CN109478758A - 激光装置及激光加工机 - Google Patents

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Abstract

激光装置(1)具有：光源(2)，其将作为激励光的激光(La)射出；激光介质(3)，其供由光源(2)射出的激光(La)射入；以及激励光学系统(4)，其使由光源(2)射出的激光(La)射入至激光介质(3)。激励光学系统(4)具有准直透镜及聚光透镜，该准直透镜及聚光透镜将激光介质(3)的供激光(La)射入的端面(3a、3b)中的激光(La)的强度分布在以激光(La)的光轴为中心的周向的整周范围，在光轴的外周方向形成比光轴上的激光(La)的强度强的强度分布。准直透镜及聚光透镜为球面透镜。

Description

激光装置及激光加工机
技术领域
本发明涉及产生激光的激光装置及激光加工机。
背景技术
在激光加工机中，使用了从加工头产生向加工对象物照射的激光的激光装置(参照专利文献1)。专利文献1所示的激光装置具有激光介质、产生激励光的光源、激励光学系统、高反射镜及输出镜。专利文献1所示的激光装置，将光纤耦合型半导体激光器用作光源，将从光纤射出的激励光经由激励光学系统射入至激光介质，由此将激光介质光学地激励。专利文献1所示的激光装置的从激励光学系统射入至激光介质的激励光的强度分布，是包含光轴的中央部的强度恒定的顶帽形状、或强度为高斯分布状的高斯形状。
专利文献1：日本特开2015－70131号公报
发明内容
专利文献1所示的激光装置，如果使激励光射入至激光介质，则激光介质将激励光吸收而发热。激光装置在对激光介质的侧面进行冷却的情况下，激光介质的经过激励光的光轴且与光轴平行的剖面中的中央的温度高于光轴的周缘部。通常，激光介质的折射率与温度成正比。关于激光介质，如果在激光介质的经过光轴且与光轴平行的剖面中产生温度的梯度，则在折射率也产生梯度，光学地作为透镜起作用。将激光介质通过温度的梯度作为透镜起作用的现象称为热透镜。
专利文献1所示的激光装置，在高反射镜的曲率、输出镜的曲率、激光介质和高反射镜之间的距离、及激光介质和输出镜之间的距离恒定的情况下，稳定动作范围通过激光介质的热透镜的作用而被决定。激光装置如果超过稳定动作范围，激光介质的热透镜的作用变强，则难以维持稳定的激光的振荡。因此，关于专利文献1所示的激光装置，如果使激励光的输出增加，则热透镜的作用变强，因此难以使激励光的输出增加，难以将高输出的振荡光射出。
专利文献1所示的激光装置，如果能够减弱激光介质的热透镜的作用，则能够提高激励光的输出，能够进行高输出激光振荡。专利文献1所示的激光装置，通过增大激励光的光束直径，从而能够减弱激光介质的热透镜的作用。但是可知专利文献1所示的激光装置，如果相对于在高反射镜和输出镜之间进行往复的振荡光而增大激励光的光束直径，则振荡光的光束品质降低。
如上所述，专利文献1所示的激光装置存在下述问题，即，难以不使光束品质降低就得到高输出的振荡光。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到不使光束品质降低，就能够得到高输出的振荡光的激光装置。
为了解决上述的课题并达到目的，本发明的激光装置具有：光源，其将作为激励光的激光射出；激光介质，其供由光源射出的激光射入；以及激励光学系统，其使由光源射出的激光射入至激光介质。激励光学系统具有强度形成部件，该强度形成部件将激光介质的供激光射入的端面中的激光的强度分布在以激光的光轴为中心的周向的整周范围，在所述光轴的外周方向形成比光轴上的激光的强度强的强度分布。
发明的效果
本发明所涉及的激光装置具有下述效果，即，不使光束品质降低，就能够得到高输出的振荡光。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的激光装置的结构的图。
图2是表示图1所示的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。
图3是表示图2所示的激励光学系统和激光的图。
图4是表示图1所示的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。
图5是表示沿图4中的V－V线的激光的强度分布的图。
图6是表示本发明产品的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。
图7是表示沿图6中的VII－VII线的激光的强度分布的图。
图8是表示对比例的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。
图9是表示沿图8中的IX－IX线的激光的强度分布的图。
图10是表示本发明产品和对比例的端面中的温度分布的图。
图11是表示本发明产品和对比例的激光的输出的图。
图12是表示实施方式2所涉及的激光装置的结构的图。
图13是表示实施方式3所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。
图14是沿图13中的XIII－XIII线的光纤的剖视图。
图15是表示沿图14中的XIV－XIV线的光纤的折射率的图。
图16是表示图13所示的激励光学系统和激光的图。
图17是表示图13所示的激光装置的从光纤的另一端射出的激光的强度分布的平面图。
图18是表示沿图17中的XVII－XVII线的激光的强度分布的图。
图19是表示实施方式3所涉及的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。
图20是表示沿图19中的XIX－XIX线的激光的强度分布的图。
图21是表示实施方式4所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。
图22是表示实施方式5所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。
图23是表示实施方式6所涉及的激光加工机的结构的图。
图24是表示实施方式6所涉及的激光加工机的控制装置的硬件结构的图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的激光装置及激光加工机详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的激光装置的结构的图。图2是表示图1所示的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图3是表示图2所示的激励光学系统和激光的图。
图1所示的激光装置1构成激光加工机100，其对加工对象物照射激光Lb，对加工对象物进行激光加工。在实施方式1中，激光装置1是激光加工机100的激光谐振器，但也可以是激光放大器。
激光装置1如图1所示，具有：光源2，其将作为激励光的激光La射出；激光介质3，其被射入由光源2射出的作为激励光的激光La；以及激励光学系统4，其使由光源2射出的作为激励光的激光La射入至激光介质3。光源2具有大于或等于一个将激光La射出的半导体激光器。另外，在实施方式1中，设置有两个光源2。
激光介质3是在激光晶体、玻璃或陶瓷中添加有稀土类元素或钛的固体型的激光介质。构成激光介质3的激光晶体是YAG(Yttrium Aluminum Garnet)、YVO4(YttriumVanadate)、GdVO4(Gadolinium Vanadate)、蓝宝石(Al2O3)、KGW(钾钆钨)或KYW(钾钇钨)。稀土类元素是Nd(钕)、Yb(镱)、Er(铒)、Ho(钬)、Tm(铥)或Pr(镨)。
在实施方式1中，激光介质3的一个端面3a，供由一个光源2a射出的激光La经由一个激励光耦合镜5a射入。激光介质3的位于一个端面3a的背面侧的另一个端面3b，供由另一个光源2b射出的激光La经由另一个激励光耦合镜5b射入。一个端面3a和另一个端面3b相互平行。一个激励光耦合镜5a位于一个光源2a和一个端面3a之间且与高反射镜6隔开间隔而配置。另一个激励光耦合镜5b位于另一个光源2b和另一个端面3b之间且与输出镜7隔开间隔而配置。
激光介质3对从一个端面3a及另一个端面3b射入的作为激励光的激光La进行吸收，使作为振荡光的激光Lb经过一个端面3a(或者另一个端面3b)，朝向一个激励光耦合镜5a(或者另一个激励光耦合镜5b)射出。朝向一个激励光耦合镜5a射出的作为振荡光的激光Lb，通过一个激励光耦合镜5a朝向高反射镜6反射，通过高反射镜6朝向一个激励光耦合镜5a反射。朝向另一个激励光耦合镜5b射出的作为振荡光的激光Lb，通过另一个激励光耦合镜5b朝向输出镜7反射，通过输出镜7将一部分朝向另一个激励光耦合镜5b反射。激光介质3一边使作为振荡光的激光Lb在高反射镜6和输出镜7之间往复一边放大，经过输出镜7将作为振荡光的激光Lb的一部分射出。
在实施方式1中，激光装置1构成为向激光介质3的一个端面3a和另一个端面3b这两者使激光La射入，但在本发明中，激光装置1也可以向激光介质3的一个端面3a和另一个端面3b中的任一者使激光La射入。此外，从由添加了Nd的YVO4构成的激光介质3射出的作为振荡光的激光Lb的波长为1064nm(纳米)，作为激励光的激光La的波长为808nm、879nm或888nm。
在实施方式1中，激励光学系统4设置两个。一个激励光学系统4a配置于一个光源2a和一个激励光耦合镜5a之间，另一个激励光学系统4b配置于另一个光源2b和另一个激励光耦合镜5b之间。下面，两个激励光学系统4a、4b的结构相等，因此本说明书以一个激励光学系统4a为代表进行说明，将另一个激励光学系统4b的结构部分以与一个激励光学系统4a的结构部分相同的标号表示。
一个激励光学系统4a如图2及图3所示，具有：光纤41，其一端41a供从光源2射出的激光La射入；准直透镜42，其供由光纤41射出的激光La射入；以及聚光透镜43，其对由准直透镜42射出的激光La进行聚光。光纤41具有对激光La进行传送的圆柱状的纤芯。光纤41将从一端41a射入的激光La传送至另一端41b，从另一端41b使激光La朝向准直透镜42射出。光纤41由多模光纤或单模光纤构成。光纤41在由多模光纤构成的情况下，纤芯为渐变型、多模折射率阶跃型或折射率阶跃型。
准直透镜42将从光纤41射入的激光La设为平行光，朝向聚光透镜43射出。聚光透镜43对从准直透镜42射入的作为平行光的激光La进行聚光，经由一个激励光耦合镜5a而朝向激光介质3的一个端面3a射出。准直透镜42和聚光透镜43是具有像差的球面透镜。在这里，准直透镜42将从光纤41射入的激光La设为了平行光，但无需是平行光。在实施方式1中，激励光学系统4具有两个球面透镜，但在本发明中，激励光学系统4具有大于或等于一个球面透镜即可。
在实施方式1中，作为准直透镜42及聚光透镜43使用的球面透镜，出射NA(Numerical Aperture)大于或等于0.15，且焦距小于或等于100nm，但出射NA及焦距并不限定于这些。另外，在实施方式1中，激励光学系统4如图3所示，将光纤41的另一端41b通过准直透镜42和聚光透镜43转印至转印点CP。激光La从光纤41的另一端41b射出，透过准直透镜42及聚光透镜43、激励光耦合镜5a，在经过激光介质3的供激光La射入的一个端面3a后，形成转印点CP。另一个端面3b不论与转印点CP相比处于上游还是处于下游均可。一个激励光学系统4a与转印点CP相比靠近光源2，即，使与转印点CP相比上游侧的激光La射入至激光介质3的一个端面3a。此外，转印点CP称为从聚光透镜43射出的激光La的点形状成为与从光纤41的另一端41b射出的激光La的点形状相同形状的点。激励光学系统4将激光La的光束直径变换为适于激光振荡的光束直径。此外，作为激励光的激光La的光束直径能够由通过ISO(International Organization for Standardization)定义出的D4σ进行定义。
下面，在实施方式1中，对射入至激光介质3的激光的强度分布进行说明。图4是表示图1所示的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。图5是表示沿图4中的V－V线的激光的强度分布的图。
在实施方式1中，激励光学系统4的准直透镜42和聚光透镜43是球面透镜。另外，激励光学系统4配置于使与转印点CP相比靠近光源2即与转印点CP相比上游侧的激光La向激光介质3的端面3a、3b射入的位置。
因此，激励光学系统4的准直透镜42及聚光透镜43，将端面3a、3b中的激光La的强度分布Da如图4及图5所示，在以激光La的光轴P为中心的周向的整周范围，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的激光La的强度Daa强的强度分布。即，激励光学系统4的准直透镜42及聚光透镜43，将端面3a、3b中的激光La的强度分布Da如图4及图5所示，在以激光La的光轴P为中心的周向的整周范围，在光轴P的外周方向形成比光轴P上的激光La的强度Daa强的强度分布。准直透镜42及聚光透镜43是将端面3a、3b中的激光La的强度分布Da如图4及图5所示形成的强度形成部件。另外，由于准直透镜42及聚光透镜43是球面透镜，所以将端面3a、3b中的激光La的强度分布Da在整周范围形成为关于光轴P而轴对称的形状。此外，光轴P示出由光源2射出的激光La的光轴P。
此外，在实施方式1中，激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的激光La的强度分布Da的平面形状，如图4及图5所示，形成为以光轴P为中心的圆形。另外，激光La的强度分布Da的强度最强的最大强度位置Dac如图4所示，形成为以光轴P为中心的圆形。此外，图5的横轴表示以光轴P为原点的从光轴P起的距离，纵轴表示激光La的强度。
实施方式1所涉及的激光装置1具有准直透镜42及聚光透镜43，该准直透镜42及聚光透镜43将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。因此，实施方式1所涉及的激光装置1，在使与强度分布为顶帽形状或高斯形状的对比例相同的输出且相同的光束直径的激光La射入至激光介质3的情况下，能够与对比例相比对激光介质3的包含光轴P的中央部的温度进行抑制，能够对激光介质3的与激光La的光轴P正交的剖面中的温度的梯度进行抑制。其结果，实施方式1所涉及的激光装置1能够与对比例相比，对激光介质3的热透镜进行抑制。
激光装置1通过高反射镜6的曲率、输出镜7的曲率、高反射镜6和激光介质3之间的距离、及输出镜7和激光介质3之间的距离，确定能够稳定地动作的激光介质3的热透镜的作用的强度的上限。实施方式1所涉及的激光装置1，由于激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布，因此能够对激光介质3的热透镜的作用进行抑制。因此，激光装置1能够使激光La的输出增加至能够稳定地进行动作的激光介质3的热透镜的作用的强度的上限为止。其结果，激光装置1能够得到高输出的作为振荡光的激光Lb。
一般来说，对于激光装置1，如果激光介质3的端面3a、3b的中央部的发热密度变大，端面3a、3b上的温度的梯度变大，则激光介质3的端面3a、3b畸变，经过端面3a、3b的激光La、Lb的光束品质恶化。实施方式1所涉及的激光装置1，由于激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da是光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布，因此与对比例相比能够对激光介质3的端面3a、3b的包含光轴P的中央部的发热密度进行抑制。
因此，实施方式1所涉及的激光装置1，由于激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da是光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布，因此能够对端面3a、3b的畸变进行抑制，能够得到高光束品质的激光Lb。其结果，实施方式1所涉及的激光装置1不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
另外，实施方式1所涉及的激光装置1，由于激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，是关于光轴P而轴对称的形状，因此能够容易地得到轴对称的激光Lb，能够提高使用激光Lb的加工品质。
一般来说，在激光装置1中，如果准直透镜42及聚光透镜43为球面透镜，则在从光纤41的另一端41b射出的激光La的转印点CP的上游侧，能够增大球面像差的影响。因此，实施方式1所涉及的激光装置1，由于使与转印点CP相比靠近光源2，即，与转印点CP相比上游侧的激光La射入至激光介质3的端面3a、3b，因此能够将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，设为关于光轴P而轴对称的形状且光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。其结果，实施方式1所涉及的激光装置1不使光束品质降低，就能够得到高输出的激光Lb。
另外，实施方式1所涉及的激光装置1，激励光学系统4的准直透镜42及聚光透镜43为球面透镜，因此能够实现低成本化。
接下来，本发明的发明人确认了实施方式1所涉及的激光装置1的效果。将结果在图6、图7、图8、图9、图10及图11中示出。图6是表示本发明产品的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。图7是表示沿图6中的VII－VII线的激光的强度分布的图。图8是表示对比例的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。图9是表示沿图8中的IX－IX线的激光的强度分布的图。图10是表示本发明产品和对比例的端面中的温度分布的图，图11是表示本发明产品和对比例的激光的输出的图。
本发明产品是实施方式1所涉及的激光装置1。在对比例中，实施方式1所涉及的激光装置1的准直透镜42及聚光透镜43是与球面透镜相比抑制了像差的非球面透镜。图6及图8所示的强度分布Dai、Dae将强度强的部分以深黑色表示，将强度弱的部分以淡黑色表示。将强度为零的部分以白色表示。图7及图9所示的强度分布Dai、Dae，横轴表示以光轴P为原点的从光轴P起的距离，纵轴表示激光La的强度。图10的横轴表示以光轴P为原点的从光轴P起的距离，纵轴表示温度。
根据图6及图7所示的结果，本发明产品的激光La的强度分布Dai，成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布Da。根据图8及图9所示的结果，对比例的激光La的强度分布Dae，成为包含光轴P的中央部的强度恒定的顶帽形状。因此，激光装置1由于作为强度形成部件的准直透镜42及聚光透镜43为球面透镜，因此显然能够将激光La的强度分布Da形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。另外，根据图10所示的结果，如本发明产品这样将激光La的强度分布Da形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布，由此明确可知，与对比例相比，能够将激光介质3的包含光轴P的中央部的温度与对比例相比进行抑制，能够对与光轴P正交的剖面中的温度的梯度进行抑制。
图11的横轴将作为激励光的激光La的输出以任意单位表示，图11的纵轴将作为振荡光的激光Lb的输出以任意单位表示。根据图11所示的结果，对比例中的激光Lb的输出饱和时的激光La的输出为0.82，与此相对，本发明中的激光Lb的输出饱和时的激光La的输出为1。另外，对比例中的激光Lb的输出的最大值约为0.66，与此相对，本发明中的激光Lb的输出的最大值为1。如上所述，根据图11所示的结果，本发明产品与对比例相比能够提高激光Lb的输出饱和时的激光La的输出，其结果，显然能够得到高输出的激光Lb。
另外，本发明产品的表示激光Lb的光束品质的M2(M平方)值为1.8，与此相对，对比例的表示激光的光束品质的M2值为2.2。M2值是大于1的值，越接近1，则表示光束品质越良好。因此，激光装置1由于作为强度形成部件的准直透镜42及聚光透镜43为球面透镜，因此显然不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
实施方式2.
接下来，基于附图，对本发明的实施方式2所涉及的激光装置1进行说明。图12是表示实施方式2所涉及的激光装置的结构的图。在图12中，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号而省略说明。
实施方式2所涉及的激光装置1－2如图12所示，具有：Q开关8，其用于将激光Lb以脉冲状射出；光阑9，其对激光Lb的模式进行限制；以及波长变换元件10，其对激光Lb的波长进行变换，除此以外是与实施方式1相同的结构。Q开关8是用于将激光Lb以脉冲状射出的开关元件。在实施方式2中，Q开关8配置于另一个激励光耦合镜5b和输出镜7之间，但Q开关8的位置并不限定于此。在实施方式2中，光阑9配置于另一个激励光耦合镜5b和输出镜7之间，但光阑9的位置并不限定于此。
波长变换元件10对从输出镜7射出的激光Lb的波长进行变换。在实施方式2中，波长变换元件10将从输出镜7射出的激光Lb的波长变换为355nm，但通过波长变换元件10进行变换后的激光Lb的波长并不限定于355nm。
实施方式2所涉及的激光装置1－2与实施方式1同样地，具有准直透镜42及聚光透镜43，该准直透镜42及聚光透镜43将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。因此，实施方式2所涉及的激光装置1－2与实施方式1同样地，不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
另外，实施方式2所涉及的激光装置1－2具有Q开关8，因此能够得到高输出的脉冲状的激光Lb，进行高品质的加工。另外，实施方式2所涉及的激光装置1－2具有光阑9，因此能够将激光Lb中的高阶的振荡模式的激光及由热透镜的作用的像差产生的收敛性差的激光去除，因此容易得到更高的光束品质的激光Lb。实施方式2所涉及的激光装置1－2，将光阑9配置于高反射镜6和输出镜7之间，因此能够对由光阑9的配置引起的激光Lb的输出降低进行抑制。
另外，实施方式2所涉及的激光装置1－2，在波长变换元件10将从输出镜7射出的激光Lb的波长变换为355nm的情况下，能够通过高光束品质且高输出的紫外光，以高品质进行高速的加工。
实施方式3.
接下来，基于附图，对本发明的实施方式3所涉及的激光装置1进行说明。图13是表示实施方式3所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图14是表示沿图13中的XIII－XIII线的光纤的剖视图。图15是表示沿图14中的XIV－XIV线的光纤的折射率的图。图16是表示图13所示的激励光学系统和激光的图。图17是表示图13所示的激光装置的从光纤的另一端射出的激光的强度分布的平面图。图18是表示沿图17中的XVII－XVII线的激光的强度分布的图。图19是表示实施方式3所涉及的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。图20是表示沿图19中的XIX－XIX线的激光的强度分布的图。在图13至图20中，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号而省略说明。此外，图17及图19所示的强度分布Db、Da－3将强度强的部分以深黑色表示，将强度弱的部分以白色表示。图18及图20所示的强度分布Db、Da－3，横轴表示以光轴P为原点的从光轴P起的距离，纵轴表示激光La的强度。
实施方式3所涉及的激光装置1的激励光学系统4－3，图13所示的光纤41－3的纤芯41c如图14所示，配置于与从光源2射出的激光La的光轴P同轴的位置，形成为圆筒状。因此，光纤41－3的折射率如图15所示，在光轴P的外周侧产生折射率变得最高的部位。图15的横轴表示以光轴P为原点的从光轴P起的距离，图15的纵轴表示折射率。
另外，实施方式3所涉及的激光装置1，激励光学系统4－3的图16所示的准直透镜42－3及聚光透镜43－3是与球面透镜相比像差被抑制了的非球面透镜。实施方式3所涉及的激光装置1，纤芯41c形成为圆筒状，准直透镜42－3及聚光透镜43－3为非球面透镜，除此以外是与实施方式1相同的结构。在实施方式3中，激光装置1的激励光学系统4－3具有非球面透镜的准直透镜42－3及聚光透镜43－3，但激励光学系统4－3也可以取代准直透镜42－3及聚光透镜43－3而具有与球面透镜相比像差被抑制，且由多个透镜构成的组透镜。另外，实施方式3所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，激励光学系统4－3配置于使与转印点CP相比靠近光源2，即，与转印点CP相比上游侧的激光La向激光介质3的端面3a、3b射入的位置。
实施方式3所涉及的激光装置1，光纤41－3的纤芯41c形成为圆筒状，因此光纤41－3的另一端41b中的激光La的强度分布Db如图17及图18所示，相当于纤芯41c的部分以外的强度成为零。另外，转印点CP中的激光La的强度分布与图17及图18所示的光纤41－3的另一端41b中的激光La的强度分布Db相等。因此，实施方式3所涉及的激光装置1，如果使转印点CP的激光La射入至激光介质3，则包含光轴P的中央部的激光La等于零，效率降低。
实施方式3所涉及的激光装置1，激励光学系统4－3配置于使与转印点CP相比靠近光源2，即，与转印点CP相比上游侧的激光La向激光介质3的端面3a、3b射入的位置，因此激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的激光La的强度分布Da－3如图19及图20所示，成为光轴P上的强度Daa强于零，且光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。如上所述，实施方式3所涉及的激光装置1的具有形成为圆筒状的纤芯41c的光纤41－3，是将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的激光La的强度分布Da－3在以激光La的光轴P为中心的周向的整周范围，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的激光La的强度Daa强的强度分布的强度形成部件。
实施方式3所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，具有光纤41－3，该光纤41－3将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da－3，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。因此，实施方式3所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
实施方式4.
接下来，基于附图，对本发明的实施方式4所涉及的激光装置1进行说明。图21是表示实施方式4所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。在图21中，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号而省略说明。
实施方式4所涉及的激光装置1，激励光学系统4－4的准直透镜42－4及聚光透镜43－4是与球面透镜相比像差被抑制了的非球面透镜，且具有作为强度形成部件的轴锥透镜44－4，除此以外，是与实施方式1相同的结构。在实施方式4中，在激光装置1中，激励光学系统4－4具有作为非球面透镜的准直透镜42－4及聚光透镜43－4，但激励光学系统4－4也可以取代准直透镜42－4及聚光透镜43－4而具有与球面透镜相比像差被抑制、且由多个透镜构成的组透镜。
轴锥透镜44－4配置于准直透镜42－4和聚光透镜43－4之间。实施方式4所涉及的轴锥透镜44－4是具有凹部44－4a的凹型的轴锥透镜，平坦的平坦面44－4b与准直透镜42－4相对，凹部44－4a与聚光透镜43－4相对。轴锥透镜44－4将从准直透镜42－4射入的激光La从凹部44－4a的内表面朝向聚光透镜43－4的外缘部射出。因此，轴锥透镜44－4将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。
实施方式4所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，具有轴锥透镜44－4，该轴锥透镜44－4将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。因此，实施方式4所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
实施方式5.
接下来，基于附图，对本发明的实施方式5所涉及的激光装置1进行说明。图22是表示实施方式5所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。在图22中，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号而省略说明。
实施方式5所涉及的激光装置1，激励光学系统4－5的准直透镜42－5及聚光透镜43－5是与球面透镜相比像差被抑制了的非球面透镜，且具有作为强度形成部件的轴锥透镜44－5，除此以外，是与实施方式1相同的结构。在实施方式5中，在激光装置1中，激励光学系统4－5具有作为非球面透镜的准直透镜42－5及聚光透镜43－5，但激励光学系统4－5也可以取代准直透镜42－5及聚光透镜43－5而具有与球面透镜相比像差被抑制、且由多个透镜构成的组透镜。
轴锥透镜44－5配置于准直透镜42－5和聚光透镜43－5之间。实施方式5所涉及的轴锥透镜44－5是具有凸部44－5a的凸型的轴锥透镜，平坦的平坦面44－5b与准直透镜42－5相对，凸部44－5a与聚光透镜43－5相对。轴锥透镜44－5将从准直透镜42－5射入的激光La从凸部44－5a的表面朝向聚光透镜43－5的外缘部射出。因此，轴锥透镜44－5将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。
实施方式5所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，具有轴锥透镜44－5，该轴锥透镜44－5将激光介质3的供激光La射入的端面3a、3b中的作为激励光的激光La的强度分布Da，形成为光轴P的外周侧的强度Dab比光轴P上的强度Daa强的强度分布。因此，实施方式5所涉及的激光装置1与实施方式1同样地，不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。
实施方式6.
接下来，基于附图，对本发明的实施方式6所涉及的激光加工机100进行说明。图23是表示实施方式6所涉及的激光加工机的结构的图。在图23中，对与实施方式1至实施方式5相同的部分标注同一标号而省略说明。
实施方式6所涉及的激光加工机100如图23所示，具有实施方式1至实施方式5所涉及的激光装置1、1－2的任意者和对加工对象物W进行支撑的加工对象物支撑部300。激光加工机100具有：加工头200，其将由激光装置1、1－2的任意者的激光介质3射出的作为振荡光的激光Lb照射至加工对象物W；相对移动部400，其使加工头200和加工对象物支撑部300相对地移动；以及控制装置500，其对相对移动部400及激光装置1、1－2的动作进行控制。
加工对象物支撑部300载置加工对象物W，对加工对象物W进行支撑。在实施方式6中，加工对象物W是将柔性印刷基板(FPC：Flexible Printed Circuits)或印刷配线板(PCB：Printed Circuit Board)进行多层化得到的多层基板，但并不限定于这些。柔性印刷基板及印刷配线板由树脂及铜构成。因此，优选实施方式6所涉及的激光加工机100射出的激光Lb的波长处于被树脂和铜这两者吸收的紫外区域。
加工头200具有光束调整光学系统201、导光镜202、聚光透镜203、对光束调整光学系统201、导光镜202和聚光透镜203进行收容的壳体204。加工头200将由激光装置1射出的激光Lb通过光束调整光学系统201调整为预先设定的期望的光束直径及强度分布。加工头200将通过光束调整光学系统201调整了光束直径及强度分布后的激光Lb通过导光镜202进行导光，通过聚光透镜203聚光于加工对象物W。
相对移动部400使由加工头200照射的激光Lb和加工对象物支撑部300沿X方向和Y方向中的至少一方相对地移动。在实施方式6中，相对移动部400使加工对象物支撑部300沿X方向和Y方向的至少一方移动，但也可以使加工头200沿X方向和Y方向这两者移动，也可以使加工头200和加工对象物支撑部300这两者沿X方向和Y方向中的至少一方移动。
相对移动部400由下述部分构成：电动机；丝杠，其通过电动机的旋转驱动力使加工对象物支撑部300移动；以及线性引导部，其对加工对象物支撑部300的移动方向进行引导。相对移动部400的结构并不限定于由电动机、丝杠及线性引导部实现的结构。相对移动部400通过控制装置500进行控制。
另外，相对移动部400具有电控反射镜或多棱镜，可以通过电控反射镜或多棱镜使激光Lb进行扫描。在该情况下，期望聚光透镜203由Fθ透镜构成。
实施方式6所涉及的激光加工机100，一边通过相对移动部400使加工对象物支撑部300移动，一边从加工头200照射激光Lb，将激光Lb在加工对象物W上进行扫描。激光加工机100在加工对象物W的预先设定出的期望的位置形成微细的加工孔Wa。加工孔Wa是止孔或贯通孔。加工孔Wa的大小能够适当设定。
实施方式6所涉及的激光加工机100，具有实施方式1至实施方式5所涉及的激光装置1、1－2的任意者，因此不使光束品质降低就能够得到高输出的激光Lb。另外，实施方式6所涉及的激光加工机100具有实施方式1至实施方式5所涉及的激光装置1、1－2的任意者，因此能够通过高输出且高光束品质的激光Lb对加工对象物W进行加工，能够以高速进行高品质的加工对象物W的加工。
接下来，使用图24对实施方式6所涉及的激光加工机100的控制装置500进行说明。图24是表示实施方式6所涉及的激光加工机的控制装置的硬件结构的图。实施方式6所涉及的激光加工机100的控制装置500是在OS(Operating System)501上执行计算机程序的计算机，且如图24所示，具有输入装置502、显示装置503、存储装置504、CPU(CentralProcessing Unit)505、RAM(Random Access Memory)506、ROM(Read Only Memory)507和通信接口508。CPU505、RAM 506、ROM 507、存储装置504、输入装置502、显示装置503及通信接口508经由总线B连接。
控制装置500的功能是CPU 505一边将RAM 506作为作业区域使用，一边执行在ROM507及存储装置504中存储的程序而实现的。程序是通过软件、固件或软件和固件的组合而实现的。存储装置504是SSD(Solid State Drive)或HDD(Hard Disk Drive)，但存储装置504并不限定于SSD或HDD。
显示装置503对文字及图像进行显示。在各实施方式中，显示装置503例示出液晶显示装置。输入装置502由触摸面板、键盘、鼠标、轨迹球或这些组合构成。通信接口508与激光装置1、1－2及相对移动部400进行通信。
以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1、1－2激光装置，2、2a、2b光源，3激光介质，3a、3b端面，4、4a、4b、4－3、4－4、4－5激励光学系统，42准直透镜(强度形成部件、球面透镜)，43聚光透镜(强度形成部件、球面透镜)，41－3光纤(强度形成部件)，41c纤芯，44－4、44－5轴锥透镜(强度形成部件)，100激光加工机，200加工头，300加工对象物支撑部，400相对移动部，W加工对象物，La作为激励光的激光，Lb作为振荡光的激光，Da、Da－3强度分布，Daa、Dab强度，P光轴。

Claims (6)

1.一种激光装置，其具有：
光源，其将作为激励光的激光射出；
激光介质，其供由所述光源射出的所述激光射入；以及
激励光学系统，其使由所述光源射出的所述激光射入至所述激光介质，
该激光装置的特征在于，
所述激励光学系统具有强度形成部件，该强度形成部件将所述激光介质的供所述激光射入的端面中的所述激光的强度分布，在以所述激光的光轴为中心的周向的整周范围，在所述光轴的外周方向形成比所述光轴上的所述激光的强度强的强度分布。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，
所述强度形成部件将所述激光介质的供所述激光射入的端面中的所述激光的强度分布，形成为关于所述光轴而轴对称的形状。
3.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，
所述强度形成部件为球面透镜。
4.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，
所述强度形成部件是具有形成为圆筒状的纤芯的光纤。
5.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，
所述强度形成部件为轴锥透镜。
6.一种激光加工机，其特征在于，具有：
权利要求1至5中任一项所述的激光装置；
加工对象物支撑部，其对加工对象物进行支撑；
加工头，其将由所述激光装置的激光介质射出的激光照射至所述加工对象物；以及
相对移动部，其使由所述加工头照射的激光和所述加工对象物支撑部相对地移动。
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