JP2003046166A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JP2003046166A JP2003046166A JP2001234622A JP2001234622A JP2003046166A JP 2003046166 A JP2003046166 A JP 2003046166A JP 2001234622 A JP2001234622 A JP 2001234622A JP 2001234622 A JP2001234622 A JP 2001234622A JP 2003046166 A JP2003046166 A JP 2003046166A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ加工装置において、光ファイバや増幅
器等によるレーザ光の劣化を確実に補正すると共に加工
ヘッドの小型軽量化を可能とする。 【解決手段】 装置本体１１側にて、レーザ発振器１２
に第１マルチモード光ファイバ１９を介して増幅部１７
及び位相共役鏡１８を有するレーザアンプ１３を連結し
て入射系を構成し、レーザアンプ１３にビームスプリッ
タ２０及び第２マルチモード光ファイバ２７を介して加
工ヘッド２４側の集光レンズ系２６を連結して出射系を
構成する。
器等によるレーザ光の劣化を確実に補正すると共に加工
ヘッドの小型軽量化を可能とする。 【解決手段】 装置本体１１側にて、レーザ発振器１２
に第１マルチモード光ファイバ１９を介して増幅部１７
及び位相共役鏡１８を有するレーザアンプ１３を連結し
て入射系を構成し、レーザアンプ１３にビームスプリッ
タ２０及び第２マルチモード光ファイバ２７を介して加
工ヘッド２４側の集光レンズ系２６を連結して出射系を
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工対象物に対し
て切断や溶接などの加工を施す産業用のレーザ加工装置
に関する。
て切断や溶接などの加工を施す産業用のレーザ加工装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザ加工機では、本体側に設
けられたレーザ発振器からレーザ光を出射し、このレー
ザ光を光ファイバを用いて伝搬すると共に増幅器により
増幅しし、ビームスプリッタを介して加工ヘッドに導
き、この加工ヘッドに設けられた集光レンズ系によりレ
ーザ光を集光して加工対象物の表面に対して照射するこ
とで、切断や溶接などの加工を行っている。
けられたレーザ発振器からレーザ光を出射し、このレー
ザ光を光ファイバを用いて伝搬すると共に増幅器により
増幅しし、ビームスプリッタを介して加工ヘッドに導
き、この加工ヘッドに設けられた集光レンズ系によりレ
ーザ光を集光して加工対象物の表面に対して照射するこ
とで、切断や溶接などの加工を行っている。
【０００３】ところで、このようなレーザ加工機では、
レーザ光が光ファイバや増幅器を通過するときに、品質
の劣化が生じてしまう。即ち、レーザ発振器から出射さ
れるレーザ光は通常平面波であるが、光ファイバや増幅
器を通過するときに、歪を受けて波形の崩れとなる。レ
ーザービーム発散角の拡大等のビーム品質劣化は避けら
れない。このようなビーム品質の劣化したレーザ光を加
工焦点に適正に集光するためには、高価な群レンズで構
成した集光レンズ等が必要となり、コストの上昇を生じ
てしまう。
レーザ光が光ファイバや増幅器を通過するときに、品質
の劣化が生じてしまう。即ち、レーザ発振器から出射さ
れるレーザ光は通常平面波であるが、光ファイバや増幅
器を通過するときに、歪を受けて波形の崩れとなる。レ
ーザービーム発散角の拡大等のビーム品質劣化は避けら
れない。このようなビーム品質の劣化したレーザ光を加
工焦点に適正に集光するためには、高価な群レンズで構
成した集光レンズ等が必要となり、コストの上昇を生じ
てしまう。
【０００４】そこで、このような光ファイバや増幅器、
反射鏡などでのレーザ光の歪や位相反転を防止するもの
として、例えば、特開平６−２１６４４２号公報に開示
されたものがある。この公報に開示された「レーザ加工
装置」は、出射されたレーザ光をビームスプリッタ、光
ファイバを介してレーザアンプに導いて増幅させ、位相
共役鏡により反転させてレーザアンプから出射させた
後、再び光ファイバ、ビームスプリッタを介して集光レ
ンズ系で集光してから加工対象物の表面に照射するよう
にしている。従って、レーザ光が光ファイバやレーザア
ンプを通過することで歪が生じるが、再び、レーザアン
プや光ファイバを逆方向に通過することでその歪が補正
され、また、位相共役鏡を用いたことでレーザ光の波面
はそのままで時間軸だけが反転することとなり、集光レ
ンズ系により確実に集光して加工対象物に適正なレーザ
光を照射することができる。
反射鏡などでのレーザ光の歪や位相反転を防止するもの
として、例えば、特開平６−２１６４４２号公報に開示
されたものがある。この公報に開示された「レーザ加工
装置」は、出射されたレーザ光をビームスプリッタ、光
ファイバを介してレーザアンプに導いて増幅させ、位相
共役鏡により反転させてレーザアンプから出射させた
後、再び光ファイバ、ビームスプリッタを介して集光レ
ンズ系で集光してから加工対象物の表面に照射するよう
にしている。従って、レーザ光が光ファイバやレーザア
ンプを通過することで歪が生じるが、再び、レーザアン
プや光ファイバを逆方向に通過することでその歪が補正
され、また、位相共役鏡を用いたことでレーザ光の波面
はそのままで時間軸だけが反転することとなり、集光レ
ンズ系により確実に集光して加工対象物に適正なレーザ
光を照射することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ加工
機では、加工装置本体に対して集光レンズ系を有する加
工ヘッドを、加工対象物の表面に対して昇降自在及び水
平方向移動自在に支持しており、加工ヘッドを加工対象
物の表面に対向して位置し、この加工対象物の表面にレ
ーザ光を照射しながら水平移動することで、切断や溶接
などの加工を連続して行うことができるようになってい
る。この場合、加工ヘッドを本体に対して高精度に移動
自在に支持する必要があることから、この加工ヘッドを
小型化することが望ましい。ところが、前述した公報に
開示された従来の「レーザ加工装置」にあっては、光フ
ァイバの一端側にレーザアンプや位相共役鏡を設け、他
端側にビームスプリッタや集光レンズ系と共にレーザ光
を発振するマスタオシレータを設けている。そのため、
ビームスプリッタ、集光レンズ系、マスタオシレータ等
を加工ヘッドに搭載しなければならず、この加工ヘッド
が大型化、大重量化してしまい、加工ヘッドを高精度に
支持するためにはその支持装置も大型化並びに複雑化し
てしまうという問題がある。
機では、加工装置本体に対して集光レンズ系を有する加
工ヘッドを、加工対象物の表面に対して昇降自在及び水
平方向移動自在に支持しており、加工ヘッドを加工対象
物の表面に対向して位置し、この加工対象物の表面にレ
ーザ光を照射しながら水平移動することで、切断や溶接
などの加工を連続して行うことができるようになってい
る。この場合、加工ヘッドを本体に対して高精度に移動
自在に支持する必要があることから、この加工ヘッドを
小型化することが望ましい。ところが、前述した公報に
開示された従来の「レーザ加工装置」にあっては、光フ
ァイバの一端側にレーザアンプや位相共役鏡を設け、他
端側にビームスプリッタや集光レンズ系と共にレーザ光
を発振するマスタオシレータを設けている。そのため、
ビームスプリッタ、集光レンズ系、マスタオシレータ等
を加工ヘッドに搭載しなければならず、この加工ヘッド
が大型化、大重量化してしまい、加工ヘッドを高精度に
支持するためにはその支持装置も大型化並びに複雑化し
てしまうという問題がある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、光ファイバや増幅器等によるレーザ光の劣化を
確実に補正すると共に加工ヘッドの小型軽量化を可能と
したレーザ加工装置を提供することを目的とする。
あって、光ファイバや増幅器等によるレーザ光の劣化を
確実に補正すると共に加工ヘッドの小型軽量化を可能と
したレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出射されたレーザ光を伝搬する
第１光ファイバと、該第１光ファイバにより導かれたレ
ーザ光を増幅する増幅部を有すると共に増幅されたレー
ザ光を反射する位相共役鏡を有するレーザアンプと、前
記第１光ファイバの出射端部と該レーザアンプとの間に
配設されて該第１光ファイバにより導かれたレーザ光を
透過すると共に該レーザアンプにて増幅され且つ反射さ
れたレーザ光を所定角度に反射するビームスプリッタ
と、該ビームスプリッタにより反射されたレーザ光を伝
搬する第２光ファイバと、該第２光ファイバにより導び
かれたレーザ光を加工対象物の表面に集光する集光レン
ズ系とを具えたことを特徴とするものである。
めの請求項１の発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出射されたレーザ光を伝搬する
第１光ファイバと、該第１光ファイバにより導かれたレ
ーザ光を増幅する増幅部を有すると共に増幅されたレー
ザ光を反射する位相共役鏡を有するレーザアンプと、前
記第１光ファイバの出射端部と該レーザアンプとの間に
配設されて該第１光ファイバにより導かれたレーザ光を
透過すると共に該レーザアンプにて増幅され且つ反射さ
れたレーザ光を所定角度に反射するビームスプリッタ
と、該ビームスプリッタにより反射されたレーザ光を伝
搬する第２光ファイバと、該第２光ファイバにより導び
かれたレーザ光を加工対象物の表面に集光する集光レン
ズ系とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】また、請求項２の発明のレーザ加工装置
は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から出射されたレ
ーザ光を伝搬するシングルモード光ファイバと、レーザ
光を伝搬するマルチモード光ファイバと、該マルチモー
ド光ファイバの一端部より導かれたレーザ光を増幅する
増幅部を有すると共に増幅されたレーザ光を反射して該
マルチモード光ファイバの一端部に戻す位相共役鏡を有
するレーザアンプと、前記シングルモード光ファイバに
より導かれたレーザ光を所定角度に反射して前記マルチ
モード光ファイバの他端部に導くと共に該マルチモード
光ファイバの他端部より導かれたレーザ光を透過するビ
ームスプリッタと、該ビームスプリッタを透過したレー
ザ光を加工対象物の表面に集光する集光レンズ系とを具
えたことを特徴とするものである。
は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から出射されたレ
ーザ光を伝搬するシングルモード光ファイバと、レーザ
光を伝搬するマルチモード光ファイバと、該マルチモー
ド光ファイバの一端部より導かれたレーザ光を増幅する
増幅部を有すると共に増幅されたレーザ光を反射して該
マルチモード光ファイバの一端部に戻す位相共役鏡を有
するレーザアンプと、前記シングルモード光ファイバに
より導かれたレーザ光を所定角度に反射して前記マルチ
モード光ファイバの他端部に導くと共に該マルチモード
光ファイバの他端部より導かれたレーザ光を透過するビ
ームスプリッタと、該ビームスプリッタを透過したレー
ザ光を加工対象物の表面に集光する集光レンズ系とを具
えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１０】図１に本発明の第１実施形態に係るレーザ
加工装置を表す概略構成を示す。
加工装置を表す概略構成を示す。
【００１１】本実施形態のレーザ加工装置において、図
１に示すように、加工装置本体１１には、一方向にビー
ム品質の良好なレーザ光を発振するレーザ発振器１２
と、このレーザ光を増幅して反射するレーザアンプ１３
とが設けられている。レーザアンプ１３は、出力鏡１４
と、ＹＡＧ等のレーザ媒質１５及び励起光源１６を有し
てレーザ光を増幅する増幅部１７と、増幅されたレーザ
光の波面を反転させて反射する位相共役鏡１８とから構
成されている。そして、このレーザ発振器１２とレーザ
アンプ１３との間には第１マルチモード光ファイバ１９
とビームスプリッタ２０が設けられている。このビーム
スプリッタ２０は第１マルチモード光ファイバ１９から
出射されたレーザ光を透過する一方、レーザアンプ１３
にて増幅反射されたレーザ光を所定角度（本実施形態で
は９０°）に反射することができるようになっている。
なお、第１マルチモード光ファイバ１９の入射端部と出
射端部にはコリメートレンズ系２１，２２が設けられ、
ビームスプリッタ２０の反射端部にはコリメートレンズ
系２３が設けられている。
１に示すように、加工装置本体１１には、一方向にビー
ム品質の良好なレーザ光を発振するレーザ発振器１２
と、このレーザ光を増幅して反射するレーザアンプ１３
とが設けられている。レーザアンプ１３は、出力鏡１４
と、ＹＡＧ等のレーザ媒質１５及び励起光源１６を有し
てレーザ光を増幅する増幅部１７と、増幅されたレーザ
光の波面を反転させて反射する位相共役鏡１８とから構
成されている。そして、このレーザ発振器１２とレーザ
アンプ１３との間には第１マルチモード光ファイバ１９
とビームスプリッタ２０が設けられている。このビーム
スプリッタ２０は第１マルチモード光ファイバ１９から
出射されたレーザ光を透過する一方、レーザアンプ１３
にて増幅反射されたレーザ光を所定角度（本実施形態で
は９０°）に反射することができるようになっている。
なお、第１マルチモード光ファイバ１９の入射端部と出
射端部にはコリメートレンズ系２１，２２が設けられ、
ビームスプリッタ２０の反射端部にはコリメートレンズ
系２３が設けられている。
【００１２】一方、加工ヘッド２４は加工装置本体１１
に昇降自在で、且つ、ガイドレール２５により水平移動
自在に支持されており、加工対象物Ｗの表面に接近離反
自在で、且つ、所定間隔を保持した平行移動可能となっ
ている。この加工ヘッド２４には、レーザ光を加工対象
物Ｗの表面に集光する集光レンズ系２６が設けられてい
る。そして、加工装置本体１１側のコリメートレンズ系
２３と、加工ヘッド２４側の集光レンズ系２６との間に
は第２マルチモード光ファイバ２７が設けられている。
に昇降自在で、且つ、ガイドレール２５により水平移動
自在に支持されており、加工対象物Ｗの表面に接近離反
自在で、且つ、所定間隔を保持した平行移動可能となっ
ている。この加工ヘッド２４には、レーザ光を加工対象
物Ｗの表面に集光する集光レンズ系２６が設けられてい
る。そして、加工装置本体１１側のコリメートレンズ系
２３と、加工ヘッド２４側の集光レンズ系２６との間に
は第２マルチモード光ファイバ２７が設けられている。
【００１３】なお、第１マルチモード光ファイバ１９と
第２マルチモード光ファイバ２０とは、２つ以上のモー
ドのレーザ光を伝搬することができるものであり、ほぼ
同様の伝搬特性を有するものである。
第２マルチモード光ファイバ２０とは、２つ以上のモー
ドのレーザ光を伝搬することができるものであり、ほぼ
同様の伝搬特性を有するものである。
【００１４】ここで、上述した本実施形態のレーザ加工
装置による加工動作について説明する。
装置による加工動作について説明する。
【００１５】図示しない操作制御装置により加工ヘッド
２４を移動し、加工対象物Ｗにおける被加工表面に対向
する位置に停止する。この状態で、レーザ発振器１２か
らレーザ光Ｌ1 を出射すると、このレーザ光Ｌ1 はコリ
メートレンズ系２１を介して第１マルチモード光ファイ
バ１９により伝搬され、コリメートレンズ系２２を通っ
たレーザ光Ｌ2 はビームスプリッタ２０を透過してレー
ザアンプ１３に至る。このレーザアンプ１３にて、レー
ザ光Ｌ2 は出力鏡１４を通って増幅部１７にて増幅さ
れ、位相共役鏡１８により反射されて再び増幅部１７に
て増幅され、出力鏡１４を通って出力される。そして、
レーザアンプ１３から出力されたレーザ光Ｌ3 はビーム
スプリッタ２０にて所定角度で反射し、コリメートレン
ズ系２３を介して第２マルチモード光ファイバ２７によ
り伝搬される。この第２マルチモード光ファイバ２７で
伝搬されたレーザ光Ｌ4 は、集光レンズ系２６により集
光されて加工対象物Ｗの表面に照射され、切断や溶接な
ど所望の加工が行われる。
２４を移動し、加工対象物Ｗにおける被加工表面に対向
する位置に停止する。この状態で、レーザ発振器１２か
らレーザ光Ｌ1 を出射すると、このレーザ光Ｌ1 はコリ
メートレンズ系２１を介して第１マルチモード光ファイ
バ１９により伝搬され、コリメートレンズ系２２を通っ
たレーザ光Ｌ2 はビームスプリッタ２０を透過してレー
ザアンプ１３に至る。このレーザアンプ１３にて、レー
ザ光Ｌ2 は出力鏡１４を通って増幅部１７にて増幅さ
れ、位相共役鏡１８により反射されて再び増幅部１７に
て増幅され、出力鏡１４を通って出力される。そして、
レーザアンプ１３から出力されたレーザ光Ｌ3 はビーム
スプリッタ２０にて所定角度で反射し、コリメートレン
ズ系２３を介して第２マルチモード光ファイバ２７によ
り伝搬される。この第２マルチモード光ファイバ２７で
伝搬されたレーザ光Ｌ4 は、集光レンズ系２６により集
光されて加工対象物Ｗの表面に照射され、切断や溶接な
ど所望の加工が行われる。
【００１６】このレーザ発振器１２から出射されたレー
ザ光Ｌ1 が各種機器を伝搬して加工対象物Ｗの表面に照
射されるとき、この各種機器の通過時に歪を受けてビー
ム品質劣化が生じる。ところが、本実施形態では、レー
ザアンプ１３に対してレーザ光の入射系と出射系とを対
称に構成し、レーザアンプ１３に位相共役鏡１８を設け
ているため、この劣化が適正に補正されることとなる。
即ち、レーザ発振器１２から出射されたレーザ光Ｌ1 が
第１マルチモード光ファイバ１９により伝搬されるとき
に、平面波であるレーザ光Ｌ1 が歪を受けて波形のレー
ザ光Ｌ2 となるが、その後、レーザアンプ１３の位相共
役鏡１８では波形が反転したレーザ光Ｌ 3 が出力され、
進行方向に対して位相が逆になったレーザ光Ｌ3 が第１
マルチモード光ファイバ１９と同様の特性を有する第２
マルチモード光ファイバ２７を伝播するため、ここで歪
を受けてビーム品質劣化が補正されて出力されることと
なり、出力されたレーザ光Ｌ4 はレーザ発振器１２から
出射されたレーザ光Ｌ1 とほぼ同様の波形となり、集光
レンズ系２６により集光したほぼ平面波のレーザ光Ｌ4
を加工対象物Ｗの表面に確実に照射し、切断や溶接作業
を適正に行うことができる。
ザ光Ｌ1 が各種機器を伝搬して加工対象物Ｗの表面に照
射されるとき、この各種機器の通過時に歪を受けてビー
ム品質劣化が生じる。ところが、本実施形態では、レー
ザアンプ１３に対してレーザ光の入射系と出射系とを対
称に構成し、レーザアンプ１３に位相共役鏡１８を設け
ているため、この劣化が適正に補正されることとなる。
即ち、レーザ発振器１２から出射されたレーザ光Ｌ1 が
第１マルチモード光ファイバ１９により伝搬されるとき
に、平面波であるレーザ光Ｌ1 が歪を受けて波形のレー
ザ光Ｌ2 となるが、その後、レーザアンプ１３の位相共
役鏡１８では波形が反転したレーザ光Ｌ 3 が出力され、
進行方向に対して位相が逆になったレーザ光Ｌ3 が第１
マルチモード光ファイバ１９と同様の特性を有する第２
マルチモード光ファイバ２７を伝播するため、ここで歪
を受けてビーム品質劣化が補正されて出力されることと
なり、出力されたレーザ光Ｌ4 はレーザ発振器１２から
出射されたレーザ光Ｌ1 とほぼ同様の波形となり、集光
レンズ系２６により集光したほぼ平面波のレーザ光Ｌ4
を加工対象物Ｗの表面に確実に照射し、切断や溶接作業
を適正に行うことができる。
【００１７】また、本実施形態のレーザ加工装置では、
加工装置本体１１側にレーザ発振器１２、増幅部１７及
び位相共役鏡１８を有するレーザアンプ１３、第１マル
チモード光ファイバ１９、ビームスプリッタ２０等を設
ける一方、加工ヘッド２４側に集光レンズ系２６を設
け、両者を可撓性を有する第２マルチモード光ファイバ
２７で連結したことで、加工ヘッド２４の小型軽量化が
図れ、装置全体の小型軽量化も可能となり、更に、加工
ヘッド２４の支持構造を簡素化することで加工精度を向
上することができる。
加工装置本体１１側にレーザ発振器１２、増幅部１７及
び位相共役鏡１８を有するレーザアンプ１３、第１マル
チモード光ファイバ１９、ビームスプリッタ２０等を設
ける一方、加工ヘッド２４側に集光レンズ系２６を設
け、両者を可撓性を有する第２マルチモード光ファイバ
２７で連結したことで、加工ヘッド２４の小型軽量化が
図れ、装置全体の小型軽量化も可能となり、更に、加工
ヘッド２４の支持構造を簡素化することで加工精度を向
上することができる。
【００１８】なお、上述の実施形態では、本発明におけ
る第１及び第２光ファイバを、第１及び第２マルチモー
ド光ファイバ１９，２７としたが、シングルモード光フ
ァイバとしてもよい。
る第１及び第２光ファイバを、第１及び第２マルチモー
ド光ファイバ１９，２７としたが、シングルモード光フ
ァイバとしてもよい。
【００１９】図２に本発明の第２実施形態に係るレーザ
加工装置を表す概略構成を示す。
加工装置を表す概略構成を示す。
【００２０】本実施形態のレーザ加工装置において、図
２に示すように、加工装置本体３１には、一方向にビー
ム品質の良好なレーザ光を発振するレーザ発振器３２が
設けられると共に、出力鏡３３と、レーザ媒質３４及び
励起光源３５を有する増幅部３６と、位相共役鏡３７と
から構成されるレーザアンプ３８が設けられている。そ
して、レーザアンプ３８の出力鏡３３に対向してビーム
スプリッタ３９及びコリメートレンズ系４０が設けられ
ている。
２に示すように、加工装置本体３１には、一方向にビー
ム品質の良好なレーザ光を発振するレーザ発振器３２が
設けられると共に、出力鏡３３と、レーザ媒質３４及び
励起光源３５を有する増幅部３６と、位相共役鏡３７と
から構成されるレーザアンプ３８が設けられている。そ
して、レーザアンプ３８の出力鏡３３に対向してビーム
スプリッタ３９及びコリメートレンズ系４０が設けられ
ている。
【００２１】一方、加工装置本体３１に昇降自在で、且
つ、ガイドレール４１により水平移動自在に支持された
加工ヘッド４２には、コリメートレンズ系４３、ビーム
スプリッタ４４、集光レンズ系４５が設けられている。
そして、加工装置本体３１側のコリメートレンズ系４０
と、加工ヘッド４２側のコリメートレンズ系４３との間
にはマルチモード光ファイバ４６が設けられている。ま
た、ビームスプリッタ４４の側方に対向してコリメート
レンズ系４７が設けられており、加工装置本体３１側の
レーザ発振器３２と、加工ヘッド４２側のコリメートレ
ンズ系４７との間にはシングルモード光ファイバ４８が
設けられている。
つ、ガイドレール４１により水平移動自在に支持された
加工ヘッド４２には、コリメートレンズ系４３、ビーム
スプリッタ４４、集光レンズ系４５が設けられている。
そして、加工装置本体３１側のコリメートレンズ系４０
と、加工ヘッド４２側のコリメートレンズ系４３との間
にはマルチモード光ファイバ４６が設けられている。ま
た、ビームスプリッタ４４の側方に対向してコリメート
レンズ系４７が設けられており、加工装置本体３１側の
レーザ発振器３２と、加工ヘッド４２側のコリメートレ
ンズ系４７との間にはシングルモード光ファイバ４８が
設けられている。
【００２２】この場合、マルチモード光ファイバ４６は
２つ以上のモードのレーザ光を伝搬することができ、シ
ングルモード光ファイバ４８は最低次のモードのレーザ
光を伝搬することができるものである。また、ビームス
プリッタ４４はシングルモード光ファイバ４８によりコ
リメートレンズ系４７を介して伝搬したレーザ光を所定
角度（本実施形態では９０°）に反射してマルチモード
光ファイバ４６に導く一方、このマルチモード光ファイ
バ４６から出射されたレーザ光を透過して集光レンズ系
４５に導くことができるようになっている。
２つ以上のモードのレーザ光を伝搬することができ、シ
ングルモード光ファイバ４８は最低次のモードのレーザ
光を伝搬することができるものである。また、ビームス
プリッタ４４はシングルモード光ファイバ４８によりコ
リメートレンズ系４７を介して伝搬したレーザ光を所定
角度（本実施形態では９０°）に反射してマルチモード
光ファイバ４６に導く一方、このマルチモード光ファイ
バ４６から出射されたレーザ光を透過して集光レンズ系
４５に導くことができるようになっている。
【００２３】ここで、上述した本実施形態のレーザ加工
装置による加工動作について説明する。
装置による加工動作について説明する。
【００２４】図示しない操作制御装置により加工ヘッド
４２を移動し、加工対象物Ｗにおける被加工表面に対向
する位置に停止する。この状態で、レーザ発振器３２か
らレーザ光Ｌ1 を出射すると、このレーザ光Ｌ1 はシン
グルモード光ファイバ４８により伝搬されてコリメート
レンズ系４７を通り、ビームスプリッタ４４にて所定角
度で反射し、コリメートレンズ系４３を介してマルチモ
ード光ファイバ４６に導かれる。そして、このマルチモ
ード光ファイバ４６より伝搬され、コリメートレンズ系
４０を通ってビームスプリッタ３９にて所定角度で反射
したレーザ光Ｌ 2 はレーザアンプ３８に至る。このレー
ザアンプ３８にて、レーザ光Ｌ2 は出力鏡３３を通って
増幅部３６にて増幅され、位相共役鏡３７により反射さ
れて再び増幅部３６にて増幅され、出力鏡３３を通って
出力される。そして、レーザアンプ３８から出力された
レーザ光Ｌ3 はビームスプリッタ３９にて所定角度で反
射し、コリメートレンズ系４０を介してマルチモード光
ファイバ４６により伝搬される。このマルチモード光フ
ァイバ４０で伝搬されたレーザ光Ｌ4 は、ビームスプリ
ッタ４４を透過して集光レンズ系４５により集光されて
加工対象物Ｗの表面に照射され、切断や溶接など所望の
加工が行われる。
４２を移動し、加工対象物Ｗにおける被加工表面に対向
する位置に停止する。この状態で、レーザ発振器３２か
らレーザ光Ｌ1 を出射すると、このレーザ光Ｌ1 はシン
グルモード光ファイバ４８により伝搬されてコリメート
レンズ系４７を通り、ビームスプリッタ４４にて所定角
度で反射し、コリメートレンズ系４３を介してマルチモ
ード光ファイバ４６に導かれる。そして、このマルチモ
ード光ファイバ４６より伝搬され、コリメートレンズ系
４０を通ってビームスプリッタ３９にて所定角度で反射
したレーザ光Ｌ 2 はレーザアンプ３８に至る。このレー
ザアンプ３８にて、レーザ光Ｌ2 は出力鏡３３を通って
増幅部３６にて増幅され、位相共役鏡３７により反射さ
れて再び増幅部３６にて増幅され、出力鏡３３を通って
出力される。そして、レーザアンプ３８から出力された
レーザ光Ｌ3 はビームスプリッタ３９にて所定角度で反
射し、コリメートレンズ系４０を介してマルチモード光
ファイバ４６により伝搬される。このマルチモード光フ
ァイバ４０で伝搬されたレーザ光Ｌ4 は、ビームスプリ
ッタ４４を透過して集光レンズ系４５により集光されて
加工対象物Ｗの表面に照射され、切断や溶接など所望の
加工が行われる。
【００２５】このとき、レーザ光は各種機器の通過時に
歪を受けて劣化を生じるが、本実施形態では、レーザア
ンプ３８に対してレーザ光の入射系と出射系とを対称、
つまり、１つのマルチモード光ファイバ４６により構成
し、レーザアンプ３８に位相共役鏡３７を設けているた
め、この劣化が適正に補正されることとなる。即ち、レ
ーザ発振器３２から出射されたレーザ光Ｌ1 はシングル
モード光ファイバ４８により伝搬されてビームスプリッ
タ４３に反射され、マルチモード光ファイバ４６により
伝搬されるときに、歪を受けて波形のレーザ光Ｌ2 とな
るが、その後、レーザアンプ３８の位相共役鏡３７では
反転したレーザ光Ｌ3 が出力され、進行方向に対して位
相が逆になったレーザ光Ｌ3 が再びマルチモード光ファ
イバ４６を逆方向に伝播するため、ここで歪を受けてビ
ーム品質が補正されて出力されることとなり、出力され
たレーザ光Ｌ4 はレーザ発振器３２から出射されたレー
ザ光Ｌ1 とほぼ同様の波形となり、集光レンズ系４５に
より集光したほぼ平面波のレーザ光Ｌ4 を加工対象物Ｗ
の表面に確実に照射し、切断や溶接作業を適正に行うこ
とができる。
歪を受けて劣化を生じるが、本実施形態では、レーザア
ンプ３８に対してレーザ光の入射系と出射系とを対称、
つまり、１つのマルチモード光ファイバ４６により構成
し、レーザアンプ３８に位相共役鏡３７を設けているた
め、この劣化が適正に補正されることとなる。即ち、レ
ーザ発振器３２から出射されたレーザ光Ｌ1 はシングル
モード光ファイバ４８により伝搬されてビームスプリッ
タ４３に反射され、マルチモード光ファイバ４６により
伝搬されるときに、歪を受けて波形のレーザ光Ｌ2 とな
るが、その後、レーザアンプ３８の位相共役鏡３７では
反転したレーザ光Ｌ3 が出力され、進行方向に対して位
相が逆になったレーザ光Ｌ3 が再びマルチモード光ファ
イバ４６を逆方向に伝播するため、ここで歪を受けてビ
ーム品質が補正されて出力されることとなり、出力され
たレーザ光Ｌ4 はレーザ発振器３２から出射されたレー
ザ光Ｌ1 とほぼ同様の波形となり、集光レンズ系４５に
より集光したほぼ平面波のレーザ光Ｌ4 を加工対象物Ｗ
の表面に確実に照射し、切断や溶接作業を適正に行うこ
とができる。
【００２６】また、本実施形態のレーザ加工装置では、
加工装置本体３１側にレーザ発振器３２、増幅部３６及
び位相共役鏡３７を有するレーザアンプ３８等を設ける
一方、加工ヘッド２４側にビームスプリッタ４４、集光
レンズ系４５等を設け、レーザ発振器３２とビームスプ
リッタ４４を可撓性を有するシングルモード光ファイバ
４８で、レーザアンプ３８と集光レンズ系４５を可撓性
を有するマルチモード光ファイバ４６で連結したこと
で、加工ヘッド４２の小型軽量化が図れ、装置全体の小
型軽量化も可能となり、更に、加工ヘッド４２の支持構
造を簡素化することで加工精度を向上することができ
る。
加工装置本体３１側にレーザ発振器３２、増幅部３６及
び位相共役鏡３７を有するレーザアンプ３８等を設ける
一方、加工ヘッド２４側にビームスプリッタ４４、集光
レンズ系４５等を設け、レーザ発振器３２とビームスプ
リッタ４４を可撓性を有するシングルモード光ファイバ
４８で、レーザアンプ３８と集光レンズ系４５を可撓性
を有するマルチモード光ファイバ４６で連結したこと
で、加工ヘッド４２の小型軽量化が図れ、装置全体の小
型軽量化も可能となり、更に、加工ヘッド４２の支持構
造を簡素化することで加工精度を向上することができ
る。
【００２７】なお、上述の実施形態では、レーザアンプ
３８とマルチモード光ファイバ４６との間にレーザ光を
所定角度で反射するビームスプリッタ３９を設けたが、
省略してもよい。
３８とマルチモード光ファイバ４６との間にレーザ光を
所定角度で反射するビームスプリッタ３９を設けたが、
省略してもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のレーザ加工装置によれば、レー
ザ発振器と増幅部及び位相共役鏡を有するレーザアンプ
とを第１光ファイバにて連結して入射系を構成する一
方、レーザアンプにて増幅され且つ反射されたレーザ光
を反射するビームスプリッタと集光レンズ系とを第２光
ファイバにて連結して出射系を構成したので、レーザ光
の入射系と出射系とが位相共役鏡を支点として対称に構
成されることとなり、レーザ発振器から発振されたレー
ザ光は入射系の機器で歪を受けるが、出射系の機器で逆
の歪を受けて補正されることとなり、加工対象物に確実
に照射して各種作業を適正に行うことができ、また、集
光レンズ系のみを加工ヘッドに搭載すればよく、この加
工ヘッドの小型軽量化を可能とすることができる。
ように請求項１の発明のレーザ加工装置によれば、レー
ザ発振器と増幅部及び位相共役鏡を有するレーザアンプ
とを第１光ファイバにて連結して入射系を構成する一
方、レーザアンプにて増幅され且つ反射されたレーザ光
を反射するビームスプリッタと集光レンズ系とを第２光
ファイバにて連結して出射系を構成したので、レーザ光
の入射系と出射系とが位相共役鏡を支点として対称に構
成されることとなり、レーザ発振器から発振されたレー
ザ光は入射系の機器で歪を受けるが、出射系の機器で逆
の歪を受けて補正されることとなり、加工対象物に確実
に照射して各種作業を適正に行うことができ、また、集
光レンズ系のみを加工ヘッドに搭載すればよく、この加
工ヘッドの小型軽量化を可能とすることができる。
【００２９】また、請求項２の発明のレーザ加工装置に
よれば、増幅部及び位相共役鏡を有するレーザアンプと
集光レンズ系とをマルチモード光ファイバにて連結して
入射系及び出射系を対称に構成し、集光レンズ系とマル
チモード光ファイバとの間にビームスプリッタを設けて
シングルモード光ファイバを介してレーザ発振器と連結
したので、レーザ発振器から発振されたレーザ光はマル
チモード光ファイバで歪を受けるが、往復伝搬するため
にその歪が打ち消されて補正されることとなり、加工対
象物に確実に照射して各種作業を適正に行うことがで
き、また、集光レンズ系及びビームスプリッタを加工ヘ
ッドに搭載すればよく、この加工ヘッドの小型軽量化を
可能とすることができる。
よれば、増幅部及び位相共役鏡を有するレーザアンプと
集光レンズ系とをマルチモード光ファイバにて連結して
入射系及び出射系を対称に構成し、集光レンズ系とマル
チモード光ファイバとの間にビームスプリッタを設けて
シングルモード光ファイバを介してレーザ発振器と連結
したので、レーザ発振器から発振されたレーザ光はマル
チモード光ファイバで歪を受けるが、往復伝搬するため
にその歪が打ち消されて補正されることとなり、加工対
象物に確実に照射して各種作業を適正に行うことがで
き、また、集光レンズ系及びビームスプリッタを加工ヘ
ッドに搭載すればよく、この加工ヘッドの小型軽量化を
可能とすることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置を
表す概略構成図である。
表す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置を
表す概略構成図である。
表す概略構成図である。
１１，３１ 加工装置本体
１２，３２ レーザ発振器
１３，３８ レーザアンプ
１７，３６ 増幅器
１８，３７ 位相共役鏡
１９ 第１マルチモード光ファイバ
２０，３９，４４ ビームスプリッタ
２４，４２ 加工ヘッド
２６，４５ 集光レンズ系
２７ 第２マルチモード光ファイバ
４６ マルチモード光ファイバ
４８ シングルモード光ファイバ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 赤羽 崇
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 4E068 CA01 CA05 CB08 CE08
5F072 AB01 JJ01 JJ05 JJ09 KK06
KK15 YY06
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ発振器と、該レーザ発振器から出
射されたレーザ光を伝搬する第１光ファイバと、該第１
光ファイバにより導かれたレーザ光を増幅する増幅部を
有すると共に増幅されたレーザ光を反射する位相共役鏡
を有するレーザアンプと、前記第１光ファイバの出射端
部と該レーザアンプとの間に配設されて該第１光ファイ
バにより導かれたレーザ光を透過すると共に該レーザア
ンプにて増幅され且つ反射されたレーザ光を所定角度に
反射するビームスプリッタと、該ビームスプリッタによ
り反射されたレーザ光を伝搬する第２光ファイバと、該
第２光ファイバにより導びかれたレーザ光を加工対象物
の表面に集光する集光レンズ系とを具えたことを特徴と
するレーザ加工装置。 - 【請求項２】 レーザ発振器と、該レーザ発振器から出
射されたレーザ光を伝搬するシングルモード光ファイバ
と、レーザ光を伝搬するマルチモード光ファイバと、該
マルチモード光ファイバの一端部より導かれたレーザ光
を増幅する増幅部を有すると共に増幅されたレーザ光を
反射して該マルチモード光ファイバの一端部に戻す位相
共役鏡を有するレーザアンプと、前記シングルモード光
ファイバにより導かれたレーザ光を所定角度に反射して
前記マルチモード光ファイバの他端部に導くと共に該マ
ルチモード光ファイバの他端部より導かれたレーザ光を
透過するビームスプリッタと、該ビームスプリッタを透
過したレーザ光を加工対象物の表面に集光する集光レン
ズ系とを具えたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234622A JP2003046166A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234622A JP2003046166A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003046166A true JP2003046166A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19066203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234622A Withdrawn JP2003046166A (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003046166A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044000A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Nippon Steel Corp | 加工深さを増加したレーザ加工装置 |
| JP2008513996A (ja) * | 2004-09-22 | 2008-05-01 | レイセオン・カンパニー | 位相共役レーザ用の空間的フィルタ |
| JP2011176116A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi Zosen Corp | レーザ媒質及びレーザ加工装置 |
| KR101397787B1 (ko) | 2011-12-27 | 2014-05-20 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 피가공물의 가공 방법 및 레이저 가공 장치 |
| CN104953448A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-09-30 | 浙江大学 | 多段锥度光纤相位共轭镜及其激光双程放大装置和方法 |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001234622A patent/JP2003046166A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513996A (ja) * | 2004-09-22 | 2008-05-01 | レイセオン・カンパニー | 位相共役レーザ用の空間的フィルタ |
| JP2008044000A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Nippon Steel Corp | 加工深さを増加したレーザ加工装置 |
| JP4690967B2 (ja) * | 2006-08-21 | 2011-06-01 | 新日本製鐵株式会社 | 加工深さを増加したレーザ加工装置 |
| JP2011176116A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi Zosen Corp | レーザ媒質及びレーザ加工装置 |
| KR101397787B1 (ko) | 2011-12-27 | 2014-05-20 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 피가공물의 가공 방법 및 레이저 가공 장치 |
| CN104953448A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-09-30 | 浙江大学 | 多段锥度光纤相位共轭镜及其激光双程放大装置和方法 |
| CN104953448B (zh) * | 2013-09-03 | 2017-12-01 | 浙江大学 | 一种多段锥度光纤相位共轭镜 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |