[发明专利]扩散角测定装置、扩散角测定方法、激光装置以及激光系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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：BeamParameter Product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(Charge Coupled Device：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。

发明内容

本发明鉴于上述情况，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，本发明的第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。