JP2003209307A - 固体レーザ装置及び固体レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力時の高品質のレーザビームの性能を十
分に発揮させる条件で導光させることができる固体レー
ザ装置を提供する。 【解決手段】 この固体レーザ装置は、固体レーザ発振
器５から出射されるレーザビーム６のビーム品質がレー
ザ出力により変化する固体レーザ装置において、前記レ
ーザビームのビーム品質が悪化するレーザ出力におい
て、前記レーザビームのビーム径を制限する開口部材１
１と、前記開口部材の開口を光ファイバ９の入射端面に
転写する転写光学系１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ装置及
びこれを用いた固体レーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体レーザは、ガスレーザと同様に大出
力が得られるため、レーザ加工機等に利用されている。
この固体レーザの利用方法としては、レーザ発振器から
出射させたレーザビームを直接に照射して用いる場合
や、レーザ発振器から出射させたレーザビームを光ファ
イバで照射しようとする目的箇所まで導光して照射する
場合などがある。特に、光ファイバを用いてレーザビー
ムを導光すると、照射位置を容易に変えることができ
る。

【０００３】レーザ加工国際フォーラム２０００講演概
要集、第７４頁には、従来の固体レーザ装置が記載され
ている。この従来の固体レーザ装置について、図８を用
いて説明する。この固体レーザ装置は、固体レーザ発振
器５５と、該固体レーザ発振器５５から出射されたレー
ザビーム５６ｂを導光するビーム導光光学系５７と、該
ビーム導光光学系５７からのレーザビーム５６ｃを光フ
ァイバ５９に集光して入射させるファイバ転写光学系５
８とを備える。次に、各構成部材について説明すると、
固体レーザ発振器５５は、励起部となるレーザ媒質５３
ａ、５３ｂと、部分反射ミラー５１と全反射ミラー５２
との間に該励起部を挟んで構成するレーザ共振器と、該
レーザ共振器から出射するレーザビーム５６ａを増幅す
る増幅媒質５４ａ、５４ｂとを備える。このレーザ媒質
５３ａ、５３ｂとしては、Ｎｄ：ＹＡＧからなる固体状
ロッド型媒質が用いられている。また、ビーム導光光学
系５７及びファイバ転写光学系５８は、それぞれ１枚の
レンズで構成されている。

【０００４】次に、この従来の固体レーザ装置の動作に
ついて説明する。レーザ共振器内の励起部であるレーザ
媒質５３ａ、５３ｂが発振条件を満たすことによりレー
ザ発振を起こし、部分反射ミラー５１からレーザビーム
５６ａが出射される。このレーザビーム５６ａは、増幅
媒質５４ａ、５４ｂによってさらに高出力化され、固体
レーザ発振器５５から出射される。次いで、ビーム導光
光学系５７とファイバ転写光学系５８とを介して光ファ
イバ５９の入射端面に集光され、入射させる。その後、
光ファイバ５９でレーザビームを導光し、例えば、加工
ヘッドに導かれてレーザ加工等に用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常、レーザビームの
出力は、出力を低出力から順に高出力へと上昇させてい
く必要がある。一方、通常のレーザビームは出力強度に
応じてビーム品質が変化することが知られている。例え
ば、図９に示すように出力強度が低出力の場合には、一
定の強度以上のレーザビームの範囲のビーム径は細く、
良好なビーム品質を有するが、出力が大きくなるにつれ
てビーム径の拡がりが大きくなり、中出力の場合に、集
光のしやすさ等の取扱いの尺度となるビーム品質が悪化
する。このとき、ファイバ転写光学系で集光されるレー
ザビームのビーム径もまた拡がる。このため、光ファイ
バの導光部以外にレーザビームが照射される場合があ
る。さらに、出力を上げていき、高出力になるとビーム
中心への強度分布が大きくなり、ビーム径の拡がりが小
さくなり、ビーム品質は再び良好となる。

【０００６】しかし、レーザビームを導光する光ファイ
バは、石英ガラス等からなる導光部分の周囲を樹脂等で
コーティングされているため、上記中出力の場合のよう
に導光部分に集光されなかったレーザビームが周辺の樹
脂部分に照射されると、高熱によって損傷する。そこ
で、レーザビームを光ファイバに入射させるには、レー
ザビーム径をファイバ端部でのファイバ径以下に調整し
ておく必要がある。また、レーザビームの出力を低出力
から中出力、高出力と上げていく各段階で光ファイバを
破損させることなく、集光させ、入射させるためには、
レーザビームのビーム径が最も広がる場合のビーム品質
が悪化する場合に対応させて光ファイバの入射端面に入
射させる条件を設定しておかなければならない。このた
め、レーザビームを、本来の良好なビーム品質を発揮さ
せる条件で導光させることができない。そこで、レーザ
加工等に用いた場合でも十分なレーザ加工性能が得られ
なかった。

【０００７】また、光ファイバから出射されるレーザビ
ームの品質は、ファイバに入射するレーザビームのビー
ム品質の一番悪い状態にならう性質がある。そのため、
図９に示すように高出力領域ではビーム品質がよくて
も、レーザビームの出力を低出力から高出力に上げてい
く過程で途中にビーム品質が悪い状態が存在する場合に
は、高出力時のビーム品質も悪化してしまう。したがっ
て、高出力時に良好なビーム品質を発生するレーザ発振
器であっても、途中のビーム品質の悪い出力域を必ず通
過するため、ビーム品質が律速され、レーザ加工性能が
十分に発揮されなかった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、低出力から高出
力へと出力を上昇させていく段階でのビーム品質が悪い
状態を経由する場合にも、光ファイバを損傷させること
なく、高出力時の高品質のレーザビームの性能を十分に
発揮させる条件で導光させることができる固体レーザ装
置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体レーザ
装置は、固体レーザ発振器から出射されるレーザビーム
のビーム品質がレーザ出力により変化する固体レーザ装
置において、前記レーザビームのビーム品質が悪化する
レーザ出力において、前記レーザビームのビーム径を制
限する開口部材と、前記開口部材の開口を光ファイバの
入射端面に転写する転写光学系とを備えたことを特徴と
する。

【００１０】また、本発明に係る固体レーザ装置は、前
記固体レーザ装置であって、前記転写光学系は、導光レ
ンズと集光レンズとを備え、前記開口部材の口径Ｄ
_ｏｐｅｎは、前記光ファイバの導光部の口径をＤ_{ｆｉｂ
ｅｒ}とし、前記導光レンズの焦点距離をｆ_{ｇｕｉｄｅ}と
し、前記集光レンズの焦点距離をｆ_ｃｏｎｄとした場合
に、Ｄ_ｏｐｅｎ≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}・ｆ_{ｇｕｉｄｅ}／ｆ
_ｃｏｎｄを満たす範囲であることを特徴とする。

【００１１】さらに、本発明に係る固体レーザ装置は、
前記固体レーザ装置であって、前記転写光学系と前記光
ファイバの入射端面は、前記転写光学系で集光されたレ
ーザビームの前記光ファイバの入射端面の位置における
ビーム径が、前記光ファイバの導光部の口径以下となる
ように配置されたことを特徴とする。

【００１２】またさらに、本発明に係る固体レーザ装置
は、前記固体レーザ装置であって、前記転写光学系は１
枚以上のレンズからなり、前記光ファイバの入射端面に
レーザビームを集光させるレンズと前記光ファイバの間
隔は前記レンズの焦点距離と実質的に等しくすることを
特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る固体レーザ装置は、前
記固体レーザ装置であって、前記転写光学系は、前記レ
ーザビームを平行ビームに変換する２枚のレンズを含む
ことを特徴とする。

【００１４】本発明に係る固体レーザ加工装置は、前記
固体レーザ装置と、レーザビームを被加工物に照射して
前記被加工物を加工する加工ヘッドと、前記固体レーザ
装置の前記転写光学系と前記加工ヘッドとの間に接続さ
れ、前記レーザビームを前記固体レーザ装置から前記加
工ヘッドに導光する光ファイバとを備えたことを特徴と
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る固体レ
ーザ装置について、添付図面を用いて説明する。なお、
実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

【００１６】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る固体レーザ装置について図１から図５の（ａ）及び
（ｂ）を用いて説明する。この固体レーザ装置は、図１
の概略図に示すように、固体レーザ発振器５と、該固体
レーザ発振器５から出射されたレーザビーム６ｂの径を
制限する開口部材１１と、該開口部材１１の開口を介し
て出射するレーザビーム６ｂを光ファイバ９の入射端に
転写して入射させる転写光学系１０とを備える。この開
口部材１１を設けたことによって、レーザビームの出力
を低出力から高出力に上昇させて、ビーム品質の悪い、
ビーム径が拡大する中出力領域を経由する場合にも、ビ
ーム品質の悪い成分をカットして、所定のビーム径のレ
ーザビームとできる。これによって、出力上昇時にも高
出力時の高品質のレーザビームを光ファイバ９に導光さ
せる条件を維持することができ、レーザ加工等に用いた
場合にも十分なレーザ加工性能を発揮させることができ
る。

【００１７】次に、各構成部材について説明すると、固
体レーザ発振器５は、励起部となるレーザ媒質３ａ、３
ｂと、部分反射ミラー１と全反射ミラー２との間に該励
起部を挟んで構成するレーザ共振器と、該レーザ共振器
から出射するレーザビーム６ａを増幅する増幅媒質４
ａ、４ｂとを備える。このレーザ媒質３ａ、３ｂとして
は、Ｎｄ：ＹＡＧからなる固体状ロッド型媒質が用いら
れている。なお、レーザ媒質としては、Ｎｄ：ＹＡＧに
限定されず、他の固体レーザ媒質を用いてもよい。ま
た、転写光学系１０は、導光レンズ７、集光レンズ８で
構成されている。なお、このレンズ７、８は、それぞれ
複数枚のレンズで構成されていてもよい。

【００１８】さらに、この開口部材１１について説明す
る。この開口部材１１は、中央にレーザビームを通過さ
せる開口を設けている。また、高出力時のレーザビーム
が高品質の場合は、損失なく開口を通過できるように開
口の口径をあらかじめ設定しておいてもよい。この場合
に、ビーム品質の悪い中出力領域のレーザビームのビー
ム品質の悪い成分をカットするように、中出力領域のビ
ーム径より開口を狭く、例えば、ビームエネルギーの５
％以上をカットするように設定するのが好ましい。ま
た、開口部材１１の開口の口径は固定する場合に限られ
ず、可変型としてもよい。

【００１９】さらに、この固体レーザ装置の動作につい
て説明する。まず、レーザ共振器内の励起部であるレー
ザ媒質３ａ、３ｂが発振条件を満たすことによりレーザ
発振を起こし、部分反射ミラー１からレーザビーム６ａ
が出射される。このレーザビーム６ａは、増幅媒質４
ａ、４ｂによってさらに高出力化され、固体レーザ発振
器５から出射される。次いで、開口部材１１で所定のビ
ーム径以上となった場合には、開口の口径で制限され
る。この場合、低出力時には、図２に示すように、ビー
ム品質がよいため開口部材１１の位置でのビーム径は細
く、開口部材１１を通過し、ビーム径は開口によっては
制限されない。出力を上げていき、中出力になった場合
には、図３に示すように、ビーム品質が悪く、開口部材
１１でのビーム径が拡がってしまうが、開口部材１１に
よって一定のビーム径に制限され、集光させにくくビー
ム品質を悪くさせる成分は開口部材１１で遮断すること
ができる。さらに出力を上げて高出力となった場合に
は、図４に示すように、ビーム品質が良好となるので開
口部材１１の位置でビーム径は拡がることなく開口を通
過する。その後、転写光学系１０を構成する導光レンズ
７と集光レンズ８とを介して、開口部材１１での開口径
を光ファイバ９の入射端面に転写する条件（「転写条
件」）で光ファイバ９の入射端面に集光され、入射させ
る。その後、光ファイバ９でレーザビームを導光させ
る。この固体レーザ装置によって光ファイバに導光され
るレーザビームは、例えば、光ファイバから加工ヘッド
に導かれてレーザ加工等に用いることができる。この場
合には、高出力で高品質のレーザビームを損失を受ける
ことなく導光レンズ７、集光レンズ８を介して光ヘッド
９に入射させることができる。

【００２０】また、上記の「転写条件」について説明す
る。この転写条件とは、開口部材の位置のレーザビーム
のビーム径を転写光学系１０を用いて変換し、光ファイ
バの入射端面に入射させる条件である。この固体レーザ
装置では、転写光学系１０として、導光レンズ７及び集
光レンズ８を用いて開口部材１１の開口、すなわちビー
ム径を光ファイバ９の入射端面の口径以下のビーム径に
変換している。ここで導光レンズ７の焦点距離をｆ
_{ｇｕｉｄｅ}、集光レンズ８の焦点距離をｆ_ｃｏｎｄとす
ると、開口部材１１、導光レンズ７、集光レンズ８、光
ファイバ９の入射端面は、それぞれ次の関係を満たすよ
うに配置される。 （１）開口部材１１と導光レンズ７との間隔を、ｆ
_{ｇｕｉｄｅ}とする。 （２）導光レンズ７と集光レンズ８との間隔を、ｆ
_{ｇｕｉｄｅ}＋ｆ_ｃｏｎｄとする。 （３）集光レンズ８から光ファイバ９の入射端面との間
隔は、図５の（ａ）または（ｂ）に示すように、光ファ
イバ９の入射端面におけるビーム径が光ファイバの導光
部の口径以下となる範囲に配置する。この場合、光ファ
イバ９の入射端面の位置におけるビーム径をｄ_ｉｎと
し、該入射端面の口径をＤ_{ｆｉｂｅｒ}すると、 ｄ_ｉｎ≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ} を満たすように集光レンズ８と光ファイバ９の入射端面
とを配置すればよい。これによってレーザビームを損失
なく光ファイバ９に入射させることができる。

【００２１】なお、特開２００１−９４１７７号公報に
は、レーザ発振装置の出射点と光ファイバの入射点との
間に、出射点Ｄ１と入射点Ｄ２のビーム径比Ｄ１：Ｄ２
と同じ比の焦点距離ｆ１：ｆ２を有する２枚の凸レンズ
を所定位置に設置した固体レーザ光投射装置が記載され
ている。これは、単に光学的な転写条件について記載し
ているものであって、本発明における出力変化に伴って
ビーム品質が悪化した場合の拡がったビーム径に関する
調整に関するものではない。

【００２２】さらに、開口部材１１、導光レンズ７及び
集光レンズ８のそれぞれの配置は上記の場合に限られる
ことなく、それぞれの間隔を適宜変化させて、図５の
（ａ）及び（ｂ）に示すように、光ファイバ９の入射端
面におけるビーム径ｄ_ｉｎが光ファイバ９の導光部の口
径Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}以下となるようにしてもよい。これによ
って転写条件を満たすことができ、レーザビームを損失
させることなく光ファイバ９に入射させることができ
る。

【００２３】また、開口部材１１の口径Ｄ_ｏｐｅｎは、
光ファイバ９の導光部の口径Ｄ_{ｆｉ ｂｅｒ}への転写条件
を満たすように決められる。具体的には、開口部材の口
径Ｄ _ｏｐｅｎで最大径を制限されたビーム径ｄ_ｏｐｅｎ
（＝Ｄ_ｏｐｅｎ）は、導光レンズ７、集光レンズ８を介
して光ファイバ９の入射端面でビーム径ｄ_ｉｎに変換さ
れる。その関係は、上記光学配置から、次式 ｄ_ｏｐｅｎ：ｄ_ｉｎ＝ｆ_{ｇｕｉｄｅ}：ｆ_ｃｏｎｄ を満たしている。さらに、上述の通り、光ファイバ９の
入射端面でのビーム径ｄ _ｉｎは導光部の口径Ｄ
_{ｆｉｂｅｒ}より小さくする必要がある。そこで、ｄ_ｉｎ
≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}の条件と合せると、開口部材１１でのビ
ーム径ｄ_ｏｐｅｎ、即ち、開口部材の口径Ｄ
_ｏｐｅｎは、次式を満たす範囲が好ましい。 Ｄ_ｏｐｅｎ≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}・ｆ_{ｇｕｉｄｅ}／ｆ_ｃｏｎｄ これによって、この開口部材１１でビーム径ｄ_ｏｐｅｎ
に最大径を制限されたレーザビームを光ファイバ９の入
射端面に損失なく入射させることができる。

【００２４】実施の形態２．本発明の実施の形態２に係
る固体レーザ装置について、図５の（ｃ）を用いて説明
する。この固体レーザ装置は、実施の形態１に係る固体
レーザ装置と比較すると、転写光学系を構成する集光レ
ンズ８と光ファイバ９の入射端面との間隔が集光レンズ
８の焦点距離と実質的に同一である点で相違する。この
ような条件で集光レンズ８と光ファイバ９とを配置する
条件を「集光転写条件」といい、これによって、レーザ
ビームの最も細くなるビームウエイストで入射端面から
入射させることができ、さらに良好なビーム品質でレー
ザビームを導光することができる。

【００２５】実施の形態３．本発明の実施の形態３に係
る固体レーザ装置について、図６を用いて説明する。こ
の固体レーザ装置は、実施の形態１に係る固体レーザ装
置と比較すると、転写光学系において、レーザビームを
平行ビームにする２つの凸レンズ３１ａ、３１ｂを含む
点で相違する。この２つの凸レンズ３１ａ、３１ｂによ
って、レーザビーム６ｂを平行ビーム６ｄに変換するこ
とができる。通常、固体レーザ装置は、図１における転
写光学系１０中にビームダンパ等の付加的な光学装置を
挿入する場合がある。このような場合にも平行ビーム６
ｄとすることによって挿入位置に関係なくビーム径が一
定であるので、挿入位置の自由度がとれるなど、取扱い
が容易となる。

【００２６】実施の形態４．本発明の実施の形態４に係
る固体レーザ加工装置について、図７を用いて説明す
る。この固体レーザ加工装置は、図７に示すように、実
施の形態１に記載の固体レーザ装置と、加工ヘッド４４
と、該固体レーザ装置の転写光学系１０と加工ヘッド４
４との間に接続されレーザビームを導光する光ファイバ
９とを備える。この固体レーザ加工装置は、上記固体レ
ーザ装置から光ファイバ９を介して加工ヘッド４４に高
品質のレーザビームを導光できるので、十分なレーザ加
工性能を発揮させることができる。

【００２７】この加工ヘッド４４の各構成部分につい
て、図７を用いて説明する。この加工ヘッドは、光ファ
イバ９の出射端面から出射されるレーザビーム４３ａを
平行ビーム４３ｂに変換するコリメータレンズ４１と、
該平行ビーム４３ｂを被加工物４５に集光し、レーザ加
工する加工レンズ４２とを備えている。なお、加工ヘッ
ド４４を構成するレンズは上記２枚に限られず、３枚以
上のレンズから構成されていてもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る固体レーザ装置によれば、
レーザビームのビーム品質が悪くなるレーザ出力におい
て、ビーム径を制限する開口部材を設けたので、低出力
から高出力まで出力を上げながら光ファイバに集光した
場合にも、光ファイバの入射端面に一定のビーム径のレ
ーザビームを入射させることができる。これによって、
出力に依存してビーム径が拡大する等のビーム品質が悪
化した場合であっても、開口部材によって拡大したビー
ム径のビーム品質の悪い成分をカットできる。また、開
口部材の開口を光ファイバの入射端面に転写する転写光
学系をさらに備える。上記開口部材によってレーザビー
ムの径を制限できるので、出力を上昇させている間のビ
ーム径が拡大した場合にも拡大し、ビーム品質が悪化し
た成分を遮断できる。そのため、転写光学系から光ファ
イバの入射端面に集光されるビーム径の拡大を防ぐこと
ができる。また、その後、高出力に達した場合には、良
好なビーム品質のレーザビームをほとんど損失なく光フ
ァイバに入射させることができる。そこで、出力上昇時
には、光ファイバの導光部以外へのレーザビームの照射
を防止でき、樹脂部等の損傷による光ファイバ破損を防
ぐことができる。また、高出力に達した後は、良好なビ
ーム品質のレーザビームを導光する条件を保つことがで
きるので、レーザ加工機に用いた場合にも良好なレーザ
加工性能を発揮させることができる。

【００２９】また、本発明に係る固体レーザ装置によれ
ば、開口部材の口径Ｄ_ｏｐｅｎは次式を満たす範囲とし
ている。 Ｄ_ｏｐｅｎ≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}・ｆ_{ｇｕｉｄｅ}／ｆ_ｃｏｎｄ これによって、この開口部材の口径Ｄ_ｏｐｅｎに制限さ
れたレーザビームを光ファイバの入射端面に損失なく入
射させることができる。

【００３０】さらに、本発明に係る固体レーザ装置によ
れば、転写光学系と光ファイバの入射端面とを、光ファ
イバの入射端面におけるビーム径が光ファイバの導光部
の口径以下となる範囲に配置する。これによってレーザ
ビームを損失なく光ファイバに入射させることができ
る。

【００３１】またさらに、本発明に係る固体レーザ装置
によれば、転写光学系を構成する集光レンズと光ファイ
バの入射端面との間隔を集光レンズの焦点距離と実質的
に同一としている。このような集光転写条件で集光レン
ズと光ファイバとを配置することによって、レーザビー
ムを最も細くなるビームウエイストで入射端面から入射
させることができ、さらに良好なビーム品質でレーザビ
ームを導光させることができる。

【００３２】また、本発明に係る固体レーザ装置によれ
ば、転写光学系にレーザビームを平行ビームとする２枚
のレンズを備えている。これによって該転写光学系にお
いて、装置を挿入する場合、挿入位置に関係なくビーム
径が一定であるので、挿入位置の自由度がとれるなど、
取扱いが容易となる。

【００３３】本発明に係る固体レーザ加工装置によれ
ば、上記固体レーザ装置から光ファイバを介して加工ヘ
ッドに高品質のレーザビームを導光できるので、十分な
レーザ加工性能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る固体レーザ装置
の概略図である。

【図２】 レーザビームの出力が低出力の場合に、開口
部材を通過するレーザビームを示す概略図である。

【図３】 レーザビームの出力が中出力の場合に、開口
部材を通過するレーザビームを示す概略図である。

【図４】 レーザビームの出力が高出力の場合に、開口
部材を通過するレーザビームを示す概略図である。

【図５】 （ａ）は、集光レンズと光ファイバの入射端
面との間隔が集光レンズの焦点距離より近い場合を示す
概略図であり、（ｂ）は、集光レンズと光ファイバの入
射端面との間隔が集光レンズの焦点距離より遠い場合を
示す概略図であり、（ｃ）は、本発明の実施の形態２に
係る固体レーザ装置の概略図である

【図６】 本発明の実施の形態３に係る固体レーザ装置
の概略図である

【図７】 本発明の実施の形態４に係る固体レーザ装置
の概略図である

【図８】 従来の固体レーザ装置を示す概略図である。

【図９】 レーザビームの出力とビーム品質との間の関
係を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 部分反射ミラー、２ 反射ミラー、３ａ、３ｂ レ
ーザ媒質、４ａ、４ｂ増幅媒質、５ 固体レーザ発振
器、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ レーザビーム、７導光レ
ンズ、８ 集光レンズ、９ ファイバ、１０ 転写光学
系、１１ 開口部材、３１ａ、３１ｂ 導光レンズ、４
１ コリメートレンズ、４２ 加工レンズ、４３ａ、４
３ｂ、４３ｃ レーザビーム、４４ 加工ヘッド、４５
被加工物、５１ 部分反射ミラー、５２ 反射ミラ
ー、５３ａ、６３ｂ レーザ媒質、５４ａ、５４ｂ 増
幅媒質、５５ 固体レーザ発振器、５６ａ、５６ｂ、５
６ｃレーザビーム、５７ 導光レンズ、５８ 集光レン
ズ、５９ ファイバ、１０１ 転写光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬口 正記 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CA01 CA07 CB08 CD01 CD08 CD10 CD14 CE08 5F072 AB00 KK09 KK30 YY06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体レーザ発振器から出射されるレーザ
   ビームのビーム品質がレーザ出力により変化する固体レ
   ーザ装置において、 前記レーザビームのビーム品質が悪化するレーザ出力に
   おいて、前記レーザビームのビーム径を制限する開口部
   材と、 前記開口部材の開口を光ファイバの入射端面に転写する
   転写光学系とを備えたことを特徴とする固体レーザ装
   置。
2. 【請求項２】 前記転写光学系は、導光レンズと集光レ
   ンズとを備え、 前記開口部材の口径Ｄ_ｏｐｅｎは、前記光ファイバの導
   光部の口径をＤ_{ｆｉｂ ｅｒ}とし、前記導光レンズの焦点
   距離をｆ_{ｇｕｉｄｅ}とし、前記集光レンズの焦点距離を
   ｆ_ｃｏｎｄとした場合に、 Ｄ_ｏｐｅｎ≦Ｄ_{ｆｉｂｅｒ}・ｆ_{ｇｕｉｄｅ}／ｆ_ｃｏｎｄ を満たす範囲であることを特徴とする請求項１に記載の
   固体レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記転写光学系と前記光ファイバの入射
   端面は、前記転写光学系で転写されたレーザビームの前
   記光ファイバの入射端面の位置における開口径が、前記
   光ファイバの導光部の口径以下となるように配置された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体レーザ装
   置。
4. 【請求項４】 前記転写光学系は１枚以上のレンズから
   なり、 前記光ファイバの入射端面にレーザビームを転写させる
   レンズと前記光ファイバの間隔は前記レンズの焦点距離
   と実質的に等しくすることを特徴とする請求項１から３
   のいずれか一項に記載の固体レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記転写光学系は、前記レーザビームを
   平行ビームに変換する２枚のレンズを含むことを特徴と
   する請求項１から４のいずれか一項に記載の固体レーザ
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項に記載の
   前記固体レーザ装置と、 レーザビームを被加工物に照射して前記被加工物を加工
   する加工ヘッドと、 前記固体レーザ装置の前記転写光学系と前記加工ヘッド
   との間に接続され、前記レーザビームを前記固体レーザ
   装置から前記加工ヘッドに導光する光ファイバとを備え
   たことを特徴とする固体レーザ加工装置。