JP4126828B2

JP4126828B2 - Optical fiber mounting position adjusting device and adjusting method

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Publication number: JP4126828B2
Application number: JP31910099A
Authority: JP
Inventors: 裕司竹中; ビーシャルマラリット; 啓介古田; 哲夫小島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP2001138084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機等のレーザ装置において、レーザ発振器から出射されたレーザビームの光ファイバ（ステップインデックスファイバ）への入射を最適な状態に調整するための光ファイバの取付位置調整装置および光ファイバ取付位置調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の光ファイバ取付位置調整装置の構成を示す側面図である。
図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器から出射されたレーザビーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレンズ２により集光されたレーザビーム、３はステップインデックスファイバ（以下も、単に光ファイバと略す）であって、３ａはその入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイバである。
また、４はレーザビーム入射側の光ファイバ３ａを取り付ける共に、取り付けられた入射側の光ファイバ３ａを自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホルダであり、５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを取り付ける出射側光ファイバ取付ホルダである。
【０００３】
また、１０１は出射側の光ファイバ３ｂから出射した出射レーザビーム１０ｃを受け止める、例えば、パワーメータ等のダンパ（ｄａｍｐｅｒ：減衰器）である。
尚、ステップインデックスファイバとは、屈折率がコア（中心部）内では一定であり、コアとクラッド（周辺部）の境界で階段的に変化している光ファイバのことである。
【０００４】
次に動作について説明する。レーザ発振器１から出射されたレーザビーム１０ａはレンズ２により集光されたレーザビーム１０ｂに変換され、入射側光ファイバ取付ホルダ４に取り付けられた入射側の光ファイバ３ａに入射する。
入射側の光ファイバ３ａから入り、出射側ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃは、パワーメータ等のダンパ１０１に入射する。
【０００５】
レーザビームが入射側の光ファイバ３ａへ入射する時の状態が最適な状態（即ち、入射されるレーザビームの光軸と光ファイバ３ａの中心軸が一致し、光りファイバ内をレーザビームが最も効率良く伝送される状態）であれば、出射されたレーザビーム１０ｃの形状が円形になることが判っているので、従来では、ダンパ１０１上での出射されたレーザビーム１０ｃのビーム強度分布を赤外線スコープ等で見ながら、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホルダ４に設けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて入射側の光ファイバ３ａの軸位置を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）に位置調整を行うことにより、出射側の光ファイバ３ｂの端部から出射されたレーザビーム１０ｃの形状が円形になるように調整していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の光ファイバ取付位置調整装置においては、光ファイバから出射後の実レーザビームの目視による判断に基づき調整するため、レーザ出力が高い場合、徐々にレーザ出力を上昇させながらの繰り返し調整が必要であり、非常に時間がかかるという問題点があった。
また、レーザビームが光ファイバへ入射する時の状態を最適な状態にするために、出射されたレーザビームの形状が円形状になるように作業者の目視判断によって入射側光ファイバ取付ホルダ４に設けられた入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）によって最適調整位置を行うので、調整作業者個人の主観的な判断で調整位置が決定されてしまい、調整精度にばらつきが発生すると共に、この判断をするには相当な熟練が必要であるという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、調整作業者の目視判断に頼ることなく、レーザビーム出力検出手段であるパワーメータの出力変化という極めて客観的な判断で、かつ、極めて容易に光ファイバ取付位置調整を行うことができる光ファイバ取付位置調整装置および光ファイバ取付位置調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置は、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力を上記レーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第１の設定手段と、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を上記レーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第２の設定手段と、上記第１あるいは第２の設定手段で設定された状態において、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置は、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面に配置され、所定形状の開口が形成された開口部材と、上記レーザビーム出力検出手段が上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状レーザビーム出力と外周部に現れるリング状のレーザビーム出力とを切り替えて検出することができるように、上記開口部材に形成された開口の位置を移動させることが可能な開口位置調整手段とを備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置は、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置させたものである。
【００１１】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置は、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置されると共に、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームを通過させるための第１の開口が形成された第１の開口部材と、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームを通過させるための第２の開口が形成された第２の開口部材と、上記第１の開口部材と上記第２の開口部材を上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面において切り替えて配置し、上記円形状のレーザビームまたは上記リング状のレーザビームのいずれか一方を上記レーザビーム受光部に入射させる開口部材切替手段とを備えたものである。
【００１２】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置は、レーザビーム出力検出手段からの出力値に応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動制御する自動制御手段をさらに備えたものである。
【００１３】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整方法は、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力をレーザビーム出力検出手段で検出できるように設定するステップと、この状態で上記入射されたレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、上記円形状のレーザビームの出力が極大となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップと、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を検出できるように設定するステップと、この状態で上記入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、上記リング状のレーザビームの出力が極小値となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップとを有したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、従来と同一符号は従来のものと同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態における光ファイバ取付位置調整装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は全体構成を示す側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の全体構成のうち出射側光ファイバ取付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側を上側から見た場合の部分上面図である。
図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器から出射されたレーザビーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレンズ２により集光されたレーザビーム、３はステップインデックスファイバ（以下、光ファイバと略す）であって、３ａはその入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイバである。
【００１５】
また、４はレーザビーム入射側の光ファイバ３ａを取り付けると共に、取り付けられた入射側の光ファイバ３ａを自在の方向（例えばＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホルダであり、５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダである。
また、６は中心に所定大きさの径を有した円形状の開口（穴）６ａが形成された開口部材、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータ（レーザビーム出力検出手段）である。
また、８は開口部材６とパワーメータ７を取り付け、出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側ファイバ取付ホルダ５に対して相対的に所定方向（例えば、矢印で図示されたような水平方向）に開口部材６の位置（即ち、開口６ａの位置）を可変できる開口位置調整機構（手段）、９はパワーメータ７の値を表示するテスタである。
【００１６】
次に動作について説明する。
レーザ発振器１から出射されたレーザビーム１０ａはレンズ２により集光されたレーザビーム１０ｂに変換され、入射側ファイバ取付ホルダ４に取り付けられた光ファイバ３ａに入射する。
入射側の光ファイバ３ａから入り、出射側ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃは、開口部材６の開口６ａを通過してパワーメータ（レーザビーム出力検出手段）７に入射し、その出力がテスタ９によって表示される。
ここで、開口部材６とパワーメータ７は、それぞれの中心を一致させて開口位置調整機構（手段）８に取り付けられている。
【００１７】
図２は、出射側の光ファイバ３ｂから出射されるレーザビーム１０ｃの断面形状を説明するための図である。
入射側の光ファイバ３ａとレンズ２により集光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一致するように調整されている場合、光ファイバ３ｂから出射されたレーザビーム１０ｃは図２（ａ）に示すように円形状のビームとなる。
しかし、光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光軸が一致するように調整されていない場合、図２（ｂ）に示すように円形状のレーザビームとその外周部にリング状に拡がるレーザビームの２つのレーザビームが現れてくる。
【００１８】
尚、光ファイバ（ステップインデックスファイバ）の特性上、光ファイバから出射されるリング状のレーザビーム角度は一義的に決まるので、出射側の光ファイバ３ｂの出射端面から開口位置調整機構（手段）８のレーザビームが照射される面までの距離が決めれば、リング状のレーザビームが現れる位置（即ち、円形状のレーザビームの中心からの半径方向の距離）は予めわかる。
このリング状に拡がるレーザビームが現れ始めると、即ち、光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光軸が調整されていないと、レーザビームの光ファイバ伝送効率は減少し始める。
【００１９】
従って、入射側の光ファイバ３ａとこれに入射される集光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一致していない時に現れるリング状に拡がるレーザビームの強さ（出力）をパワーメータ７にて検出し、この検出値が最小（即ち、リング状のレーザビームの出力値がほとんど検出されない状態）になるように入射側の光ファイバ取付ホルダ４に設けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を調整することによって、光ファイバ３ａの光軸と入射されるレーザビーム１０ｂとの光軸を正確に一致させる調整が可能になる。
【００２０】
次に、本実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置における取付位置調整方法について説明する。
まず、出射側光ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を一致させ、開口６ａを通過するレーザビーム１０ｃの出力をすべてパワーメータ７で検出できるようにしておく。
ここで、レーザ発振器１からレーザビーム１０ａを出射させ、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側の光ファイバ取付ホルダ４に設けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）により、入射側の光ファイバ端部の中心軸を、例えばＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向にを動かすと、その出力変化がパワーメータ７で検出され、テスタ９で表示される出力値は入射側の光ファイバ３ａのＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向への移動量に対して図３に示したような中央部になだらか（ほぼフラット）な極大値を有した特性を示す。
【００２１】
このように、まず、出射側の光ファイバ３ｂの出射端面から出射されるレーザビーム出力が図３に示したようなほぼフラットな極大値の範囲内に収まるように、予め光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて調整することを「粗調整」とする。
尚、図３は、本実施の形態１による光ファイバ取付位置調整装置における粗調整時の出力変化を表す図である。
【００２２】
図３において、軸移動量の両端において出力値が下がり始めるが、これはリング状のビームがすでに現れ、その度合いが大きいことを示し、入射側の光ファイバ３ａと集光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一致するように調整されていないことを示している。
光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光軸がある程度一致するように調整されている範囲は、図３に示した出力値の極大値がフラットである部分であるが、フラットな領域が広いので光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光軸が確実に一致するように調整されている正確な位置がわからない場合が多い。
【００２３】
そこで、入射レーザビーム１０ｂの光軸に対する入射側の光ファイバ３ａの最適な取り付け位置を正確に見つける方法（微調整）について以下に述べる。
図３に示された出力値がフラットな極大値を示す部分は、リング状のレーザビームが全く無いというわけではなく、調整位置からずれた領域ではわずかに存在している。
ただし、円形状のレーザビームの出力が強いために、リング状のレーザビームが現れたことによる微小なレーザビーム出力の減少が現れないだけである。
この発明は、リング状のレーザビームが現れたことによる微小なレーザビーム出力の減少を測定系を工夫することで検出することを特徴するものである。
【００２４】
図４は、本実施の形態１による光ファイバ取付位置調整装置における出射側の光ファイバ３ｂから出射されたレーザビーム１０ｃと開口とのパワーメータ７の受光部における相対位置を表す図である。
前述したように、出射側の光ファイバ３ｂの出射端面から開口位置調整機構（手段）８のレーザビームが照射される面までの距離が決まれば、リング状のレーザビームが現れる位置は予めわかるので、図４に示すようにリング状のレーザビームが現れる位置に開口位置調整機構（手段）８を動作させて、開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を合わせる。
さらに詳しくは、開口６ａの中心がリング状レーザビームの径方向の幅のほぼ中央部に位置するように開口位置調整機構（手段）８を調整する。
【００２５】
開口６ａの大きさは、リング状のレーザビームの一部のみを通過させ、円形のレーザビームはほぼ遮断できる径であれば良い。
具体的には、開口６ａの大きさは、開口６ａの半径をＲ１、円形状のレーザビームの半径をＲ２、円形状のレーザビームの中心Ｏからリング状のレーザビームの中央部までの距離をＲ３としたとき、“ Ｒ１＜Ｒ２ーＲ３ ”の関係を少なくとも満足し、さらに、開口６ａの直径はリング状のレーザビームの幅ｄよりも大きいことが望ましい。
【００２６】
図５は、実施の形態１による光ファイバ取付位置調整装置における微調整時の出力変化を表す図であり、図３のフラット部の任意の位置を出発点として、入射側の光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）により入射側の光ファイバ３ａを、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ動かしてやると、テスタ９で表示される出力値はＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向の移動量対して、図５に示したように極小値を示す。
この極小値が示すところの意味は、リング状のレーザビームの出力が極小値をとるということである。
即ち、入射側の光ファイバ３ａの光軸とこれに入射されるレーザビーム１０ｂの光軸とが一致していることを意味している。
従って、入射側光ファイバ取付ホルダ４に設けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて、入射側の光ファイバ３ａをＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ移動し、テスタ７で検出されるリング状のレーザビームの出力が極小値となる位置で入射側の光ファイバ３ａを固定することにより、最適な調整位置を正確に行うことができる。
【００２７】
このように、光ファイバの取付位置調整において、まず、出射側の光ファバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を一致させ、開口６ａを通過するレーザビーム１０ｃの出力をすべてパワーメータ７で検出できるように設定し、次に、入射側の光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、入射側の光ファイバ３ａの中心軸をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ移動し、テスタ７で検出されるレーザビーム１０ｃの出力が極大となるように入射側の光ファイバ３ａの取付位置を調整することを「粗調整」とするならば、開口位置調整機構（手段）８を動作させてリング状のレーザビームが現れる位置に開口６ａを移動させ、この状態で入射側の光ファイバ取付ホルダ４の入射側軸位置調整手段を用いて、入射側の光ファイバ３ａの中心軸をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ移動し、テスタ７で検出されるリング状のレーザビームの出力が極小値となるように入射側の光ファイバ３ａの位置を調整することは「微調整」になる。
本発明では、光ファイバの調整において、上述のような粗調整と微調整を切り替えることにより、正確、かつ、容易にファイバ調整を行うことができる。
【００２８】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２による光ファイバ取付位置調整装置の出射側光ファイバ取付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側の構成を示す図であり、図６（ａ）はその側面図、図６（ｂ）は上面図である。
図において、３ｂはレーザビームが出射される出射側の光ファイバ、５は出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダ、６は中心に所定大きさの径を有した円形状の開口（穴）６ａが形成された開口部材、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータ（レーザビーム出力検出手段）、２１は開口部材６位置のみを所定方向に変化させる開口位置調整機構（手段）、９はパワーメータ７の値を表示するテスタである。
【００２９】
図６に示した出力部側以外のその他の構成は、図１に示した実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置と同じである。
前述の実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置では、開口部材６とパワーメータ７がともに開口位置調整機構（手段）８に取り付けられており、開口６ａとパワーメータ７の相対的な位置関係は変化させない構成であった。
言い換えれば、出射側の光ファイバ３ｂに対して開口６ａとパワーメータ７の位置が位置調整機構（手段）８によって同時に移動させられる構成であった。
【００３０】
これに対して、本実施の形態２では、図６に示すように、出射側のファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸とパワーメータ７の相対的な位置関係は変化させずに、開口６ａの位置のみが変化するような開口位置調整機構（手段）２１を設けていることを特徴とする。
このような構成を採用することにより、出射側の光ファイバ３ｂの光軸中心とパワーメータ７の受光部（出力検出の可能な領域）の中心を予め一致させておけば、その相対的な位置関係は変化しないので、パワーメータ７の受光部の直径はリング状のレーザビームの出力を確実に検出できるだけの大きさがあればよいことになる。
即ち、パワーメータ７の受光部の直径はパワーメータ７の受光部位置におけるリング状のレーザビーム外周の直径と同等の大きさがあればよい。
【００３１】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３における光ファイバ取付位置調整装置の出射側光ファイバ取付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側の構成を示す上面図である。
図において、３ｂはレーザビームが出射される出射側の光ファイバ、５は出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダ、３１は中央部に所定大きさの径を有した円形状の第１の開口３１ａが形成された第１の開口部材、３２は周辺部に所定形状のスリット状の第の開口３２ａが形成された第２の開口部材、３３は第１の開口部材３１と第２の開口部材３２の位置を切り替える開口部材切替機構（手段）、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータ（れーざビーム出力検出手段）、９はパワーメータ７の値を表示するテスタである。
【００３２】
本実施の形態における光ファイバ取付位置調整装置の基本的な構成は前述した実施の形態１と同じであるが、実施の形態１では出射側光ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口部材６とパワーメータ７が取り付けられた位置調整機構（手段）８の相対的な位置関係が変化したのに対し、本実施の形態では出射側光ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸とパワーメータ７の受光部の中心とを予め一致させだ状態でその相対的な位置関係は変化させず、開口部材切替機構（手段）３３に取り付けられた２種類の開口（即ち、第１の開口３１ａ、第２の開口３２ａ）を切り替えることで光ファイバ位置調整を行うことを特徴とする。
【００３３】
図８に本実施の形態の最大の特徴である２種類の開口３１ａおよび３２ａの形状例を示す。
図８（ａ）は第１の開口部材を示し、図８（ｂ）は第２の開口部材を示しており、第１の開口部材３１には中心部に円形状の開口３１ａが形成されており、出射側の光ファイバ３ｂから出射される円形状のレーザビームのみもしくはその一部のみを通過させることができ、リング状のレーザビームはほぼ遮断する。
また、第２の開口部材３２にはその周辺部にリング状のスリットである第２の開口３２ａが形成されており、この第２の開口３２ａは出射側の光ファイバ３ｂから出射されるリング状のレーザビームのみもしくはその一部を通過させることができ、円形のビームはほぼ遮断する。
【００３４】
本実施の形態における光ファイバ位置調整装置も基本的な調整動作は実施の形態１とほぼ同様であり、粗調整を行うときは開口部材切り替え機構（手段）３３を動かし、中心部に第１の開口３１ａが形成された第１の開口部材３１をパワーメータ７の前に挿入する。
このとき、レーザ発振器１からレーザビーム１０ａを出射させ、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて入射側の光ファイバ３ａの中心軸を光ファイバに入射されるレーザビーム１０ｂの光軸に対して、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へ動かすと、その出力がパワーメータ７で検出され、テスタ９で表示される出力値はＸ、Ｙ、Ｚの各軸において図３のように極大値を示す。
【００３５】
また、微調整を行うときは開口部材切り替え機構（手段）３３を動かし、リング状のスリットである第２の開口３２ａが形成された第２の開口部材３２をパワーメータ７の前に挿入する。
この状態で、図３のフラット部の任意の位置を出発点として、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて入射側の光ファイバ３ａの中心軸を光ファイバに入射されるレーザビーム１０ｂの光軸に対して、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へ動かすと、テスタ９で表示される出力値はＸ、Ｙ、Ｚの各軸において図５のように極小値を示す。
【００３６】
極小値が示すところの意味は、出射側の光ファイバ３ｂから出射されたリング状のレーザビームの出力が極小値をとるということであり、従って、正確な調整位置を見つけることができる。
このように、本実施の形態による光ファイバ位置調整装置においては、開口部材切り替え機構（手段）３３を用いて２種類の開口を使い粗調整と微調整を簡単に切り替えることができるので、実施の形態１の場合に比べてさらに容易に光ファイバ位置調整を行うことができる。
尚、本実施の形態３ではリング状のスリットである第２の開口の形状として、図８（ｂ）に示したような４分割されたリング形状の例を示したが、第２の開口の形状はこれに限られるものではなく、リング状のレーザビームのみもしくはその一部を通過させることができる開口形状であれば、同様の効果が得られることは言うまでない。
【００３７】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４における光ファイバ取付位置調整装置の概略構成を示す図であり、図９（ａ）は全体構成を示す側面図、図９（ｂ）は図１（ａ）の全体構成のうち出射側光ファイバ取付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側を上側から見た場合の部分上面図である。
図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器から出射されたレーザビーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレンズ２により集光されたレーザビーム、３は光ファイバ（ステップインデックスファイバ）であって、３ａはその入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイバである。
【００３８】
また、４はレーザビーム入射側の光ファイバ３ａを取り付けると共に、取り付けられた入射側の光ファイバ３ａの中心軸を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホルダであり、５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダである。
【００３９】
また、６は中心に所定大きさの径を有した円形状の開口６ａが形成された開口部材、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータである。
また、８は開口部材６とパワーメータ７を取り付け、出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた出射側ファイバ取付ホルダ５に対して相対的に所定方向（例えば、矢印で図示されたような水平方向）に開口部材６の位置（即ち、開口６ａの位置）を可変できる開口位置調整機構（手段）、９はパワーメータ７の値を表示するテスタである。
【００４０】
前述した実施の形態１における光ファィバ取付位置調整装置では、入射側の光光ファイバ３ａを取り付けた入射側光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）は手動で行うものであったのに対して、本実施の形態４における光ファィバ取付位置調整装置では手動のかわりに圧電素子や小型高性能モータからなる自動制御機構（手段）４０を設け、これにより入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）の動作を制御し、入射側の光ファイバの中心軸を方向へ（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へ）自動的に位置調整を行うことを特徴とするものである。
【００４１】
基本的な動作は実施の形態１とほぼ同様であり、粗調整を行うときは、まず出射側の光ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を一致させておき、開口６ａを通過するレーザビーム１０ｃの出力をすべてパワーメータ７で検出できるようにしておく。
ここで、レーザ発振器１からレーザビーム１０ａを出射させ、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を自動制御機構（手段）４０により自動的に動かしてやる。
自動制御機構（手段）４０とテスタ９は連動しており、テスタ９で表示される出力値が極大値を示すまで自動制御機構（手段）４０は入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を制御して、入射側の光ファイバ３ｂの中心軸を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）へ自動的に動かす。
【００４２】
粗調整が完了すれば、次は微調整に移るのであるが、このときはリング状のレーザビームの位置に開口位置調整機構（手段）８を動作させて、開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を合わせる。
開口６ａの大きさは、リング状のレーザビームの一部のみを通過させ、円形状のレーザビームはほぼ遮断できる径であれば良い。
この状態で、自動制御機構（手段）４０は入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホルダ４の入射側ファイバ軸位置調整機構（手段）を制御して、入射側の光ファイバ３ｂの中心軸を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）へ自動的に動かす。
【００４３】
自動制御機構（手段）４０とテスタ９は連動しており、自動制御機構（手段）４０はテスタ９からの出力に基づいて、テスタ９で表示される出力値が極小値を示すまで、入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を自動的に制御する。
極小値が示すところの意味は、リング状ビームの出力が極小値をとるということであり、従って、正確な調整位置を見つけることができる。
本実施の形態では、このような構成を採用することにより、光ファイバ取付位置調整作業（即ち、入射されるレーザビームの光軸と光ファイバの中心軸を正確に一致させるための光ファイバ軸位置調整作業）において、人間が介在することがなく、定量的に、かつ、短時間のうちにファイバの取付位置を容易に調整することが可能になる。
【００４４】
尚、本実施の形態では、実施の形態１における光ファィバ取付位置調整装置に自動制御機構（手段）４０を取り付けた場合について説明したが、実施の形態２あるいは実施の形態３における光ファィバ取付位置調整装置３にこのような自動制御機構（手段）４０を取り付けても同様の効果が得られる。
また、自動制御機構（手段）４０は、テスタ９の出力値ではなく、直接パワーメータ７の出力値に基づいて入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を制御する構成であつてもかまわない。
【００４５】
【発明の効果】
この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力をレーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第１の設定手段と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力をレーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第２の設定手段と、第１あるいは第２の設定手段で設定された状態において、光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段とを備えたので、まず、第１の設定手段で設定された状態において、円形状のレーザビーム出力をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメータ）で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行った後、次に、第２の設定手段で設定された状態において、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を行うことが可能となり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行え光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。
【００４６】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面に配置され、所定形状の開口が形成された開口部材と、レーザビーム出力検出手段が上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状レーザビーム出力と外周部に現れるリング状のレーザビーム出力とを切り替えて検出することができるように、開口部材に形成された開口の位置を移動させることが可能な開口位置調整手段とを備えたので、まず、円形状のレーザビーム出力をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメータ）で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行った後、次に、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を行うことが可能となり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行える光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。
【００４７】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置によれば、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置しているので、レーザビーム出力検出手段（パワーメータ）の受光部の直径はレーザビーム出力検出手段の受光部位置におけるリング状のレーザビーム外周の直径と同等の大きさがあればよい。
従って、受光部面積の小さい安価なレーザビーム出力検出手段（パワーメータ）を用いても、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメータ）で検出することが可能であり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく客観的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行える安価な光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。
【００４８】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置されると共に、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームを通過させるための第１の開口が形成された第１の開口部材と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームを通過させるための第２の開口が形成された第２の開口部材と、第１の開口部材と第２の開口部材をレーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面において切り替えて配置し、円形状のレーザビームまたはリング状のレーザビームのいずれか一方をレーザビーム受光部に入射させる開口部材切替手段とを備えたので、まず、第１の開口部材が配置された状態において、円形状のレーザビーム出力をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメータ）で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行った後、次に、第２の開口部材が配置された状態において、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を行うことが可能であり、更に、第１の開口部材と第２の開口部材の切替は開口部材切替手段により簡単に行うことが可能であり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を作業性良く行える光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。
【００４９】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整装置によれば、レーザビーム出力検出手段からの出力値に応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動制御する自動制御手段をさらに備えたので、光ファイバ取付位置調整作業において、レーザビーム出力検出手段の出力値を作業者が目で見て判断しながら調整作業を行うという人間が介在する作業がなくなり、定量的に、かつ、短時間のうちにファイバの取付位置を容易に調整することが可能な光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。
【００５０】
また、この発明に係る光ファイバ取付位置調整方法によれば、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力をレーザビーム出力検出手段で検出できるように設定するステップと、この状態で入射されたレーザビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、円形状のレーザビームの出力が極大となるように光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップと、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を検出できるように設定するステップと、この状態で入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、リング状のレーザビームの出力が極小値となるように光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップとを有しているので、まず、円形状のレーザビーム出力をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行った後、次に、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を行うことが可能となり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行える光ファイバ取付位置調整方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置の構成を示す図である。
【図２】出射側の光ファイバから出射されるレーザビームの断面形状を説明するための図である。
【図３】実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置における粗調整時の出力変化を表す図である。
【図４】実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置における出射されたレーザビームと開口の相対位置を表す図である。
【図５】実施の形態１における光ファイバ取付位置調整装置における微調整時の出力変化を表す図である。
【図６】実施の形態２における光ファイバ取付位置調整装置の出力部側の構成を示す図である。
【図７】実施の形態３における光ファイバ取付位置調整装置の出力部側の構成を示す図である。
【図８】実施の形態３における光ファイバ取付位置調整装置の２種類の開口の形状例を表す図である。
【図９】実施の形態４における光ファイバ取付位置調整装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の光ファイバ取付位置調整装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１レーザ発振器２レンズ
３光ファイバ
３ａ入射側の光ファイバ３ｂ出射側の光ファイバ
４入射側光ファイバ取付ホルダ
５出射側光ファイバ取付ホルダ
６開口部材６ａ開口７パワーメータ
８開口位置調整機構（手段）９テスタ
１０ａレーザ発振器からの出射レーザビーム
１０ｂレンズで集光されるレーザビーム
１０ｃ出射側光ファイバから出射されるレーザビーム
２１開口位置調整機構（手段）
３１第１の開口部材３１ａ第１の開口
３２第２の開口部材３２ａ第２の開口
３３開口部材切り替え機構（手段）
４０自動制御機構（手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber mounting position adjusting device and a light for adjusting the incidence of a laser beam emitted from a laser oscillator to an optical fiber (step index fiber) in an optimum state in a laser apparatus such as a laser processing machine. The present invention relates to a fiber mounting position adjustment method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a side view showing a configuration of a conventional optical fiber attachment position adjusting device.
In the figure, 1 is a laser oscillator, 2 is a lens for condensing a laser beam 10a emitted from the laser oscillator, 10b is a laser beam condensed by the lens 2, and 3 is a step index fiber (hereinafter also referred to simply as an optical fiber). 3a is an optical fiber on the incident side, and 3b is an optical fiber on the output side.
Reference numeral 4 denotes an incident-side light that can be attached to the laser beam incident-side optical fiber 3a and that can adjust the position of the attached incident-side optical fiber 3a in any direction (for example, three axial directions of X, Y, and Z). An incident-side optical fiber mounting holder provided with a fiber axis position adjusting mechanism (means). Reference numeral 5 denotes an emitting-side optical fiber mounting holder for mounting the optical fiber 3b on the laser beam emitting side.
[0003]
Reference numeral 101 denotes a damper (attenuator) such as a power meter that receives the outgoing laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b on the outgoing side.
The step index fiber is an optical fiber whose refractive index is constant in the core (center portion) and changes stepwise at the boundary between the core and the clad (peripheral portion).
[0004]
Next, the operation will be described. The laser beam 10 a emitted from the laser oscillator 1 is converted into a laser beam 10 b condensed by the lens 2 and enters the incident side optical fiber 3 a attached to the incident side optical fiber attachment holder 4.
A laser beam 10c entering from the incident side optical fiber 3a and emitted from the emission side optical fiber 3b attached to the emission side fiber mounting holder 5 is incident on a damper 101 such as a power meter.
[0005]
The state when the laser beam is incident on the incident side optical fiber 3a is in an optimum state (that is, the optical axis of the incident laser beam coincides with the central axis of the optical fiber 3a, and the laser beam is most efficient in the optical fiber). In the case of a well-transmitted state), it is known that the shape of the emitted laser beam 10c is circular, and conventionally, the beam intensity distribution of the emitted laser beam 10c on the damper 101 is an infrared scope. Etc., the axial position of the incident side optical fiber 3a can be freely adjusted by using the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) provided in the incident side fiber mounting holder 4 to which the incident side optical fiber 3a is mounted. The position of the laser beam 10c emitted from the end of the optical fiber 3b on the emission side is adjusted by adjusting the position in the direction (for example, three axial directions of X, Y, and Z). It has been adjusted to be in shape.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional optical fiber attachment position adjusting device described above, adjustment is performed based on visual judgment of the actual laser beam after being emitted from the optical fiber. Therefore, when the laser output is high, the laser output is repeatedly increased gradually. Adjustment was necessary and there was a problem that it took a very long time.
Further, in order to optimize the state when the laser beam is incident on the optical fiber, the incident-side optical fiber mounting holder 4 is visually determined by the operator so that the shape of the emitted laser beam is circular. Since the optimum adjustment position is performed by the incident-side optical fiber axis position adjustment mechanism (means) provided, the adjustment position is determined by the subjective judgment of the individual adjustment operator, resulting in variations in adjustment accuracy. There was a problem that considerable skill was required to make a judgment.
[0007]
This invention was made to solve the above problems, and without relying on the visual judgment of the adjustment operator, with a very objective judgment of the output change of the power meter that is a laser beam output detection means, And it aims at providing the optical fiber attachment position adjustment apparatus and optical fiber attachment position adjustment method which can adjust an optical fiber attachment position very easily.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An optical fiber mounting position adjusting device according to the present invention comprises a laser beam output detecting means for detecting the magnitude of the output of a laser beam emitted from an emission side end of an optical fiber that transmits and emits an incident laser beam. A first setting means capable of setting the laser beam output detecting means to detect an output of a circular laser beam appearing at a center portion of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber, and the light A second setting means capable of setting the laser beam output detecting means to detect an output of a ring-shaped laser beam appearing on the outer peripheral portion of the laser beam emitted from the emission side end of the fiber; In the state set by the setting means of 2, the axial position of the incident side end of the optical fiber is set with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber. It is obtained and a position adjustable input side optical fiber axis position adjusting means in the direction of standing.
[0009]
Also, the optical fiber mounting position adjusting device according to the present invention is a laser beam output detector that detects the magnitude of the output of the laser beam emitted from the exit end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam. Means, an incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end portion of the optical fiber in any direction with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber, and the laser An opening member disposed in front of the laser beam receiving portion of the beam output detecting means and having an opening of a predetermined shape, and the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber by the laser beam output detecting means It is formed on the opening member so that it can be detected by switching between a circular laser beam output appearing at the part and a ring-shaped laser beam output appearing at the outer peripheral part. And in which the position of the opening to be moved and a opening position adjusting means possible.
[0010]
The optical fiber attachment position adjusting device according to the present invention is arranged such that the optical axis of the laser beam emitted from the emission side end portion of the optical fiber and the center of the laser beam receiving portion of the laser beam output detecting means are matched in advance. It is a thing.
[0011]
Further, the optical fiber mounting position adjusting device according to the present invention preliminarily aligns the optical axis of the laser beam emitted from the exit end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam and the center of the laser beam receiving unit. Laser beam output detecting means for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber and an optical axis of the laser beam incident on the optical fiber. On the other hand, an incident-side optical fiber axial position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in any direction, and a central portion of the laser beam emitted from the output-side end of the optical fiber. A first opening member formed with a first opening for allowing the appearing circular laser beam to pass therethrough, and an outer peripheral portion of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber; A second opening member formed with a second opening for allowing the ring-shaped laser beam to pass therethrough, and the first opening member and the second opening member to receive the laser beam of the laser beam output detecting means. And an opening member switching unit that switches between the circular laser beam and the ring-shaped laser beam to enter the laser beam receiving unit.
[0012]
The optical fiber attachment position adjusting device according to the present invention further includes automatic control means for automatically controlling the incident side optical fiber axis position adjusting means in accordance with the output value from the laser beam output detecting means.
[0013]
Also, the optical fiber mounting position adjusting method according to the present invention enables the laser beam output detection means to detect the output of the circular laser beam that appears at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber. Using the incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in any direction with respect to the optical axis of the incident laser beam in this state Adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber so that the output of the circular laser beam is maximized, and the outer periphery of the laser beam emitted from the output side end of the optical fiber. A step of setting so that the output of the ring-shaped laser beam appearing on the laser beam can be detected, and in this state, using the incident-side optical fiber axis position adjusting means, the ring-shaped laser beam Those having the step of outputting of the beam to adjust the axial position of the entrance end of the optical fiber so that the minimum value.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals as in the prior art represent the same or equivalent ones as in the prior art.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical fiber mounting position adjusting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a side view showing the overall configuration, and FIG. 2) is a partial top view when the output unit side including the output side optical fiber mounting holder 5 or the power meter 7 is viewed from above.
In the figure, 1 is a laser oscillator, 2 is a lens for condensing a laser beam 10a emitted from the laser oscillator, 10b is a laser beam condensed by the lens 2, and 3 is a step index fiber (hereinafter abbreviated as an optical fiber). 3a is an optical fiber on the incident side, and 3b is an optical fiber on the output side.
[0015]
Reference numeral 4 denotes an optical fiber 3a on the laser beam incident side, and an incident side optical fiber capable of adjusting the position of the optical fiber 3a on the incident side in any direction (for example, three axial directions of X, Y, and Z). An incident side optical fiber mounting holder provided with an axial position adjusting mechanism (means), and 5 is an output side optical fiber mounting holder to which an optical fiber 3b on the laser beam emitting side is mounted.
Reference numeral 6 denotes an opening member in which a circular opening (hole) 6a having a diameter of a predetermined size is formed at the center, and 7 denotes a power meter that detects the output of the laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b on the emission side. (Laser beam output detection means).
Reference numeral 8 denotes a predetermined direction (for example, a horizontal direction as shown by an arrow) relative to the output side fiber mounting holder 5 to which the opening member 6 and the power meter 7 are attached and the output side optical fiber 3b is attached. An opening position adjusting mechanism (means) 9 that can change the position of the opening member 6 (that is, the position of the opening 6 a), and a tester 9 displays the value of the power meter 7.
[0016]
Next, the operation will be described.
The laser beam 10 a emitted from the laser oscillator 1 is converted into a laser beam 10 b condensed by the lens 2 and enters the optical fiber 3 a attached to the incident side fiber attachment holder 4.
The laser beam 10c entering from the incident side optical fiber 3a and emitted from the emission side optical fiber 3b attached to the emission side fiber mounting holder 5 passes through the opening 6a of the opening member 6 and is a power meter (laser beam output detection). Means) 7 and the output is displayed by the tester 9.
Here, the opening member 6 and the power meter 7 are attached to the opening position adjusting mechanism (means) 8 with their centers aligned.
[0017]
FIG. 2 is a view for explaining the cross-sectional shape of the laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b on the emission side.
When the optical fiber 3a on the incident side and the optical axis of the laser beam 10b collected by the lens 2 are adjusted so as to coincide with each other, the laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b is as shown in FIG. It becomes a circular beam.
However, when the optical axes of the optical fiber 3a and the laser beam 10b are not adjusted so as to coincide with each other, as shown in FIG. 2B, 2 of the circular laser beam and the laser beam spreading in a ring shape on the outer periphery thereof are provided. Two laser beams appear.
[0018]
Since the ring-shaped laser beam angle emitted from the optical fiber is uniquely determined due to the characteristics of the optical fiber (step index fiber), the opening position adjusting mechanism (means) 8 from the emission end face of the optical fiber 3b on the emission side. If the distance to the surface irradiated with the laser beam is determined, the position where the ring-shaped laser beam appears (that is, the radial distance from the center of the circular laser beam) can be known in advance.
When the laser beam spreading in a ring shape starts to appear, that is, when the optical axes of the optical fiber 3a and the laser beam 10b are not adjusted, the optical fiber transmission efficiency of the laser beam starts to decrease.
[0019]
Therefore, the power meter 7 detects the intensity (output) of the laser beam spreading in a ring shape that appears when the optical fiber 3a on the incident side and the optical axis of the focused laser beam 10b incident thereon do not coincide. The incident-side optical fiber axis position adjusting mechanism (provided on the incident-side optical fiber mounting holder 4) so that the detected value is minimized (that is, the output value of the ring-shaped laser beam is hardly detected). By adjusting (means), it is possible to adjust the optical axis of the optical fiber 3a and the optical axis of the incident laser beam 10b accurately.
[0020]
Next, a mounting position adjusting method in the optical fiber mounting position adjusting apparatus according to the first embodiment will be described.
First, the optical axis of the output-side optical fiber 3b attached to the output-side optical fiber mounting holder 5 is aligned with the central axis of the opening 6a and the power meter 7, and the output of the laser beam 10c passing through the opening 6a is all set to the power meter. 7 so that it can be detected.
Here, a laser beam 10a is emitted from the laser oscillator 1, and incident by an incident-side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) provided in the incident-side optical fiber mounting holder 4 to which the incident-side optical fiber 3a is attached. When the central axis of the end of the optical fiber on the side is moved, for example, in the three axis directions of X, Y, and Z, the output change is detected by the power meter 7, and the output value displayed by the tester 9 is the incident side light. FIG. 3 shows a characteristic having a gentle maximum value (approximately flat) at the center as shown in FIG. 3 with respect to the movement amount of the fiber 3a in the X, Y, and Z axial directions.
[0021]
Thus, first, the optical fiber axis position adjustment mechanism is previously set so that the laser beam output emitted from the emission end face of the optical fiber 3b on the emission side falls within the substantially flat maximum value range as shown in FIG. Adjustment using (means) is referred to as “rough adjustment”.
FIG. 3 is a diagram showing an output change at the time of coarse adjustment in the optical fiber attachment position adjusting device according to the first embodiment.
[0022]
In FIG. 3, the output value starts to decrease at both ends of the axial movement amount. This indicates that a ring-shaped beam has already appeared and the degree thereof is large. The incident-side optical fiber 3a and the condensed laser beam 10b It indicates that the optical axes are not adjusted to coincide.
The range in which the optical axes of the optical fiber 3a and the laser beam 10b are adjusted to coincide to some extent is a portion where the maximum value of the output value shown in FIG. 3 is flat, but the optical fiber is wide because the flat region is wide. In many cases, the exact position adjusted so that the optical axes of the laser beam 3a and the optical axis of the laser beam 10b coincide with each other is not known.
[0023]
Therefore, a method (fine adjustment) for accurately finding the optimum mounting position of the incident side optical fiber 3a with respect to the optical axis of the incident laser beam 10b will be described below.
The portion where the output value shown in FIG. 3 shows a flat maximum value does not mean that there is no ring-shaped laser beam, and is slightly present in a region shifted from the adjustment position.
However, since the output of the circular laser beam is strong, only a small decrease in the laser beam output due to the appearance of the ring-shaped laser beam does not appear.
The present invention is characterized in that a minute decrease in laser beam output due to the appearance of a ring-shaped laser beam is detected by devising a measurement system.
[0024]
FIG. 4 is a diagram showing the relative position of the laser beam 10c emitted from the emission-side optical fiber 3b and the opening in the light receiving portion of the power meter 7 in the optical fiber attachment position adjusting device according to the first embodiment.
As described above, if the distance from the exit end face of the exit side optical fiber 3b to the surface irradiated with the laser beam of the aperture position adjusting mechanism (means) 8 is determined, the position where the ring-shaped laser beam appears can be known in advance. As shown in FIG. 4, the opening position adjusting mechanism (means) 8 is operated at the position where the ring-shaped laser beam appears, and the central axes of the opening 6a and the power meter 7 are aligned.
More specifically, the opening position adjusting mechanism (means) 8 is adjusted so that the center of the opening 6a is located at substantially the center of the radial width of the ring-shaped laser beam.
[0025]
The size of the opening 6a may be a diameter that allows only a part of the ring-shaped laser beam to pass therethrough and can substantially block the circular laser beam.
Specifically, the size of the opening 6a is defined by the radius of the opening 6a as R1, the radius of the circular laser beam as R2, and the distance from the center O of the circular laser beam to the center of the ring-shaped laser beam. When R3, it is desirable that at least the relationship of “R1 <R2-R3” is satisfied, and the diameter of the opening 6a is larger than the width d of the ring-shaped laser beam.
[0026]
FIG. 5 is a diagram illustrating an output change at the time of fine adjustment in the optical fiber mounting position adjusting device according to the first embodiment. The optical fiber mounting holder 4 on the incident side is started from an arbitrary position of the flat portion in FIG. When the incident side optical fiber 3a is moved in the three axial directions of X, Y, Z, for example, by the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means), the output values displayed by the tester 9 are X, Y , Z shows the minimum value as shown in FIG.
The meaning of the minimum value is that the output of the ring-shaped laser beam takes the minimum value.
That is, it means that the optical axis of the optical fiber 3a on the incident side coincides with the optical axis of the laser beam 10b incident thereon.
Therefore, using the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) provided in the incident side optical fiber mounting holder 4, the incident side optical fiber 3a is moved in the three axial directions of X, Y, and Z, respectively. By fixing the incident-side optical fiber 3a at a position where the output of the ring-shaped laser beam detected by the tester 7 becomes a minimum value, the optimum adjustment position can be accurately performed.
[0027]
Thus, in adjusting the mounting position of the optical fiber, first, the optical axis of the outgoing optical fiber 3b attached to the outgoing optical fiber mounting holder 5 is matched with the central axis of the opening 6a and the power meter 7, and the opening is adjusted. The output of the laser beam 10c passing through 6a is set so that it can be detected by the power meter 7, and then the incident side light is adjusted by using the incident side optical fiber axis position adjusting means of the incident side optical fiber mounting holder 4. The center axis of the fiber 3a is moved in the three axis directions of X, Y, and Z, respectively, and the attachment position of the optical fiber 3a on the incident side is adjusted so that the output of the laser beam 10c detected by the tester 7 is maximized. Is “rough adjustment”, the aperture position adjusting mechanism (means) 8 is operated to move the aperture 6a to the position where the ring-shaped laser beam appears, and in this state the optical fiber on the incident side is moved. Using the incident side axial position adjusting means of the mounting holder 4, the central axis of the incident side optical fiber 3 a is moved in the three axial directions of X, Y, and Z, respectively, and the ring-shaped laser beam detected by the tester 7 is detected. Adjusting the position of the optical fiber 3a on the incident side so that the output becomes the minimum value is “fine adjustment”.
In the present invention, in the adjustment of the optical fiber, the fiber adjustment can be performed accurately and easily by switching between the coarse adjustment and the fine adjustment as described above.
[0028]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the output unit side including the output side optical fiber mounting holder 5 or the power meter 7 of the optical fiber mounting position adjusting apparatus according to the second embodiment, and FIG. 6 (a) is a side view thereof. FIG. 6B is a top view.
In the figure, 3b is an output side optical fiber from which a laser beam is emitted, 5 is an output side optical fiber mounting holder to which the output side optical fiber 3b is attached, and 6 is a circular shape having a predetermined diameter in the center. An opening member in which an opening (hole) 6a is formed, 7 is a power meter (laser beam output detection means) for detecting the output of the laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b on the emission side, and 21 is a predetermined position only for the opening member 6 position. An opening position adjusting mechanism (means) for changing the direction, 9 is a tester for displaying the value of the power meter 7.
[0029]
The rest of the configuration other than the output unit side shown in FIG. 6 is the same as that of the optical fiber attachment position adjusting device in the first embodiment shown in FIG.
In the optical fiber attachment position adjusting device in the first embodiment, the opening member 6 and the power meter 7 are both attached to the opening position adjusting mechanism (means) 8, and the relative positional relationship between the opening 6 a and the power meter 7. The configuration was not changed.
In other words, the position of the opening 6a and the power meter 7 is simultaneously moved by the position adjusting mechanism (means) 8 with respect to the optical fiber 3b on the emission side.
[0030]
In contrast, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the relative positional relationship between the optical axis of the output-side optical fiber 3b attached to the output-side fiber mounting holder 5 and the power meter 7 is An opening position adjusting mechanism (means) 21 that changes only the position of the opening 6a without being changed is provided.
By adopting such a configuration, if the center of the optical axis of the optical fiber 3b on the emission side and the center of the light receiving portion (area where output can be detected) of the power meter 7 are matched in advance, the relative position thereof Since the relationship does not change, the diameter of the light receiving portion of the power meter 7 only needs to be large enough to reliably detect the output of the ring-shaped laser beam.
That is, the diameter of the light receiving portion of the power meter 7 only needs to be equal to the diameter of the outer periphery of the ring-shaped laser beam at the position of the light receiving portion of the power meter 7.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a top view showing a configuration on the output unit side including the output side optical fiber mounting holder 5 or the power meter 7 of the optical fiber mounting position adjusting apparatus in the third embodiment.
In the figure, 3b is an output side optical fiber from which a laser beam is emitted, 5 is an output side optical fiber mounting holder to which the output side optical fiber 3b is attached, and 31 is a circular shape having a diameter of a predetermined size at the center. The first opening member in which the first opening 31a is formed, 32 is the second opening member in which the slit-shaped first opening 32a having a predetermined shape is formed in the peripheral portion, and 33 is the first opening member 31. An opening member switching mechanism (means) for switching the position of the second opening member 32, 7 is a power meter (rail beam output detection means) for detecting the output of the laser beam 10c emitted from the optical fiber 3b on the emission side, 9 Is a tester for displaying the value of the power meter 7.
[0032]
The basic configuration of the optical fiber mounting position adjusting device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but in the first embodiment, the outgoing side optical fiber attached to the outgoing side optical fiber mounting holder 5 is used. While the relative positional relationship of the position adjusting mechanism (means) 8 to which the optical axis 3b, the aperture member 6 and the power meter 7 are attached has changed, in this embodiment, it is attached to the output side optical fiber attachment holder 5. When the optical axis of the optical fiber 3b on the output side and the center of the light receiving portion of the power meter 7 are matched in advance, the relative positional relationship is not changed and is attached to the opening member switching mechanism (means) 33. The optical fiber position adjustment is performed by switching between two types of openings (that is, the first opening 31a and the second opening 32a).
[0033]
FIG. 8 shows an example of the shape of the two types of openings 31a and 32a, which is the greatest feature of the present embodiment.
FIG. 8A shows the first opening member, and FIG. 8B shows the second opening member. The first opening member 31 has a circular opening 31a formed at the center. Thus, only a circular laser beam emitted from the optical fiber 3b on the emission side or only a part thereof can be passed, and the ring-shaped laser beam is substantially blocked.
Further, the second opening member 32 is formed with a second opening 32a, which is a ring-shaped slit, in the periphery thereof, and the second opening 32a is a ring shape emitted from the optical fiber 3b on the emission side. Only a part of the laser beam or a part thereof can be passed, and the circular beam is substantially blocked.
[0034]
The basic adjustment operation of the optical fiber position adjusting apparatus in the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment. When coarse adjustment is performed, the opening member switching mechanism (means) 33 is moved, and the first portion is arranged at the center. The first opening member 31 in which the opening 31 a is formed is inserted in front of the power meter 7.
At this time, a laser beam 10 a is emitted from the laser oscillator 1, and an incident side optical fiber axial position adjusting mechanism (means) of the incident side optical fiber mounting holder 4 to which the incident side optical fiber 3 a is attached is used. When the central axis of 3a is moved in the three axis directions of X, Y, Z, for example, with respect to the optical axis of the laser beam 10b incident on the optical fiber, the output is detected by the power meter 7 and displayed on the tester 9 As shown in FIG. 3, the output values to be output have maximum values on the X, Y, and Z axes.
[0035]
When fine adjustment is performed, the opening member switching mechanism (means) 33 is moved, and the second opening member 32 formed with the second opening 32 a that is a ring-shaped slit is inserted in front of the power meter 7.
In this state, starting from an arbitrary position of the flat portion in FIG. 3, the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) of the incident side fiber mounting holder 4 to which the incident side optical fiber 3a is attached is used. When the center axis of the optical fiber 3a is moved in the three axial directions of X, Y, and Z with respect to the optical axis of the laser beam 10b incident on the optical fiber, for example, the output value displayed by the tester 9 is X, As shown in FIG. 5, the minimum value is shown in each of the Y and Z axes.
[0036]
The meaning of the minimum value is that the output of the ring-shaped laser beam emitted from the optical fiber 3b on the emission side takes the minimum value, and therefore an accurate adjustment position can be found.
As described above, in the optical fiber position adjusting device according to the present embodiment, since the opening member switching mechanism (means) 33 can be used to easily switch between coarse adjustment and fine adjustment using two types of openings, The optical fiber position can be adjusted more easily than in the first embodiment.
In the third embodiment, an example of the ring shape divided into four as shown in FIG. 8B is shown as the shape of the second opening which is a ring-shaped slit. The shape is not limited to this, and it goes without saying that the same effect can be obtained as long as it is an aperture shape that allows only a ring-shaped laser beam or a part thereof to pass therethrough.
[0037]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an optical fiber mounting position adjusting device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 9A is a side view showing the overall configuration, and FIG. 9B is FIG. 2) is a partial top view when the output unit side including the output side optical fiber mounting holder 5 or the power meter 7 is viewed from above.
In the figure, 1 is a laser oscillator, 2 is a lens for condensing a laser beam 10a emitted from the laser oscillator, 10b is a laser beam collected by the lens 2, and 3 is an optical fiber (step index fiber), 3a is an optical fiber on the incident side, and 3b is an optical fiber on the output side.
[0038]
Reference numeral 4 indicates that the optical fiber 3a on the laser beam incident side can be attached, and the center axis of the attached optical fiber 3a on the incident side can be adjusted in any direction (for example, three axial directions of X, Y, and Z). An incident-side optical fiber attachment holder provided with an incident-side optical fiber axis position adjusting mechanism (means), and 5 is an emission-side optical fiber attachment holder to which an optical fiber 3b on the laser beam emission side is attached.
[0039]
Reference numeral 6 denotes an opening member in which a circular opening 6a having a diameter of a predetermined size is formed at the center, and 7 denotes a power meter for detecting the output of the laser beam 10c emitted from the emission-side optical fiber 3b.
Reference numeral 8 denotes a predetermined direction (for example, a horizontal direction as shown by an arrow) relative to the output side fiber mounting holder 5 to which the opening member 6 and the power meter 7 are attached and the output side optical fiber 3b is attached. An opening position adjusting mechanism (means) 9 that can change the position of the opening member 6 (that is, the position of the opening 6 a), and a tester 9 displays the value of the power meter 7.
[0040]
In the optical fiber mounting position adjusting device in the first embodiment described above, the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) of the incident side optical fiber mounting holder 4 to which the incident side optical optical fiber 3a is mounted is manually performed. On the other hand, in the optical fiber mounting position adjusting apparatus according to the fourth embodiment, an automatic control mechanism (means) 40 including a piezoelectric element and a small high-performance motor is provided instead of manual operation. Controlling the operation of the position adjustment mechanism (means) and automatically adjusting the position of the central axis of the optical fiber on the incident side in the direction (for example, in the three-axis directions of X, Y, and Z) It is.
[0041]
The basic operation is almost the same as that of the first embodiment. When coarse adjustment is performed, first, the optical axis, the opening 6a, and the power meter of the output-side optical fiber 3b attached to the output-side optical fiber mounting holder 5 are used. 7 so that the output of the laser beam 10c passing through the opening 6a can be detected by the power meter 7.
Here, the laser beam 10a is emitted from the laser oscillator 1, and the incident-side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) of the incident-side optical fiber mounting holder 4 to which the incident-side optical fiber 3a is attached is automatically controlled. I will move it automatically.
The automatic control mechanism (means) 40 and the tester 9 are interlocked, and the automatic control mechanism (means) 40 does not operate the incident side optical fiber axis position adjustment mechanism (means) until the output value displayed on the tester 9 shows the maximum value. By controlling, the central axis of the optical fiber 3b on the incident side is automatically moved in any direction (for example, three axial directions of X, Y, and Z).
[0042]
When the coarse adjustment is completed, the next is fine adjustment. At this time, the opening position adjusting mechanism (means) 8 is operated at the position of the ring-shaped laser beam, and the opening 6a and the central axis of the power meter 7 are operated. Adjust.
The size of the opening 6a may be a diameter that allows only a part of the ring-shaped laser beam to pass therethrough and can substantially block the circular laser beam.
In this state, the automatic control mechanism (means) 40 controls the incident-side fiber axis position adjusting mechanism (means) of the incident-side fiber mounting holder 4 to which the incident-side optical fiber 3a is attached. The central axis is automatically moved in any direction (for example, three axis directions of X, Y, and Z).
[0043]
The automatic control mechanism (means) 40 and the tester 9 are interlocked, and the automatic control mechanism (means) 40 is based on the output from the tester 9 until the output value displayed on the tester 9 shows a minimum value. The optical fiber axis position adjusting mechanism (means) is automatically controlled.
The meaning of the local minimum value is that the output of the ring-shaped beam takes the local minimum value, so that an accurate adjustment position can be found.
In the present embodiment, by adopting such a configuration, the optical fiber mounting position adjustment operation (that is, the optical fiber axis position for accurately matching the optical axis of the incident laser beam and the central axis of the optical fiber). In the adjustment operation), it is possible to easily adjust the fiber mounting position quantitatively and within a short time without human intervention.
[0044]
In this embodiment, the case where the automatic control mechanism (means) 40 is attached to the optical fiber attachment position adjusting device in Embodiment 1 has been described. However, the optical fiber attachment position in Embodiment 2 or Embodiment 3 is described. Even if such an automatic control mechanism (means) 40 is attached to the adjusting device 3, the same effect can be obtained.
Further, the automatic control mechanism (means) 40 may be configured to control the incident side optical fiber axis position adjusting mechanism (means) directly based on the output value of the power meter 7 instead of the output value of the tester 9. .
[0045]
【The invention's effect】
According to the optical fiber mounting position adjusting apparatus according to the present invention, the laser beam output detection for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the emission side end portion of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam. Means, a first setting means capable of setting the laser beam output detecting means to detect the output of the circular laser beam appearing at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber, and the optical fiber Second setting means capable of setting the laser beam output detecting means to detect the output of the ring-shaped laser beam appearing on the outer peripheral portion of the laser beam emitted from the emission side end of the laser beam, and the first or second setting The axial position of the incident side end of the optical fiber can be adjusted in any direction with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber. First, the circular laser beam output is detected by the laser beam output detecting means (for example, a power meter) in the state set by the first setting means. After the coarse adjustment of the incident-side optical fiber axis position, the position of the central axis of the optical fiber is next to the optical axis of the incident laser beam in the state set by the second setting means. It is possible to detect the output change of the ring-shaped laser beam that appears when it is not adjusted to the laser beam output detection means, and to finely adjust the incident-side optical fiber axis position, and the output value of the laser beam output detection means The optical fiber mounting position adjusting device can be adjusted accurately and easily by objective and quantitative judgment based on the above.
[0046]
According to the optical fiber mounting position adjusting device of the present invention, the laser beam for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam An output detecting means; an incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in any direction relative to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber; and a laser beam An opening member disposed in front of the laser beam receiving portion of the output detecting means and having an opening having a predetermined shape, and the laser beam output detecting means at the central portion of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber. The position of the aperture formed in the aperture member so that the circular laser beam output that appears and the ring-shaped laser beam output that appears on the outer periphery can be switched and detected. First, a circular laser beam output is detected by a laser beam output detecting means (for example, a power meter) to roughly adjust the incident-side optical fiber axis position. Then, the output change of the ring-shaped laser beam that appears when the position of the central axis of the optical fiber is not properly adjusted with respect to the optical axis of the incident laser beam is detected by the laser beam output detecting means. Detection and fine adjustment of the optical fiber axis position on the incident side can be performed, and the optical fiber mounting position can be adjusted accurately and easily by objective and quantitative judgment based on the output value of the laser beam output detection means. An optical fiber attachment position adjusting device can be provided.
[0047]
Further, according to the optical fiber mounting position adjusting device according to the present invention, the optical axis of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber and the center of the laser beam receiving part of the laser beam output detecting means are matched in advance. Therefore, the diameter of the light receiving portion of the laser beam output detecting means (power meter) only needs to be equal to the diameter of the ring-shaped laser beam outer periphery at the position of the light receiving portion of the laser beam output detecting means.
Therefore, even if an inexpensive laser beam output detection means (power meter) having a small light receiving area is used, the position of the central axis of the optical fiber is not properly adjusted with respect to the optical axis of the incident laser beam. It is possible to detect the output change of the appearing ring-shaped laser beam with a laser beam output detecting means (for example, a power meter), and accurately and easily by objective judgment based on the output value of the laser beam output detecting means. An inexpensive optical fiber attachment position adjusting device capable of adjusting the optical fiber attachment position can be provided.
[0048]
Further, according to the optical fiber mounting position adjusting apparatus according to the present invention, the optical axis of the laser beam emitted from the emission side end portion of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam and the center of the laser beam receiving portion And a laser beam output detecting means for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber, and an optical axis of the laser beam incident on the optical fiber. On the other hand, an incident-side optical fiber axial position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in any direction, and a circle appearing at the center of the laser beam emitted from the output-side end of the optical fiber A first opening member formed with a first opening for passing a shaped laser beam, and a ring-shaped ring appearing on the outer periphery of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber A second opening member having a second opening for passing the laser beam, and the first opening member and the second opening member are switched and arranged on the front surface of the laser beam receiving unit of the laser beam output detecting means. And the opening member switching means for making either the circular laser beam or the ring-shaped laser beam incident on the laser beam receiving portion. First, in the state where the first opening member is arranged, After the laser beam output is detected by a laser beam output detecting means (for example, a power meter) and the optical axis position of the incident side is roughly adjusted, the incident is performed in a state where the second aperture member is disposed. The output change of the ring-shaped laser beam that appears when the position of the center axis of the optical fiber is not adjusted properly with respect to the optical axis of the laser beam It is possible to finely adjust the incident-side optical fiber axis position by detecting with the detecting means, and furthermore, switching between the first opening member and the second opening member can be easily performed by the opening member switching means. Thus, it is possible to provide an optical fiber attachment position adjusting device that can accurately and easily adjust the optical fiber attachment position with good workability by objective and quantitative judgment based on the output value of the laser beam output detection means.
[0049]
Further, according to the optical fiber mounting position adjusting device according to the present invention, since it further comprises an automatic control means for automatically controlling the incident side optical fiber axis position adjusting means according to the output value from the laser beam output detecting means, In the optical fiber mounting position adjustment work, there is no human intervention to perform the adjustment work while the operator visually judges the output value of the laser beam output detection means, and quantitatively and within a short time In addition, it is possible to provide an optical fiber attachment position adjusting device capable of easily adjusting the attachment position of the fiber.
[0050]
Further, according to the optical fiber attachment position adjusting method according to the present invention, the output of the circular laser beam appearing at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber can be detected by the laser beam output detecting means. And an incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end portion of the optical fiber in any direction with respect to the optical axis of the laser beam incident in this state. Adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber so that the output of the circular laser beam is maximized, and a ring appearing on the outer periphery of the laser beam emitted from the output side end of the optical fiber The step of setting so that the output of the laser beam can be detected, and the output of the ring-shaped laser beam is minimized by using the optical fiber axis position adjusting means in this state Adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber so that the circular laser beam output is first detected by the laser beam output detecting means and the position of the incident optical fiber axis position is determined. After coarse adjustment, the output change of the ring-shaped laser beam that appears when the position of the center axis of the optical fiber is not properly adjusted with respect to the optical axis of the incident laser beam is output to the laser beam. It is possible to finely adjust the incident-side optical fiber axis position by detecting with the detecting means, and by objective and quantitative judgment based on the output value of the laser beam output detecting means, the optical fiber mounting position can be accurately and easily determined. It is possible to provide an optical fiber mounting position adjusting method capable of adjusting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical fiber attachment position adjusting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a cross-sectional shape of a laser beam emitted from an optical fiber on the emission side.
FIG. 3 is a diagram illustrating an output change at the time of coarse adjustment in the optical fiber attachment position adjusting device according to the first embodiment.
4 is a diagram showing a relative position between an emitted laser beam and an aperture in the optical fiber attachment position adjusting device in Embodiment 1. FIG.
5 is a diagram showing an output change at the time of fine adjustment in the optical fiber attachment position adjusting device in Embodiment 1. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration on an output unit side of the optical fiber attachment position adjusting device according to the second embodiment.
7 is a diagram illustrating a configuration on an output unit side of an optical fiber attachment position adjusting device in Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the shape of two types of openings of the optical fiber attachment position adjusting device according to the third embodiment.
9 is a diagram showing a configuration of an optical fiber attachment position adjusting device in Embodiment 4. FIG.
FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of a conventional optical fiber attachment position adjusting device.
[Explanation of symbols]
1 Laser oscillator 2 Lens
3 Optical fiber
3a Optical fiber on the incident side 3b Optical fiber on the output side
4 Incident side optical fiber mounting holder
5 Output side optical fiber mounting holder
6 Opening member 6a Opening 7 Power meter
8 Opening position adjustment mechanism (means) 9 Tester
10a Emission laser beam from laser oscillator
10b Laser beam focused by lens
10c Laser beam emitted from the emission side optical fiber
21 Opening position adjustment mechanism (means)
31 1st opening member 31a 1st opening
32 2nd opening member 32a 2nd opening
33 Opening member switching mechanism (means)
40 Automatic control mechanism (means)

Claims

入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、
上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力を上記レーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第１の設定手段と、
上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を上記レーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第２の設定手段と、
上記第１あるいは第２の設定手段で設定された状態において、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ取付位置調整装置。Laser beam output detection means for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the exit end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam;
First setting means capable of setting the laser beam output detection means to detect the output of a circular laser beam appearing at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber;
Second setting means capable of setting the laser beam output detecting means to detect the output of a ring-shaped laser beam appearing on the outer peripheral portion of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber;
In the state set by the first or second setting means, the axial position of the incident side end of the optical fiber can be adjusted in any direction with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber. An optical fiber mounting position adjusting device comprising: an incident side optical fiber axis position adjusting means.

入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、
上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、
上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面に配置され、所定形状の開口が形成された開口部材と、
上記レーザビーム出力検出手段が上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状レーザビーム出力と外周部に現れるリング状のレーザビーム出力とを切り替えて検出することができるように、上記開口部材に形成された開口の位置を移動させることが可能な開口位置調整手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ取付位置調整装置。Laser beam output detection means for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the exit end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam;
Incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in an arbitrary direction with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber;
An opening member disposed on the front surface of the laser beam receiving part of the laser beam output detecting means and having an opening of a predetermined shape;
The laser beam output detecting means switches between a circular laser beam output appearing at the center portion of the laser beam emitted from the exit end portion of the optical fiber and a ring-shaped laser beam output appearing at the outer peripheral portion. An optical fiber mounting position adjusting device comprising an opening position adjusting means capable of moving the position of the opening formed in the opening member so as to be able to do so.

光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置させていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ取付位置調整装置。3. The light according to claim 2, wherein the optical axis of the laser beam emitted from the emission side end portion of the optical fiber and the center of the laser beam receiving portion of the laser beam output detecting means are arranged in advance to coincide with each other. Fiber mounting position adjustment device.

入射されたレーザビームを伝送して出射する光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置されると共に、上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段と、
上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、
上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームを通過させるための第１の開口が形成された第１の開口部材と、
上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームを通過させるための第２の開口が形成された第２の開口部材と、
上記第１の開口部材と上記第２の開口部材を上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面において切り替えて配置し、上記円形状のレーザビームまたは上記リング状のレーザビームのいずれか一方を上記レーザビーム受光部に入射させる開口部材切替手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ取付位置調整装置。The optical axis of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber that transmits and emits the incident laser beam is aligned with the center of the laser beam receiving part in advance, and the emission side of the optical fiber Laser beam output detection means for detecting the magnitude of the output of the laser beam emitted from the end,
Incident-side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident-side end of the optical fiber in an arbitrary direction with respect to the optical axis of the laser beam incident on the optical fiber;
A first opening member formed with a first opening for passing a circular laser beam that appears at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber;
A second opening member formed with a second opening for passing a ring-shaped laser beam that appears on the outer periphery of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber;
The first opening member and the second opening member are switched and arranged on the front surface of the laser beam receiving part of the laser beam output detection means, and either the circular laser beam or the ring-shaped laser beam is arranged. And an opening member switching means for making the laser beam incident on the laser beam receiving part.

レーザビーム出力検出手段からの出力値に応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動制御する自動制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバ取付位置調整装置。5. The apparatus according to claim 1, further comprising an automatic control unit that automatically controls the incident-side optical fiber axis position adjusting unit in accordance with an output value from the laser beam output detecting unit. Optical fiber mounting position adjustment device.

光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力をレーザビーム出力検出手段で検出できるように設定するステップと、
この状態で上記入射されたレーザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、上記円形状のレーザビームの出力が極大となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップと、
上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を検出できるように設定するステップと、
この状態で上記入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、上記リング状のレーザビームの出力が極小値となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステップとからなることを特徴とする光ファイバ取付位置調整方法。Setting so that the output of the circular laser beam appearing at the center of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber can be detected by the laser beam output detection means;
In this state, by using the incident side optical fiber axis position adjusting means capable of adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber in any direction with respect to the optical axis of the incident laser beam, the circular shape is obtained. Adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber so that the output of the laser beam of
Setting so that the output of the ring-shaped laser beam appearing on the outer periphery of the laser beam emitted from the emission side end of the optical fiber can be detected;
In this state, using the incident side optical fiber axial position adjusting means, the step of adjusting the axial position of the incident side end of the optical fiber so that the output of the ring-shaped laser beam becomes a minimum value. An optical fiber mounting position adjusting method characterized by the above.