JP2627600B2 - Laser beam propagation characteristics measurement device - Google Patents
Laser beam propagation characteristics measurement deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームの焦点
位置、集光径、ビーム拡がり角、ビームスポットサイズ
等の伝搬特性を測定するためのレーザービームの伝搬特
性測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam propagation characteristic measuring apparatus for measuring propagation characteristics such as a focal position, a converging diameter, a beam divergence angle and a beam spot size of a laser beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、分子リーザー法ウラン濃縮に使
用される高出力のＣＯ2 レーザー等においては、その集
光特性、すなわち、レーザービームの焦点位置と集光径
（ビームウエストサイズ）を知ることが重要となる。 2. Description of the Related Art For example, in the case of a high-output CO 2 laser used for enrichment of uranium by the molecular resercher method, its light-collecting characteristics, that is, the focal position and diameter (beam waist size) of a laser beam must be known. Is important.
【０００３】従来、レーザービームの集光特性を測定す
る方法としては、ビーム光路上でバーンパターンを取り
その径から推定する方法、ＣＣＤ素子や焦電素子等の１
次元または２次元のアレイ状の検出器をビーム光路上で
掃引し、測定されるビーム径の変化から求める方法があ
る。Conventionally, as a method of measuring the focusing property of a laser beam, a method of taking a burn pattern on a beam optical path and estimating from a diameter of the burn pattern, and a method such as a CCD element and a pyroelectric element are known.
There is a method in which a detector in a two-dimensional or two-dimensional array is swept on a beam optical path, and the detector is obtained from a change in a measured beam diameter.
【０００４】また、ビーム光路上にピンホールを被せた
カロリーメーターを配置し、このカロリーメーターおよ
びピンホールをビーム光路に対して垂直方向（ビームの
径方向）にスキャンニングする、いわゆるピンホールス
キャンニング法も知られている。[0004] A so-called pinhole scanning in which a calorie meter having a pinhole covered thereon is arranged on the beam optical path, and the calorimeter and the pinhole are scanned in a direction perpendicular to the beam optical path (radial direction of the beam). The law is also known.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の測定方法では、次のような問題がある。However, the above-mentioned conventional measuring method has the following problems.
【０００６】すなわち、ビーム光路上でバーンパターン
を取りその径から推定する方法では、大まかなビーム径
しか得られないため、精度良くレーザービームの集光特
性を測定することができない。That is, in the method of estimating the burn pattern on the beam optical path and estimating the burn pattern from the diameter, only a rough beam diameter can be obtained, so that the laser beam focusing characteristics cannot be accurately measured.
【０００７】ＣＣＤ素子を用いる方法では、感度領域が
可視または近赤外域にしかないため、ＣＯ2 レーザー等
の遠赤外域のレーザー光には用いることができない。ま
た、焦電素子アレイは、感度領域が低いところにあるう
えに、ダイナミックレンジを十分に大きく取ることがで
きないため、高出力なパルス光を発生するＣＯ2 レーザ
ー等のレーザー光を直接測定することが困難であり、ま
た素子の損傷しきい値が低いうえ高価である。In the method using a CCD element, since the sensitivity range is only in the visible or near infrared region, it cannot be used for a laser beam in the far infrared region such as a CO 2 laser. In addition, since the pyroelectric element array has a low sensitivity range and cannot have a sufficiently large dynamic range, it is necessary to directly measure laser light such as a CO 2 laser that generates high-power pulsed light. And the device has a low damage threshold and is expensive.
【０００８】ピンホールスキャンニング法では、ピンホ
ールの後にエネルギーメーターを置くことにより、広い
ダイナミックレンジおよび高い感度を得ることができる
が、一点の測定毎にピンホールを動かすという動作を繰
り返すため、測定に時間がかかる。In the pinhole scanning method, a wide dynamic range and high sensitivity can be obtained by placing an energy meter after the pinhole. However, since the operation of moving the pinhole for each measurement of one point is repeated, the measurement is performed. It takes time.
【０００９】さらに、上記したいずれの方法も、レーザ
ービームの集光特性を測定する場合、ビーム光路上にお
いて、離れた２か所以上の場所で空間分布を測定しなけ
ればならないため、測定装置を一体化し、小形化するこ
とが困難であるという問題があった。Further, in any of the above-described methods, when measuring the light-gathering characteristics of a laser beam, the spatial distribution must be measured at two or more separate places on the beam optical path. There is a problem that it is difficult to integrate and reduce the size.
【００１０】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、広い周波数帯域およぴ広範なエネルギー
レベルにおいて、高速かつ高精度でレーザービームの伝
搬特性を測定することができ、かつ、小形で取扱いの容
易なレーザービームの伝搬特性測定装置を提供しようと
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and can measure the propagation characteristics of a laser beam at high speed and with high accuracy in a wide frequency band and a wide range of energy levels. Another object of the present invention is to provide a small and easy-to-handle laser beam propagation characteristic measuring apparatus.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のレー
ザービームの伝搬特性測定装置は、被測定レーザービー
ムを導入するレーザービーム導入手段と、前記レーザー
ビーム導入手段によって導入された被測定レーザービー
ムを集光する集光手段と、エネルギーメーターを具備
し、該エネルギーメーターによって前記被測定レーザー
ビームの空間強度分布を測定可能に構成され、前記集光
手段とこの集光手段による集光点との間の前記被測定レ
ーザービームの光路上に間隔を設けて配置された少なく
とも２つの空間強度分布測定手段と、前記被測定レーザ
ービームのエネルギーを測定し、被測定レーザービーム
のエネルギー変動をモニターするためのモニター用エネ
ルギー測定手段と、前記被測定レーザービームを分割し
て、前記空間強度分布測定手段および前記モニター用エ
ネルギー測定手段に入射させるビームスプリッターと、
前記空間強度分布測定手段および前記モニター用エネル
ギー測定手段の測定結果から、前記被測定レーザービー
ムの焦点位置および集光径を算出する演算手段とを備え
たことを特徴とする。That is, an apparatus for measuring the propagation characteristics of a laser beam according to the present invention comprises a laser beam introducing means for introducing a laser beam to be measured, and a laser beam to be measured introduced by the laser beam introducing means. A focusing means for focusing, and an energy meter, configured to be capable of measuring a spatial intensity distribution of the laser beam to be measured by the energy meter, between the focusing means and a focal point of the focusing means. At least two spatial intensity distribution measuring means arranged at intervals on the optical path of the laser beam to be measured, and for measuring the energy of the laser beam to be measured and monitoring the energy fluctuation of the laser beam to be measured. Monitoring energy measuring means, and dividing the laser beam to be measured into A beam splitter to be incident on the measurement means and the monitor energy measurement means,
A calculating means for calculating a focal position and a converging diameter of the laser beam to be measured from measurement results of the spatial intensity distribution measuring means and the monitoring energy measuring means.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成の本発明のレーザービームの伝搬特性
測定装置では、実際の光路上でビーム径を測定するので
はなく、光路上の一点に全反射ミラーまたは部分反射ミ
ラー等のレーザービーム導入手段を置くことによってビ
ームエネルギーを取り出し、そのビームの径を、間隔を
設けて配置された少なくとも２つの空間強度分布測定手
段によって測定する。According to the laser beam propagation characteristic measuring apparatus of the present invention having the above-described structure, a laser beam introducing means such as a total reflection mirror or a partial reflection mirror is provided at one point on the optical path instead of measuring the beam diameter on the actual optical path. And the beam energy is taken out, and the diameter of the beam is measured by at least two spatial intensity distribution measuring means arranged at intervals.
【００１３】この時、取り出したレーザービームに、レ
ンズまたは凹面鏡等の集光手段によって集光条件を与え
ることにより、実際の光路上でビーム径を測定する場合
に較べて、距離的に近い２点の位置における測定で精度
の高い結果を得ることができる。これによって、装置を
小形化することができ、移動性や操作性の向上を図るこ
とができる。At this time, by giving a focusing condition to the extracted laser beam by a focusing means such as a lens or a concave mirror, two points closer in distance than in the case where the beam diameter is measured on an actual optical path. A highly accurate result can be obtained in the measurement at the position of. As a result, the device can be downsized, and mobility and operability can be improved.
【００１４】また、検出器として、エネルギーメーター
を用いることにより、ＣＯ2 レーザー等の高強度の赤外
パルスレーザーもダイレクトに測定することができる。By using an energy meter as a detector, a high intensity infrared pulse laser such as a CO 2 laser can be directly measured.
【００１５】さらに、部分反射ミラー等のビームスプリ
ッターを用いて、取り出したレーザービームを分割し、
２つの空間強度分布測定手段等に入射させることによ
り、２点における空間強度分布の測定を同時に行うこと
ができ、測定時間を短縮することができる。Further, the extracted laser beam is split by using a beam splitter such as a partial reflection mirror.
By making the light incident on two spatial intensity distribution measuring means or the like, the spatial intensity distribution at two points can be measured at the same time, and the measurement time can be reduced.
【００１６】以下、空間強度分布測定手段において測定
された結果から、被測定レーザービームの焦点位置およ
び集光径を算出する方法についてさらに詳細に説明す
る。Hereinafter, a method for calculating the focal position and the converging diameter of the laser beam to be measured from the result measured by the spatial intensity distribution measuring means will be described in more detail.
【００１７】測定された空間強度分布は、最小二乗法に
よりガウス曲線、すなわち Ｉ＝Ｉ0 ｅｘｐ［−｛（ｒ−ｒ0 ）／ω｝2 ］ （１） に回帰させ、測定点におけるスポットサイズωを算出す
る。ここで、Ｉは空間分布における半径方向の座標ｒの
強度、ｒ0 はレーザービーム中心の座標、Ｉ0 はレーザ
ービーム中心の強度を表す。The measured spatial intensity distribution is regressed to a Gaussian curve, that is, I = I 0 exp [− ｛(rr− 0 ) / ω｝ 2 ] (1) by the least square method, and the spot size at the measurement point is obtained. ω is calculated. Here, I represents the intensity of the coordinates r in the radial direction in the spatial distribution, r 0 represents the coordinates of the center of the laser beam, and I 0 represents the intensity of the center of the laser beam.
【００１８】レーザービームの焦点位置と集光径は、装
置内に導入したレーザービームの光路上の２か所でビー
ム径ωを測定し、２点間の距離およびビーム径ωの変化
から求める。すなわち、レーザービーム（波長λ）の光
路における異なる２点（位置ｚ）において、ビーム径ω
を求めれば、ガウシアンビームの伝搬特性を記述する
式、 ω2 ＝ω0 2 ［１＋｛λ（ｚ−ｚ0 ）／（πω0 2 ）｝2 ］ （２） により、そのレーザービームの集光径ω0 、およびその
集光位置ｚ0 が得られる。また、レーザービームの波面
の曲率を表す式、 Ｒ＝（ｚ−ｚ0 ）［１＋｛πω0 2 ／（λ（ｚ−ｚ0 ））｝2 ］ （３） に代入すれば、波面の曲率Ｒからレーザービームの発散
角も計算することができる。The focal position and the condensing diameter of the laser beam are obtained by measuring the beam diameter ω at two places on the optical path of the laser beam introduced into the apparatus, and determining the distance between the two points and the change in the beam diameter ω. That is, at two different points (position z) in the optical path of the laser beam (wavelength λ), the beam diameter ω
Is obtained, an expression describing the propagation characteristics of the Gaussian beam is given by: ω 2 = ω 0 2 [1+ {λ (z−z 0 ) / (πω 0 2 )} 2 ] (2) The diameter ω 0 and the light condensing position z 0 are obtained. In addition, the equation representing the curvature of the wave front of the laser beam, R = (z−z 0 ) [1+ {πω 0 2 / (λ (z−z 0 ))} 2 ] (3) The divergence angle of the laser beam can also be calculated from R.
【００１９】ここで、前述したように、入射ビームを直
接測定するのではなく、凹面鏡またはレンズを使って集
光させ、レーザービーム径が大きく変化する２か所でス
ポットサイズωを測ることにより、２点間の距離を短く
し、測定精度を保持した上で装置全体をコンパクト化す
ることができる。ここで、凹面鏡またはレンズの前後で
レーザービームの曲率半径が変化するため、実際の光路
上でのレーザービームの曲率半径Ｒは、 １／Ｒ＝（１／Ｒm ）−（１／ｆ） （４） の関係を使って、装置内の曲率半径Ｒm から換算しなお
さなければならない。なお、ｆは凹面鏡またはレンズの
焦点距離を表す。Here, as described above, instead of directly measuring the incident beam, it is focused using a concave mirror or a lens, and the spot size ω is measured at two places where the laser beam diameter changes greatly. The distance between the two points can be shortened, and the entire device can be made compact while maintaining the measurement accuracy. Here, since the radius of curvature of the laser beam changes before and after the concave mirror or the lens, the radius of curvature R of the laser beam on the actual optical path is 1 / R = (1 / R m ) − (1 / f) ( 4) It must be converted from the radius of curvature R m in the apparatus by using the relationship of 4). Note that f represents the focal length of the concave mirror or lens.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】図１は、本発明の一実施例のレーザービー
ムの伝搬特性測定装置の構成を示すもので、同図に示す
ように、この実施例の装置には、被測定レーザービーム
Ｌを装置内に導入するためのレーザービーム導入ミラー
１が設けられている。このレーザービーム導入ミラー１
は、金属ミラーまたはビームスプリッターから構成され
ており、支持棒２に保持されている。FIG. 1 shows a configuration of a laser beam propagation characteristic measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. A laser beam introduction mirror 1 for introducing the laser beam into the inside is provided. This laser beam introduction mirror 1
Is constituted by a metal mirror or a beam splitter, and is held by the support rod 2.
【００２２】上記支持棒２は、装置内に導入された被測
定レーザービームＬが最初に反射されるＭｏ（モリブデ
ン）ミラー３に接続されており、この支持棒２には、レ
ーザービーム導入ミラー１とＭｏミラー３との距離を示
す指標が設けられている。また、レーザービーム導入ミ
ラー１は、Ｍｏミラー３に対して自由に角度を振れるよ
うに構成されており、被測定レーザービームＬと装置と
の位置関係を柔軟に設定できるようになっている。The support rod 2 is connected to a Mo (molybdenum) mirror 3 from which a laser beam L to be measured introduced into the apparatus is first reflected. An index indicating the distance between the Mo mirror 3 and the Mo mirror 3 is provided. Further, the laser beam introducing mirror 1 is configured to freely swing an angle with respect to the Mo mirror 3, so that the positional relationship between the laser beam L to be measured and the apparatus can be flexibly set.
【００２３】上記レーザービーム導入ミラー１によって
装置内に導入された被測定レーザービームＬは、Ｍｏミ
ラー３およびＭｏミラー４で反射され、アパーチャー５
を通って、ＫＣｌビームスプリッター６に導かれる。な
お、これらのＭｏミラー３およびＭｏミラー４は、ビー
ムのアライメントを行うためのものである。The laser beam L to be measured introduced into the apparatus by the laser beam introducing mirror 1 is reflected by the Mo mirror 3 and the Mo mirror 4 and is reflected by the aperture 5.
To the KCl beam splitter 6. The Mo mirror 3 and the Mo mirror 4 are for performing beam alignment.
【００２４】ＫＣｌビームスプリッター６に導かれた、
被測定レーザービームＬは、ここでその一部が取り出さ
れ、エネルギーモニター用エネルギーメーター７に導入
される。このエネルギーモニター用エネルギーメーター
７は、入射するレーザーパルスのエネルギーをモニター
し、エネルギーのばらつきを更生するためのものであ
る。なお、本実施例装置では、エネルギーモニター用エ
ネルギーメーター７および後述するエネルギーメーター
２１としてセンサーフィジックス社製のカロリーメータ
を用いた。Led to the KCl beam splitter 6,
Here, a part of the laser beam L to be measured is taken out and introduced into the energy meter 7 for energy monitoring. The energy monitor energy meter 7 monitors the energy of the incident laser pulse and regenerates the energy variation. In the apparatus of this embodiment, a calorimeter manufactured by Sensor Physics was used as the energy meter 7 for energy monitoring and the energy meter 21 described later.
【００２５】一方、ＫＣｌビームスプリッター６を通過
した被測定レーザービームＬは、次に曲率半径４ｍの凹
面鏡８に入射し、集光される。この凹面鏡８によって集
光される被測定レーザービームＬの光路上には、ＺｎＳ
ｅ板からなるビームスプリッター９、Ｍｏミラー１０、
アパーチャー１１、Ｍｏミラー１２がこの順で配置され
ている。On the other hand, the laser beam L to be measured having passed through the KCl beam splitter 6 is then incident on a concave mirror 8 having a radius of curvature of 4 m and is collected. On the optical path of the measured laser beam L condensed by the concave mirror 8, ZnS
e-beam splitter 9, Mo mirror 10,
The aperture 11 and the Mo mirror 12 are arranged in this order.
【００２６】上記ビームスプリッター９は、反射と透過
が５０％−５０％となるように設定されており、図２に
示すように、５０％の被測定レーザービームＬを９０度
下方に向けて反射するよう設定されている。このビーム
スプリッター９の下方には、第１の空間強度分布測定機
構１３が配置されている。また、Ｍｏミラー１２も、被
測定レーザービームＬを９０度下方に向けて反射するよ
う設定されており、その下方には、第２の空間強度分布
測定機構１４が配置されている。そして、凹面鏡８によ
って反射された直後において、第１の空間強度分布測定
機構１３により被測定レーザービームＬの空間強度分布
を測定し、これとともに、集光点の直前において第２の
空間強度分布測定機構１４により被測定レーザービーム
Ｌの空間強度分布を測定するように構成されている。The beam splitter 9 is set so that the reflection and transmission are 50% -50%. As shown in FIG. 2, the beam splitter 9 reflects 50% of the laser beam L to be measured downward by 90 degrees. Is set to Below the beam splitter 9, a first spatial intensity distribution measuring mechanism 13 is arranged. The Mo mirror 12 is also set so as to reflect the laser beam L to be measured downward by 90 degrees, and a second spatial intensity distribution measuring mechanism 14 is disposed below the Mo mirror 12. Immediately after being reflected by the concave mirror 8, the spatial intensity distribution of the laser beam L to be measured is measured by the first spatial intensity distribution measuring mechanism 13, and the second spatial intensity distribution measurement is performed immediately before the focal point. The mechanism 14 is configured to measure the spatial intensity distribution of the laser beam L to be measured.
【００２７】ここで、第１の空間強度分布測定機構１３
は、図２に示すように、被測定レーザービームＬを絞る
ためのピンホール２０と、このピンホール２０を通過し
てきた被測定レーザービームＬのエネルギーを測定する
エネルギーメーター２１と、これらのピンホール２０お
よびエネルギーメーター２１を被測定レーザービームＬ
のビーム径方向に走査するための走査ステージ２２等か
ら構成されている。走査ステージ２２は、後述するコン
ピュータによって制御され、ＣＯ2 レーザー等の測定を
行う場合は、ＣＯ2 レーザーのトリガー信号によって前
記ピンホール２０の径の大きさに相当する距離だけ断続
的に（パルスモーターの数十ステップ分）走査されるよ
うに構成されている。なお、第２の空間強度分布測定機
構１４も同様に構成されている。また、本実施例では、
走査ステージ２２としてＸ−Ｙ並進ステージを用いた。Here, the first spatial intensity distribution measuring mechanism 13
As shown in FIG. 2, a pinhole 20 for narrowing the laser beam L to be measured, an energy meter 21 for measuring the energy of the laser beam L to be measured passing through the pinhole 20, and these pinholes 20 and energy meter 21 are measured with laser beam L
And a scanning stage 22 for scanning in the beam radial direction. Scanning stage 22 is controlled by the later-described computer, CO 2 When measuring laser such as, CO 2 lasers the distance corresponding to the size of the diameter of the pinhole 20 intermittently (pulse motor by the trigger signal (Several tens steps). Note that the second spatial intensity distribution measuring mechanism 14 is similarly configured. In this embodiment,
An XY translation stage was used as the scanning stage 22.
【００２８】上記第１の空間強度分布測定機構１３およ
び第２の空間強度分布測定機構１４によって測定された
測定信号は、図３に示すように、増幅機３０で増幅され
た後、Ａ／Ｄコンバーター３１でデジタル信号に変換さ
れ、コンピュータ３２に入力される。The measurement signals measured by the first spatial intensity distribution measuring mechanism 13 and the second spatial intensity distribution measuring mechanism 14 are amplified by an amplifier 30 as shown in FIG. The signal is converted into a digital signal by the converter 31 and input to the computer 32.
【００２９】コンピュータ３２では、空間強度分布測定
機構１３および第２の空間強度分布測定機構１４からの
測定信号と、エネルギーモニター用エネルギーメーター
７からの測定信号に基づいて、最小二乗法により、前述
した（１）式のようなガウス曲線の回帰曲線を計算す
る。ここで、図４に測定された典型的なビーム形状を示
す。図４において、縦軸はビームの強度、横軸は径方向
位置を示しており、小円で測定点を、実線で算出された
ガウス曲線を示す。In the computer 32, based on the measurement signal from the spatial intensity distribution measuring mechanism 13 and the second spatial intensity distribution measuring mechanism 14 and the measurement signal from the energy meter 7 for energy monitoring, the computer 32 described above by the least square method. Calculate a regression curve of a Gaussian curve as in equation (1). Here, FIG. 4 shows a typical beam shape measured. In FIG. 4, the vertical axis indicates the beam intensity, and the horizontal axis indicates the radial position. The measurement points are indicated by small circles, and the Gaussian curve calculated by the solid line.
【００３０】コンピュータ３２は、第１の空間強度分布
測定機構１３および第２の空間強度分布測定機構１４に
よって測定された結果から、それぞれこのようなガウス
曲線を求め、ビーム径ωを求める。次に、これらのビー
ム径の値から、前述した（２）式を用いて、凹面鏡８に
よって反射された後のビームの集光特性、すなわち、集
光径ω0 および焦点位置ｚ0 を算出する。そして、支持
棒２に設けられた指標よって示されるレーザービーム導
入ミラー１とＭｏミラー３との距離を入力することによ
って、前述した（３）式、（４）式に基づいて、被測定
レーザービームＬの実際の集光特性を算出し、表示装置
３３に表示する。The computer 32 obtains such a Gaussian curve from the results measured by the first spatial intensity distribution measuring mechanism 13 and the second spatial intensity distribution measuring mechanism 14, and obtains the beam diameter ω. Next, from the values of these beam diameters, the condensing characteristics of the beam reflected by the concave mirror 8, that is, the condensing diameter ω 0 and the focal position z 0 are calculated by using the above-described equation (2). . Then, by inputting the distance between the laser beam introducing mirror 1 and the Mo mirror 3 indicated by the index provided on the support rod 2, the laser beam to be measured is calculated based on the above-described equations (3) and (4). The actual light condensing characteristic of L is calculated and displayed on the display device 33.
【００３１】以上のように構成された本実施例の装置
は、広帯域なエネルギーメーターおよび光学材料の最適
化により、紫外から赤外の広い波長域のレーザービーム
の伝搬特性の測定を行うことができる。また、広範なエ
ネルギーレベルのレーザービームを直接測定することが
でき、遠赤外の高出力レーザーであるＣＯ2 レーザー等
の測定に好適である。The apparatus of the present embodiment configured as described above can measure the propagation characteristics of a laser beam in a wide wavelength range from ultraviolet to infrared by optimizing a wideband energy meter and optical materials. . In addition, a laser beam having a wide range of energy levels can be directly measured, which is suitable for measurement of a CO 2 laser or the like, which is a far-infrared high-power laser.
【００３２】また、凹面鏡８を用いてレーザービームを
集光し、ビーム径変化の大きい２点で空間強度分布（ビ
ームプロファイル）を測定するので、装置を小形化する
ことができ、かつ、高精度な測定を行うことができる。
測定の分解能は、ピンホール２０の径によって異なる
が、最小値は走査ステージ２２のステップ間隔に依存す
るため、極めて高い分解能を得ることができる。Further, since the laser beam is condensed by using the concave mirror 8 and the spatial intensity distribution (beam profile) is measured at two points where the beam diameter changes greatly, the apparatus can be downsized and the precision can be improved. Measurement can be performed.
Although the resolution of the measurement depends on the diameter of the pinhole 20, the minimum value depends on the step interval of the scanning stage 22, so that an extremely high resolution can be obtained.
【００３３】さらに、レーザーパルスに同期させて走査
しつつ同時に２か所でレーザービームの空間強度分布の
測定を行うので、高速にレーザービームの伝搬特性を測
定することができる。測定時間は、レーザーパルスの平
均取り込み回数とパルス繰り返し速度によって決まる
が、本実施例装置では、１Ｈｚパルスに対しては、通常
２分となる。Further, since the spatial intensity distribution of the laser beam is measured at two places simultaneously while scanning in synchronization with the laser pulse, the propagation characteristics of the laser beam can be measured at high speed. The measurement time is determined by the average number of laser pulse acquisitions and the pulse repetition rate. In the present embodiment, the measurement time is usually 2 minutes for a 1 Hz pulse.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広い周波数帯域およぴ広範なエネルギーレベルにおい
て、高速かつ高精度でレーザービームの伝搬特性を測定
することができ、かつ、小形で取扱いの容易なレーザー
ビームの伝搬特性測定装置を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a small-sized and easy-to-handle laser beam propagation characteristic measuring device capable of measuring the propagation characteristics of a laser beam at high speed and with high accuracy in a wide frequency band and a wide range of energy levels. .
【図１】本発明の一実施例のレーザービームの伝搬特性
測定装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser beam propagation characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のレーザービームの伝搬特性測定装置の要
部構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of the laser beam propagation characteristic measuring device of FIG. 1;
【図３】図１のレーザービームの伝搬特性測定装置の要
部構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a main part of the laser beam propagation characteristic measuring device of FIG. 1;
【図４】図１のレーザービームの伝搬特性測定装置で測
定した結果の例を示す図。FIG. 4 is a view showing an example of a result measured by the laser beam propagation characteristic measuring device of FIG. 1;
１ レーザービーム導入ミラー ２ 支持棒 ３，４，１０，１２ Ｍｏミラー ５，１１ アパーチャー ６ ＫＣｌビームスプリッター ７ エネルギーモニター用エネルギーメーター ８ 凹面鏡 ９ ＺｎＳｅビームスプリッター １３ 第１の空間強度分布測定機構 １４ 第２の空間強度分布測定機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam introduction mirror 2 Support rod 3,4,10,12 Mo mirror 5,11 Aperture 6 KCl beam splitter 7 Energy monitor energy meter 8 Concave mirror 9 ZnSe beam splitter 13 First spatial intensity distribution measurement mechanism 14 Second Spatial intensity distribution measurement mechanism
Claims (2)
ービーム導入手段と、 前記レーザービーム導入手段によって導入された被測定
レーザービームを集光する集光手段と、 エネルギーメーターを具備し、該エネルギーメーターに
よって前記被測定レーザービームの空間強度分布を測定
可能に構成され、前記集光手段とこの集光手段による集
光点との間の前記被測定レーザービームの光路上に間隔
を設けて配置された少なくとも２つの空間強度分布測定
手段と、 前記被測定レーザービームのエネルギーを測定し、被測
定レーザービームのエネルギー変動をモニターするため
のモニター用エネルギー測定手段と、 前記被測定レーザービームを分割して、前記空間強度分
布測定手段および前記モニター用エネルギー測定手段に
入射させるビームスプリッターと、 前記空間強度分布測定手段および前記モニター用エネル
ギー測定手段の測定結果から、前記被測定レーザービー
ムの焦点位置および集光径を算出する演算手段とを備え
たことを特徴とするレーザービームの伝搬特性測定装
置。1. A laser beam introducing means for introducing a laser beam to be measured, a condensing means for condensing a laser beam to be measured introduced by the laser beam introducing means, and an energy meter, It is configured to be capable of measuring the spatial intensity distribution of the laser beam to be measured, and at least disposed at intervals on the optical path of the laser beam to be measured between the converging unit and the converging point by the converging unit. Two spatial intensity distribution measuring means, measuring energy of the laser beam to be measured, monitoring energy measuring means for monitoring energy fluctuation of the laser beam to be measured, and dividing the laser beam to be measured, Beam incident on spatial intensity distribution measuring means and energy measuring means for monitoring A beam splitter, comprising: a calculating unit that calculates a focal position and a converging diameter of the laser beam to be measured from measurement results of the spatial intensity distribution measuring unit and the monitoring energy measuring unit. Propagation characteristics measurement device.
性測定装置において、 前記空間強度分布測定手段は、前記被測定レーザービー
ムの一部を通過させて前記エネルギーメーターに入射さ
せるビーム制限手段と、このビーム制限手段および前記
エネルギーメーターを前記被測定レーザービームの径方
向に走査する走査手段とを具備し、 前記走査手段は、前記ビーム制限手段を通過する被測定
レーザービームの大きさ毎に、ステップ状に走査方向に
駆動されるよう構成されていることを特徴とするレーザ
ービームの伝搬特性測定装置。2. The laser beam propagation characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein said spatial intensity distribution measuring means is a beam limiting means for passing a part of said laser beam to be measured and causing said laser beam to be incident on said energy meter. Scanning means for scanning the beam limiting means and the energy meter in the radial direction of the laser beam to be measured, the scanning means, for each size of the laser beam to be measured passing through the beam limiting means, step A laser beam propagation characteristic measuring device configured to be driven in a scanning direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24511392A JP2627600B2 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Laser beam propagation characteristics measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24511392A JP2627600B2 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Laser beam propagation characteristics measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697539A JPH0697539A (en) | 1994-04-08 |
| JP2627600B2 true JP2627600B2 (en) | 1997-07-09 |
Family
ID=17128820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24511392A Expired - Lifetime JP2627600B2 (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Laser beam propagation characteristics measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2627600B2 (en) |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24511392A patent/JP2627600B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697539A (en) | 1994-04-08 |
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