[发明专利]激光用功率传感器

说明书

一种低成本且针对功率传感器的受光强度具有充分的测定精度的激光用功率传感器。功率传感器具有接收监视光的传感器基板和使被传感器基板接收到的监视光的强度衰减的滤光器。滤光器由激光的透过率为零的材料形成，在照射监视光的照射范围内具有多个贯通开口部。多个开口部的开口面积的总和为滤光器上的监视光的照射范围的面积的50％以上，照射到滤光器的激光中的、通过了开口部的激光被传感器基板直接接收。

技术领域

本发明涉及一种测定激光的强度的激光用功率传感器。

背景技术

在二氧化碳激光器等近红外线激光装置中，为了对激光输出进行控制，使用对实际的激光输出进行测定的功率传感器的情况多。例如，热电动势式的功率传感器接收从谐振器的后镜提取出的几瓦特～几十瓦特的监视用激光(监视光)并将该监视用激光转换为电压信号，由此测定激光输出。这种功率传感器具有由导热性高的材料形成的基板(热盘(thermal disk))以及配置于该基板直接接收监视光的部分(受光部)的周边的热电偶，构成为根据该受光部的温度与该受光部的周边温度之间的温度差来产生电压。

当将如上所述的功率传感器使用于大输出的激光装置时，存在以下情况：随着来自后镜的监视光的强度变大，基板(热盘)的温度上升过大，受光部、热电偶发生损坏而丧失功率传感器的功能。因此，需要与来自后镜的监视光的强度相配合地设计功率传感器。

作为与此相关的现有技术，例如在日本特开2005-091271号公报中公开了包括受光部、散热部以及温度检测部的激光用输出监视器，该受光部将射入的激光的能量转换成热，该散热部与受光部相接来将由受光部转换得到的热向外部排出，该温度检测部测量受光部的温度，并且，在日本特开2005-091271号公报中记载了温度检测部将受光部中的未与散热部接触的部分的比激光的光束直径宽的范围作为测定范围，能够进行非接触式的温度测量。

在日本特开2010-212552号公报中公开了具备减弱激光的扩散吸收体以及检测被减弱后的激光的激光输出检测器的激光振荡装置，并且记载了以下内容：通过设置对向激光输出检测器射入的激光的受光量进行限制的箱型的射入光量限制单元，能够提高激光输出检测器的测定精度，从而能够进行稳定的激光输出控制。

另外，在日本特开平07-181078号公报中记载了以下的激光功率传感器的衰减器，该衰减器具有：用于导入激光光束的导入部；衰减部，其为与该导入部相连续的圆筒状的构件，在该衰减部的内周面形成有对激光光束进行反射的反射面；以及靶板，其具有以比激光光束的直径小的间距形成为网格状的大量的角锥或圆锥，以通过利用角锥或圆锥的面反射被照射的激光光束来将该激光光束分离后使之射入到衰减器的内周面的方式固定安装于衰减器。

并且，在日本专利第2677845号公报中记载了以下的激光的输出测定装置：在积分球的入射部设置有使激光自如地透过的大量的小孔，在该积分球的适当位置处设置有检测激光的输出的输出检测传感器。

以往，为了保护受光部等免于被热损坏，大致分为采用以下两个方法、手段。

(1)根据激光的强度的增加来增大受光部(热盘)的热容量(例如增大板厚、直径)、或提高受光部的冷却能力，来抑制受光部的温度上升。

(2)在受光部的前面配置以滤光器、积分球为代表的激光吸收体，来使射入到受光部的激光(监视光)的强度本身衰减。

关于上述(1)，当使受光部的热容量增大时，受光部的温度上升速度也会下降，因此存在如下问题：针对射入的激光的、热电偶的输出电压的响应速度下降，从而作为功率传感器的重要的规格、即响应速度下降。另外，例如在以强制空冷、液冷的方式强化受光部的冷却能力的情况下，无法避免功率传感器的大型化、成本上升。除此之外，难以控制强化后的冷却能力，若无法适当地进行该控制，则会对利用热电偶进行的温度测定造成不良影响，存在无法准确地进行激光输出的测量、适当地进行控制的担忧。