[發明專利]激光用功率傳感器

有效

• 申請號: 201610993231.6
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106706125B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 前田道德
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

一種低成本且針對功率傳感器的受光強度具有充分的測定精度的激光用功率傳感器。功率傳感器具有接收監視光的傳感器基板和使被傳感器基板接收到的監視光的強度衰減的濾光器。濾光器由激光的透過率為零的材料形成，在照射監視光的照射范圍內具有多個貫通開口部。多個開口部的開口面積的總和為濾光器上的監視光的照射范圍的面積的50％以上，照射到濾光器的激光中的、通過了開口部的激光被傳感器基板直接接收。

技術領域

本發明涉及一種測定激光的強度的激光用功率傳感器。

背景技術

在二氧化碳激光器等近紅外線激光裝置中，為了對激光輸出進行控制，使用對實際的激光輸出進行測定的功率傳感器的情況多。例如，熱電動勢式的功率傳感器接收從諧振器的后鏡提取出的幾瓦特～幾十瓦特的監視用激光(監視光)并將該監視用激光轉換為電壓信號，由此測定激光輸出。這種功率傳感器具有由導熱性高的材料形成的基板(熱盤(thermal disk))以及配置于該基板直接接收監視光的部分(受光部)的周邊的熱電偶，構成為根據該受光部的溫度與該受光部的周邊溫度之間的溫度差來產生電壓。

當將如上所述的功率傳感器使用于大輸出的激光裝置時，存在以下情況：隨著來自后鏡的監視光的強度變大，基板(熱盤)的溫度上升過大，受光部、熱電偶發生損壞而喪失功率傳感器的功能。因此，需要與來自后鏡的監視光的強度相配合地設計功率傳感器。

作為與此相關的現有技術，例如在日本特開2005-091271號公報中公開了包括受光部、散熱部以及溫度檢測部的激光用輸出監視器，該受光部將射入的激光的能量轉換成熱，該散熱部與受光部相接來將由受光部轉換得到的熱向外部排出，該溫度檢測部測量受光部的溫度，并且，在日本特開2005-091271號公報中記載了溫度檢測部將受光部中的未與散熱部接觸的部分的比激光的光束直徑寬的范圍作為測定范圍，能夠進行非接觸式的溫度測量。

在日本特開2010-212552號公報中公開了具備減弱激光的擴散吸收體以及檢測被減弱后的激光的激光輸出檢測器的激光振蕩裝置，并且記載了以下內容：通過設置對向激光輸出檢測器射入的激光的受光量進行限制的箱型的射入光量限制單元，能夠提高激光輸出檢測器的測定精度，從而能夠進行穩定的激光輸出控制。

另外，在日本特開平07-181078號公報中記載了以下的激光功率傳感器的衰減器，該衰減器具有：用于導入激光光束的導入部；衰減部，其為與該導入部相連續的圓筒狀的構件，在該衰減部的內周面形成有對激光光束進行反射的反射面；以及靶板，其具有以比激光光束的直徑小的間距形成為網格狀的大量的角錐或圓錐，以通過利用角錐或圓錐的面反射被照射的激光光束來將該激光光束分離后使之射入到衰減器的內周面的方式固定安裝于衰減器。

并且，在日本專利第2677845號公報中記載了以下的激光的輸出測定裝置：在積分球的入射部設置有使激光自如地透過的大量的小孔，在該積分球的適當位置處設置有檢測激光的輸出的輸出檢測傳感器。

以往，為了保護受光部等免于被熱損壞，大致分為采用以下兩個方法、手段。

(1)根據激光的強度的增加來增大受光部(熱盤)的熱容量(例如增大板厚、直徑)、或提高受光部的冷卻能力，來抑制受光部的溫度上升。

(2)在受光部的前面配置以濾光器、積分球為代表的激光吸收體，來使射入到受光部的激光(監視光)的強度本身衰減。

關于上述(1)，當使受光部的熱容量增大時，受光部的溫度上升速度也會下降，因此存在如下問題：針對射入的激光的、熱電偶的輸出電壓的響應速度下降，從而作為功率傳感器的重要的規格、即響應速度下降。另外，例如在以強制空冷、液冷的方式強化受光部的冷卻能力的情況下，無法避免功率傳感器的大型化、成本上升。除此之外，難以控制強化后的冷卻能力，若無法適當地進行該控制，則會對利用熱電偶進行的溫度測定造成不良影響，存在無法準確地進行激光輸出的測量、適當地進行控制的擔憂。