加工装置においてレーザ出力を校正するためのレーザ出力校正方法であって、
   前記レーザ加工装置において繰り返しパルスレーザ光のピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を設定する工程と、
   前記設定されたピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を条件として前記レーザ加工装置のレーザ生成部により繰り返しパルスレーザ光を生成する工程と、
   前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を光パワーメータに入射させて、前記光パワーメータにより前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力を測定する工程と、
   前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を高速応答可能なフォトダイオードに入射させて、前記フォトダイオードの出力信号を基に前記繰り返しパルスレーザ光のデューティを測定する工程と、
   前記繰り返しパルスレーザ光に係る前記レーザ出力の測定値と前記デューティの測定値とから、デューティを１００％に置き換えたときの前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力に相当する正規化レーザ出力測定値を求める工程と、
   前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する工程と
   を有するレーザ出力校正方法。
4. 前記繰り返しパルスレーザ光を構成する個々のパルスレーザ光は矩形のパルス波形を有し、そのパルス幅が０．１ｍｓ〜１００ｍｓに設定される、請求項３に記載のレーザ出力校正方法。
5. 前記繰り返しパルスレーザ光の繰り返し周波数は、１０ｐｐｓ〜１０ｋｐｐｓに設定される、請求項３または請求項４に記載のレーザ出力校正方法。
6. 前記光パワーメータは、前記レーザ生成部からの前記パルスレーザ光を全反射ミラーまたは部分反射ミラーを介して受光する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
7. 前記光パワーメータは、前記レーザ加工装置によるレーザ加工を被加工物が受ける位置で前記パルスレーザ光を受光する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
8. 前記フォトダイオードは、前記光パワーメータの受光面から散乱した前記パルスレーザ光を受光する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
9. 前記フォトダイオードは、前記レーザ生成部からの前記パルスレーザ光を部分反射ミラーを介して受光する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
10. 前記フォトダイオードは、前記レーザ加工装置のレーザ伝送路上で漏れ、もしくは散乱した前記パルスレーザ光を受光する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
11. 前記フォトダイオードは、PINフォトダイオードである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレーザ出力校正方法。
12. パルスレーザ光のピーク出力およびパルス幅を設定する条件設定部と、
    前記条件設定部により設定されたピーク出力およびパルス幅を条件として単発のパルスレーザ光を生成するレーザ生成部と、
    前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して前記パルスレーザ光のレーザエネルギーを測定する光パワーメータと、
    前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して前記パルスレーザ光の光強度に応じた電気信号を発生する高速応答可能なフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードの出力信号を基に前記パルスレーザ光のパルス幅を測定するパルス幅測定部と、
    前記光パワーメータより得られる前記レーザエネルギーの測定値と前記フォトダイオードより得られる前記パルス幅の測定値とから、前記パルスレーザ光の単位時間当たりのレーザエネルギー測定値または平均ピーク出力測定値に相当する正規化レーザ出力測定値を演算する演算部と、
    前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部と
    を有するレーザ加工装置。
13. 繰り返しパルスレーザ光のピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を設定する条件設定部と、
    前記条件設定部により設定されたピーク出力、パルス幅および繰り返し周波数を条件として繰り返しパルスレーザ光を生成するレーザ生成部と、
    前記レーザ生成部により生成された前記繰り返しパルスレーザ光を受光して前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力を測定する光パワーメータと、
    前記レーザ生成部により生成された前記パルスレーザ光を受光して 前記パルスレーザ光の光強度に応じた電気信号を発生する高速応答可能なフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードの出力信号を基に前記繰り返しパルスレーザ光のデューティを測定するデューティ測定部と、
    前記光パワーメータより得られる前記レーザ出力の測定値と前記デューティ測定部より得られる前記デューティの測定値とから、デューティを１００％に置き換えたときの前記繰り返しパルスレーザ光のレーザ出力に相当する正規化レーザ出力測定値を演算する演算部と、
    前記正規化レーザ出力測定値に基づいて、前記レーザ生成部のレーザ出力に関係する機能を校正する校正部と
    を有するレーザ加工装置。
14. 前記レーザ生成部は、電力の供給を受けてレーザ光を生成するレーザ発振部と、前記レーザ発振部に連続発振またはパルス発振用の電力を供給するレーザ電源部と、前記レーザ電源部を制御するレーザ制御部とを有し、
    前記校正部は、前記レーザ電源部内で前記レーザ発振部に供給される電流、電圧または電力を増幅する増幅回路の増幅率を校正する、
    請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
15. 前記レーザ生成部は、電力の供給を受けてレーザ光を生成するレーザ発振部と、前記レーザ発振部に連続発振またはパルス発振用の電力を供給するレーザ電源部と、前記レーザ電源部より前記レーザ発振部に供給される駆動用または励起用の電流の電流値を制御するためのレーザ制御部とを有し、
    前記校正部は、前記レーザ制御部より前記レーザ電源部に与えられる制御量を校正する、
    請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
16. 前記レーザ制御部は、前記電流の電流値を測定するための電流センサと、前記電流センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号を電流測定値として前記電流の設定値と比較する比較回路と、前記比較回路より出力される誤差信号に応じて前記制御信号を生成する制御信号生成回路とを有し、
    前記校正部は、前記増幅回路の増幅率を校正する、
    請求項１５に記載のレーザ加工装置。
17. 前記レーザ制御部は、前記レーザ発振部より生成される前記レーザ光のレーザ出力を測定するための光センサと、前記光センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号をレーザ出力測定値として前記レーザ光のレーザ出力設定値と比較する比較回路と、前記比較回路より出力される誤差信号に応じて前記制御信号を生成する制御信号生成回路とを有し、
    前記校正部は、前記増幅回路の増幅率を校正する、
    請求項１５に記載のレーザ加工装置。
18. 前記レーザ生成部と前記光パワーメータとを光学的に結合するための第１の位置と退避用の第２の位置との間で移動可能な全反射ミラーまたは部分反射ミラーを有する、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
19. 前記フォトダイオードは、PINフォトダイオードである、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

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