JPS61238487A - レ−ザ装置 - Google Patents
レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61238487A JPS61238487A JP60078503A JP7850385A JPS61238487A JP S61238487 A JPS61238487 A JP S61238487A JP 60078503 A JP60078503 A JP 60078503A JP 7850385 A JP7850385 A JP 7850385A JP S61238487 A JPS61238487 A JP S61238487A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- mirror
- optical member
- reflecting mirror
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分骨〕
この発明は、例えば溶接や切断などの加工に用いられる
レーザ装置、特にレーザ発振器に取シ付げられた透明光
学部材の熱レンズ作用の監視方式％式％ 〔従来の技術〕 第４図は従来のレーザ装置を示す断面図である。
レーザ装置、特にレーザ発振器に取シ付げられた透明光
学部材の熱レンズ作用の監視方式％式％ 〔従来の技術〕 第４図は従来のレーザ装置を示す断面図である。
図において、（１）は発振器筐体、（２）はこの発振器
筐体内の放電励起空間、（３） 、 （４）はそれぞれ
この放電励起空間を挾んで発振器筐体に取υ付けられた
全反射鏡および部分反射鏡、（５）はこの部分反射鏡か
ら取シ出されたレーザビーム、（６）はこのレーザビー
ムの伝搬路上に設置された加工用レンズである。
筐体内の放電励起空間、（３） 、 （４）はそれぞれ
この放電励起空間を挾んで発振器筐体に取υ付けられた
全反射鏡および部分反射鏡、（５）はこの部分反射鏡か
ら取シ出されたレーザビーム、（６）はこのレーザビー
ムの伝搬路上に設置された加工用レンズである。
従来のレーザ装置は上記のように構成され、全反射鏡（
３）と部分反射鏡（４）とからなる共振器によって、放
電励起空間（２）内のレーザ媒質からレーザビーム（５
）を取シ出している。例えば、ＣＯ２レーザ装置の場合
、レーザビームの波長は１０．６ミクＩ：ｌンで、部分
反射鏡（４）はＺｎ５ｅの基板に誘電体多層膜が被覆さ
れ、Ｚｎ５ｅの屈折率はその温度に依存し、屈折率の温
度変化率は正である。Ｚｎ８ｅ基板の部分反射鏡（４）
の周辺は冷却されておシ、レーザ発振させると中心部の
温度が高くなシ、径方向に温度勾配が生じる。この温度
勾配によって部分又射鏡（４）は凸レンズとして作用し
、これを熱レンズ作用という。
３）と部分反射鏡（４）とからなる共振器によって、放
電励起空間（２）内のレーザ媒質からレーザビーム（５
）を取シ出している。例えば、ＣＯ２レーザ装置の場合
、レーザビームの波長は１０．６ミクＩ：ｌンで、部分
反射鏡（４）はＺｎ５ｅの基板に誘電体多層膜が被覆さ
れ、Ｚｎ５ｅの屈折率はその温度に依存し、屈折率の温
度変化率は正である。Ｚｎ８ｅ基板の部分反射鏡（４）
の周辺は冷却されておシ、レーザ発振させると中心部の
温度が高くなシ、径方向に温度勾配が生じる。この温度
勾配によって部分又射鏡（４）は凸レンズとして作用し
、これを熱レンズ作用という。
例えば、レーザビーム（５）の断面が円形で、その強度
分布が均一の場合、熱平衡状態に達したときの゛部分反
射鏡（４）の熱レンズ作用の強゛さは、°レーザビーム
（５）のパワーＰと部分反射鏡の吸収率βに比例する。
分布が均一の場合、熱平衡状態に達したときの゛部分反
射鏡（４）の熱レンズ作用の強゛さは、°レーザビーム
（５）のパワーＰと部分反射鏡の吸収率βに比例する。
即ち、熱レンズの焦点距離はβＰＫ反比例する。また部
分反射鏡（４）の温度分布はレーザ発振を開始してから
熱平衡状態に達するまで変化するので、この間の熱レン
ズの焦点距離は変動する。
分反射鏡（４）の温度分布はレーザ発振を開始してから
熱平衡状態に達するまで変化するので、この間の熱レン
ズの焦点距離は変動する。
さらに、この部分反射鏡（４）は徐々に汚染されてくる
とその吸収率は増大し、熱レンズ作用は強くなるが、レ
ーザ装置に実装した状態でその吸収率を計測することは
できない。
とその吸収率は増大し、熱レンズ作用は強くなるが、レ
ーザ装置に実装した状態でその吸収率を計測することは
できない。
次いで、加工用レンズ（６）を用いて被溶接物にレーザ
ビーム（５）を集光させて溶接した場合、その溶接特性
は被溶接物における集光ビームの焦点の位置に強く依存
し、良好な溶接特性を得るための焦点位置の変動許容範
囲は小さいことが知られている。ここで、部分反射ｆｌ
！、 （４）の熟レンズの焦点距離をｆ、 ％加工用レ
ンズ（６）の焦点距離をｆ２、部分反射鏡（４）と加工
用、レンズ（６）との距ｆｌｉｔ−ｄとすると、部分反
射鏡（４）の熱レンズと加工用レンズ（６）との複とな
る。例えば、ｒ、＝１５ｍ、ｒ２＝１０Ｑｗ。
ビーム（５）を集光させて溶接した場合、その溶接特性
は被溶接物における集光ビームの焦点の位置に強く依存
し、良好な溶接特性を得るための焦点位置の変動許容範
囲は小さいことが知られている。ここで、部分反射ｆｌ
！、 （４）の熟レンズの焦点距離をｆ、 ％加工用レ
ンズ（６）の焦点距離をｆ２、部分反射鏡（４）と加工
用、レンズ（６）との距ｆｌｉｔ−ｄとすると、部分反
射鏡（４）の熱レンズと加工用レンズ（６）との複とな
る。例えば、ｒ、＝１５ｍ、ｒ２＝１０Ｑｗ。
ｄ＝１０ｍのとき、ｆ３＝９８ｍになシ、溶接中に焦点
の位置が２瓢移動することになる。このように部分反射
鏡（４）が汚染されて熱レンズ作用が強くなると、焦点
の位置が加工用レンズ（６）の方へ近づいてゆき、正常
な溶接ができなくなる。
の位置が２瓢移動することになる。このように部分反射
鏡（４）が汚染されて熱レンズ作用が強くなると、焦点
の位置が加工用レンズ（６）の方へ近づいてゆき、正常
な溶接ができなくなる。
上記のような従来のレーザ装置では、部分反射鏡の熱レ
ンズ作用の状態あるいは汚染の状態を計測することがで
きないので、熱レンズ作用が強くなってもレーザ加工が
続けられ、不良品の生産が続けられるという問題があっ
た。
ンズ作用の状態あるいは汚染の状態を計測することがで
きないので、熱レンズ作用が強くなってもレーザ加工が
続けられ、不良品の生産が続けられるという問題があっ
た。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、部分反射鏡の熱レンズ作用を監視しながら、熱レン
ズ作用が設定値以上になつ九とき電気信号を発生するこ
とができるレーザ装置を得ることを目的とするものであ
る。
で、部分反射鏡の熱レンズ作用を監視しながら、熱レン
ズ作用が設定値以上になつ九とき電気信号を発生するこ
とができるレーザ装置を得ることを目的とするものであ
る。
この発明に係るレーザ装置は、Ｈｅ Ｎｅレーザある
いは半導体レーザなどの第２のレーザを、し：ザ発振器
に取シ付けられた部分反射鏡などの透明光学部材に照射
し、透明光学部材を透過した第２のレーザビームの伝搬
路に位置検出器を配設したものである。
いは半導体レーザなどの第２のレーザを、し：ザ発振器
に取シ付けられた部分反射鏡などの透明光学部材に照射
し、透明光学部材を透過した第２のレーザビームの伝搬
路に位置検出器を配設したものである。
この発明において、透明光学部材に熱レンズ作用が発生
したとき、この熱レンズ作用の強さに対応して透明光学
部材を透過した第２のし・−ザのレーザビームの伝送路
が変位する。この変位量を位置検出器によって監視し、
この位置検出器の値が設定値以上になったとき電気信号
を発生する。
したとき、この熱レンズ作用の強さに対応して透明光学
部材を透過した第２のし・−ザのレーザビームの伝送路
が変位する。この変位量を位置検出器によって監視し、
この位置検出器の値が設定値以上になったとき電気信号
を発生する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であ！！ＩＪ
、（１）〜（５）は上記従来装置と同一のものである
。
、（１）〜（５）は上記従来装置と同一のものである
。
＜１１１は部分又射鏡（５）の近傍に配設され、この部
分反射鏡（５）の周辺部に第２のレーザビームを照射す
る例えばＨｅ −Ｎｅレーザあるいは半導体レーザなど
の第２のレーザ、αりは第２のレーザビーム（１３の伝
搬路に設置された位置検出器である。
分反射鏡（５）の周辺部に第２のレーザビームを照射す
る例えばＨｅ −Ｎｅレーザあるいは半導体レーザなど
の第２のレーザ、αりは第２のレーザビーム（１３の伝
搬路に設置された位置検出器である。
上記のように構成されたレーザ装置において、部分反射
鏡（５）の周辺部に照射された第２のレーザビーム０国
は、レーザ発振中に部分反射鏡（４）ｔ−透過するとき
熱レンズ作用によって屈折する。第２図において、（１
３ａ）は熱レンズ作用がないときの第２のレーザビーム
（１３の伝搬の状態を、（１３ｂ）は熱レンズ作用が生
じたときの第２のレーザビーム（１３）の伝搬の状態を
示す。ここで、熱レンズ作用による熱レンズの焦点距離
をｆｌとすると、部分反射鏡（４）の中心からｒの位置
に入射した第２のレーザビームα湯は、部分反射鏡（４
）を透過中に角度Δθ＝２ｒ／ｆ、だけ偏向する。
鏡（５）の周辺部に照射された第２のレーザビーム０国
は、レーザ発振中に部分反射鏡（４）ｔ−透過するとき
熱レンズ作用によって屈折する。第２図において、（１
３ａ）は熱レンズ作用がないときの第２のレーザビーム
（１３の伝搬の状態を、（１３ｂ）は熱レンズ作用が生
じたときの第２のレーザビーム（１３）の伝搬の状態を
示す。ここで、熱レンズ作用による熱レンズの焦点距離
をｆｌとすると、部分反射鏡（４）の中心からｒの位置
に入射した第２のレーザビームα湯は、部分反射鏡（４
）を透過中に角度Δθ＝２ｒ／ｆ、だけ偏向する。
また、位置検出器（Ｉ邊を部分反射鏡（４）から距離ｊ
の位置に設置した場合、この位置検出器（１りにおける
第２のレーザビーム（１３の熱レンズ作用による位置の
変位はΔθＪ ＝２ ｒ ｌ／ ｆ ＋になるので、例
えば、ｒ＝１５鵡、１−５ｍで熱レンズの焦点距離ｆ１
が６０ｍのとき、第２のレーザビーム０国の熱レンズ作
用による変位は７．５ ｍになる。この位置検出器（１
２＋によって、ビームの変位に対応した、即ち部分反射
鏡（４）の熱レンズ作用の強さに対応した電圧が得られ
、この電圧が設定値以上になったとき電気信号を出すこ
とができるようになっている。さらに、このレーザ装置
を用いてレーザ溶接した場合にも、部分反射鏡（４）の
熱レンズ作用が強くなシ、焦点の位置が加工用レンズ（
６）に近づきすぎて品質の悪い溶接が続けられる前に位
置検出器から電気信号が出されるようになっている。
の位置に設置した場合、この位置検出器（１りにおける
第２のレーザビーム（１３の熱レンズ作用による位置の
変位はΔθＪ ＝２ ｒ ｌ／ ｆ ＋になるので、例
えば、ｒ＝１５鵡、１−５ｍで熱レンズの焦点距離ｆ１
が６０ｍのとき、第２のレーザビーム０国の熱レンズ作
用による変位は７．５ ｍになる。この位置検出器（１
２＋によって、ビームの変位に対応した、即ち部分反射
鏡（４）の熱レンズ作用の強さに対応した電圧が得られ
、この電圧が設定値以上になったとき電気信号を出すこ
とができるようになっている。さらに、このレーザ装置
を用いてレーザ溶接した場合にも、部分反射鏡（４）の
熱レンズ作用が強くなシ、焦点の位置が加工用レンズ（
６）に近づきすぎて品質の悪い溶接が続けられる前に位
置検出器から電気信号が出されるようになっている。
なお、上記の実施例では部分反射鏡（４）の無反射コー
テイング面（４ｃ）側から第２のレーザビームａ３を照
射させて、部分反射コーディング面（４ｂ〕で反射させ
たレーザビームの熟レンズによる変位を計測するものと
しているが、第３図に示すように、部分反射鏡（４）の
部分反射コーテイング面（４ｂ）側から第２のレーザビ
ームα階を照射させて、部分子ｆ射鏡（４）を透過した
レーザビームの熱レンズによる変位を計測しても同様の
動作を得ることができる０ また、上記説明では、部分反射鏡（４）をもつ安定型共
振器を備えたレーザ装置について述べたが、不安定型共
振器のレーザビームを取９出す窓を備えたレーザ装置に
ついても上記実施例と同様の効果を奏する。さらに、上
記の実施例ではレーザ装置に取シ付けられた透明光学部
材の熱レンズ作用を計測しているが、レーザ装置以外に
数少付けらレタレンズなどの透明光学部材の熱レンズ作
用の計測にも利用できる。
テイング面（４ｃ）側から第２のレーザビームａ３を照
射させて、部分反射コーディング面（４ｂ〕で反射させ
たレーザビームの熟レンズによる変位を計測するものと
しているが、第３図に示すように、部分反射鏡（４）の
部分反射コーテイング面（４ｂ）側から第２のレーザビ
ームα階を照射させて、部分子ｆ射鏡（４）を透過した
レーザビームの熱レンズによる変位を計測しても同様の
動作を得ることができる０ また、上記説明では、部分反射鏡（４）をもつ安定型共
振器を備えたレーザ装置について述べたが、不安定型共
振器のレーザビームを取９出す窓を備えたレーザ装置に
ついても上記実施例と同様の効果を奏する。さらに、上
記の実施例ではレーザ装置に取シ付けられた透明光学部
材の熱レンズ作用を計測しているが、レーザ装置以外に
数少付けらレタレンズなどの透明光学部材の熱レンズ作
用の計測にも利用できる。
この発明は以上説明したとおフ、レーザ発振器に取力付
けられた透明光学部材の周辺に第２のレーザビームを照
射し、この透明光学部材を透過した第２のレーザビーム
伝搬路に位置検出器を配置することにより、透明光学部
材の熱レンズの状態を検出し、熱レンズ作用が設定値以
上になったとき電気信号を出すことができるように構成
したので、熱レンズ作用が設定値以上になったとき異常
信号を出し、不良品の生産を防止する効果がある。
けられた透明光学部材の周辺に第２のレーザビームを照
射し、この透明光学部材を透過した第２のレーザビーム
伝搬路に位置検出器を配置することにより、透明光学部
材の熱レンズの状態を検出し、熱レンズ作用が設定値以
上になったとき電気信号を出すことができるように構成
したので、熱レンズ作用が設定値以上になったとき異常
信号を出し、不良品の生産を防止する効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ装置を示す断
面図、第２図は第２のレーザビームの伝搬の説明図、第
６図はこの発明の他の実施例を示す゛断面図、第４図は
従来のレーザ装置を示す断面図である。図において、（
１）は発振器筐体、（４）は部分反射鏡、（５）はレー
ザビーム、αυは第２のレーザ、（１３は位置検出器、
０は第２のレーザビーム。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 ５ニレ−す°゛己゛°−４ 第２図
面図、第２図は第２のレーザビームの伝搬の説明図、第
６図はこの発明の他の実施例を示す゛断面図、第４図は
従来のレーザ装置を示す断面図である。図において、（
１）は発振器筐体、（４）は部分反射鏡、（５）はレー
ザビーム、αυは第２のレーザ、（１３は位置検出器、
０は第２のレーザビーム。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 ５ニレ−す°゛己゛°−４ 第２図
Claims (2)
- （１）レーザ発振器に取り付けられた透明光学部材と、
レーザ発振器の光軸と角度をずらせて上記透明光学部材
に第２のレーザビームを照射するレーザと、上記透明光
学部材を透過した第２のレーザビームの伝搬路に配置し
た位置検出器とを備えたことを特徴とするレーザ装置。 - （２）位置検出器の検出出力が設定値以上になつたとき
、電気信号を出すことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078503A JPS61238487A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078503A JPS61238487A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238487A true JPS61238487A (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=13663755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60078503A Pending JPS61238487A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238487A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011240389A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Amada Co Ltd | 高出力レーザ加工ヘッド及び高出力レーザ加工方法 |
| DE102011054941B3 (de) * | 2011-10-28 | 2013-01-17 | Qioptiq Photonics Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Korrektur der thermischen Verschiebung der Fokuslage von über Optiken geführten Laserstrahlen |
| US10884255B2 (en) | 2015-10-14 | 2021-01-05 | Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh | Linear polarization of a laser beam |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP60078503A patent/JPS61238487A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011240389A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Amada Co Ltd | 高出力レーザ加工ヘッド及び高出力レーザ加工方法 |
| DE102011054941B3 (de) * | 2011-10-28 | 2013-01-17 | Qioptiq Photonics Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Korrektur der thermischen Verschiebung der Fokuslage von über Optiken geführten Laserstrahlen |
| US10884255B2 (en) | 2015-10-14 | 2021-01-05 | Trumpf Lasersystems For Semiconductor Manufacturing Gmbh | Linear polarization of a laser beam |
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