JPS62156889A - Laser beam position detector - Google Patents

Laser beam position detector

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Publication number
JPS62156889A
JPS62156889A JP29688785A JP29688785A JPS62156889A JP S62156889 A JPS62156889 A JP S62156889A JP 29688785 A JP29688785 A JP 29688785A JP 29688785 A JP29688785 A JP 29688785A JP S62156889 A JPS62156889 A JP S62156889A
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JP
Japan
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laser beam
laser
detected
reflective mirror
holes
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Pending
Application number
JP29688785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimiharu Yasui
公治 安井
Masaaki Tanaka
正明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62156889A publication Critical patent/JPS62156889A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014—Monitoring arrangements not otherwise provided for

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a large laser power enter sensors and facilitate detection of the position of a laser beam by a method wherein laser beam transmitting parts are provided on the circumference of a reflective mirror and laser beam sensors which detect the outputs of partial laser beams transmitted by the transmitting parts are provided. CONSTITUTION:A laser beam 4 advancing along a transmission path is reflected by a reflective mirror 1 and changes the direction and is outputted as a laser beam 5. Partial laser beams 41 which enter through-holes 2 in the reflective mirror 1 are transmitted through the holes 2 and enter laser beam sensors 3 and the outputs are detected through output indicators 31. The through-holes 2 are provided on the circumference whose center coincides with the center of the reflective mirror 1. With this constitution, if the imbalance between the outputs of the partial laser beams 41 transmitted through the respective through-holes 2 is detected, the position of the laser beam 4 against the reflective mirror 1 can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザビーム伝送路におけるレーザビーム
の位置を検出するレーザビーム位置検出装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser beam position detection device that detects the position of a laser beam in a laser beam transmission path.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第５図（ａ）は例えば特願昭５８−３７９２号明細書に
示された従来のレーザビーム位置検出装置を示す断面図
、第５図（ｂ）はレーザビーム入射側よシ見た正面図で
ある。FIG. 5(a) is a sectional view showing a conventional laser beam position detection device disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 58-3792, and FIG. 5(b) is a front view seen from the laser beam incidence side. It is.

図において、【１）はレーザビーム反射ミラー、（３）
はレーザビームセンサ、（４）は入射するレーザビーム
、（５）はレーザビーム【４）が反射ミラー（１）によ
り反射された反射レーザビーム、（９１はレーザビーム
の光路上に開孔（ｌ［Ｉを有する開孔部材である。In the figure, [1] is a laser beam reflecting mirror, and (3)
is a laser beam sensor, (4) is an incident laser beam, (5) is a reflected laser beam that is the laser beam [4] reflected by the reflection mirror (1), and (91 is an aperture (l) on the optical path of the laser beam. [It is an apertured member having I.

開孔部材（９）の開孔α傷の周囲には、同一円周上に適
当な間隔をあけて１例えば４つのレーザビームセンサ（
３）が設けられている。For example, four laser beam sensors (for example, four laser beam sensors (
3) is provided.

この開孔部材（９１は反射ミラー（１＋の入射側に配設
され、開孔部は反射ミラー（１１の中央部に対応してい
る。This aperture member (91) is arranged on the incident side of the reflection mirror (1+), and the aperture corresponds to the center of the reflection mirror (11).

次に動作について説明する。レーザ発振器（図示せずン
から発振され、伝送路を進むレーザビーム１４）のうち
の開孔（ＩＩを通過するレーザビームは反射ミラー（Ｉ
ＩＩｃより反射されて角度を変え、レーザビーム（５）
として出射される。一方、レーザビーム（４）のすそ野
のパワー、即ち開孔［１Ｇの周囲のレーザビームはレー
ザビームセンサ（３）に入射し、その出力を検出される
。レーザビーム（４）が開孔＜１０の中心を通ると４つ
のレーザビームセンサ（３）の各々ノ出力はバランスす
る。従ってとのセンサ（３）による出力のアンバランス
を検出すれば、レーザビーム１４１の開孔（Ｉ［ｌに対
する位置が検出できる。このようなレーザビーム位置検
出装置をレーザビーム伝送路に複数個設置すれば、レー
ザ発振器から所定の場所まで正確にレーザビームを伝送
することができる。Next, the operation will be explained. The laser beam passing through the aperture (II) of the laser oscillator (laser beam 14 oscillated from a hole (not shown) and traveling along the transmission path is reflected by the reflection mirror (I).
The laser beam (5) is reflected from IIc and changes its angle.
It is emitted as On the other hand, the power at the base of the laser beam (4), that is, the laser beam around the aperture [1G] enters the laser beam sensor (3) and its output is detected. When the laser beam (4) passes through the center of the aperture <10, the outputs of each of the four laser beam sensors (3) are balanced. Therefore, by detecting the unbalance of the output from the sensor (3), the position of the laser beam 141 relative to the aperture (I[l) can be detected. Multiple such laser beam position detection devices are installed in the laser beam transmission path. Then, the laser beam can be accurately transmitted from the laser oscillator to a predetermined location.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のレーザビーム位置検出装置は以上のように構成さ
れているため、レーザビームセンサ（３）全支持するた
めの開孔部材（９１を必要としている。また、開孔α〔
の大きさは、レーザビーム１４）の形状に大きな影響を
与えず、かつレーザビームセンサ（３）になるべく大き
なレーザパワーが入射するように選択されるが９例えば
典形的ａｏ２レーザから発生されるシングルモードの正
規分布状の強度分布を持つレーザビームでは、ビーム位
置検出装置通過により、１％以上の伝送パワーロスを招
く。さらに、一般にはレーザビーム伝送路には５枚程度
の反射ミラー（１）を用いるため、各反射ミラー（１）
の前面にレーザビーム位置検出装置を設けると、全体と
して５％に近い伝送パワーロスを招（ことになる。また
、不安定型共振器から発生されるリングモードを持つレ
ーザビームでは、その強度分布はさらにすそ野の遠方に
まで広がっており、５％以上の伝送パワーロスを招くな
どの問題点があった。Since the conventional laser beam position detection device is configured as described above, it requires an aperture member (91) to fully support the laser beam sensor (3).
The size of the laser beam 14) is selected in such a way that it does not significantly affect the shape of the laser beam 14) and that as much laser power as possible is incident on the laser beam sensor (3). In a single mode laser beam having a normal intensity distribution, passing through a beam position detection device causes a transmission power loss of 1% or more. Furthermore, since approximately five reflecting mirrors (1) are generally used in the laser beam transmission path, each reflecting mirror (1)
Providing a laser beam position detection device in front of the laser beam will result in an overall transmission power loss of close to 5%.In addition, for a laser beam with a ring mode generated from an unstable resonator, its intensity distribution will be even worse. The problem was that it spread far into the field, causing a transmission power loss of more than 5%.

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、伝送によるパワーロスを低減できると共に、
正確にレーザビームの位置を検出できるレーザビーム位
置検出装置を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and can reduce power loss due to transmission, and
An object of the present invention is to obtain a laser beam position detection device that can accurately detect the position of a laser beam.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るレーザビーム位置検出装置は。 A laser beam position detection device according to the present invention is:

レーザビーム反射ミラーの円周上に設けられたレーザビ
ーム透過部、及びこの透過部より透過したレーザビーム
の出力を検出するレーザビームセンサを備え、上記透過
部を透過したレーザビームの出力より、レーザビーム反
射ミラー上のレーザビームの位置を検出するようにした
ものである。It is equipped with a laser beam transmitting part provided on the circumference of the laser beam reflecting mirror, and a laser beam sensor that detects the output of the laser beam transmitted through the transmitting part. The position of the laser beam on the beam reflecting mirror is detected.

〔作用〕[Effect]

この発明におけるレーザビーム透過部は、レーザビーム
反射ミラー上に設けられ、この透過部を通過したレーザ
ビームの出力をセンサにより検出するため、伝送路上の
レーザビームの形状に大きな影響を与えず、大きなレー
ザパワーをセンサに入射させて、レーザビームの位置を
検出できる。The laser beam transmitting section in this invention is provided on the laser beam reflecting mirror, and the output of the laser beam that has passed through this transmitting section is detected by a sensor, so it does not significantly affect the shape of the laser beam on the transmission path. By inputting laser power into the sensor, the position of the laser beam can be detected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）はこの発明の一実施例によるレーザビーム位置
検出装置を示す断面図９第１図（ｂ）はレーザビームの
入射側よｐ見た正面図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
FIG. 1(a) is a sectional view showing a laser beam position detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(b) is a front view seen from the laser beam incident side.

図において、（１）はレーザビーム反射ミラー、（２）
は反射ミラー（１）の円周上に適当な間隔をあけて設け
られた複数個のレーザビーム透過部で１例えば４つの貫
通穴、（３）は貫通穴（２）のそれぞれを透過したレー
ザビームの出力を検出するレーザビームセンサ、Ｇυは
ビームセンサ（３）に接続された出力表示装置、「４）
は反射ミラー（１）へ入射するレーザビーム。In the figure, (1) is a laser beam reflecting mirror, (2)
(3) is a plurality of laser beam transmission parts provided at appropriate intervals on the circumference of the reflecting mirror (1), for example, four through holes, and (3) is a laser beam transmitted through each of the through holes (2). A laser beam sensor that detects the beam output, Gυ is an output display device connected to the beam sensor (3), "4"
is the laser beam incident on the reflecting mirror (1).

（５）は反射ミラー＋Ｉｌｌ／（よシ反射されたレーザ
ビーム。(5) is the laser beam reflected by the reflecting mirror +Ill/(.

【Ｄは貫通穴（２）を透過したレーザビームである。[D is the laser beam transmitted through the through hole (2).

またレーザビームセンサーはたとえば接着剤により、そ
の受光面が前記貫通穴〇〇と同軸状になるようにミラー
背面に接着されている。Further, the laser beam sensor is bonded to the back surface of the mirror with adhesive, for example, so that its light receiving surface is coaxial with the through hole 〇〇.

次に動作について９例えば高出力ａｏ２レーザビームに
おいて、出力ｔｏｏｏｗ、強度分布同軸状正規分布のシ
ングルそ一ドについて説明する。レーザ発振器（図示せ
ず）から発振され、伝送路を進むレーザビーム（４）は
反射ミラー（１１により反射されて角度を変え、レーザ
ビーム（５）として出射される。ここで、この反射ミラ
ー（ＩＩ上の貫通穴（２１に入射したレーザビームθυ
は１貫通穴＋２＋　１ｒ：透過してレーザビームセンサ
（３）に入射し、その出力を出力表示装置１ＧＩＩを介
して検出される。貫通穴（２）は反射ミラー（１）の中
央を中心とする円周上に配置してお９゜貫通穴（２）の
それぞれを透過したレーザビームｆ４Ｄの出力のアンバ
ランスを検出すれば、レーザビーム〔４）の反射ミラー
ｒｌｌに対する位置を検出できる。Next, the operation will be described in 9, for example, in a high-output ao2 laser beam, the output is too low, and the intensity distribution is a single wave with a coaxial normal distribution. A laser beam (4) oscillated from a laser oscillator (not shown) and traveling along a transmission path is reflected by a reflection mirror (11, changes its angle, and is emitted as a laser beam (5). The laser beam θυ incident on the through hole (21) on II
1 through hole + 2 + 1r: passes through and enters the laser beam sensor (3), and its output is detected via the output display device 1GII. The through holes (2) are arranged on the circumference centered on the center of the reflecting mirror (1), and if the imbalance in the output of the laser beam f4D transmitted through each of the 9° through holes (2) is detected, The position of the laser beam [4] relative to the reflecting mirror rll can be detected.

ここで、レーザビーム中心からの距ｋｅ　：　ｒ＋　レ
ーザビームの強度が中心の強度の１／ｅ２になる半径：
ω、レーザ出カニＷｒ　　とすると、中心からの距離：
ｒ地点でのレーザビーム強度：工（ｒ）は以下のように
示される。Here, distance ke from the center of the laser beam: r+ Radius at which the intensity of the laser beam becomes 1/e2 of the intensity at the center:
Let ω be the laser output crab Wr, then the distance from the center:
The laser beam intensity at point r: k (r) is expressed as follows.

ここで、ω＝８．．Ｗｒ＝１０００Ｗとし１貫通穴（２
）の股げられた円周の半径２１．７０１貫通穴（２）の
半径＝１朋とすると９貫通穴（２）に入射するレーザビ
ームのパワー：Ｐは１次のようになる。Here, ω=8. ．． Wr=1000W, 1 through hole (2
) 21.701 If the radius of the through hole (2) is 1, the power of the laser beam incident on the through hole (2): P is linear.

（１，７ｘ８　（ｇ）　）２ ＝　０．１　（Ｗ） 従って貫通穴（２）が４ケ所あるとすれば、Ｑ、４Ｗ即
ち入射パワーの０．０１％がこの一実施例によるレーザ
ビーム位置検出装置によって失われることになり、従来
装置における１％と比較しても、伝送パワーロスは大巾
に低減される。この貫通穴（２）の設けられた円周の半
径は、レーザビーム（４）にビームセンサ（３）が影響
を与えないように十分大きく設定している。(1,7x8 (g) )2 = 0.1 (W) Therefore, if there are four through holes (2), Q, 4W, or 0.01% of the incident power, is the laser beam position according to this embodiment. The transmission power loss is greatly reduced compared to 1% in the conventional device. The radius of the circumference in which the through hole (2) is provided is set to be sufficiently large so that the beam sensor (3) does not affect the laser beam (4).

また　レーザビーム（４）の位置が反射ミラー（１）の
中からあるビームセンｔ（３）に１１１Ｎ近づいたとす
ると、そのビームセンサ（３）に入射するレーザパワー
：Ｐは次のようになる。Further, if the position of the laser beam (4) approaches a certain beam center t (3) from within the reflecting mirror (1) by 111N, the laser power: P incident on the beam sensor (3) is as follows.

＝０．８（５） このように、レーザビーム〔４）が１龍動くと、ビーム
センサ（３）への入力は８倍となシ、高い感度で正確に
レーザビームの位置を検出できる。= 0.8 (5) In this way, when the laser beam [4] moves by one position, the input to the beam sensor (3) becomes eight times as large, making it possible to accurately detect the position of the laser beam with high sensitivity.

比較例として、従来装置において、開孔αｑの半径’ｉ
　１．７ωとし、この周上にビームセンサ（３）全設定
して同一のレーザビームの位置検出を行うと。As a comparative example, in a conventional device, the radius 'i of the aperture αq
1.7ω, and all beam sensors (3) are set up on this circumference to detect the position of the same laser beam.

１％以上の伝送パワーロスを招いた。This resulted in a transmission power loss of over 1%.

上記実施例では開孔部材（９：が必要なく、装置を安価
にできる。In the above embodiment, the hole member (9:) is not required, and the device can be made inexpensive.

ここで、上記実施例におけるレーザビームセンサ（３）
は１例えば市販の熱電対、サーミスタ、焦電素子などを
用いることができる。Here, the laser beam sensor (3) in the above embodiment
For example, a commercially available thermocouple, thermistor, pyroelectric element, etc. can be used.

なお、上記実施例では９貫通穴（２）を透過したレーザ
ビーム（４１１を反射ミラー（１１の背面で検出するも
のを示したが、第２図（ａ）、　（１））Ｉｃ示すよう
に、レーザビームセンサ（６１を貫通穴（２）内に挿入
して検出してもよい。また１貫通穴（２）の形状は上記
実施例に限るものではなく、丸や四角など、任意の形状
でよい。In addition, in the above embodiment, the laser beam (411) transmitted through the 9 through hole (2) was detected on the back surface of the reflecting mirror (11), but as shown in Fig. 2 (a) and (1) Ic. , the laser beam sensor (61) may be inserted into the through hole (2) for detection.The shape of the 1 through hole (2) is not limited to the above embodiment, and may be any shape such as a circle or a square. That's fine.

また、他の実施例を第３図（２１）、　（ｂ）に示す。Further, other embodiments are shown in FIGS. 3(21) and 3(b).

図において、　　（１ｏｏ）はレーザビーム透過体であ
り。In the figure, (1oo) is a laser beam transmitting body.

（たとえばＺｎ８ｅ）この表面に例えばｚｎＳｅ、　Ｔ
ｈＦの組合わせによる薄膜などの反射膜（７）全形成し
て反射ミラーを構成し、レーザビーム透過部にはレーザ
ビーム（４１を透過する透過膜（８）を例えばｚｎＳｅ
　＋ＴｈＦの組合わせによる薄膜塗布する。この透過膜
（８）を゛、透過するレーザビーム（４０をビームセン
サ（３）により検出する。(e.g. Zn8e) On this surface, e.g. znSe, T
A reflective film (7) such as a thin film made of a combination of hF is completely formed to constitute a reflective mirror, and a transmitting film (8) that transmits the laser beam (41) is formed in the laser beam transmitting part using, for example, znSe.
Apply a thin film of +ThF combination. A laser beam (40) passing through this transmission film (8) is detected by a beam sensor (3).

さらに、第４図（ａ）、　（１））に示すように透過膜
（８）は反射膜（７）の円周上に、リング状に設けられ
ていてもよい。また、レーザビーム透過体（１０りの透
過部以外に反射膜（７）を形成し、レーザビーム透過部
は、透過体（１００）が露出するように構成してもよい
。Furthermore, as shown in FIG. 4(a), (1)), the transmitting film (8) may be provided in a ring shape on the circumference of the reflective film (7). Alternatively, a reflective film (7) may be formed in areas other than the transmitting portions of the laser beam transmitting body (10), and the laser beam transmitting portions may be configured so that the transmitting body (100) is exposed.

また、上記実施例ではシングルモードのレーザビームに
ついて述べたが、いかなる形状のレーザビームにおいて
も適用でき、さらに００２レーザ以外にも適用できるの
はいうまでもない。Furthermore, although the above embodiments have been described with respect to a single-mode laser beam, it goes without saying that the present invention can be applied to any shape of laser beam, and can also be applied to lasers other than 002 laser.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、レーザビー入反射ミ
ラーの円周上に設げられたレーザビーム透過部、及びこ
の透過部よシ透過したレーザビームの出力を検出するレ
ーザビームセンサを備え。As described above, the present invention includes a laser beam transmitting section provided on the circumference of the laser beam entrance reflection mirror, and a laser beam sensor that detects the output of the laser beam transmitted through the transmitting section.

上記透過部を透過したレーザビームの出力よシ。The output of the laser beam transmitted through the above transparent part.

レーザビーム反射ミラー上のレーザビームの位置を検出
するように構成することＫよシ、伝送パワーロスを低減
できると共に、高い感度で比較的正確にレーザビームの
位ｉｔ検出できるレーザビーム位置検出装置を提供でき
る効果がある。Provided is a laser beam position detection device configured to detect the position of a laser beam on a laser beam reflecting mirror, which can reduce transmission power loss and can relatively accurately detect the position of a laser beam with high sensitivity. There is an effect that can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図（１１）、　（１１））はこの発明の一実施例に
よるレーザビーム位置検出装置を示す断面図、及びレー
ザビームの入射側から見た正面図、第２図（ａ）、　（
１１）〜第４図（ａｌｉ・（１））はそれぞれこの発明
の他の実施例を示す断面図、及びレーザビームの入射側
から見た正面図、第５図（ａ）、　（ｔ））は従来のレ
ーザビーム位置検出装置を示す断面図、及びレーザビー
ムの入射側から見た正面図である。 （１）はレーザビーム反射ミラー、（２）はレーザビー
ム透過部、（３）はレーザビームセンサ、１４１．θ０
．　ｆ５１はレーザビーム。 なお１図中、同一符号、又は同一部分を示す。FIG. 1 (11), (11)) is a sectional view showing a laser beam position detection device according to an embodiment of the present invention, a front view as seen from the laser beam incidence side, and FIG.
11) to 4(ali・(1)) are sectional views showing other embodiments of the present invention, front views seen from the laser beam incidence side, and FIGS. 5(a) and (t)). These are a cross-sectional view and a front view of a conventional laser beam position detection device as seen from the laser beam incident side. (1) is a laser beam reflection mirror, (2) is a laser beam transmission section, (3) is a laser beam sensor, 141. θ0
．． f51 is a laser beam. Note that the same reference numerals or the same parts are shown in each figure.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）レーザビーム反射ミラーの円周上に設けられたレ
ーザビーム透過部、及びこの透過部より透過したレーザ
ビームの出力を検出するレーザビームセンサを備え、上
記透過部を透過した上記レーザビームの出力により、上
記レーザビーム反射ミラー上のレーザビームの位置を検
出するレーザビーム位置検出装置。(1) A laser beam transmitting section provided on the circumference of the laser beam reflecting mirror, and a laser beam sensor for detecting the output of the laser beam transmitted through the transmitting section, A laser beam position detection device that detects the position of the laser beam on the laser beam reflecting mirror based on the output. （２）レーザビーム透過部は、レーザビーム反射ミラー
に設けられた貫通穴であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のレーザビーム位置検出装置。(2) The laser beam position detecting device according to claim 1, wherein the laser beam transmitting portion is a through hole provided in the laser beam reflecting mirror. （３）レーザビーム反射ミラーは表面にレーザ反射膜を
有するレーザビーム透過体であり、レーザビーム透過部
は上記ミラーの表面に設けられたレーザビームを透過す
る透過膜により構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のレーザビーム位置検出装置。(3) The laser beam reflecting mirror is a laser beam transmitting body having a laser reflecting film on its surface, and the laser beam transmitting portion is composed of a transmitting film provided on the surface of the mirror that transmits the laser beam. A laser beam position detection device according to claim 1.
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