JP7105157B2 - LASER OSCILLATOR AND LASER OSCILLATOR TEMPERATURE MONITORING METHOD - Google Patents

LASER OSCILLATOR AND LASER OSCILLATOR TEMPERATURE MONITORING METHOD Download PDF

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Description

本発明は、レーザ加工機において加工対象物を加工するためのレーザ光を射出するレーザ発振器およびレーザ発振器の温度監視方法に関する。 The present invention relates to a laser oscillator that emits laser light for machining an object in a laser processing machine, and a temperature monitoring method for the laser oscillator.

レーザ光によって加工対象物である板金を加工するレーザ加工機は、レーザ光を射出するレーザ発振器を有する。レーザ加工機のレーザ発振器としては、小型及び低コストであり、板金の高速切断に適し、また薄板の高速溶接に適しているファイバレーザ発振器がよく用いられている。 2. Description of the Related Art A laser processing machine that processes a sheet metal, which is an object to be processed, with a laser beam has a laser oscillator that emits a laser beam. As a laser oscillator for a laser processing machine, a fiber laser oscillator is often used because it is compact and low-cost, suitable for high-speed cutting of sheet metal, and suitable for high-speed welding of thin plates.

特開２０１１－２４０３６１号公報JP 2011-240361 A

ファイバレーザ発振器においては、複数のレーザダイオードより射出されたレーザ光は、励起光コンバイナ、ファイバブラッググレーティング、およびアクティブファイバ等の各コンポーネントに入射される。各コンポーネントよりのレーザ光は、加工ヘッドへ送られ、レーザ加工に供される。 In a fiber laser oscillator, laser light emitted from a plurality of laser diodes enters each component such as an excitation light combiner, fiber Bragg grating, and active fiber. Laser light from each component is sent to the processing head and used for laser processing.

上述のようなファイバレーザ発振器において、各コンポーネントまたは各コンポーネントを繋ぐ融着点に、劣化または損傷が発生することがある。各コンポーネントまたはその融着点に劣化または損傷が発生すると、その劣化損傷部分に光吸収または光散乱現象が起こり、その劣化損傷部分の温度が上昇する。 In fiber laser oscillators such as those described above, deterioration or damage may occur in each component or in the fusion splice connecting each component. When deterioration or damage occurs in each component or its fusion point, a light absorption or light scattering phenomenon occurs in the deterioration damaged portion, and the temperature of the deterioration damaged portion rises.

劣化損傷部分の温度上昇を放置すると、その劣化または損傷が進行し、ファイバヒューズ等の現象が発生し、ファイバレーザ発振器全体の破損に繋がる。 If the temperature rise of the deteriorated and damaged portion is left unattended, the deterioration or damage progresses, and phenomena such as fiber fuse occur, leading to damage of the entire fiber laser oscillator.

従来、各コンポーネントおよび各コンポーネントを繋ぐ融着点に、サーミスタ等の温度センサを設置して温度を監視する温度監視方法が提案されている（特許文献１参照）。 Conventionally, a temperature monitoring method has been proposed in which a temperature sensor such as a thermistor is installed at each component and at a fusion point connecting each component to monitor the temperature (see Patent Document 1).

しかしながら、この従来の温度監視方法では、温度センサの設置点のみの温度検出となるため、その設置点以外の部分に異常発熱が起こった場合には、異常発熱を検出できない問題がある。この問題は、ファイバレーザ発振器に限らず他のレーザ発振器においても同様に存在する。 However, in this conventional temperature monitoring method, since the temperature is detected only at the installation point of the temperature sensor, if abnormal heat generation occurs in a portion other than the installation point, there is a problem that the abnormal heat generation cannot be detected. This problem exists not only in fiber laser oscillators but also in other laser oscillators.

本発明は、異常発熱に伴ってレーザ発振器が破損するおそれを低減させることができるレーザ発振器およびレーザ発振器の温度監視方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser oscillator and a method for monitoring the temperature of the laser oscillator, which can reduce the risk of the laser oscillator being damaged due to abnormal heat generation.

本発明は、レーザ光を射出するレーザダイオードと、前記レーザダイオードに電力を供給する電源装置と、前記レーザダイオードより射出されて伝送されるレーザ光伝送経路において放射される赤外線を検知する赤外線検知部と、前記赤外線検知部が検知した赤外線に基づく温度分布の中に第１の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、前記第１の温度以上の温度を有する領域があれば、前記レーザダイオードへの電力の供給を切断してレーザ光の射出を停止させるよう制御する制御装置と、を備えるレーザ発振器を提供する。 The present invention comprises a laser diode that emits laser light, a power supply device that supplies power to the laser diode, and an infrared detection unit that detects infrared rays emitted in a laser light transmission path emitted and transmitted from the laser diode. Then, the presence or absence of a region having a temperature equal to or higher than a first temperature is detected in the temperature distribution based on the infrared rays detected by the infrared detection unit, and if there is a region having a temperature equal to or higher than the first temperature, the laser and a control device that cuts off the power supply to the diode to stop the emission of laser light.

本発明は、赤外線検知部が、レーザダイオードより射出されたレーザ光が伝送されるレーザ光伝送経路において放射される赤外線を検知し、制御装置が、前記赤外線検知部が検知した赤外線に基づく温度分布の中に第１の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、前記制御装置が、前記第１の温度以上の温度を有する領域があれば、電源装置による前記レーザダイオードへの電力の供給を切断してレーザ光の射出を停止させるレーザ発振器の温度監視方法を提供する。 In the present invention, an infrared detection unit detects infrared rays emitted in a laser light transmission path through which laser light emitted from a laser diode is transmitted, and a control device detects a temperature distribution based on the infrared rays detected by the infrared detection unit. detects whether or not there is an area having a temperature higher than a first temperature in the laser diode, and if there is an area having a temperature higher than the first temperature, the power supply supplies power to the laser diode To provide a temperature monitoring method for a laser oscillator that cuts off a laser beam to stop the emission of laser light.

本発明のレーザ発振器およびレーザ発振器の温度監視方法によれば、異常発熱に伴ってレーザ発振器が破損するおそれを低減させることができる。 According to the laser oscillator and the temperature monitoring method of the laser oscillator of the present invention, it is possible to reduce the possibility that the laser oscillator will be damaged due to abnormal heat generation.

第１実施形態に係るレーザ発振器の概略的な構成例を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration example of a laser oscillator according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係るレーザ発振器に用いられるサーモカメラの機能的な構成図である。1 is a functional configuration diagram of a thermo camera used in the laser oscillator according to the first embodiment; FIG. 第１実施形態または第２実施形態に係るレーザ発振器の温度監視方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a temperature monitoring method for a laser oscillator according to the first embodiment or the second embodiment; 第２実施形態に係るレーザ発振器の概略的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the laser oscillator which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るレーザ発振器の概略的な構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration example of a laser oscillator according to a third embodiment; 第３実施形態に係るレーザ発振器に用いられる波長フィルタの透過特性を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing transmission characteristics of a wavelength filter used in the laser oscillator according to the third embodiment;

以下、各実施形態に係るファイバレーザ発振器について、添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態では、レーザ発振器として、ファイバレーザ発振器を例示して説明しているが、本発明は、他の種類のレーザ発振器にも適用できる。 A fiber laser oscillator according to each embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, a fiber laser oscillator is exemplified as a laser oscillator, but the present invention can also be applied to other types of laser oscillators.

図１において、第１実施形態に係るファイバレーザ発振器１は、所定の波長のレーザ光を射出する複数のレーザダイオード２を有している。レーザダイオード２の数は４個に限定されない。励起光コンバイナ３は、複数のレーザダイオード２よりフィードファイバを介して伝送されたレーザ光を光結合させる。 In FIG. 1, a fiber laser oscillator 1 according to the first embodiment has a plurality of laser diodes 2 that emit laser light with a predetermined wavelength. The number of laser diodes 2 is not limited to four. The pumping light combiner 3 optically couples the laser beams transmitted from the plurality of laser diodes 2 via feed fibers.

励起光コンバイナ３により光結合されたレーザ光は、フィードファイバを介して高反射ファイバブラッググレーティング６（以下、第１のＦＢＧ６）と、低反射ファイバブラッググレーティング７（以下、第２のＦＢＧ７）との間に設けられたアクティブファイバ８に伝送される。 The laser light optically coupled by the excitation light combiner 3 passes through a feed fiber to a high-reflection fiber Bragg grating 6 (hereinafter referred to as first FBG 6) and a low-reflection fiber Bragg grating 7 (hereinafter referred to as second FBG 7). It is transmitted to the active fiber 8 provided in between.

アクティブファイバ８には、コアに希土類の元素が添加されている。希土類の元素としては、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｈｏ（ホルミウム）等が用いられ、典型的には、Ｙｂが用いられる。第１のＦＢＧ６および第２のＦＢＧ７は、レーザ光の特定の波長成分を反射する。 The core of the active fiber 8 is doped with a rare earth element. As rare earth elements, Yb (ytterbium), Er (erbium), Nd (neodymium), Ho (holmium), etc. are used, and Yb is typically used. 1st FBG6 and 2nd FBG7 reflect the specific wavelength component of a laser beam.

アクティブファイバ８から放出されたレーザ光が第１のＦＢＧ６と第２のＦＢＧ７との間で往復を繰り返し、第２のＦＢＧ７からは、レーザダイオード２が射出するレーザ光の波長とは異なる波長のレーザ光が射出される。 The laser light emitted from the active fiber 8 repeats reciprocation between the first FBG 6 and the second FBG 7, and from the second FBG 7, a laser beam having a wavelength different from the wavelength of the laser light emitted by the laser diode 2 is emitted. Light is emitted.

電源装置５は、ファイバレーザ発振器１を制御する制御装置４の制御に基づいて、レーザダイオード２に電力を供給する。これにより、レーザダイオード２は、レーザ光を射出する。電源装置５、レーザダイオード２、励起光コンバイナ３、第１のＦＢＧ６、第２のＦＢＧ７、およびアクティブファイバ８は、ファイバレーザ発振器１として、１つの筐体１２内に納められている。筐体１２内の第２のＦＢＧ７より射出されたレーザ光は加工ヘッド９へ供給され、ワーク（加工対象物）１０がレーザ加工される。 The power supply device 5 supplies power to the laser diode 2 under the control of the control device 4 that controls the fiber laser oscillator 1 . As a result, the laser diode 2 emits laser light. The power supply 5, laser diode 2, excitation light combiner 3, first FBG 6, second FBG 7, and active fiber 8 are housed in one housing 12 as the fiber laser oscillator 1. FIG. A laser beam emitted from the second FBG 7 in the housing 12 is supplied to the processing head 9, and the workpiece (object to be processed) 10 is laser-processed.

制御装置４には、種々の情報を表示する表示部４ａ が接続されている。第１実施形態では、ファイバレーザ発振器１を制御する専用の制御装置４が電源装置５を制御している。レーザ加工機全体を制御するＮＣ装置が電源装置５を制御してもよい。 A display unit 4a for displaying various information is connected to the control device 4. FIG. In the first embodiment, a dedicated controller 4 that controls the fiber laser oscillator 1 controls the power supply 5 . An NC device that controls the entire laser processing machine may control the power supply device 5 .

筐体１２内には、さらに、筐体１２内のレーザ光の伝送経路において放射される赤外線を検知して温度分布を取得する複数のサーモカメラ１１が設けられている。複数のサーモカメラ１１は、制御装置４に接続されている。第１実施形態に係るファイバレーザ発振器１では、筐体１２内におけるレーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度分布を取得するために、一例として３つのサーモカメラ１１が配設されている。サーモカメラ１１は、赤外線検知部の第１の例である。 A plurality of thermocameras 11 are further provided in the housing 12 to detect infrared rays radiated in the transmission path of the laser light within the housing 12 to obtain the temperature distribution. A plurality of thermo cameras 11 are connected to the control device 4 . In the fiber laser oscillator 1 according to the first embodiment, as an example, three thermocameras 11 are arranged in order to acquire the temperature distribution in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 in the housing 12. It is The thermo camera 11 is a first example of an infrared detector.

赤外線を検知して温度分布を取得するサーモカメラ１１は、ファイバレーザ発振器１内部を監視できればよく、つまり密閉されたファイバレーザ発振器１内部を撮像できればよい。要するに、サーモカメラ１１はファイバレーザ発振器１内にあって一定の防塵環境が整っていれば、特別に筐体１２内に設置する必然性はない。 The thermo-camera 11 that detects infrared rays and acquires the temperature distribution should only be able to monitor the inside of the fiber laser oscillator 1 , that is, should be able to image the inside of the fiber laser oscillator 1 that is sealed. In short, if the thermo camera 11 is inside the fiber laser oscillator 1 and is provided with a certain dust-proof environment, there is no need to install it inside the housing 12 .

この３つのサーモカメラ１１により検知されるレーザ光伝送経路は、具体的には、レーザダイオード２、レーザダイオード２から励起光コンバイナ３までのフィードファイバ、励起光コンバイナ３、励起光コンバイナ３から第１のＦＢＧ６までのフィードファイバ、第１のＦＢＧ６、第１のＦＢＧ６からアクティブファイバ８までのフィードファイバ、アクティブファイバ８、アクティブファイバ８から第２のＦＢＧ７までのフィードファイバ、第２のＦＢＧ７から加工ヘッド９までの筐体１２内のフィードファイバを含む範囲である。 Specifically, the laser light transmission paths detected by the three thermocameras 11 are the laser diode 2, the feed fiber from the laser diode 2 to the excitation light combiner 3, the excitation light combiner 3, and the excitation light combiner 3 to the first feed fiber to FBG 6, first FBG 6, feed fiber from first FBG 6 to active fiber 8, active fiber 8, feed fiber from active fiber 8 to second FBG 7, second FBG 7 to processing head 9 , including feed fibers in housing 12 up to .

複数のサーモカメラ１１が温度分布を取得するレーザ光伝送経路は、好ましくはレーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までの範囲である。レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までの範囲のうち、選択した範囲を、温度分布を取得するレーザ光伝送経路としてもよい。 The laser light transmission path through which the plurality of thermocameras 11 obtain the temperature distribution preferably extends from the laser diode 2 to the second FBG 7 . A range selected from the range from the laser diode 2 to the second FBG 7 may be used as the laser light transmission path for acquiring the temperature distribution.

図２は、サーモカメラ１１の機能的な構成図である。 FIG. 2 is a functional configuration diagram of the thermo camera 11. As shown in FIG.

図２において、サーモカメラ１１は、対象であるレーザ光伝送経路から発する光線を入射し集光する集光レンズ１３と、集光レンズ１３により集光された光線のうち赤外線を検知する赤外線検知器１４を有し、赤外線検知器１４が二次元赤外線センサとなりセンサ面で結像する結像部を形成する。 In FIG. 2, the thermo camera 11 includes a condensing lens 13 that receives and condenses a light beam emitted from a target laser beam transmission path, and an infrared detector that detects infrared rays among the light condensed by the condensing lens 13. 14, and the infrared detector 14 forms an image forming portion that forms an image on the sensor surface as a two-dimensional infrared sensor.

サーモカメラ１１は、さらに、赤外線検知器１４から出力される電気信号を増幅する増幅部１６と、増幅部１６により増幅された赤外線検知信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１７とを有する。Ａ／Ｄ変換部１７より出力されたデジタル信号は、制御装置４へ送られる。制御装置４は、Ａ／Ｄ変換部１７より出力されたデジタル信号に基づいてレーザ光伝送経路における温度上昇を判定する。 The thermo camera 11 further includes an amplifier 16 that amplifies the electrical signal output from the infrared detector 14, and an A/D converter 17 that converts the infrared detection signal amplified by the amplifier 16 into a digital signal. . A digital signal output from the A/D converter 17 is sent to the control device 4 . The control device 4 determines the temperature rise in the laser light transmission path based on the digital signal output from the A/D converter 17 .

Ａ／Ｄ変換部１７より出力されたデジタル信号を温度画像信号に変換し、温度を色で表した画像を表示することもできる。この場合、以下の２つの方法がある。第１の方法としては、サーモカメラ１１に、Ａ／Ｄ変換部１７より出力されたデジタル信号を温度信号に変換する温度変換画像処理部と表示部を設け、温度変換画像処理部より出力された温度画像信号に基づいて、温度を色で表した画像を表示部に表示してもよい。第２の方法としては、制御装置４に、Ａ／Ｄ変換部１７より出力されたデジタル信号を温度信号に変換する温度変換画像処理部を設け、その温度変換画像処理部より出力された温度画像信号に基づいて、温度を色で表した画像を、制御装置４の表示部４ａに表示してもよい。なお、この第１～第３実施形態では、測定温度を色で表した画像を表示しない場合について説明する。 It is also possible to convert the digital signal output from the A/D converter 17 into a temperature image signal, and display an image in which the temperature is expressed in color. In this case, there are the following two methods. As a first method, the thermo camera 11 is provided with a temperature conversion image processing unit that converts the digital signal output from the A/D conversion unit 17 into a temperature signal, and a display unit. An image representing temperature in color may be displayed on the display unit based on the temperature image signal. As a second method, the controller 4 is provided with a temperature conversion image processing section that converts the digital signal output from the A/D conversion section 17 into a temperature signal, and the temperature image output from the temperature conversion image processing section is An image representing the temperature in color may be displayed on the display unit 4a of the control device 4 based on the signal. Incidentally, in the first to third embodiments, the case where the image representing the measured temperature in color is not displayed will be described.

図３は、第１実施形態に係るファイバレーザ発振器の温度監視方法を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flow chart showing a temperature monitoring method for a fiber laser oscillator according to the first embodiment.

図３のステップ１００において、制御装置４の制御に基づいて、サーモカメラ１１の赤外線検知によりレーザ光伝送経路の温度が測定され、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路の温度分布（測定温度データ）が取得される。取得された測定温度データは、制御装置４へ送られる。 In step 100 of FIG. 3, the temperature of the laser light transmission path is measured by the infrared detection of the thermo camera 11 under the control of the control device 4, and the temperature distribution of the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 is measured. (measured temperature data) is obtained. The acquired measured temperature data is sent to the control device 4 .

ステップ１０１において、制御装置４は、サーモカメラ１１よりの測定温度データから、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度分布の中に、第２の所定温度（４０°Ｃ）以上の温度を有する領域の有無を判定する。 In step 101, the control device 4 detects a second predetermined temperature (40° C.) It is determined whether or not there is an area having a temperature equal to or higher than the temperature.

レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路の中で、測定温度が４０°Ｃ以上の温度がある場合（ステップ１０１においてＹＥＳ）、ステップ１０２において、制御装置４は、高温注意の警報を発生する。第１実施形態では、制御装置４は、表示部４ａに高温注意警報を表示する。これにより、作業者は、ファイバレーザ発振器１が高温の状態であることを知ることができる。 If there is a measured temperature of 40° C. or higher in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 (YES in step 101), in step 102, the controller 4 issues a high temperature caution warning. occurs. In 1st Embodiment, the control apparatus 4 displays a high temperature warning on the display part 4a. This allows the operator to know that the fiber laser oscillator 1 is in a high temperature state.

ステップ１０３において、制御装置４は、サーモカメラ１１よりの測定温度情報から、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度分布中に、測定温度が第１の所定温度（６０°Ｃ）以上の温度を有する領域の有無を判定する。 At step 103, the control device 4 determines from the measured temperature information from the thermo camera 11 that the measured temperature is the first predetermined temperature (60° C) Determine the presence or absence of a region having a temperature equal to or higher than.

レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路の中で、測定温度が６０°Ｃ以上の温度がある場合（ステップ１０３においてＹＥＳ）、ステップ１０４において、制御装置４は、電源装置５へレーザダイオード２の発光動作を停止させる停止信号を送る。これにより、電源装置５はレーザダイオード２に供給する電力を切断して、レーザダイオード２のレーザ発光動作が停止される。 If there is a measured temperature of 60° C. or higher in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 (YES in step 103), the control device 4 causes the power supply device 5 to A stop signal is sent to stop the light emitting operation of the laser diode 2 . As a result, the power supply device 5 cuts off the power supplied to the laser diode 2, and the laser emission operation of the laser diode 2 is stopped.

以上のように、第１実施形態は、サーモカメラ１１による赤外線検知によりレーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度を監視する。これにより、レーザ光伝送経路の全体に渡っての温度を監視することができる。それにより、異常発熱に伴うファイバレーザ発振器１の破損のおそれを低減できる。 As described above, the first embodiment monitors the temperature in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 by infrared detection by the thermocamera 11 . This makes it possible to monitor the temperature over the entire laser light transmission path. As a result, the possibility of damage to the fiber laser oscillator 1 due to abnormal heat generation can be reduced.

なお、第１実施形態では、複数（３つ）のサーモカメラ１１を設けて、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度を監視するようにしたが、１つのサーモカメラにより、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における一部分、例えば、レーザダイオード２の部分の温度を監視するようにしてもよい。 In the first embodiment, a plurality of (three) thermocameras 11 are provided to monitor the temperature in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7, but one thermocamera , the temperature of a portion of the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7, for example, the temperature of the laser diode 2 may be monitored.

図４は、第２実施形態に係るレーザ発振器の概略的な構成例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration example of a laser oscillator according to the second embodiment.

図４において、この第２実施形態は、第１実施形態における３個のサーモカメラ１１を、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度分布を検出する１つの広角サーモカメラ１９に変更した構成となっている。他の構成は、第１実施形態と同様である。広角サーモカメラ１９の機能的な構成は図２に示すサーモカメラ１１のそれと同様である。第２実施形態に係るレーザ発振器の温度監視方法は、図３に示す第１実施形態に係るレーザ発振器の温度監視方法と同様である。広角レンズの視野角で以って、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度分布を検出するので、得られる画像データにより異常温度の発生場所も特定可能である。 In FIG. 4, this second embodiment replaces the three thermocameras 11 in the first embodiment with one wide-angle thermocamera 19 for detecting the temperature distribution in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7. The configuration has been changed to Other configurations are the same as those of the first embodiment. The functional configuration of the wide-angle thermocamera 19 is similar to that of the thermocamera 11 shown in FIG. The laser oscillator temperature monitoring method according to the second embodiment is the same as the laser oscillator temperature monitoring method according to the first embodiment shown in FIG. Since the temperature distribution in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 is detected with the viewing angle of the wide-angle lens, the location of abnormal temperature occurrence can also be identified from the obtained image data.

この第２実施形態によれば、１つの広角サーモカメラ１９で、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路の温度分布に基づいて温度監視を行うことができるので、構成が簡略化される。 According to the second embodiment, one wide-angle thermocamera 19 can perform temperature monitoring based on the temperature distribution of the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7, thereby simplifying the configuration. be done.

図５は、第３実施形態に係るファイバレーザ発振器の概略的な構成例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration example of a fiber laser oscillator according to the third embodiment.

図５において、第３実施形態は、第１実施形態における３個のサーモカメラ１１を、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路において放射される赤外線の光強度を検出する３個の波長フィルタ付きの光センサ２０に変更した構成となっている。光センサ２０は、赤外線検知部の第２の例であり、例えば、フォトダイオードのようなセンサである。制御装置４は、波長フィルタ付きの光センサ２０により検出した赤外線の光強度を温度に変換して温度を監視する。他の構成は、第１実施形態と同様である。 In FIG. 5, in the third embodiment, the three thermocameras 11 in the first embodiment are replaced by three thermocameras for detecting the light intensity of infrared rays radiated in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7. is changed to the optical sensor 20 with a wavelength filter. The optical sensor 20 is a second example of an infrared detector and is, for example, a sensor such as a photodiode. The control device 4 converts the infrared light intensity detected by the optical sensor 20 with a wavelength filter into temperature and monitors the temperature. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図６に示すように、光センサ２０の光入射側に設けられた波長フィルタ２０ａは、例えば、赤外線の波長帯域である１μｍ～１０００μｍのみを透過させる。従って、波長フィルタ付きの光センサ２０が検出する赤外線の波長は、１μｍ～１０００μｍとなる。なお、光エネルギー量の多い中波長赤外線（Mid-wavelength infrared, MWIR）、長波赤外線（Long-wavelength infrared, LWIR）、熱赤外線（Thermal infrared, TIR）が熱源として寄与すると定義すれば、３μｍ～１５μｍの波長分を透過させて赤外線量を計測してもよい。 As shown in FIG. 6, the wavelength filter 20a provided on the light incident side of the optical sensor 20 transmits only the infrared wavelength band of 1 μm to 1000 μm, for example. Therefore, the wavelength of infrared rays detected by the optical sensor 20 with a wavelength filter is 1 μm to 1000 μm. If we define that mid-wavelength infrared rays (MWIR), long-wavelength infrared rays (LWIR), and thermal infrared rays (TIR), which have a large amount of light energy, contribute as heat sources, 3 μm to 15 μm The amount of infrared rays may be measured by transmitting a wavelength of .

それにより、波長フィルタ付きの光センサ２０は、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路において放射される赤外線の光強度を検出することができる。 Thereby, the optical sensor 20 with a wavelength filter can detect the light intensity of infrared rays radiated in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 .

制御装置４には、予め求められた、光センサ２０の測定位置における赤外線の強度に対する温度の関係を示す対応表が設定されている。制御装置４には、その対応表に基づいて、赤外線の光強度を温度へと変換する。 The control device 4 is provided with a previously obtained correspondence table showing the relationship between the infrared intensity and the temperature at the measurement position of the optical sensor 20 . Based on the correspondence table, the control device 4 converts the infrared light intensity into temperature.

以上のように、第３実施形態は、波長フィルタ付きの光センサ２０による赤外線検知によりレーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における温度を監視する。これにより、レーザ光伝送経路の全体に渡って温度を監視することができる。それにより、異常発熱に伴うファイバレーザ発振器１の破損のおそれを低減できる。 As described above, in the third embodiment, the temperature in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 is monitored by infrared detection by the optical sensor 20 with a wavelength filter. Thereby, the temperature can be monitored over the entire laser light transmission path. As a result, the possibility of damage to the fiber laser oscillator 1 due to abnormal heat generation can be reduced.

本発明は以上説明した第１～第３実施形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得る。 The present invention is not limited to the first to third embodiments described above, and can be implemented in other modes by making appropriate changes.

第３実施形態においては、３個の波長フィルタ付きの光センサ２０を使用していたが、レーザダイオード２から第２のＦＢＧ７までのレーザ光伝送経路における赤外線を検出する１つの波長フィルタ付きの広角光センサに変更してもよい。 Although the optical sensor 20 with three wavelength filters is used in the third embodiment, a wide-angle sensor with one wavelength filter for detecting infrared rays in the laser light transmission path from the laser diode 2 to the second FBG 7 is used. It may be changed to an optical sensor.

１…ファイバレーザ発振器
２…レーザダイオード
３…励起光コンバイナ
４…制御装置
５…電源装置
６…高反射ファイバブラッググレーティング
７…低反射ファイバブラッググレーティング
８…アクティブファイバ
９…加工ヘッド
１０…ワーク
１１…サーモカメラ
１２…筐体
１３…集光レンズ
１４…赤外線検知器
１６…増幅部
１７…Ａ／Ｄ変換部
１９…広角サーモカメラ
２０…波長フィルタ付きの光センサ

Reference Signs List 1 Fiber laser oscillator 2 Laser diode 3 Pumping light combiner 4 Control device 5 Power supply device 6 High-reflection fiber Bragg grating 7 Low-reflection fiber Bragg grating 8 Active fiber 9 Processing head 10 Workpiece 11 Thermostat Camera 12 Housing 13 Collecting lens 14 Infrared detector 16 Amplifier 17 A/D converter 19 Wide-angle thermo camera 20 Optical sensor with wavelength filter

Claims (7)

レーザ光を射出するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードに電力を供給する電源装置と、
前記レーザダイオードより射出されたレーザ光が伝送されるレーザ光伝送経路において放射される赤外線を検知する赤外線検知部と、
前記赤外線検知部が検知した赤外線に基づく、前記レーザダイオードから、加工ヘッドに供給される波長のレーザ光を射出するファイバブラッググレーティングまでの、前記レーザ光伝送経路における温度分布の中の、第１の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、前記第１の温度以上の温度を有する領域があれば、前記レーザダイオードへの電力の供給を切断してレーザ光の射出を停止させるよう制御する制御装置と、
を備えるレーザ発振器。 a laser diode that emits laser light;
a power supply that supplies power to the laser diode;
an infrared detection unit for detecting infrared rays emitted in a laser light transmission path through which laser light emitted from the laser diode is transmitted;
In the temperature distribution in the laser light transmission path from the laser diode to the fiber Bragg grating that emits the laser light of the wavelength supplied to the processing head, based on the infrared rays detected by the infrared detection unit , The presence or absence of a region having a temperature higher than a first temperature is detected, and if there is a region having a temperature higher than the first temperature, power supply to the laser diode is cut off to stop emission of laser light. a control device that controls
a laser oscillator. 前記制御装置は、前記温度分布の中に前記第１の温度より低い第２の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、前記第２の温度以上の温度を有する領域があれば、警報を発生する
請求項１に記載のレーザ発振器。 The control device detects whether or not there is an area having a temperature equal to or higher than a second temperature lower than the first temperature in the temperature distribution, and if there is an area having a temperature equal to or higher than the second temperature, an alarm is issued. 2. The laser oscillator according to claim 1, which generates a 前記レーザ発振器は、
レーザ光を射出する複数のレーザダイオードと、前記複数のレーザダイオードより射出されたレーザ光を光結合させる励起光コンバイナと、前記励起光コンバイナにより光結合されたレーザ光が入射される高反射ファイバブラッググレーティングと、前記高反射ファイバブラッググレーティングを透過したレーザ光が入射されるアクティブファイバと、前記アクティブファイバより射出されたレーザ光が入射される低反射ファイバブラッググレーティングと、を有し、
前記レーザ光伝送経路は、前記レーザダイオードから前記低反射ファイバブラッググレーティングまでを含む範囲である
請求項１または２に記載のレーザ発振器。 The laser oscillator is
A plurality of laser diodes emitting laser light, an excitation light combiner optically combining the laser light emitted from the plurality of laser diodes, and a highly reflective fiber Bragg into which the laser light optically coupled by the excitation light combiner is incident. a grating, an active fiber into which the laser light transmitted through the high-reflection fiber Bragg grating is incident, and a low-reflection fiber Bragg grating into which the laser light emitted from the active fiber is incident;
3. The laser oscillator according to claim 1, wherein the laser light transmission path extends from the laser diode to the low-reflection fiber Bragg grating. 前記赤外線検知部は、サーモカメラからなる
請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ発振器。 4. The laser oscillator according to any one of claims 1 to 3, wherein the infrared detection section comprises a thermo camera. 前記赤外線検知部は、赤外線の波長帯域を透過させる波長フィルタ付きの光センサからなる
請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ発振器。 4. The laser oscillator according to any one of claims 1 to 3, wherein the infrared detector comprises an optical sensor with a wavelength filter that transmits an infrared wavelength band. 赤外線検知部が、レーザダイオードより射出されたレーザ光が伝送されるレーザ光伝送経路において放射される赤外線を検知し、
制御装置が、前記赤外線検知部が検知した赤外線に基づく、前記レーザダイオードから、加工ヘッドに供給される波長のレーザ光を射出するファイバブラッググレーティングまでの、前記レーザ光伝送経路における温度分布の中の、第１の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、
前記制御装置が、前記第１の温度以上の温度を有する領域があれば、電源装置による前記レーザダイオードへの電力の供給を切断してレーザ光の射出を停止させる
レーザ発振器の温度監視方法。 the infrared detection unit detects infrared rays radiated in a laser light transmission path through which laser light emitted from a laser diode is transmitted;
Temperature distribution in the laser light transmission path from the laser diode to the fiber Bragg grating that emits the laser light of the wavelength supplied to the processing head, based on the infrared rays detected by the infrared detection unit. Detecting the presence or absence of a region having a temperature equal to or higher than the first temperature in
A temperature monitoring method for a laser oscillator, wherein the control device cuts the power supply to the laser diode from a power supply device to stop emission of laser light if there is a region having a temperature equal to or higher than the first temperature. 前記制御装置が、前記温度分布の中に前記第１の温度より低い第２の温度以上の温度を有する領域の有無を検出し、
前記制御装置が、前記第２の温度以上の温度を有する領域があれば、警報を発生する
請求項６に記載のレーザ発振器の温度監視方法。
The control device detects the presence or absence of a region having a temperature equal to or higher than a second temperature lower than the first temperature in the temperature distribution,
7. The temperature monitoring method for a laser oscillator according to claim 6, wherein said controller issues an alarm if there is a region having a temperature equal to or higher than said second temperature.
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