扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统。扩散角测定装置(15)对在具有纤芯和包层的光纤(F)内传播的激光的扩散角进行监视。扩散角测定装置具备：对从所述光纤的所述包层泄漏的所述激光进行检测的第1光检测器(31)；以及运算部(33)。所述运算部基于所述第1光检测器的检测结果和表示在所述光纤内传播的所述激光的功率的功率信息，求出所述激光的扩散角。

Diffusion Angle Measuring Device, Diffusion Angle Measuring Method, Laser Device and Laser System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统
本专利技术涉及扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统。本申请基于在2017年3月24日在日本申请的日本特愿2017―059779号而主张优先权，在这里引用其内容。
技术介绍
近年来，作为在工业领域所使用的高输出激光装置，关注光纤激光装置。与以往的高输出激光装置(例如，二氧化碳激光装置)相比，该光纤激光装置具有光束品质(BPP：BeamParameterProduct或者M2)优越且聚光性较高这样的特征。因此，如果取代以往的二氧化碳激光装置等而使用光纤激光装置，则能够缩短加工时间，能够实现节能。在这样的光纤激光装置中，考虑有由于例如经时劣化等而导致所射出的激光的扩散角变大的可能性。若激光的扩散角变大，则光束品质恶化而加工特性变化。因此，为了维持光纤激光装置的性能，需要监视激光的扩散角，与监视结果对应地进行光纤激光装置的维护。在专利文献1、2中公开了对激光束的扩散角进行测定的以往技术的一例。具体而言，在专利文献1中，为了求出扩散角θ，利用分束器使测定对象的激光束的一部分分支而在测定用透镜(焦距f)处聚光，利用CCD(ChargeCoupledDevice：电荷耦合元件)照相机对聚光位置处的光束直径d进行测量。而且，在专利文献1中公开了通过作为θ＝d/f的计算式而求出扩散角θ的技术。另外，在专利文献2中公开了如下的技术：在距光纤的末端预先决定的距离处，将放射红外线能量变换成能量更短的波长，对该较短的波长的能量分布进行记录而计算光纤的数值孔径。专利文献1：日本特开平10-47938号公报专利文献2：日本特表昭64-500539号公报然而，在现状中，光纤激光装置实现了输出功率为几十[W]左右的低输出的结构、几百[W]左右的中输出的结构、几[kW]左右的高输出的结构。今后，考虑高输出的光纤激光装置的研究开发是按照使输出功率更高的方向进行的，将来有可能实现具有几十～几百[kW]左右的输出功率的光纤激光装置。在专利文献1的结构中，需要利用分束器对测定对象的激光束的一部分进行分支。因此，很难在实际动作状态下监视从高输出化的光纤激光装置射出的激光的扩散角。另外，在专利文献1的结构中，除了分束器和测定透镜等光学元件之外，还需要CCD照相机等拍摄元件，因此测定装置会大型化。在专利文献2的结构中，需要在距光纤的末端预先决定的距离处配置上转换滤光器(日文：アップ変換スクリーン)，而对从光纤的末端射出的红外光进行波长变换。因此，与专利文献1的结构相同，很难在实际动作状态下监视从高输出化的光纤激光装置射出的激光的扩散角。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况，目的在于，提供能够以简单的结构来测定高输出的激光的扩散角的扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置、以及激光系统。为了解决上述课题，本专利技术的第1方式的扩散角测定装置对在具有纤芯和包层的光纤内传播的激光的扩散角进行监视，其中，该扩散角测定装置具备：第1光检测器，其对从所述光纤的所述包层泄漏的所述激光进行检测；以及运算部，其基于所述第1光检测器的检测结果和表示在所述光纤内传播的所述激光的功率的功率信息，求出所述激光的扩散角。另外，也可以是，上述扩散角测定装置在所述光纤设置有包层光除去部，该包层光除去部使在所述包层传播的包层光泄漏而除去，所述第1光检测器配置于所述包层光除去部，对由所述包层光除去部除去的所述包层光进行检测。另外，也可以是，上述扩散角测定装置还具备第2光检测器，该第2光检测器配置在所述光纤的附近，对在所述光纤内传播的所述激光的瑞利散射光进行检测，所述运算部将所述第2光检测器的检测结果作为所述功率信息来使用，求出所述激光的扩散角。另外，也可以是，上述扩散角测定装置还具备第2光检测器，该第2光检测器配置在所述光纤的附近，对在所述光纤内传播的所述激光的瑞利散射光进行检测，所述第2光检测器在所述光纤中设置得比所述包层光除去部靠光输入侧。或者，也可以是，上述扩散角测定装置还具备对所述包层光除去部的温度进行检测的温度检测器，所述运算部将所述温度检测器的检测结果作为所述功率信息来使用，求出所述激光的扩散角。或者，也可以是，上述扩散角测定装置的所述运算部将电流检测器的检测结果作为所述功率信息来使用而求出所述激光的扩散角，该电流检测器检测向将在所述光纤内传播的所述激光输出的激光光源供给的驱动电流。另外，也可以是，上述扩散角测定装置具备输出部，该输出部输出第1信息或者第2信息，其中，该第1信息表示所述运算部所求出的所述激光的扩散角，该第2信息表示所述运算部所求出的所述激光的扩散角是否处于预先规定的范围内。另外，本专利技术的第2方式的扩散角测定方法对在具有纤芯和包层的光纤内传播的激光的扩散角进行监视，其中，该扩散角测定方法具有：检测步骤，对从所述光纤的所述包层泄漏的所述激光进行检测；以及运算步骤，基于所述检测步骤的检测结果和表示在所述光纤内传播的所述激光的功率的功率信息而求出所述激光的扩散角。另外，本专利技术的第3方式的激光装置具备：激光光源；光纤，其具有纤芯和包层，使从所述激光光源输出的激光传播；以及上述扩散角测定装置。另外，也可以是，上述激光装置具备：调整装置，其对在所述光纤内传播的所述激光的扩散角进行调整；以及控制装置，其与所述扩散角测定装置的测定结果对应地控制所述调整装置。另外，本专利技术的第4方式的激光系统具备：多个激光装置；合波装置，其使从该多个激光装置输出的光进行合波；输出光纤，其对由该合波装置合波后的光进行导波；以及上述扩散角测定装置，其对在所述输出光纤内传播的激光的扩散角进行监视。根据本专利技术的上述方式，利用第1光检测器对从具有纤芯和包层的光纤的包层泄漏的激光进行检测，基于第1光检测器的检测结果和表示在光纤内传播的激光的功率的功率信息而求出激光的扩散角。因此，能够以简单的结构来测定高输出的激光的扩散角。附图说明图1是示出第1实施方式的激光装置的结构的框图。图2是示出图1的传输光纤的一例的横剖视图。图3A是示出图1的包层光除去部的结构的图。图3B是图3A的A－A剖面向视图。图4是示出在第1实施方式中光输出恒定的情况下的激光的扩散角与包层光的检测结果间的大致的关系的图。图5是示出在第1实施方式中激光的扩散角恒定的情况下的光输出与光检测器的检测结果间的关系的图。图6是示出在第1实施方式中激光的扩散角发生变化的情况下的光输出与光检测器的检测结果间的关系的图。图7是示出第2实施方式的激光装置的结构的框图。图8是示出第3实施方式的激光装置的结构的框图。图9是示出第4实施方式的激光装置的结构的框图。图10是用于对第4实施方式的NA调整装置的一例进行说明的图。图11是示出第5实施方式的激光系统的结构的框图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式的扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统进行详细地说明。〔第1实施方式〕图1是示出第1实施方式的激光装置的结构的框图。如图1所示，本实施方式的激光装置1具备激光光源11、传输光纤12、包层光除去部13、连接器14以及扩散角测定装置15。激光装置1从连接器14朝向外部射出激光L。另外，激光装置1在用于例如激光加工的情况下，激光L从连接器14的顶端的头部(图示省略)朝向被加工面射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扩散角测定装置，对在具有纤芯和包层的光纤内传播的激光的扩散角进行监视，其中，该扩散角测定装置具备：第1光检测器，其对从所述光纤的所述包层泄漏的所述激光进行检测；以及运算部，其基于所述第1光检测器的检测结果和表示在所述光纤内传播的所述激光的功率的功率信息，求出所述激光的扩散角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.24 JP 2017-0597791.一种扩散角测定装置，对在具有纤芯和包层的光纤内传播的激光的扩散角进行监视，其中，该扩散角测定装置具备：第1光检测器，其对从所述光纤的所述包层泄漏的所述激光进行检测；以及运算部，其基于所述第1光检测器的检测结果和表示在所述光纤内传播的所述激光的功率的功率信息，求出所述激光的扩散角。2.根据权利要求1所述的扩散角测定装置，其中，在所述光纤设置有包层光除去部，该包层光除去部使在所述包层传播的包层光泄漏而除去，所述第1光检测器配置于所述包层光除去部，对由所述包层光除去部除去的所述包层光进行检测。3.根据权利要求1或2所述的扩散角测定装置，其中，该扩散角测定装置还具备第2光检测器，该第2光检测器配置在所述光纤的附近，对在所述光纤内传播的所述激光的瑞利散射光进行检测，所述运算部将所述第2光检测器的检测结果作为所述功率信息来使用，求出所述激光的扩散角。4.根据权利要求2所述的扩散角测定装置，其中，该扩散角测定装置还具备第2光检测器，该第2光检测器配置在所述光纤的附近，对在所述光纤内传播的所述激光的瑞利散射光进行检测，所述第2光检测器在所述光纤中设置得比所述包层光除去部靠光输入侧。5.根据权利要求2所述的扩散角测定装置，其中，该扩散角测定装置还具备对所述包层光除去部的温度进行检测的温度检测器，所述运算部将所述温度检测器的检测结果作为所述功率信息来使用，求出所述激光的扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：日高辉，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本,JP