JPH0511146A - 固体レーザ装置における光フアイバ入射補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビームをファイバの受光口の中心に自
動的に合致させる。 【構成】 レーザ媒質１とこのレーザ媒質１に励起光を
投入するための励起ランプ２を備えたレーザ発振器３か
ら出力されたレーザビームを、集光レンズ４を介して光
ファイバ５の受光口１０に入射するレーザ装置におい
て、前記レーザ発振器３から出力されるレーザビームを
分岐して前記集光レンズ４と同一特性の修正用集光レン
ズ７に入射し、この修正用レンズ７を通過したレーザビ
ームを検出部８で受け、検出部８によりレーザ光軸と直
交した面でのずれを検出し、前記検出部及び修正用集光
レンズ７を光軸と直交する方向に移動する第１アクチュ
エータ９を作動させて補正すべき方向及び距離情報を得
て、その後、その移動量と同一だけ第２アクチュエータ
１１で前記光ファイバの受光口１０及び集光レンズを光
軸と直交する方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置における
熱レンズ効果や出力変動によってレーザビームがずれる
ことを補正する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、励起ランプでレーザ媒質を励起
して、レーザ発振させる形式のレーザ共振器では、熱的
影響によってレーザビームがずれることがある。この現
象はレーザ媒質が熱によって膨張し、これによりレーザ
媒質の位置がずれるのが原因である。このような熱的影
響やその他の外乱要因によってレーザビームがずれ、照
射平面上のビーム照射位置が経時的に変動することがあ
る。

【０００３】そして、照射平面上のビーム照射位置が変
動すると光ファイバへのレーザ光の伝達が不十分とな
り、効率的な利用をすることができないという問題が生
じる。このため従来は、出力を抑制したり、レーザ媒質
の冷却装置を改善する等してレーザ媒質の過熱を防止
し、レーザビームの照射位置を安定化させるようにして
いたが、必要な出力が得られなかったり、装置が大型化
する等の問題がある。しかも、これらの方法では変動幅
を少なくすることはできても、完全に安定化させること
はできないため変動に対応して光学系を常に調整する必
要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この調整は極
めて面倒であり、レーザ装置の稼働中は専任の技術者が
常時監視しなければならないという問題がある。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みてなされたもの
で、レーザビームの平面上の照射位置が変動しても自動
的に光ファイバの中心にレーザビームを入射することが
できるようにした光ファイバ入射補正装置を提供するこ
とを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、以下のような構成とした。すなわち
本発明はレーザ媒質とこのレーザ媒質に励起光を投入す
るための励起ランプを備えたレーザ発振器から出力され
たレーザビームを、集光レンズを介して光ファイバの受
光口に入射するレーザ装置において、即ち、前記レーザ
発振器から出力されるレーザビームの一部を分割する分
岐する分岐器と、この分岐器の次段に設けられ前記集光
レンズと同一特性の修正用集光レンズと、この修正用集
光レンズを通過したレーザビームを受光する検出部と、
前記検出部及び修正用集光レンズを光軸と直交する方向
に移動する第１アクチュエータと、前記光ファイバの受
光口及び集光レンズを光軸と直交する方向に移動する第
２アクチュエータと、前記検出部の信号を受けて前記第
１及び第２アクチュエータを制御する演算部とを備え、
前記演算部は、前記修正用集光レンズにより検出部上に
照射されたレーザビームの照射位置がずれた場合これを
検出し、検出部及び修正用集光レンズを光軸と直交する
方向に移動させ、このときの検出部及び修正用集光レン
ズの移動量と同一量、前記集光レンズ及び光ファイバの
受光口を移動させるよう構成したことを特徴とする固体
レーザ装置における光ファイバ入射補正装置である。

【０００７】なお、前記第１及び第２アクチュエータは
夫々にＸ及びＹ方向の２チャンネルの移動手段を有して
いる。また、修正用集光レンズと分岐器との間にバンド
パスフィルタを介挿することができる。

【０００８】

【作用】検出部によりレーザビームの受光面上でのずれ
を検出し、そのデータに基づいて第１アクチュエータを
作動させて修正用集光レンズと検出部の位置を移動さ
せ、検出部の中心位置にレーザビームが当たるようにす
る。この場合、修正用集光レンズと検出部との移動距離
がＸ及びＹ方向の座標として得られる。

【０００９】そして、演算部はこのデータに基づいて第
２アクチュエータを作動させ、集光レンズ及び光ファイ
バの受光口を移動させる。このとき前記第１アクチュエ
ータで得られたＸ及びＹ方向の座標と同一距離だけ移動
させる。

【００１０】これにより、レーザビームの中心は光ファ
イバの受光口の中心に正確に入射し、光ファイバへの集
光性を常時最適な状態に自動調整することができる。こ
のため、光ファイバの受光口の端面が焼損したり結合効
率が悪化することはない。

【００１１】なお、検出部及び修正用集光レンズの移動
量と同一量、前記集光レンズ及び光ファイバの受光口を
移動させることの意味は、移動方向と移動距離を同一に
するということである。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図３に基づいて
説明する。棒状に形成されたレーザ媒質１の近傍に励起
光を投入するための励起ランプ２が配置されており、ま
た、レーザ媒質１の両端側に全反射鏡２０ａと半透過鏡
２０ｂが配置されている。そして、励起ランプ２で励起
されたレーザ媒質１からレーザビームが発生し、全反射
鏡２０ａと半透過鏡２０ｂとの間で反射が繰り返される
ことによって光が増幅されるレーザ発振器３が構成され
ている。

【００１３】前記半透過鏡２０ｂのレーザ透過側には分
岐器としてのビームスプリッタ６が設置され、これによ
りレーザ発振器３から出力されたレーザビームは直進方
向と直角方向とに分割されるようになっている。そし
て、直角方向に分岐されたレーザビームは集光レンズ４
を介して光ファイバ５の先端に設けられた受光口１０に
入光する。前記受光口１０は支持アーム２２によって集
光レンズ４と一体的に支持されている。そして集光レン
ズ４は第２アクチュエータ１１によって支持され、光軸
に直交するＸＹ平面上で移動することができるように構
成されている。

【００１４】前記第２アクチュエータ１１は集光レンズ
４をＸ方向に移動させるためのステッピングモータ１１
ａと、Ｙ方向に移動させるためのステッピングモータ１
１ｂからなっている。ステッピングモータ１１ａはフレ
ーム１１ｃに取り付けられており、このフレーム１１ｃ
に前記集光レンズ４がスライド可能に支持されている。
集光レンズ４とステッピングモータ１１ａとはラックア
ンドピニオン機構で結合されている。ステッピングモー
タ１１ｂは固定フレーム１１ｄに取り付けられており、
この固定フレーム１１ｄに前記フレーム１１ｃがスライ
ド可能に設けられている。そして、このフレーム１１ｃ
とステッピングモータ１１ｂとはラックアンドピニオン
機構で結合されている。

【００１５】一方、前記ビームスプリッタ６の背面には
特定波長のみを通過させるためのバンドパスフィルタ２
１が設けられており、その通過波長は可視光を除去でき
るよう１．０６μｍに設定されている。バンドパスフィ
ルタ２１の次段には前記集光レンズ４と同一特性の修正
用集光レンズ７が設けられている。

【００１６】そしてこの修正用集光レンズ７の後段に
は、修正用集光レンズ７を通過したレーザビームを受光
する検出部８としての二次元フォトダイオードアレイが
設けられている。前記修正用集光レンズ７はアーム２３
を介して検出部８に固定されており、検出部８と一体的
に移動できるようになっている。この検出部８は第１ア
クチュエータ９により支持され光軸と直交する方向に移
動可能になっている。即ち、この第１アクチュエータ９
は検出部８をＸ方向に移動させるためのステッピングモ
ータ９ａと、Ｙ方向に移動させるためのステッピングモ
ータ９ｂからなっている。

【００１７】ステッピングモータ９ａはフレーム９ｃに
取り付けられており、このフレーム９ｃに前記検出部８
がスライド可能に支持されている。検出部８とステッピ
ングモータ９ａとはラックアンドピニオン機構で結合さ
れている。ステッピングモータ９ｂは固定フレーム９ｄ
に取り付けられており、この固定フレーム９ｄに前記フ
レーム９ｃがスライド可能に設けられている。そして、
このフレーム９ｃとステッピングモータ９ｂとはラック
アンドピニオン機構で結合されている。

【００１８】前記検出部８の出力信号は演算部１２に入
力され、検出部８に照射されたＸＹ座標上でのレーザビ
ームの位置が数値化される。そして前記検出部８をいず
れの方向にどれだけ移動させればレーザビームの位置が
検出部８の中央部（予め設定された特定位置を含む）と
なるかを演算して、前記第１アクチュエータ９を作動さ
せるよう構成してある。

【００１９】なお、前記第１アクチュエータ９及び第２
アクチュエータ１１は前記ステッピングモータの他、サ
ーボモータ、またはリニアステッピングモータを使用す
ることができ、演算部１２からの指令でその駆動量が制
御されるようになっている。

【００２０】また、夫々のアクチュエータには移動量検
出手段としてポテンショメータ、ロータリーエンコー
ダ、リニアエンコーダなどが取り付けられており、検出
部８の中心を絶対位置として、前記アクチュエータの移
動量を前記演算部１２に出力できるようになっている。

【００２１】なお、前記アクチュエータがステッピング
モータである場合、修正用レンズを移動させて照射位置
を合わせたときの制御量がそのまま移動量として利用で
きるのでそれ自体移動量検出手段を構成する。

【００２２】また、前記検出部８としてはフォトダイオ
ードアレイの他、ＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメー
ジセンサ、その他の撮像板や撮像管を用いることができ
る。以下、動作例を説明する。

【００２３】レーザ発振器３の動作中において、レーザ
ビームは、ビームスプリッタ６によって直角方向に分岐
され、集光レンズ４を介して光ファイバ５の受光口１０
に入射する。一方、ビームスプリッタ６を透過したレー
ザビームはバンドパスフィルタ２１、修正用集光レンズ
７を介して検出部８を照射する。そして、検出部８でレ
ーザビームの照射位置が検出される。

【００２４】この情報が演算部１２に入力される。そし
て演算部１２で入射光の基準位置からのずれが規定以内
であるか否かが判断され、この照射位置が検出部８の基
準位置からずれている場合には、アクチュエータ９を駆
動する信号を送出して照射位置が前記基準位置となるよ
う検出部８を移動させる。ここで、演算部１２はこの移
動量をＸＹ座標上の距離で記憶する。

【００２５】続いて、演算部１２はこの記憶に基づい
て、第２アクチュエータ１１を第１アクチュエータ９の
移動方向、移動距離と同一方向に同一距離だけ駆動す
る。集光レンズ４と修正用集光レンズ７とは同一特性に
してあるため、集光レンズ４の照射位置は光ファイバ５
の受光口１０の中心位置と一致する。

【００２６】以上の動作によって、エネルギーの集中化
を図ることができ、効率の高い結合が可能になる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、検出部によりレーザ光
軸と直交した面でのずれを検出し、そのデータに基づい
て第１アクチュエータを作動させて補正すべき距離情報
を得て、その後、この距離情報分だけ第２アクチュエー
タを作動させて光ファイバの受光口の中心に照射位置を
合わせるよう構成したので、光ファイバとの結合を常時
最良の状態とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面図

【図２】本発明の一実施例を示す要部の斜視図

【図３】本発明の一実施例を示す要部の斜視図

【符号の説明】

１ レーザ媒質 ２ 励起ランプ ３ レーザ発振器 ４ 集光レンズ ５ 光ファイバ ６ ビームスプリッタ ７ 修正用集光レンズ ８ 検出部 ９ 第１アクチュエータ １０ 受光口 １１ 第２アクチュエータ １２ 演算部

フロントページの続き (72)発明者 数藤 和義 千葉県野田市二ツ塚95番地の３ミヤチテク ノス株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 レーザ媒質とこのレーザ媒質に励起光を
   投入するための励起ランプを備えたレーザ発振器から出
   力されたレーザビームを、集光レンズを介して光ファイ
   バの受光口に入射するレーザ装置において、 前記レーザ発振器から出力されるレーザビームの一部を
   分割する分岐器と、この分岐器の次段に設けられ前記集
   光レンズと同一特性の修正用集光レンズと、この修正用
   集光レンズを通過したレーザビームを受光する検出部
   と、前記検出部及び修正用集光レンズを光軸と直交する
   方向に移動する第１アクチュエータと、前記光ファイバ
   の受光口及び集光レンズを光軸と直交する方向に移動す
   る第２アクチュエータと、前記検出部の信号を受けて前
   記第１及び第２アクチュエータを制御する演算部とを備
   え、 前記演算部は、前記修正用集光レンズにより検出部上に
   照射されたレーザビームの照射位置がずれた場合これを
   検出し、検出部及び修正用集光レンズを光軸と直交する
   方向に移動させ、このときの検出部及び修正用集光レン
   ズの移動量と同一量、前記集光レンズ及び光ファイバの
   受光口を移動させるよう構成したことを特徴とする固体
   レーザ装置における光ファイバ入射補正装置。