JPH03252533A - レーザビーム形状測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザ光をコリメートまたはフォーカスする際
に　そのビーム形状を測定する方法に関するものであム 従来の技術 従来のレーザビーム形状測定方法としてｃＬ　　第４図
に示す様なナイフェツジを用いたものがあも第４図（ａ
）において、５はレーザビームをフォーカスするレン／
ｃ　１３はレーザビームの一部または全部を遮断するナ
イフェツジ、３はレーザビームの強度を電気信号に変換
する光センサーであａ ナイフェツジ１３はレーザビームの進行方向と垂直に移
動し　この時の光センサ−３の出力をモニターしたもの
が第４図（ｂ）である。

この第４図（ｂ）において、横軸はナイフエッジ１３の
移動量、縦軸が光センサ−３の出力である。

この光センサ−３の出力をナイフェツジ１３の移動量に
対して微分した信号を示した図が第４図（ｃ）であム この第４図（Ｃ）がレーザビームの形状を表わしたもの
になる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成でζよ　レーザビーム径
の進行方向の変化を把握するのに時間がかかる。すなわ
板　ナイフェツジ１３をレーザビームの進行方向の各地
点に移動しなか収　複数回測定を行わなくてはならなｔ
、％ これは　レーザビーム径が最小になる地点を見いだすの
に非常に不便である。

そこで、本発明は　レーザビーム径の進行方向の変化を
１回の測定で把握でき、これによってレーザビーム径が
最小になる地点を簡単に見いだすことが出来るレーザビ
ーム形状測定方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明（よ　第２次高調波発生器と、前記第２次高調波
発生器をレーザビームの進行方向に移動する手段と、レ
ーザビームの強度を電気信号に変換する光センサーとを
備えたレーザビーム形状測定方法であも 作用 本発明は　以下に述べる現象を利用している。

第２次高調波発生器の変換効取　すなわち入射したレー
ザ光の強度と発生した第２次高調波の強度の比（友　入
射したレーザ光の強度密度に比例して犬きくなム　故へ
　第２次高調波の強度（よ　第２次高調波発生器に入射
するレーザビームの径の大きさの２乗に反比例すａ 従って、本発明は前記した構成により、　レーザビーム
が第２次高調波発生器に入射し　第２次高調波発生器を
レーザビームの進行方向に移動させなが収　発生した第
２次高調波の強度を光センサーで検出して、レーザビー
ムの形状を測定す４実施例 以下具体的実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図（ａ）に　本発明のレーザビーム形状測定方法の
一実施例の構成の概念図を示す。

すなわち１は第２次高調波発生器　２は第２次高調波発
生器１をレーザビームの進行方向（Ｘ方向）に移動させ
るＸ軸ステージ、３はレーザビームの強度を電気信号に
変換する光センサ−、４は第２次高調波発生器１を透過
した振動数ωのレーザビームと、このレーザビームの第
２次高調波である振動数２×ωのレーザビームを分離す
るプリズムもしくはフィルターなどの分離器　５はレン
ズ、　６はＸ軸ステージ２を制御する制御器で第２次高
調波発生器１のＸ軸上の位置を示す信号も発生す４７は
光センサ−３の出力と制御器６の信号を記録するレコー
ダーである。

第２次高調波発生器１を透過したレーザビームのう叛　
分離器４によって分離されるた敢　第２次高調波のみが
光センサ−３に入射する。

この光センサ−３の出力はレーザビーム径の２乗に反比
例すム 第１図（ｂ）はレコーダー７の出力を示したもので、横
軸はＸ軸上の第２次高調波発生器１の位置を示し　縦軸
は光センサ−３の出力を示す。

この図か収　レーザビーム径の進行方向の変化が把握で
き、レーザビーム径が最小となる位置すなわち図におけ
るＸｆが見いだせる。

また　ビーム径が既知のレーザビームをもちいて光セン
サ−３の出力を規格化することによって、ビーム径の絶
対値も測定できる。

以上のように本実施例によれば　レーザビーム径の進行
方向の変化と、ビーム径の絶対値を１回の測定で把握で
きる。

実施例２ 本発明の他の実施例を、第２図を用いて説明する。

第２図において、　１〜７は実施例１における１〜７と
全く同じもので、　８はレーザビームの強度を変調する
光チョッパーなどの変調麻　９は変調器８を駆動する駆
動器　１０は駆動器９の信号を参照信号として光センサ
−３の出力を同期検波するロックインアンプであム レコーダー７はロックインアンプ１０の出力を記録する
。

レコーダー７の出力は第１図（ｂ）と全く同じ形状とな
る力（信号のＳ／Ｎは実施例１に比べて極めて良くなも この理由を以下に述べも 第２次高調波発生器の変換効率は一般には非常に小さく
、光センサ−３の出力信号のＳ／Ｎは悪ｔ℃　従って、
本実施例のようにレーザビーム強度を変調し光センサ−
３の出力を、ロックインアンプで同期検波することによ
り、ごく狭い帯域の信号を取り出しているので、各種ド
リフト、輻射ノイズが大幅に削減さｉｔ、　　Ｓ／Ｈの
良い信号が得られも 以上のように本実施例の構成によれば　実施例１よりも
Ｓ／Ｎがはるかに良い測定が可能とな本実施例３ 本発明の別の実施例を、第３図を用いて以下に説明すも 第３図において、　１〜７は第１の実施例における１〜
７と全く同じもので、　１１は第２次高調波発生器１を
レーザビームの進行方向すなわちＸ軸方向に微小量振動
させるピエゾ素子などの振動子、１２はこの振動子１１
を駆動する駆動５．　１０は駆動器１２の信号をとして
参照信号として光センサ−３の出力を同期検波するロッ
クインアンプである。

な耘　分離器４は光センサ−３のダイナミックレンジが
十分大きい場合ζ友　本実施例においてζよ不要である
。

第３図（ｂ）にレコーダー７の出力を示もこれはビーム
径の２乗の逆数をＸで微分した信号　すなわち第１図（
ｂ）の信号をＸで微分した信号であり、ビーム径が最小
となる位置Ｘｆでゼロと交わるゼロクロス信号となム このゼロクロス信号ζよ　各種フォーカス制御に極めて
有益であム また　本実施例の場合もビーム径が既知のレーザビーム
で規格化することにより絶対値も測定できる。

さら置　ロックインアンプ１０によって同期検波してい
るたべ　きわめてＳ／Ｎが良い信号が得られる。

以上のように本実施例によれ（′Ｌ　レーザビーム径の
進行方向の変化を、ゼロクロス型の微分信号として得ら
れ　しかもその信号のＳ／Ｎがきわめて良し見　従って
、本実施例で得られた信号は各種フォーカス制御信号と
もなり得も 発明の詳細 な説明した様へ　本発明は第２次高調波発生器と、この
第２次高調波発生器をレーザビームの進行方向に移動す
る手段と、　レーザビームの強度を電気信号に変換する
光センサーとを備えた構成であるた教　レーザビーム径
の進行方向の変化を１回の測定で把握でき、レーザビー
ム形状を簡単に測定でき、レーザビーム径が最小になる
地点を容易に見いだせ、その実用的効果は太き（℃

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるレーザビーム
形状測定方法の概念構成医　第１図（ｂ）〒≠４＃は←
波形医　第２図は本発明の他の実施例におけるレーザビ
ーム形状測定方法の概念構成医　第３図（ａ）は本発明
の別の実施例におけるレーザビーム形状測定方法の概念
構成医　第３図（ｂ）は波形医　第４図（ａ）は従来の
レーザビーム形状測定方法の概念構成医　第４図（ｂ）
。 （ｃ）は波形図である。 １・・・第２次高調波発生器　２・・・Ｘ軸ステージ、
３・・・光センサ−、４・・・分離器　６・・・制＠銖
　８・・・変調器　９・・・駆動器　１０・・・ロック
インアンプ、１１・・・振動子、　１２・・・駆動器　
１３・・・ナイフェツジ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第２次高調波発生器と、前記第２次高調波発生器
   をレーザビームの進行方向に移動する手段と、前記レー
   ザビームの強度を電気信号に変換する光センサーとを備
   えたことを特徴とする、レーザビーム形状測定方法。
2. （２）レーザビームの振動数を分離する手段を、第２高
   調波発生器と光センサとの間に備えたことを特徴とする
   、請求項１記載のレーザビーム形状測定方法。
3. （３）第２高調波発生器のレーザビーム入力側に、前記
   レーザビームの強度を変調する手段を設け、かつ光セン
   サーの出力を同期検波するロックインアンプを備えたこ
   とを特徴とする、請求項２記載のレーザビーム形状測定
   方法。
4. （４）第２次高調波発生器を、レーザビームの進行方向
   に微少振動させる手段と、光センサーの出力を同期検波
   するロックインアンプとを備えたことを特徴とする、請
   求項１もしくは３何れかに記載のレーザビーム形状測定
   方法。