JP2019181534A - Laser oscillator and laser processing device using the same - Google Patents

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Abstract

To provide a laser oscillator, in which a light emission part can be switched or an output ratio of an allocated laser beam can be changed.SOLUTION: A laser oscillator 10 comprises at least a plurality of laser modules 11 which emit laser beams LB1-LB4 of TE polarization respectively and a beam coupler 12 that couples and emits the plurality of laser beams. The beam coupler 12 has: a plurality of light emitting parts LI1-LI4, a 1/2 wavelength plate HWP1 that varies the laser beams from the TE polarization to TM polarization, and a polarization beam splitter PBS3 that transmits the laser beams of the TE polarization therethrough, while reflecting the laser beams of the TM polarization. The 1/2 wavelength plate HWP1 is arranged on optical paths of the laser beams LB3 and LB4, and the laser beams LB3 and LB4 are reflected on the polarization beam splitter PBS3, while the laser beams LB1 and LB2 are transmitted through the polarization beam splitter PBS3.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser oscillator and a laser processing apparatus using the same.

近年、金属の切断や溶接を行うのに高出力のレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置が多用されている。特に、金属の厚板切断には4kW以上の出力を有するレーザ発振器を用いることが多い。一方、金属の薄板切断やレーザマーキング加工等では2kW以下の出力のレーザ発振器を用いることが多い。このように、加工用途によって適切なレーザ出力が異なるが、レーザ加工装置は高価であるため、1台のレーザ加工装置が多用途で用いられることが多い。   In recent years, a laser processing apparatus equipped with a high-power laser oscillator has been widely used for cutting and welding metals. In particular, a laser oscillator having an output of 4 kW or more is often used for cutting a thick metal plate. On the other hand, a laser oscillator with an output of 2 kW or less is often used for cutting a thin metal plate or laser marking. As described above, although the appropriate laser output varies depending on the processing application, since the laser processing apparatus is expensive, one laser processing apparatus is often used for many purposes.

しかし、4kWの出力を有するレーザ発振器を用いて2kWの出力のレーザビームを出射する場合は、本来の実力の半分しか利用しておらず、非効率である。   However, when a laser beam having an output of 2 kW is emitted using a laser oscillator having an output of 4 kW, only half of the original ability is used, which is inefficient.

そこで、従来、高出力レーザから出射されたレーザビームをガルバノミラーに保持されたミラーで走査して、互いに異なる光ファイバに導入するとともに、光ファイバへのレーザビーム入射時間を制御して、所望のデューティー比でレーザビームを時分割して出射する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, a laser beam emitted from a high-power laser is scanned by a mirror held by a galvano mirror and introduced into different optical fibers, and the laser beam incident time on the optical fiber is controlled to obtain a desired value. A technique for emitting a laser beam in a time-division manner with a duty ratio has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第3004625号公報Japanese Patent No. 3004625

しかし、特許文献1に開示された従来技術では、ミラーで走査されたレーザビームを光ファイバに結合させるのに高精度の制御を必要としていた。また、レーザビームを走査するガルバノミラー等の走査器が高価かつ大型なものとなっていた。さらに、この従来技術では、レーザビームを分配して同時に出射することはできなかった。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, high-precision control is required to couple a laser beam scanned by a mirror to an optical fiber. In addition, a scanner such as a galvanometer mirror that scans a laser beam is expensive and large. Furthermore, in this prior art, it was not possible to distribute and emit the laser beam at the same time.

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、簡便な構成及び操作で、光出射部の切替え又はレーザビームの分配を可能にするレーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a laser oscillator and a laser processing apparatus using the laser oscillator that enable switching of a light emitting portion or distribution of a laser beam with a simple configuration and operation. There is.

上記目的を達成するため、本発明に係るレーザ発振器は、主たる偏光状態が第1の偏光状態であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュールと、該複数のレーザモジュールから出射された複数のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、入射したレーザビームを前記第1の偏光状態から前記第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる複数の偏光部材と、前記第1の偏光状態を有するレーザビームを透過させる一方、前記第2の偏光状態を有するレーザビームを反射する偏光ビームスプリッタと、前記ビーム結合器内で結合されたレーザビームが出射される複数の光出射部と、を少なくとも有し、一の偏光部材及び他の偏光部材は、それぞれ少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記複数のレーザビームのうち少なくとも1つのレーザビームは、第1の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射される一方、少なくとも1つのレーザビームは、前記第1の方向と交差する第2の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射され、前記第1の方向に進行する少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に前記一の偏光部材が配されるか、又は前記第2の方向に進行する少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に前記他の偏光部材が配されることで、前記一の偏光部材または前記他の偏光部材を透過したレーザビームは、前記偏光ビームスプリッタによって前記第1又は第2の方向のうち前記偏光ビームスプリッタに入射するまでの進行方向とは異なる方向に反射される一方、前記一の偏光部材又は前記他の偏光部材を透過しないレーザビームは前記偏光ビームスプリッタを透過することを特徴とする。   To achieve the above object, a laser oscillator according to the present invention includes a plurality of laser modules each emitting a laser beam whose main polarization state is a first polarization state, and a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser modules. Are combined to emit one or more laser beams, and the laser beam emitted from the beam combiner is condensed so as to have a predetermined beam diameter and guided to a transmission fiber. A condensing unit, wherein the beam combiner changes the incident laser beam from the first polarization state to a second polarization state different from the first polarization state; A polarization beam splitter that transmits a laser beam having one polarization state and reflects a laser beam having the second polarization state; and A plurality of light emitting portions from which laser beams combined in the chamber are emitted, and one polarizing member and the other polarizing member each have a predetermined position and an optical path on the optical path of at least one laser beam. And at least one of the plurality of laser beams travels in a first direction and is incident on the polarization beam splitter, while at least one of the plurality of laser beams is incident on the polarization beam splitter. The laser beam travels in a second direction intersecting the first direction, is incident on the polarization beam splitter, and is at a predetermined position on the optical path of at least one laser beam traveling in the first direction. One polarizing member is arranged, or the other polarizing member is arranged at a predetermined position on the optical path of at least one laser beam traveling in the second direction, The laser beam transmitted through one polarizing member or the other polarizing member is reflected by the polarizing beam splitter in a direction different from the traveling direction of the first or second direction until it enters the polarizing beam splitter. On the other hand, the laser beam that does not pass through the one polarizing member or the other polarizing member passes through the polarizing beam splitter.

この構成によれば、所定のレーザビームの光路上に一の偏光部材又は他の偏光部材を配置させるという簡単な操作で、レーザビームLBが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、一及び他の偏光部材として良く知られた1/2波長板等を用いることができる。   According to this configuration, the light emitting portion from which the laser beam LB is emitted can be switched or the laser beam can be distributed by a simple operation of placing one polarizing member or another polarizing member on the optical path of the predetermined laser beam. It becomes possible to do. Further, a half-wave plate well known as one and other polarizing members can be used.

また、本発明に係る別のレーザ発振器は、主たる偏光状態が第1の偏光状態であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュールと、該複数のレーザモジュールから出射された複数のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、入射したレーザビームを前記第1の偏光状態から前記第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる複数の偏光部材と、前記第1の偏光状態を有するレーザビームを透過させる一方、前記第2の偏光状態を有するレーザビームを反射する偏光ビームスプリッタと、前記ビーム結合器内で結合されたレーザビームが出射される複数の光出射部と、を少なくとも有し、前記偏光部材は、少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記複数のレーザビームのうち少なくとも1つのレーザビームは、第1の方向に進行し、少なくとも2つのレーザビームは、前記第1の方向と交差する第2の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射され、前記第2の方向に進行する少なくとも2つのレーザビームのそれぞれの光路上に前記偏光部材がそれぞれ配されることで、前記複数の光出射部のうち少なくとも2つの光出射部からレーザビームが出射されることを特徴とする。   Another laser oscillator according to the present invention combines a plurality of laser modules each emitting a laser beam whose main polarization state is the first polarization state, and a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser modules. A beam combiner for emitting one or more laser beams, and a condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam combiner so as to have a predetermined beam diameter and guiding it to a transmission fiber The beam combiner includes: a plurality of polarization members that change an incident laser beam from the first polarization state to a second polarization state different from the first polarization state; and the first polarization A polarization beam splitter that transmits a laser beam having a state while reflecting a laser beam having the second polarization state, and is coupled in the beam combiner. A plurality of light emitting portions from which the laser beam is emitted, and the polarizing member is movable between a predetermined position on the optical path of the at least one laser beam and a predetermined position outside the optical path. Provided, at least one of the plurality of laser beams travels in a first direction, and at least two laser beams travel in a second direction intersecting the first direction and are polarized The polarizing member is disposed on each optical path of at least two laser beams that enter the beam splitter and travel in the second direction, so that at least two light emitting units among the plurality of light emitting units are provided. A laser beam is emitted from.

この構成によれば、所定の複数のレーザビームの光路上に偏光部材をそれぞれ配置させるという簡単な操作で、レーザビームが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、偏光部材として良く知られた1/2波長板等を用いることができる。   According to this configuration, the light emitting unit from which the laser beam is emitted can be switched or the laser beam can be distributed by a simple operation of arranging the polarizing members on the optical paths of the predetermined laser beams. It becomes possible. Further, a half-wave plate well known as a polarizing member can be used.

また、本発明に係るさらなる別のレーザ発振器は、上記のレーザ発振器の構成に加えて、前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが結合されていることを特徴とする。   In addition to the configuration of the laser oscillator described above, the laser beam emitted from the beam combiner to the outside of the beam combiner may be combined with the condensing unit. The transmission fiber is coupled to each of the plurality of condensing units.

この構成によれば、レーザ発振器で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器で生成された1つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。   According to this configuration, a plurality of laser beams generated by the laser oscillator can be simultaneously emitted to the outside, and one or more laser beams generated by the laser oscillator can be emitted toward different locations. .

本発明に係るレーザ加工装置は、上記さらなる別のレーザ発振器と、複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、前記偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とする。   The laser processing apparatus according to the present invention includes at least another laser oscillator described above, a laser beam emission head attached to each of emission ends of the plurality of transmission fibers, and a control unit that controls the operation of the polarization member. It is characterized by having.

この構成によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。   According to this configuration, switching of the laser beam and distribution of the laser beam can be performed easily, so that the productivity of the laser processing step can be improved.

以上説明したように、本発明に係るレーザ発振器によれば、簡単な構成及び操作でレーザビームの切り替えや、レーザビームの分配が可能となる。また、本発明に係るレーザ加工装置によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。   As described above, according to the laser oscillator of the present invention, the laser beam can be switched and the laser beam can be distributed with a simple configuration and operation. Further, according to the laser processing apparatus of the present invention, the switching of the laser beam and the distribution of the laser beam can be easily performed, so that the productivity of the laser processing process can be improved.

本発明の実施形態1に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. ビーム結合器の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a beam combiner. レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of switching a laser beam emission part. レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of laser beam distribution. 分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of changing the output ratio of the distributed laser beam. 本発明の実施形態2に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of the laser beam distribution which concerns on Embodiment 2 of this invention. 分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す別の模式図である。It is another schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of changing the output ratio of the distributed laser beam. 分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成を示すさらなる別の模式図である。It is another schematic diagram which shows the internal structure of the beam combiner at the time of changing the output ratio of the distributed laser beam further. 本発明の実施形態3に係るレーザ加工装置の使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or its application.

(実施形態1)
[レーザ加工装置の構成]
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を、図2は、ビーム結合器の内部構成の模式図を、図3は、レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。
(Embodiment 1)
[Configuration of laser processing equipment]
1 shows the configuration of the laser processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner, and FIG. 3 shows the internal configuration of the beam combiner when the laser beam emitting section is switched. The schematic diagram of each is shown.

レーザ加工装置100は、レーザ発振器10とレーザビーム出射ヘッド30,31と伝送ファイバ40,41と制御部50とを備えている。レーザ発振器10と伝送ファイバ40,41におけるレーザビームLBが入射される端部(以下、単に入射端という。また、伝送ファイバ40,41におけるレーザビームが出射される端部を、以下、単に出射端という。)とは筐体70内に収容されている。また、レーザ発振器10は図示しない電源から電力が供給されてレーザ発振を行う。   The laser processing apparatus 100 includes a laser oscillator 10, laser beam emitting heads 30 and 31, transmission fibers 40 and 41, and a control unit 50. End portions of the laser oscillator 10 and the transmission fibers 40 and 41 where the laser beam LB is incident (hereinafter simply referred to as incident ends. Further, the end portions of the transmission fibers 40 and 41 where the laser beam is emitted are hereinafter simply referred to as emission ends. Is housed in the housing 70. The laser oscillator 10 performs laser oscillation when power is supplied from a power source (not shown).

レーザ発振器10は、複数のレーザモジュール11とビーム結合器12と複数の集光ユニット20と、を有している。レーザモジュール11は、異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザダイオードまたはレーザアレイからなり、レーザモジュール11内で波長合成されたレーザビームが各レーザモジュール11からそれぞれ出射される。なお、複数のレーザモジュール11からそれぞれ出射されたレーザビームLB1〜LB4(図2参照)はいずれも、レーザモジュール11から出射された時点で主たる偏光状態がTE偏光(第1の偏光状態)であり、その偏光比(TE偏光成分の強度/全体の光強度)は95%〜97%程度である。   The laser oscillator 10 includes a plurality of laser modules 11, a beam combiner 12, and a plurality of condensing units 20. The laser module 11 includes a plurality of laser diodes or laser arrays that emit laser beams having different wavelengths, and the laser beam synthesized in the laser module 11 is emitted from each laser module 11. Note that the main polarization state of each of the laser beams LB1 to LB4 (see FIG. 2) emitted from the plurality of laser modules 11 is TE polarization (first polarization state) at the time of emission from the laser module 11. The polarization ratio (TE polarized light component intensity / total light intensity) is about 95% to 97%.

レーザビームLB1〜LB4は、ビーム結合器12内で1つまたは2つ以上のレーザビームに結合される(以下、単に結合レーザビームと呼ぶことがある)。また、後述するように、ビーム結合器12内でのレーザビームの光路切替えや分配により複数の結合レーザビームが同時に生成された場合は、ビーム結合器12から複数の集光ユニット20に対してそれぞれ結合レーザビームが出射される。上記の光路切替え動作については後で詳述する。また、集光ユニット20に入射されたレーザビームLBは、集光ユニット20の内部に配設された集光レンズ(図示せず)によって集光され、所定の倍率でビーム径が縮小されて伝送ファイバ40又は41に入射され、レーザビーム出射ヘッド30又は31から出射される。レーザ発振器10をこのような構成とすることで、レーザビーム出力が数kWを超える高出力のレーザ加工装置100を得ることができる。なお、本実施形態におけるレーザ発振器10は、レーザ出力1kWのレーザモジュール11を4個搭載しており、その最大出力は4kWである。ただし、これに特に限定されず、レーザモジュール11の個々の出力や、レーザ発振器10へのレーザモジュール11の搭載個数は、レーザ加工装置100の要求仕様等に応じて適宜変更されうる。   The laser beams LB1 to LB4 are combined into one or more laser beams in the beam combiner 12 (hereinafter, simply referred to as a combined laser beam). As will be described later, when a plurality of combined laser beams are generated simultaneously by switching or distributing the optical path of the laser beam in the beam combiner 12, the beam combiner 12 applies to the plurality of condensing units 20 respectively. A combined laser beam is emitted. The above optical path switching operation will be described in detail later. The laser beam LB incident on the condensing unit 20 is condensed by a condensing lens (not shown) disposed inside the condensing unit 20, and the beam diameter is reduced at a predetermined magnification and transmitted. The light enters the fiber 40 or 41 and is emitted from the laser beam emission head 30 or 31. With the laser oscillator 10 having such a configuration, a high-power laser processing apparatus 100 having a laser beam output exceeding several kW can be obtained. In addition, the laser oscillator 10 in this embodiment is equipped with four laser modules 11 having a laser output of 1 kW, and the maximum output is 4 kW. However, the present invention is not particularly limited to this, and the individual outputs of the laser modules 11 and the number of the laser modules 11 mounted on the laser oscillator 10 can be appropriately changed according to the required specifications of the laser processing apparatus 100.

ビーム結合器12は、複数の光入射部LI1〜LI4と複数の光出射部LO1,LO2とを有している。光出射部LI1〜LI4は、ビーム結合器12の同じ面に、また、光出射部LO1,LO2はビーム結合器12の別の面にそれぞれ設けられている。また、図2,3に示すように、ビーム結合器12は、内部に複数のミラー(光反射部材)M1〜M5と、複数の偏光ビームスプリッタPBS1〜PBS3と1/2波長板HWP1(一の偏光部材),HWP2(他の偏光部材)とビームダンパDP1,DP2とを有している。このうち、1/2波長板HWP1,HWP2はビーム結合器12内で移動可能に構成されている。また、1/2波長板HWP1,HWP2は、それぞれ入射したレーザビームの偏光状態を変化させて出射する偏光部材である。なお、1/2波長板HWP1,HWP2を移動させるアクチュエータに関しては図示及びその説明を省略している。   The beam combiner 12 has a plurality of light incident portions LI1 to LI4 and a plurality of light emitting portions LO1 and LO2. The light emitting portions LI1 to LI4 are provided on the same surface of the beam combiner 12, and the light emitting portions LO1 and LO2 are provided on another surface of the beam combiner 12, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3, the beam combiner 12 includes a plurality of mirrors (light reflecting members) M1 to M5, a plurality of polarizing beam splitters PBS1 to PBS3, and a half-wave plate HWP1 (one of them). A polarizing member), HWP2 (another polarizing member), and beam dampers DP1 and DP2. Of these, the half-wave plates HWP 1 and HWP 2 are configured to be movable within the beam combiner 12. The half-wave plates HWP1 and HWP2 are polarization members that emit by changing the polarization state of the incident laser beam. Note that illustration and description of the actuator that moves the half-wave plates HWP1 and HWP2 are omitted.

集光ユニット20は、内部に集光レンズ(図示せず)を有しており、集光レンズは、伝送ファイバ40又は41の入射端において、それぞれの伝送ファイバのコア径よりも小さいスポット径となるようにレーザビームLBを集光する。また、集光ユニット20は図示しないコネクタを有し、コネクタには伝送ファイバ40又は41の入射端が接続されている。また、集光ユニット20では、ビーム結合器12内で結合されてビーム結合器12の外に出射されるレーザビームの本数に応じて、あるいは、ビーム結合器12の光出射部の個数に応じて、ビーム結合器12から出射されるレーザビームの光路上に集光レンズを設けている。それ以外の光学部品、例えば、ビーム整形のためのコリメータレンズ等を各レーザビームの光路上にそれぞれ配置するようにしてもよい。   The condensing unit 20 has a condensing lens (not shown) inside, and the condensing lens has a spot diameter smaller than the core diameter of each transmission fiber at the incident end of the transmission fiber 40 or 41. The laser beam LB is condensed so that The condensing unit 20 has a connector (not shown), and the incident end of the transmission fiber 40 or 41 is connected to the connector. Further, in the condensing unit 20, depending on the number of laser beams that are combined within the beam combiner 12 and emitted outside the beam combiner 12, or according to the number of light emitting portions of the beam combiner 12. A condenser lens is provided on the optical path of the laser beam emitted from the beam combiner 12. Other optical components such as a collimator lens for beam shaping may be arranged on the optical path of each laser beam.

なお、以降の説明において、レーザビームLBが集光レンズユニット20に向かう進行方向をX方向、複数のレーザモジュール11の配列方向をY方向、X方向及びY方向と直交する方向をZ方向とそれぞれ呼ぶことがある。   In the following description, the traveling direction of the laser beam LB toward the condenser lens unit 20 is the X direction, the arrangement direction of the plurality of laser modules 11 is the Y direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction. Sometimes called.

伝送ファイバ40又は41は、集光ユニット20から受け取ったレーザビームLBをレーザビーム出射ヘッド30又は31に伝送する。また、図示しないが、クラッド40,41はコアの周りにコアよりも屈折率の低いクラッドが設けられ、クラッドの表面は被膜で覆われている。   The transmission fiber 40 or 41 transmits the laser beam LB received from the condensing unit 20 to the laser beam emission head 30 or 31. Although not shown, the clads 40 and 41 are provided with a clad having a refractive index lower than that of the core around the core, and the surface of the clad is covered with a coating.

レーザビーム出射ヘッド30又は31は、伝送ファイバ40又は41で伝送されたレーザビームLBを図示しないワークに向けて照射する。   The laser beam emission head 30 or 31 irradiates a workpiece (not shown) with the laser beam LB transmitted by the transmission fiber 40 or 41.

制御部50は、レーザ発振器10のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器10に接続された電源(図示せず)に対して出力電圧やオン時間等の制御信号を供給することにより、各レーザモジュール11のレーザ発振制御を行う。各レーザモジュール11に対して個別にレーザ発振制御を行うことも可能である。例えば、レーザモジュール11毎にレーザ発振出力やオン時間等を異ならせるようにしてもよい。また、制御部50は、ビーム結合器12内に配置された1/2波長板HWP1,HWP2やその他の光学部品の動作、具体的には、1/2波長板HWP1,HWP2等に連結されたアクチュエータ(図示せず)の動作を制御する。なお、制御部50は、レーザビーム出射ヘッド30が取り付けられたマニピュレータ(図示せず)の動作を制御してもよい。   The control unit 50 controls the laser oscillation of the laser oscillator 10. Specifically, the laser oscillation of each laser module 11 is controlled by supplying control signals such as output voltage and on-time to a power source (not shown) connected to the laser oscillator 10. It is also possible to individually control laser oscillation for each laser module 11. For example, the laser oscillation output, on-time, etc. may be varied for each laser module 11. The control unit 50 is connected to the operations of the half-wave plates HWP1, HWP2 and other optical components disposed in the beam combiner 12, specifically, to the half-wave plates HWP1, HWP2, etc. The operation of an actuator (not shown) is controlled. The control unit 50 may control the operation of a manipulator (not shown) to which the laser beam emitting head 30 is attached.

[レーザビーム出射部の切替え動作について]
図2,3に示すように、本実施形態に係るレーザ発振器10では、ビーム結合器12から出射されるレーザビームLBを光出射部LO1,LO2のどちらから出射させるかを切り替えることが可能である。これにより、レーザビームLBをレーザビーム出射ヘッド30から出射させるか、あるいは、レーザビーム出射ヘッド31から出射させるかを切り替えることができる。以下、このことについて詳述する。
[Switching operation of laser beam emission part]
As shown in FIGS. 2 and 3, in the laser oscillator 10 according to the present embodiment, it is possible to switch which of the light emitting portions LO1 and LO2 emits the laser beam LB emitted from the beam combiner 12. . Thereby, it is possible to switch between emitting the laser beam LB from the laser beam emitting head 30 or emitting it from the laser beam emitting head 31. This will be described in detail below.

まず、光出射部LO1からレーザビームLBを出射させる場合について考える。図2に示すように、光入射部LI1〜LI4からそれぞれビーム結合器12内に入射されたレーザビームLB1〜LB4は同じ方向、この場合はZ方向に進行する。このうち、レーザビームLB1はミラーM1で反射されてミラーM2に向かい、ミラーM2で再度変更されて再びZ方向に進行する。レーザビームLB2はミラーM2の近傍を抜けてZ方向に直進し、レーザビームLB1とともに偏光ビームスプリッタPBS1に入射される。なお、偏光ビームスプリッタPBS1に入射される直前において、レーザビームLB1は、レーザビームLB2の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。   First, consider the case where the laser beam LB is emitted from the light emitting portion LO1. As shown in FIG. 2, the laser beams LB1 to LB4 incident into the beam combiner 12 from the light incident portions LI1 to LI4 respectively travel in the same direction, in this case, the Z direction. Of these, the laser beam LB1 is reflected by the mirror M1, travels to the mirror M2, is changed again by the mirror M2, and travels again in the Z direction. The laser beam LB2 passes through the vicinity of the mirror M2, travels straight in the Z direction, and enters the polarization beam splitter PBS1 together with the laser beam LB1. Note that immediately before entering the polarization beam splitter PBS1, the laser beam LB1 travels in parallel with the optical path of the laser beam LB2 at a predetermined interval.

偏光ビームスプリッタPBS1に入射されたレーザビームLB1,LB2のうち、TEE偏光成分以外の成分、つまり、TM偏光(第2の偏光状態)成分は、偏光ビームスプリッタPBS1で反射されてビームダンパDP1に入射し、吸収される。これにより、偏光ビームスプリッタPBS1を透過するレーザビームLB1,LB2はTE偏光成分のみとなる。   Of the laser beams LB1 and LB2 incident on the polarization beam splitter PBS1, components other than the TEE polarization component, that is, TM polarization (second polarization state) component are reflected by the polarization beam splitter PBS1 and incident on the beam damper DP1. Is absorbed. As a result, the laser beams LB1 and LB2 that pass through the polarization beam splitter PBS1 have only TE polarization components.

一方、レーザビームLB3は、ミラーM3で反射されてY方向に進行し偏光ビームスプリッタPBS2に向かう。また、レーザビームLB4は、ミラーM4で反射されて、レーザビームLB3の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけてY方向に進行し、ミラーM3の近傍を抜けて偏光ビームスプリッタPBS2に向かう。   On the other hand, the laser beam LB3 is reflected by the mirror M3, travels in the Y direction, and travels toward the polarization beam splitter PBS2. The laser beam LB4 is reflected by the mirror M4, travels in the Y direction in parallel to the optical path of the laser beam LB3, with a predetermined interval, passes through the vicinity of the mirror M3, and travels toward the polarization beam splitter PBS2.

偏光ビームスプリッタPBS2に入射されたレーザビームLB3,LB4のうち、TM偏光成分は、偏光ビームスプリッタPBS2で反射されてビームダンパDP2に入射し、吸収される。これにより、偏光ビームスプリッタPBS2を透過するレーザビームLB3,LB4はTE偏光成分のみとなる。   Of the laser beams LB3 and LB4 incident on the polarization beam splitter PBS2, the TM polarization component is reflected by the polarization beam splitter PBS2 and incident on the beam damper DP2 and absorbed. As a result, the laser beams LB3 and LB4 that pass through the polarization beam splitter PBS2 have only TE polarization components.

偏光ビームスプリッタPBS1を透過したレーザビームLB1,LB2は、偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。レーザビームLB1,LB2は、偏光ビームスプリッタPBSを透過して、そのまま光出射部LO1に向かう。   The laser beams LB1 and LB2 that have passed through the polarization beam splitter PBS1 are incident on the polarization beam splitter PBS3. The laser beams LB1 and LB2 pass through the polarization beam splitter PBS and go directly to the light emitting portion LO1.

一方、偏光ビームスプリッタPBS2を透過したレーザビームLB3,LB4の光路上に1/2波長板HWP1が配置されるようにすると、レーザビームLB3,LB4は偏光状態が変化される。つまり、TE偏光からそれ以外の偏光状態、この場合はTM偏光状態に変化される。TM偏光に変化されたレーザビームLB3,LB4は偏光ビームスプリッタPBS3で反射される。ここで、偏光ビームスプリッタPBS3は、レーザビームLB3,LB4の進行方向をY方向からZ方向に変化させるように配置されている。つまり、レーザビームLB3,LB4の進行方向と45°の角度をなすように配置されている。また、偏光ビームスプリッタPBS3は、レーザビームLB1,LB2の進行方向とも45°の角度をなすように配置されている。このため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームLB3,LB4はZ方向に進行して、そのまま光出射部LO1に向かう。   On the other hand, when the half-wave plate HWP1 is arranged on the optical path of the laser beams LB3 and LB4 transmitted through the polarization beam splitter PBS2, the polarization state of the laser beams LB3 and LB4 is changed. That is, the state is changed from the TE polarization to another polarization state, in this case, the TM polarization state. The laser beams LB3 and LB4 changed to TM polarized light are reflected by the polarization beam splitter PBS3. Here, the polarization beam splitter PBS3 is arranged to change the traveling direction of the laser beams LB3 and LB4 from the Y direction to the Z direction. That is, they are arranged so as to form an angle of 45 ° with the traveling direction of the laser beams LB3 and LB4. Further, the polarization beam splitter PBS3 is arranged so as to form an angle of 45 ° with the traveling direction of the laser beams LB1 and LB2. For this reason, the laser beams LB3 and LB4 reflected by the polarization beam splitter PBS3 travel in the Z direction and go directly to the light emitting portion LO1.

ここで、偏光ビームスプリッタPBS3を透過した以降のレーザビームLB1,LB2のうちいずれか一方と、偏光ビームスプリッタPBS3で反射された以降のレーザビームLB3,LB4のうちいずれか一方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器12内の各部が配置されている。また、偏光ビームスプリッタPBS3を透過した以降のレーザビームLB1,LB2のうち他方と、偏光ビームスプリッタPBS3で反射された以降のレーザビームLB3,LB4のうち他方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器12内の各部が配置されている。本実施形態では、図2に示すように、偏光ビームスプリッタPBS3から光出射部LO1に到るまで、レーザビームLB1とレーザビームLB4とが同じ光軸となるように、また、レーザビームLB2とレーザビームLB3とが同じ光軸となるように、光入射部LI1〜LI4やミラーM1〜M4や偏光ビームスプリッタPBS3の配置が決められている。   Here, either one of the laser beams LB1 and LB2 after passing through the polarization beam splitter PBS3 and one of the laser beams LB3 and LB4 after being reflected by the polarization beam splitter PBS3 have the same optical axis. Each part in the beam combiner 12 is arrange | positioned so that it may become. Further, the other of the laser beams LB1 and LB2 after passing through the polarization beam splitter PBS3 and the other of the laser beams LB3 and LB4 after being reflected by the polarization beam splitter PBS3 have the same optical axis. Each part in the coupler 12 is arranged. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the laser beam LB1 and the laser beam LB4 have the same optical axis from the polarization beam splitter PBS3 to the light emitting portion LO1, and the laser beam LB2 and the laser beam The arrangement of the light incident portions LI1 to LI4, the mirrors M1 to M4, and the polarization beam splitter PBS3 is determined so that the beam LB3 has the same optical axis.

このようにレーザビームLB1〜LB4を偏光ビームスプリッタPBS3に入射させることで、レーザビームLB1〜LB4は1本のレーザビームLBに結合されて光出射部LO1から出射される。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射されたレーザビームLBは、伝送ファイバ40を通ってレーザビーム出射ヘッド30から出射される。   By making the laser beams LB1 to LB4 incident on the polarization beam splitter PBS3 in this way, the laser beams LB1 to LB4 are combined with one laser beam LB and emitted from the light emitting portion LO1. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the laser beam LB emitted from the condensing unit 20 is emitted from the laser beam emitting head 30 through the transmission fiber 40.

次に、光出射部LO2からレーザビームLBを出射させる場合について考える。図3に示すように、光入射部LI1〜LI4やミラーM1〜M4や偏光ビームスプリッタPBS1〜PBS3及びビームダンパDP1,DP2の配置は図2に示す配置と同様である。また、偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までのレーザビームLB1,LB2の光路と偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までのレーザビームLB3,LB4の光路も図2に示すのと同様である。一方、図3に示すように、1/2波長板HWP1がレーザビームLB3,LB4の光路外に退避される一方、1/2波長板HWP2が移動して、偏光ビームスプリッタPBS1を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB1,LB2の光路上に配置される。このことにより、レーザビームLB3,LB4は、偏光ビームスプリッタPBS3を透過してY方向に直進する一方、1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化されたレーザビームLB1,LB2は偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Z方向からY方向に進行方向が変えられて直進する。   Next, consider a case where the laser beam LB is emitted from the light emitting portion LO2. As shown in FIG. 3, the arrangement of the light incident portions LI1 to LI4, the mirrors M1 to M4, the polarization beam splitters PBS1 to PBS3, and the beam dampers DP1 and DP2 is the same as that shown in FIG. Further, the optical paths of the laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS1 and the optical paths of the laser beams LB3 and LB4 immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS2 are the same as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3, the half-wave plate HWP1 is retracted out of the optical path of the laser beams LB3 and LB4, while the half-wave plate HWP2 moves and passes through the polarization beam splitter PBS1 to be polarized. They are arranged on the optical path of the laser beams LB1 and LB2 until they enter the beam splitter PBS3. As a result, the laser beams LB3 and LB4 pass through the polarization beam splitter PBS3 and go straight in the Y direction, while the laser beams LB1 and LB2 changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP2 are transmitted by the polarization beam splitter PBS3. Reflected, the traveling direction is changed from the Z direction to the Y direction, and the vehicle travels straight.

なお、図3に示すように、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームLB1と偏光ビームスプリッタPBS3を透過したレーザビームLB4とが同じ光軸となるように、また、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームLB2と偏光ビームスプリッタPBS4を透過したレーザビームLB3とが同じ光軸となるように、光入射部LI1〜LI4やミラーM1〜M4や偏光ビームスプリッタPBS3の配置が決められている。   As shown in FIG. 3, the laser beam LB1 reflected by the polarization beam splitter PBS3 and the laser beam LB4 transmitted through the polarization beam splitter PBS3 have the same optical axis and are reflected by the polarization beam splitter PBS3. The arrangement of the light incident portions LI1 to LI4, the mirrors M1 to M4, and the polarization beam splitter PBS3 is determined so that the laser beam LB2 and the laser beam LB3 transmitted through the polarization beam splitter PBS4 have the same optical axis.

このように偏光ビームスプリッタPBS3で結合されたレーザビームLB1〜LB4は1本のレーザビームLBに結合されてミラーM5で反射される。ミラーM5は、偏光ビームスプリッタPBS3とY方向で所定の間隔、この場合は、光出射部LO1とLO2とのY方向の間隔に相当する間隔をあけて設けられている。ミラーM5で反射されたレーザビームLBが光出射部LO2から出射される。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射されたレーザビームLBは、伝送ファイバ41を通ってレーザビーム出射ヘッド31から出射される。   Thus, the laser beams LB1 to LB4 combined by the polarization beam splitter PBS3 are combined by one laser beam LB and reflected by the mirror M5. The mirror M5 is provided at a predetermined interval in the Y direction from the polarizing beam splitter PBS3, in this case, an interval corresponding to the interval in the Y direction between the light emitting portions LO1 and LO2. The laser beam LB reflected by the mirror M5 is emitted from the light emitting portion LO2. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the laser beam LB emitted from the condensing unit 20 is emitted from the laser beam emission head 31 through the transmission fiber 41.

[レーザビーム分配及び出力比の変更動作について]
図4は、本実施形態に係る、レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図、図5は、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。なお、図4,5に示すビーム結合器12は、図2,3に示すビーム結合器12と同じであり、内部の構造も図2,3に示す構造と同じである。
[Laser beam distribution and output ratio change operation]
FIG. 4 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when the laser beam is distributed according to the present embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beam is changed. Each figure is shown. The beam combiner 12 shown in FIGS. 4 and 5 is the same as the beam combiner 12 shown in FIGS. 2 and 3, and the internal structure is the same as the structure shown in FIGS.

1/2波長板HWP1,HWP2の配置、特にHWP2を所定に位置に移動させることで、光出射部LO1及びLO2の両方からレーザビームを出射させることができ、また、その出力比を変更させることができる。以下、このことについて詳述する。   By arranging the half-wave plates HWP1 and HWP2, especially by moving the HWP2 to a predetermined position, the laser beam can be emitted from both the light emitting portions LO1 and LO2, and the output ratio thereof can be changed. Can do. This will be described in detail below.

まず、光出射部LO1及びLO2から同じ出力のレーザビームLBA,LBBをそれぞれ出射させる場合について考える。図4に示すように、偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までのレーザビームLB1,LB2の光路と偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までのレーザビームLB3,LB4の光路は図2,3に示すのと同様である。   First, consider a case where laser beams LBA and LBB having the same output are emitted from the light emitting portions LO1 and LO2, respectively. As shown in FIG. 4, the optical paths of the laser beams LB1 and LB2 until immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS1 and the optical paths of the laser beams LB3 and LB4 immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS2 are shown in FIGS. It is the same.

一方、図4に示すように、1/2波長板HWP1が、偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上に配置され、かつ、1/2波長板HWP2が、偏光ビームスプリッタPBS1を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB1,LB2の光路上に配置される。レーザビームLB3,LB4は、1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO1に向かう。また、レーザビームLB1,LB2も、1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Y方向に直進し、ミラーM5に向かう。ミラーM5で反射されたレーザビームLB1,LB2はY方向からZ方向に進行方向が変えられて光出射部LO2に向かう。なお、偏光ビームスプリッタPBS3において、レーザビームLB1,LB2が反射される反射面と、レーザビームLB3,LB4が反射される反射面とは互いに対向する面である。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the half-wave plate HWP1 is disposed on the optical path of the laser beams LB3 and LB4 until it passes through the polarization beam splitter PBS2 and enters the polarization beam splitter PBS3. A / 2 wavelength plate HWP2 is disposed on the optical path of the laser beams LB1 and LB2 until it passes through the polarizing beam splitter PBS1 and enters the polarizing beam splitter PBS3. Since the laser beams LB3 and LB4 are changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP1, the laser beams LB3 and LB4 are reflected by the polarization beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and travel toward the light emitting section LO1. Further, since the laser beams LB1 and LB2 are also changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP2, the laser beams LB1 and LB2 are reflected by the polarization beam splitter PBS3, go straight in the Y direction, and go to the mirror M5. The laser beams LB1 and LB2 reflected by the mirror M5 have their traveling directions changed from the Y direction to the Z direction and headed toward the light emitting section LO2. In the polarization beam splitter PBS3, the reflection surface on which the laser beams LB1 and LB2 are reflected is opposite to the reflection surface on which the laser beams LB3 and LB4 are reflected.

その結果、レーザビームLB3とレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBAが光出射部LO1から、レーザビームLB1とレーザビームLB2とが結合されたレーザビームLBBが光出射部LO2からそれぞれ出射される。本実施形態において、レーザビームLB1〜LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は1:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された2本のレーザビームLBA,LBBは、伝送ファイバ40,41をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31からそれぞれ同じ出力で出射される。   As a result, the laser beam LBA obtained by combining the laser beam LB3 and the laser beam LB4 is emitted from the light emitting unit LO1, and the laser beam LBB obtained by combining the laser beam LB1 and the laser beam LB2 is emitted from the light emitting unit LO2. . In the present embodiment, since the laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the output ratio between the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2. Is 1: 1. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the two laser beams LBA and LBB emitted from the condensing unit 20 are transmitted from the laser beam emitting heads 30 and 31 through the transmission fibers 40 and 41, respectively. Each is output with the same output.

次に、光出射部LO1から出射されるレーザビームLBAと光出射部LO2からから出射されるレーザビームLBBとの出力比を変更させる場合について考える。図5に示すように、偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までのレーザビームLB1,LB2の光路と偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までのレーザビームLB3,LB4の光路は図4に示すのと同様である。   Next, consider a case where the output ratio between the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2 is changed. As shown in FIG. 5, the optical paths of the laser beams LB1 and LB2 up to immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS1 and the optical paths of the laser beams LB3 and LB4 up to just after passing through the polarizing beam splitter PBS2 are the same as those shown in FIG. It is.

ここで、図4と同様に、1/2波長板HWP1が、偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上に配置される一方、図5に示すように、1/2波長板HWP2が、偏光ビームスプリッタPBS1を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB1の光路上に配置される。レーザビームLB3,LB4は、1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO1に向かう。また、レーザビームLB1も、1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Y方向に直進し、ミラーM5に向かう。ミラーM5で反射されたレーザビームLB1,LB2はY方向からZ方向に進行方向が変えられて光出射部LO2に向かう。   Here, as in FIG. 4, the half-wave plate HWP1 is disposed on the optical path of the laser beams LB3 and LB4 until it passes through the polarizing beam splitter PBS2 and enters the polarizing beam splitter PBS3. As shown in FIG. 5, the half-wave plate HWP2 is disposed on the optical path of the laser beam LB1 until it passes through the polarization beam splitter PBS1 and enters the polarization beam splitter PBS3. Since the laser beams LB3 and LB4 are changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP1, the laser beams LB3 and LB4 are reflected by the polarization beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and travel toward the light emitting section LO1. Further, since the laser beam LB1 is also changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP2, it is reflected by the polarization beam splitter PBS3, travels straight in the Y direction, and travels toward the mirror M5. The laser beams LB1 and LB2 reflected by the mirror M5 have their traveling directions changed from the Y direction to the Z direction and headed toward the light emitting section LO2.

一方、レーザビームLB2は、1/2波長板HWP2を透過しないため、TE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。このため、レーザビームLB2は、そのまま偏光ビームスプリッタPBS3を透過して、レーザビームLB3,LB4と結合される。なお、偏光ビームスプリッタPBS3から光出射部LO1に到るまでレーザビームLB2とレーザビームLB3とは同じ光軸上を進行している。   On the other hand, since the laser beam LB2 does not pass through the half-wave plate HWP2, it is incident on the polarization beam splitter PBS3 as TE polarized light. Therefore, the laser beam LB2 passes through the polarization beam splitter PBS3 as it is and is combined with the laser beams LB3 and LB4. Note that the laser beam LB2 and the laser beam LB3 travel on the same optical axis from the polarization beam splitter PBS3 to the light emitting section LO1.

その結果、レーザビームLB2〜LB4が結合されたレーザビームLBAが光出射部LO1から、レーザビームLB1がレーザビームLBBとして光出射部LO2からそれぞれ出射される。本実施形態において、レーザビームLB1〜LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は3:1である。つまり、図4に示す場合に比べて、出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとは異なる出力、つまり、上記の出力比で分配されている。   As a result, the laser beam LBA combined with the laser beams LB2 to LB4 is emitted from the light emitting portion LO1, and the laser beam LB1 is emitted as the laser beam LBB from the light emitting portion LO2. In the present embodiment, since the laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the output ratio between the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2. Is 3: 1. That is, compared with the case shown in FIG. 4, the laser beam LBA emitted from the emission part LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emission part LO2 are distributed with different outputs, that is, with the above output ratio.

また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された2本のレーザビームLBA,LBBは、伝送ファイバ40,41をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31から出力比3:1で出射される。   In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the two laser beams LBA and LBB emitted from the condensing unit 20 are transmitted from the laser beam emitting heads 30 and 31 through the transmission fibers 40 and 41, respectively. The light is emitted at an output ratio of 3: 1.

なお、1/2波長板HWP2を、偏光ビームスプリッタPBS1を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB2の光路上に配置しても、同様に、レーザビームLB1,LB3,LB4が結合されたレーザビームLBAが光出射部LO1から、レーザビームLB2がレーザビームLBBとして光出射部LO2からそれぞれ出射され、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は3:1である。また、レーザビームLB1とレーザビームLB4とは同じ光軸上を進行してレーザビームLBAの一部として光出射部LO1から出射される。   Even if the half-wave plate HWP2 is disposed on the optical path of the laser beam LB2 that passes through the polarizing beam splitter PBS1 and enters the polarizing beam splitter PBS3, the laser beams LB1, LB3, and LB4 are similarly provided. The laser beam LBA combined with the laser beam LBA is emitted from the light emitting portion LO2 as the laser beam LBB as the laser beam LBB, and emitted from the light emitting portion LO2 and the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1. The output ratio with respect to the laser beam LBB is 3: 1. Further, the laser beam LB1 and the laser beam LB4 travel on the same optical axis and are emitted from the light emitting portion LO1 as a part of the laser beam LBA.

[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ発振器10は、主たる偏光状態がTE偏光(第1の偏光状態)であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュール11と、これらのレーザモジュール11から出射された複数のレーザビームLB1〜LB4を結合して1つ又は2つ以上のレーザビームLBとして出射するビーム結合器12と、ビーム結合器12から出射されたレーザビームLBを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバ40及び/または41に導光する集光ユニット20と、を備えている。
[Effects]
As described above, the laser oscillator 10 according to the present embodiment emits the laser modules 11 each of which emits a laser beam whose main polarization state is the TE polarization (first polarization state), and these laser modules 11. A plurality of laser beams LB1 to LB4 combined to emit one or more laser beams LB, and the laser beam LB emitted from the beam combiner 12 has a predetermined beam diameter. And a light collecting unit 20 for condensing and guiding the light to the transmission fibers 40 and / or 41.

ビーム結合器12は、ビーム結合器12内で結合されたレーザビームLBが出射される光出射部LO1,LO2と入射したレーザビームをTE偏光からこれと異なるTM偏光(第2の偏光状態)に変化させる複数の偏光部材である1/2波長板HWP1,HWP2と、TE偏光のレーザビームを透過させる一方、TM偏光のレーザビームを反射する偏光ビームスプリッタPBS3と、を少なくとも有している。   The beam combiner 12 changes the incident laser beam from the light emitting portions LO1 and LO2 from which the laser beam LB combined in the beam combiner 12 is emitted from a TE polarized light to a different TM polarized light (second polarization state). It includes at least half-wave plates HWP1 and HWP2 that are a plurality of polarization members to be changed, and a polarization beam splitter PBS3 that transmits a TE-polarized laser beam and reflects a TM-polarized laser beam.

1/2波長板HWP1(一の偏光部材)は、レーザビームLB3,LB4のうち少なくとも1つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、1/2波長板HWP2(他の偏光部材)は、レーザビームLB1,LB2のうち少なくとも1つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられている。   The half-wave plate HWP1 (one polarization member) is provided so as to be movable between a predetermined position on at least one optical path of the laser beams LB3 and LB4 and a predetermined position outside the optical path. The wave plate HWP2 (other polarizing member) is provided so as to be movable between a predetermined position on at least one of the laser beams LB1 and LB2 and a predetermined position outside the optical path.

レーザビームLB1〜LB4のうちレーザビームLB1,LB2は、Z方向(第1の方向)に進行して偏光ビームスプリッタPBS3に入射される一方、レーザビームLB3,LB4は、Z方向と交差するY方向(第2の方向)に進行して偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。   Among the laser beams LB1 to LB4, the laser beams LB1 and LB2 travel in the Z direction (first direction) and enter the polarization beam splitter PBS3, while the laser beams LB3 and LB4 cross the Z direction. The light travels in the (second direction) and enters the polarization beam splitter PBS3.

Z方向に進行するレーザビームLB1,LB2のうち少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に1/2波長板HWP2が配されるか、又はY方向に進行するレーザビームLB3,LB4のうち少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に1/2波長板HWP1が配されることで、1/2波長板HWP1又はHWP2を透過したレーザビームがTM偏光状態に変化する。この場合、偏光ビームスプリッタPBS3によって、それまでの進行方向とは異なる方向、つまり、偏光ビームスプリッタPBS3に入射するまでの進行方向がY方向であればZ方向に、偏光ビームスプリッタPBS3に入射するまでの進行方向がZ方向であればY方向に反射される。一方、1/2波長板HWP1又はHWP2を透過しないレーザビームは偏光ビームスプリッタPBS3を透過する。   A half-wave plate HWP2 is disposed at a predetermined position on the optical path of at least one of the laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, or among the laser beams LB3 and LB4 traveling in the Y direction. By arranging the half-wave plate HWP1 at a predetermined position on the optical path of at least one laser beam, the laser beam transmitted through the half-wave plate HWP1 or HWP2 changes to the TM polarization state. In this case, if the polarization beam splitter PBS3 has a different direction from the previous travel direction, that is, if the travel direction until it enters the polarization beam splitter PBS3 is the Y direction, the polarization beam splitter PBS3 enters the polarization beam splitter PBS3. If the traveling direction is Z direction, it is reflected in the Y direction. On the other hand, the laser beam that does not pass through the half-wave plate HWP1 or HWP2 passes through the polarization beam splitter PBS3.

レーザ発振器10をこのように構成することで、偏光部材である1/2HWP1又はHWP2をレーザビームの光路上に配置するか、または光路外に退避させるという簡単な操作で、複数のレーザビームLB1〜LB4のうち、偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの進行方向と、偏光ビームスプリッタPBS3より後の進行方向とが異なるレーザビームの本数を調整することができる。つまり、複数のレーザビームLB1〜LB4が向う方向を変更したり、異なる方向に向かうレーザビームの本数比を変更したりすることができる。このことにより、光出射部LO1,LO2のうち、レーザビームLBが出射される光出射部を切り替えたり、2つの光出射部LO1,LO2から同時にレーザビームLBA,LBBを出射したりすることが可能となる。また、特許文献1に開示されるような外部光学系を用いることがなく、レーザ発振器10内でレーザビームの切替えや分配を行えるため、レーザ発振器10が大型化するのを抑制できる。また、偏光部材として公知の1/2波長板を用いることができ、簡便にレーザ発振器10を構成できる。さらに、1/2波長板HWP1,HWP2を移動させる機構も簡便なものを用いることができる。   By configuring the laser oscillator 10 in this way, the polarizing member ½ HWP1 or HWP2 is arranged on the optical path of the laser beam or is retracted out of the optical path, thereby allowing the plurality of laser beams LB1 to LB1. Of LB4, the number of laser beams having different traveling directions until they enter the polarizing beam splitter PBS3 and traveling directions after the polarizing beam splitter PBS3 can be adjusted. That is, it is possible to change the direction in which the plurality of laser beams LB1 to LB4 are directed, or to change the number ratio of laser beams that are directed in different directions. As a result, it is possible to switch the light emitting portion from which the laser beam LB is emitted among the light emitting portions LO1 and LO2, or to emit the laser beams LBA and LBB simultaneously from the two light emitting portions LO1 and LO2. It becomes. In addition, since an external optical system as disclosed in Patent Document 1 is not used and laser beams can be switched and distributed within the laser oscillator 10, it is possible to suppress an increase in the size of the laser oscillator 10. Moreover, a well-known half wave plate can be used as a polarizing member, and the laser oscillator 10 can be comprised simply. Further, a simple mechanism for moving the half-wave plates HWP1 and HWP2 can be used.

また、偏光ビームスプリッタPBS3に対して異なる方向から入射するレーザビームの光路に1/2波長板HWP1又は1/2波長板HWP2を挿入することで、偏光ビームスプリッタPBS3に入射するレーザビームが反射されるか、あるいは透過するかを制御できる。このことにより、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームと偏光ビームスプリッタPBS3を透過するレーザビームとが同じ光軸となるように偏光ビームスプリッタPBS3で結合されて、光出射部LO1,LO2のうち少なくとも1つの光出射部からレーザビームLBが出射される。   Further, by inserting the half-wave plate HWP1 or the half-wave plate HWP2 into the optical path of the laser beam that is incident on the polarization beam splitter PBS3 from different directions, the laser beam incident on the polarization beam splitter PBS3 is reflected. Can be controlled. As a result, the laser beam reflected by the polarization beam splitter PBS3 and the laser beam transmitted through the polarization beam splitter PBS3 are combined by the polarization beam splitter PBS3 so as to have the same optical axis, and the light output portions LO1, LO2 The laser beam LB is emitted from at least one light emitting portion.

2つのレーザビームの光軸が同じになるように偏光ビームスプリッタPBS3で結合されることで、ビーム結合器12内で結合されたレーザビームLBのビーム品質を高めることができる。前述したように、レーザビームLB1は、レーザビームLB2の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行し、また、レーザビームLB3は、レーザビームLB4の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。よって、レーザビームLB1〜LB4を、ミラー等により単に進行方向を変えて同じ光出射部から出射させた場合、レーザビームLBは、互いに光軸の間隔が離れた4つのレーザビームLB1〜LB4の結合ビームとなる。従って、このレーザビームLBのビーム径は大きく拡がるとともに、スポット形状も円形から大きくかけ離れたものになってしまう。   By combining the two laser beams with the polarization beam splitter PBS3 so that the optical axes thereof are the same, the beam quality of the laser beam LB combined in the beam combiner 12 can be improved. As described above, the laser beam LB1 travels in parallel to the optical path of the laser beam LB2 with a predetermined interval, and the laser beam LB3 has parallel to the optical path of the laser beam LB4 and has a predetermined interval. It is progressing. Therefore, when the laser beams LB1 to LB4 are emitted from the same light emitting part by simply changing the traveling direction by a mirror or the like, the laser beam LB is a combination of four laser beams LB1 to LB4 whose optical axes are separated from each other. Become a beam. Therefore, the beam diameter of the laser beam LB is greatly expanded, and the spot shape is greatly different from the circular shape.

このようなレーザビームLBでワークを加工すると、例えば、切断部の幅が所望の値より大きくなったり、所望の穴あけ加工ができなくなったりするおそれがあった。また、レーザビームLBのスポット径を円形に近づけようとすると、レンズ等の光学部品の点数が増加し、レーザ発振器10が高価になるおそれがあった。   When the workpiece is processed with such a laser beam LB, for example, the width of the cut portion may become larger than a desired value, or a desired drilling process may not be performed. Further, if the spot diameter of the laser beam LB is made close to a circle, the number of optical components such as lenses increases, and the laser oscillator 10 may be expensive.

一方、本実施形態によれば、少なくとも2つのレーザビームの光軸が同じ状態でレーザビームLBが生成されることで、その中に含まれるレーザビームの光軸を近接させることができ、レーザビームLBのビーム品質を高めることができる。このことにより、このレーザ発振器10を用いたレーザ加工装置100において、加工品質を向上させることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the laser beam LB is generated with the optical axes of at least two laser beams being the same, so that the optical axes of the laser beams contained therein can be brought close to each other. The beam quality of LB can be improved. Thereby, in the laser processing apparatus 100 using the laser oscillator 10, the processing quality can be improved.

偏光ビームスプリッタPBS3とY方向で所定の間隔をあけて設けられたミラーM5(光反射部材)によって、偏光ビームスプリッタPBS3を透過したレーザビーム及び偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームのうち少なくとも1つが光路を曲げられて、別の光出射部、例えば、ミラーM5に入射しないレーザビームが光出射部LO1から出射される場合、ミラーM5に入射したレーザビームが反射されて、光出射部LO2から出射されるようにしてもよい。   At least one of the laser beam transmitted through the polarizing beam splitter PBS3 and the laser beam reflected by the polarizing beam splitter PBS3 by the mirror M5 (light reflecting member) provided at a predetermined interval in the Y direction with the polarizing beam splitter PBS3. When one of the light paths is bent and a laser beam that is not incident on another light emitting unit, for example, the mirror M5, is emitted from the light emitting unit LO1, the laser beam incident on the mirror M5 is reflected and is reflected from the light emitting unit LO2. It may be emitted.

このようにすることで、簡便な構成でレーザビームLBが出射される光出射部を切り替えることができるし、また、光出射部LO1,LO2からそれぞれレーザビームLBA,LBBを出射させることもできる。   By doing in this way, the light emission part from which the laser beam LB is emitted can be switched with a simple configuration, and the laser beams LBA and LBB can be emitted from the light emission parts LO1 and LO2, respectively.

また、Z方向に進行するレーザビームLB1,LB2のうち、光路上に1/2波長板HWP2が配される本数を変更するか、又は、Y方向に進行するレーザビームLB3,LB4のうち、光路上に1/2波長板HWP1が配される本数を変更することで、光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されたレーザビームLBA,LBBの出力比が変更可能に構成されている。   Further, among the laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, the number of the half-wave plates HWP2 arranged on the optical path is changed, or among the laser beams LB3 and LB4 traveling in the Y direction, By changing the number of half-wave plates HWP1 arranged on the road, the output ratio of the laser beams LBA and LBB emitted from the light emitting portions LO1 and LO2 can be changed.

図4,5に示した配置に限定されず、レーザ発振器10をこのように構成することによっても、光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されるレーザビームLBA,LBBの出力比を変えることができる。例えば、図2に示す構成において、1/2波長板HWP1を偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3の光路上又はレーザビームLB4の光路上のいずれかに配置するようにすると、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は、図5に示す構成と同様に3:1となる。また、レーザビームLBAのビーム品質も、図5に示す場合と同じである。   The arrangement of the laser oscillator 10 is not limited to the arrangement shown in FIGS. 4 and 5, and the output ratio of the laser beams LBA and LBB emitted from the light emitting portions LO1 and LO2 can also be changed by configuring the laser oscillator 10 in this way. . For example, in the configuration shown in FIG. 2, either the optical path of the laser beam LB3 or the optical path of the laser beam LB4 until the half-wave plate HWP1 passes through the polarizing beam splitter PBS2 and enters the polarizing beam splitter PBS3. In this case, the output ratio between the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2 is 3: 1 as in the configuration shown in FIG. The beam quality of the laser beam LBA is also the same as that shown in FIG.

また、図3に示す構成において、1/2波長板HWP2を偏光ビームスプリッタPBS1を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB1の光路上又はレーザビームLB2の光路上のいずれかに配置するようにすると、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は、1:3となる。光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBのビーム品質は、図5に示す、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBのビーム品質と同等になる。   Further, in the configuration shown in FIG. 3, either the optical path of the laser beam LB1 or the optical path of the laser beam LB2 until the half-wave plate HWP2 passes through the polarizing beam splitter PBS1 and enters the polarizing beam splitter PBS3. In this case, the output ratio between the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2 is 1: 3. The beam quality of the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2 is equivalent to the beam quality of the laser beam LB emitted from the light emitting portion LO1 shown in FIG.

また、複数のレーザビームLB1〜LB4のうち、Z方向に進行するレーザビームLB1,LB2の光路上の所定の位置に1/2波長板HWP2が配され、かつY方向に進行するLB3,LB3の光路上の所定の位置に1/2波長板HWP1が配されることによっても、光出射部LO1,LO2からそれぞれレーザビームLBA,LBBを出射させることができる。この場合、Z方向に進行するレーザビームLB1,LB2のうち、光路上に1/2波長板HWP2が配される本数を変更するか、又はY方向に進行するレーザビームLB3,LB4のうち、光路上に1/2波長板HWP1が配される本数を変更することで、光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されたレーザビームLBA,LBBの出力比が変更可能に構成されている。   Further, among the plurality of laser beams LB1 to LB4, a half-wave plate HWP2 is disposed at a predetermined position on the optical path of the laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, and the LB3 and LB3 traveling in the Y direction The laser beams LBA and LBB can be emitted from the light emitting portions LO1 and LO2, respectively, by arranging the half-wave plate HWP1 at a predetermined position on the optical path. In this case, among the laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, the number of the half-wave plates HWP2 disposed on the optical path is changed, or among the laser beams LB3 and LB4 traveling in the Y direction, By changing the number of half-wave plates HWP1 arranged on the road, the output ratio of the laser beams LBA and LBB emitted from the light emitting portions LO1 and LO2 can be changed.

例えば、図5に示す構成において、1/2波長板HWP1を偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上から退避させると、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は1:3となる。ただし、この場合は、光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBにおいて、レーザビームLB1,LB3,LB4の光軸は互いに所定の間隔があけられているため、レーザビームLBBのビーム品質は、図5に示す、光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAのビーム品質に比べて低下する。   For example, in the configuration shown in FIG. 5, when the half-wave plate HWP1 is retracted from the optical path of the laser beams LB3 and LB4 until it passes through the polarizing beam splitter PBS2 and enters the polarizing beam splitter PBS3, the light emitting unit The output ratio between the laser beam LBA emitted from LO1 and the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2 is 1: 3. However, in this case, in the laser beam LBB emitted from the light emitting portion LO2, the optical axes of the laser beams LB1, LB3, and LB4 are spaced apart from each other by a predetermined distance. Therefore, the beam quality of the laser beam LBB is as shown in FIG. 5, the beam quality of the laser beam LBA emitted from the light emitting portion LO1 is deteriorated.

なお、光入射部や光出射部の個数は、レーザ発振器10の仕様等に応じてそれぞれ適宜変更されうる。それに応じて、レーザビームの出力比も適宜変更されうる。   Note that the number of the light incident portions and the light emitting portions can be appropriately changed according to the specifications of the laser oscillator 10 and the like. Accordingly, the output ratio of the laser beam can be changed as appropriate.

また、集光ユニット20は、ビーム結合器12内で結合されてビーム結合器12の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の集光ユニット20のそれぞれに伝送ファイバが接続されている。本実施形態では、2つの集光ユニット20に伝送ファイバ40,41がそれぞれ接続されている。   In addition, a plurality of condensing units 20 are provided according to the number of laser beams that are combined in the beam combiner 12 and emitted to the outside of the beam combiner 12, and a transmission fiber is provided in each of the plurality of condensing units 20. Is connected. In the present embodiment, transmission fibers 40 and 41 are connected to the two light collecting units 20, respectively.

このような構成とすることで、レーザ発振器10で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器10で生成された1つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。   With such a configuration, a plurality of laser beams generated by the laser oscillator 10 can be simultaneously emitted to the outside, and one or more laser beams generated by the laser oscillator 10 are directed to different places. Can be emitted.

なお、偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでに、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS2を用いて、レーザビームLB1〜LB4のTE偏光成分以外の成分をカットすることで、光出射部LO1及び/又はLO2から意図しないレーザビームが出射されるのを防止することができる。また、光出射部LO1及び/又はLO2から出射されるレーザビームLB又はLBA,LBBの出力を正確に規定することができる。   The components other than the TE polarization component of the laser beams LB1 to LB4 are cut by using the polarization beam splitters PBS1 and PBS2 before entering the polarization beam splitter PBS3, so that the light emitting units LO1 and / or LO2 It is possible to prevent an unintended laser beam from being emitted. In addition, the output of the laser beam LB or LBA, LBB emitted from the light emitting portions LO1 and / or LO2 can be accurately defined.

(実施形態2)
図6Aは、本実施形態に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図を、図6Bは、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図を、図6Cは、分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。
(Embodiment 2)
FIG. 6A is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner during laser beam distribution according to the present embodiment, and FIG. 6B is the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beam is changed. FIG. 6C is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beam is further changed.

本実施形態に示す構成と実施形態1に示す構成とでは、以下の点で異なる。まず、本実施形態に示す構成では、光出射部の個数が3つに増えている(光出射部LO1〜LO3)。また、ミラーM1,M2,M5と1/2波長板HWP2とが省略され、代わりに、偏光ビームスプリッタPBS4〜PBS6と1/2波長板HWP3,HWP4とビームダンパ3とが追加されている。なお、光出射部LI1〜LI4とミラーM3,M4と偏光ビームスプリッタPBS1〜PBS3とビームダンパDP1,DP2の配置は実施形態1に示す配置と同じである。   The configuration shown in the present embodiment is different from the configuration shown in the first embodiment in the following points. First, in the configuration shown in the present embodiment, the number of light emitting portions is increased to three (light emitting portions LO1 to LO3). Further, the mirrors M1, M2, and M5 and the half-wave plate HWP2 are omitted, and instead, polarizing beam splitters PBS4 to PBS6, half-wave plates HWP3 and HWP4, and a beam damper 3 are added. The arrangement of the light emitting portions LI1 to LI4, the mirrors M3 and M4, the polarization beam splitters PBS1 to PBS3, and the beam dampers DP1 and DP2 is the same as that shown in the first embodiment.

本実施形態によれば、4つの光入射部LI1〜LI4からそれぞれ入射されたレーザビームLB1〜LB4をビーム結合器12内で結合して3つの光出射部LO1〜LO3のいずれか、あるいはそれぞれから出射させることができる。以下、このことについて詳述する。   According to the present embodiment, the laser beams LB1 to LB4 respectively incident from the four light incident portions LI1 to LI4 are combined in the beam combiner 12, and from any one of the three light emitting portions LO1 to LO3, or from each of them. Can be emitted. This will be described in detail below.

図6Aに示すように、偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までのレーザビームLB2の光路と偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までのレーザビームLB3,LB4の光路は図2〜5に示すのと同様である。   As shown in FIG. 6A, the optical path of the laser beam LB2 immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS1 and the optical path of the laser beams LB3 and LB4 immediately after passing through the polarizing beam splitter PBS2 are the same as those shown in FIGS. It is.

一方、図6Aに示すように、1/2波長板HWP1が、偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上に配置される。レーザビームLB3,LB4は、1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO1に向かう。一方、レーザビームLB2はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して光出射部LO2に向かう。同様に、レーザビームLB1はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して光出射部LO3に向かう。なお、レーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光成分は、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、ビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, the half-wave plate HWP1 is disposed on the optical path of the laser beams LB3 and LB4 until it passes through the polarizing beam splitter PBS2 and enters the polarizing beam splitter PBS3. Since the laser beams LB3 and LB4 are changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP1, the laser beams LB3 and LB4 are reflected by the polarization beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and travel toward the light emitting section LO1. On the other hand, the laser beam LB2 remains TE-polarized light, passes through the polarization beam splitters PBS1 and PBS5 as they are, and travels toward the light emitting portion LO2. Similarly, the laser beam LB1 remains TE-polarized and passes through the polarization beam splitters PBS4 and PBS6 as they are and travels toward the light emitting portion LO3. Note that the TM polarization components included in the laser beams LB1 and LB2 are reflected by the polarization beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and absorbed by the beam dampers DP1 and DP3, respectively.

その結果、レーザビームLB3とレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBAが光出射部LO1から、レーザビームLB2がレーザビームLBBとして光出射部LO1から、レーザビームLB1がレーザビームLBCとして光出射部LO3からそれぞれ出射される。本実施形態において、レーザビームLB1〜LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は2:1:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。   As a result, the laser beam LBA obtained by combining the laser beam LB3 and the laser beam LB4 is emitted from the light emitting portion LO1, the laser beam LB2 is emitted from the light emitting portion LO1 as the laser beam LBB, and the laser beam LB1 is emitted as the laser beam LBC. The light is emitted from LO3. In this embodiment, since the laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the output ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 2: 1: 1. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the condensing unit 20 are transmitted through the transmission fibers 40 and 41 and the transmission fiber (not shown), respectively. The light is emitted from the beam emission heads 30 and 31 and a laser beam emission head (not shown) at the above output ratio.

また、図6Bに示すように、1/2波長板HWP1が、偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB4の光路上に配置され、かつ、1/2波長板HWP3が、偏光ビームスプリッタPBS3を透過して偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでのレーザビームLB3の光路上に配置される。レーザビームLB4は、1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO1に向かう。一方、レーザビームLB3は、偏光ビームスプリッタPBS3を透過した後、1/2波長板HWP3によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS5で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO2に向かう。   Further, as shown in FIG. 6B, the half-wave plate HWP1 is disposed on the optical path of the laser beam LB4 until it passes through the polarization beam splitter PBS2 and enters the polarization beam splitter PBS3, and 1/2 The wave plate HWP3 is disposed on the optical path of the laser beam LB3 until it passes through the polarizing beam splitter PBS3 and enters the polarizing beam splitter PBS5. Since the laser beam LB4 is changed to TM polarized light by the half-wave plate HWP1, it is reflected by the polarization beam splitter PBS3, travels straight in the Z direction, and travels toward the light emitting portion LO1. On the other hand, since the laser beam LB3 passes through the polarization beam splitter PBS3 and is changed to TM polarization by the half-wave plate HWP3, the laser beam LB3 is reflected by the polarization beam splitter PBS5 and travels straight in the Z direction to the light emitting unit LO2. Head.

図6Aに示すのと同様に、レーザビームLB2はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して光出射部LO2に向かう。また、レーザビームLB1はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して光出射部LO3に向かう。なお、レーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光、成分は、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、ビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。   Similar to that shown in FIG. 6A, the laser beam LB2 remains TE-polarized light, passes through the polarization beam splitters PBS1 and PBS5 as it is, and travels toward the light emitting portion LO2. Further, the laser beam LB1 remains TE-polarized light, passes through the polarization beam splitters PBS4 and PBS6 as they are, and travels toward the light emitting portion LO3. The TM polarized light and components contained in the laser beams LB1 and LB2 are reflected by the polarization beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and absorbed by the beam dampers DP1 and DP3, respectively.

その結果、レーザビームLB4がレーザビームLBAとして光出射部LO1から、レーザビームLB2とレーザビームLB3とが結合されたレーザビームLBBが光出射部LO2から、レーザビームLB1がレーザビームLBCとして光出射部LO3からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は1:2:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。   As a result, the laser beam LB4 is converted into the laser beam LBA from the light emitting unit LO1, the laser beam LBB obtained by combining the laser beam LB2 and the laser beam LB3 is combined from the light emitting unit LO2, and the laser beam LB1 is converted into the light emitting unit as the laser beam LBC. The light is emitted from LO3. In this case, the output ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 1: 2: 1. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the condensing unit 20 are transmitted through the transmission fibers 40 and 41 and the transmission fiber (not shown), respectively. The light is emitted from the beam emission heads 30 and 31 and a laser beam emission head (not shown) at the above output ratio.

また、図6Cに示すように、1/2波長板HWP1が、偏光ビームスプリッタPBS2を透過して偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでのレーザビームLB3の光路上に配置され、かつ、1/2波長板HWP4が、偏光ビームスプリッタPBS5を透過して偏光ビームスプリッタPBS6に入射されるまでのレーザビームLB4の光路上に配置される。レーザビームLB3は、1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO1に向かう。一方、レーザビームLB4は、偏光ビームスプリッタPBS3及びPBS5を透過した後、1/2波長板HWP4によりTM偏光に変化されるため、偏光ビームスプリッタPBS6で反射されてZ方向に直進し、光出射部LO3に向かう。   Further, as shown in FIG. 6C, the half-wave plate HWP1 is disposed on the optical path of the laser beam LB3 until it passes through the polarization beam splitter PBS2 and enters the polarization beam splitter PBS3. The wave plate HWP4 is disposed on the optical path of the laser beam LB4 until it passes through the polarizing beam splitter PBS5 and enters the polarizing beam splitter PBS6. Since the laser beam LB3 is changed to TM-polarized light by the half-wave plate HWP1, it is reflected by the polarization beam splitter PBS3, travels straight in the Z direction, and travels toward the light emitting portion LO1. On the other hand, the laser beam LB4 passes through the polarization beam splitters PBS3 and PBS5, and is changed to TM polarization by the half-wave plate HWP4. Therefore, the laser beam LB4 is reflected by the polarization beam splitter PBS6 and travels straight in the Z direction. Head for LO3.

図6Aに示すのと同様に、レーザビームLB2はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して光出射部LO2に向かう。また、レーザビームLB1はTE偏光のまま、偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して光出射部LO3に向かう。なお、レーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光、成分は、偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、ビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。   Similar to that shown in FIG. 6A, the laser beam LB2 remains TE-polarized light, passes through the polarization beam splitters PBS1 and PBS5 as it is, and travels toward the light emitting portion LO2. Further, the laser beam LB1 remains TE-polarized light, passes through the polarization beam splitters PBS4 and PBS6 as they are, and travels toward the light emitting portion LO3. The TM polarized light and components contained in the laser beams LB1 and LB2 are reflected by the polarization beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and absorbed by the beam dampers DP1 and DP3, respectively.

その結果、レーザビームLB3がレーザビームLBAとして光出射部LO1から、レーザビームLB2がレーザビームLBBとして光出射部LO2から、レーザビームLB1とレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBCが光出射部LO3からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は1:1:2である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。   As a result, the laser beam LB3 is converted into the laser beam LBA from the light emitting unit LO1, the laser beam LB2 is converted into the laser beam LBB from the light emitting unit LO2, and the laser beam LBC obtained by combining the laser beam LB1 and the laser beam LB4 is output to the light emitting unit. The light is emitted from LO3. In this case, the output ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 1: 1: 2. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the condensing unit 20 are transmitted through the transmission fibers 40 and 41 and the transmission fiber (not shown), respectively. The light is emitted from the beam emission heads 30 and 31 and a laser beam emission head (not shown) at the above output ratio.

本実施形態に係るレーザ発振器10によれば、実施形態1と同様の効果を奏することができる。また、3つの光出射部LO1〜LO3からそれぞれ同時にレーザビームLBA〜LBCを出射することができる。また、レーザビームLBA〜LBCの出力比も変更することができる。   According to the laser oscillator 10 according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, the laser beams LBA to LBC can be emitted simultaneously from the three light emitting portions LO1 to LO3, respectively. Further, the output ratio of the laser beams LBA to LBC can also be changed.

なお、実施形態1に示す1/2波長板HWP2を、レーザビームLB2における偏光ビームスプリッタPBS1と偏光ビームスプリッタPBS5との間の光路に対し移動可能に設けるようにしてもよい。例えば、図6Aに示す構成において、偏光ビームスプリッタPBS1と偏光ビームスプリッタPBS5との間に1/2波長板HWP2に配置することで、レーザビームLB2は偏光ビームスプリッタPBS5,PBS6でそれぞれ反射されて光出射部LO3に向かい、レーザビームLB1,LB2が結合されたレーザビームLBCが光出射部LO3から出射される。この場合、出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと光出射部LO3から出射されたレーザビームLBCとの出力比は1:1で、それぞれの最大出力は2kWとなる。   The half-wave plate HWP2 shown in the first embodiment may be provided so as to be movable with respect to the optical path between the polarization beam splitter PBS1 and the polarization beam splitter PBS5 in the laser beam LB2. For example, in the configuration shown in FIG. 6A, the laser beam LB2 is reflected by the polarization beam splitters PBS5 and PBS6, respectively, by being disposed on the half-wave plate HWP2 between the polarization beam splitter PBS1 and the polarization beam splitter PBS5. The laser beam LBC combined with the laser beams LB1 and LB2 is emitted from the light emitting unit LO3 toward the emitting unit LO3. In this case, the output ratio of the laser beam LBA emitted from the emission part LO1 and the laser beam LBC emitted from the light emission part LO3 is 1: 1, and the maximum output of each is 2 kW.

また、1/2波長板HWP1をレーザビームLB3,LB4の光路外に退避させることで、レーザビームLB3,LB4は偏光ビームスプリッタPBS3を透過してY方向に直進する。このとき、同時に、1/2波長板HWP3を偏光ビームスプリッタPBS3を透過して偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上に配置することで、レーザビームLB3,LB4は偏光ビームスプリッタPBS5で反射されるとともに、レーザビームLB2と結合されて、レーザビームLBBとして光出射部LO2から出射される。この場合、レーザビームLB1がレーザビームLBCとして光出射部LO3から出射され、レーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は、3:1となる。   Further, by retracting the half-wave plate HWP1 out of the optical path of the laser beams LB3 and LB4, the laser beams LB3 and LB4 pass through the polarization beam splitter PBS3 and go straight in the Y direction. At the same time, the laser beams LB3 and LB4 are arranged on the optical path of the laser beams LB3 and LB4 until the half-wave plate HWP3 passes through the polarizing beam splitter PBS3 and enters the polarizing beam splitter PBS5. The light beam is reflected by the polarization beam splitter PBS5, combined with the laser beam LB2, and emitted from the light emitting unit LO2 as the laser beam LBB. In this case, the laser beam LB1 is emitted from the light emitting portion LO3 as the laser beam LBC, and the output ratio of the laser beam LBB to the laser beam LBC is 3: 1.

また、1/2波長板HWP1をレーザビームLB3,LB4の光路外に退避させるとともに、1/2波長板HWP3を偏光ビームスプリッタPBS3を透過して偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでのレーザビームLB3,LB4の光路上に配置し、さらに、偏光ビームスプリッタPBS1と偏光ビームスプリッタPBS5との間に1/2波長板HWP2に配置することで、レーザビームLB1〜LB4がすべて結合されて、レーザビームLBとして光出射部LO3から出射される。   The half-wave plate HWP1 is retracted out of the optical path of the laser beams LB3 and LB4, and the laser beam LB3 until the half-wave plate HWP3 passes through the polarization beam splitter PBS3 and enters the polarization beam splitter PBS5. , LB4 on the optical path, and further arranged on the half-wave plate HWP2 between the polarizing beam splitter PBS1 and the polarizing beam splitter PBS5, the laser beams LB1 to LB4 are all coupled to form the laser beam LB. Is emitted from the light emitting portion LO3.

なお、本実施形態において、光学部品の配置等は変えずに、レーザビームLB1又はレーザビームLB2のいずれかのみをレーザビームLB3およびレーザビームLB4と組み合わせるに用いるようにしても、レーザビームLBA〜LBCの出力比を変更可能な構成を実現できる。ただし、図6A〜図6Cに示す構成よりもそのバリエーションは少なくなる。   In the present embodiment, the arrangement of the optical components is not changed, and only the laser beam LB1 or the laser beam LB2 may be used in combination with the laser beam LB3 and the laser beam LB4, or the laser beams LBA to LBC. It is possible to realize a configuration in which the output ratio can be changed. However, there are fewer variations than the configurations shown in FIGS. 6A to 6C.

(実施形態3)
図7は、本実施形態に係るレーザ加工装置の使用例を示す。なお、本実施形態に示すレーザ発振器10及びレーザ加工装置100は実施形態1に示す構成と同じである。つまり、ビーム結合器12に4つのレーザモジュール11からそれぞれレーザビームLB1〜LB4が入射され、ビーム結合器12内で結合されてレーザビームLBとして光出射部LO1又はLO2のいずれかから出射されるか、ビーム結合器12内で分配されて、レーザビームLBA,LBBとしてそれぞれ光出射部LO,LO2から出射される。また、レーザビーム出射ヘッド30からは、伝送ファイバ40を介して、レーザビームLB又はLBAが出射され、レーザビーム出射ヘッド31からは、伝送ファイバ41を介して、レーザビームLB又はLBBが出射される。
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows a usage example of the laser processing apparatus according to the present embodiment. The laser oscillator 10 and the laser processing apparatus 100 shown in the present embodiment have the same configuration as that shown in the first embodiment. In other words, whether the laser beams LB1 to LB4 are respectively incident on the beam combiner 12 from the four laser modules 11, are combined in the beam combiner 12, and are emitted from either the light emitting portion LO1 or LO2 as the laser beam LB. Are distributed in the beam combiner 12 and emitted from the light emitting portions LO and LO2 as laser beams LBA and LBB, respectively. A laser beam LB or LBA is emitted from the laser beam emission head 30 via the transmission fiber 40, and a laser beam LB or LBB is emitted from the laser beam emission head 31 via the transmission fiber 41. .

例えば、図7の左上及び右上(切替)に示すように、レーザビームLBが出射される光出射部及びレーザビーム出射ヘッドを切り替えることで、ワーク60に対して異なる時間帯でレーザビームLBを出射できるため、ワーク60の搬出入時等に生じるレーザ発振器10の停止時間を無くして、レーザ加工装置100の稼働率を向上させることができる。また、図7の左下(分配1)に示すように、例えば、同出力のレーザビームLBA,LBBをレーザビーム出射ヘッド30,31からそれぞれ出射させることで、同時に加工されるワーク60の個数を増やすことができ、レーザ加工工程における生産性を向上させることができる。また、図7の右下(分配2)に示すように、低出力のレーザビームLBAをレーザビーム出射ヘッド30から、高出力のレーザビームLBBをレーザビーム出射ヘッド31からそれぞれ出射させることで、ワーク60の加工品質を向上させることも可能である。例えば、ワーク60がメッキ被膜が施された金属板である場合、レーザビーム出射ヘッド30から出射された低出力のレーザビームLBAでメッキ被膜を除去してから、レーザビーム出射ヘッド31から出射された高出力のレーザビームLBBを用いてワークの溶接を行うこと、溶接箇所の溶接品質を向上させることができる。   For example, as shown in the upper left and upper right (switching) of FIG. 7, the laser beam LB is emitted in different time zones with respect to the work 60 by switching the light emitting unit and the laser beam emitting head from which the laser beam LB is emitted. Therefore, the operating time of the laser processing apparatus 100 can be improved by eliminating the stop time of the laser oscillator 10 that occurs when the work 60 is carried in and out. Further, as shown in the lower left of FIG. 7 (distribution 1), for example, the laser beams LBA and LBB having the same output are emitted from the laser beam emitting heads 30 and 31, respectively, thereby increasing the number of workpieces 60 processed simultaneously. And productivity in the laser processing step can be improved. Further, as shown in the lower right of FIG. 7 (distribution 2), a low output laser beam LBA is emitted from the laser beam emission head 30, and a high output laser beam LBB is emitted from the laser beam emission head 31, respectively. It is also possible to improve the processing quality of 60. For example, when the workpiece 60 is a metal plate with a plating film, the plating film is removed with a low-power laser beam LBA emitted from the laser beam emission head 30 and then emitted from the laser beam emission head 31. It is possible to weld the workpiece using the high-power laser beam LBB and improve the welding quality of the welded portion.

なお、実施形態2に示すレーザ発振器10をレーザ加工装置100に搭載するようにしてもよい。その場合は3つのレーザビーム出射ヘッドから、異なる時間に、あるいは同時にレーザビームが出射される。また、レーザ発振器10における光出射部及びレーザ加工装置100における伝送ファイバ及びレーザビーム出射ヘッドの個数をさらに増やしてもよい。   The laser oscillator 10 shown in the second embodiment may be mounted on the laser processing apparatus 100. In that case, laser beams are emitted from three laser beam emission heads at different times or simultaneously. Further, the number of light emitting portions in the laser oscillator 10 and the number of transmission fibers and laser beam emitting heads in the laser processing apparatus 100 may be further increased.

このようにすることで、同時に加工できるワーク60の個数が増え、レーザ加工工程の生産性をさらに向上させることができる。   By doing in this way, the number of the workpiece | work 60 which can be processed simultaneously increases, and the productivity of a laser processing process can further be improved.

本発明に係るレーザ発振器は、レーザビームが出射される光出射部の切替えや、複数の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームの出力比の変更を簡便な構成で実現でき、大量かつ異なる種類のワークを加工するレーザ加工装置に適用する上で有用である。   The laser oscillator according to the present invention can realize switching of a light emitting portion from which a laser beam is emitted and changing the output ratio of laser beams emitted from a plurality of light emitting portions with a simple configuration, and a large number of different types. This is useful when applied to a laser processing apparatus for processing a workpiece.

10 レーザ発振器
11 レーザモジュール
12 ビーム結合器
20 集光ユニット
30,31 レーザビーム出射ヘッド
40,41 伝送ファイバ
50 制御部
60 ワーク
70 筐体
100 レーザ加工装置
DP1〜DP3 ビームダンパ
LI1〜LI4 光入射部
LO1〜LO3 光出射部
M1〜M5 ミラー(光反射部材)
HWP1 1/2波長板(一の偏光部材)
HWP2 1/2波長板(他の偏光部材)
HWP3,HWP4 1/2波長板(偏光部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser oscillator 11 Laser module 12 Beam combiner 20 Condensing unit 30,31 Laser beam emission head 40,41 Transmission fiber 50 Control part 60 Work 70 Case 100 Laser processing apparatus DP1-DP3 Beam damper LI1-LI4 Light incident part LO1- LO3 Light emitting part M1 to M5 Mirror (light reflecting member)
HWP1 1/2 wavelength plate (one polarizing member)
HWP2 1/2 wavelength plate (other polarizing member)
HWP3, HWP4 1/2 wavelength plate (polarizing member)

Claims (13)

主たる偏光状態が第1の偏光状態であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュールと、
該複数のレーザモジュールから出射された複数のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
入射したレーザビームを前記第1の偏光状態から前記第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる複数の偏光部材と、
前記第1の偏光状態を有するレーザビームを透過させる一方、前記第2の偏光状態を有するレーザビームを反射する偏光ビームスプリッタと、
前記ビーム結合器内で結合されたレーザビームが出射される複数の光出射部と、を少なくとも有し、
一の偏光部材及び他の偏光部材は、それぞれ少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記複数のレーザビームのうち少なくとも1つのレーザビームは、第1の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射される一方、少なくとも1つのレーザビームは、前記第1の方向と交差する第2の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射され、
前記第1の方向に進行する少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に前記一の偏光部材が配されるか、又は前記第2の方向に進行する少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に前記他の偏光部材が配されることで、前記一の偏光部材または前記他の偏光部材を透過したレーザビームは、前記偏光ビームスプリッタによって前記第1又は第2の方向のうち前記偏光ビームスプリッタに入射するまでの進行方向とは異なる方向に反射される一方、前記一の偏光部材又は前記他の偏光部材を透過しないレーザビームは前記偏光ビームスプリッタを透過することを特徴とするレーザ発振器。
A plurality of laser modules each emitting a laser beam whose main polarization state is the first polarization state;
A beam combiner that combines a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser modules to emit one or more laser beams;
A condensing unit that condenses the laser beam emitted from the beam combiner so as to have a predetermined beam diameter and guides the laser beam to a transmission fiber;
The beam combiner is
A plurality of polarizing members that change the incident laser beam from the first polarization state to a second polarization state different from the first polarization state;
A polarizing beam splitter that transmits the laser beam having the first polarization state, and reflects the laser beam having the second polarization state;
A plurality of light emitting portions from which the laser beam combined in the beam combiner is emitted,
The one polarizing member and the other polarizing member are each provided so as to be movable between a predetermined position on the optical path of at least one laser beam and a predetermined position outside the optical path,
At least one of the plurality of laser beams travels in a first direction and is incident on the polarizing beam splitter, while at least one laser beam intersects the first direction with a second Traveling in the direction and entering the polarizing beam splitter,
The one polarizing member is disposed at a predetermined position on the optical path of at least one laser beam traveling in the first direction, or on the optical path of at least one laser beam traveling in the second direction. When the other polarizing member is arranged at a predetermined position, the laser beam transmitted through the one polarizing member or the other polarizing member is transmitted in the first or second direction by the polarizing beam splitter. A laser beam that is reflected in a direction different from a traveling direction until it enters the polarizing beam splitter, while a laser beam that does not pass through the one polarizing member or the other polarizing member passes through the polarizing beam splitter. Oscillator.
請求項1に記載のレーザ発振器において、
前記偏光ビームスプリッタで反射されたレーザビームと前記偏光ビームスプリッタを透過するレーザビームとが同じ光軸となるように前記偏光ビームスプリッタで結合されて、前記複数の光出射部のうち少なくとも1つの光出射部から出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 1, wherein
The laser beam reflected by the polarization beam splitter and the laser beam transmitted through the polarization beam splitter are combined by the polarization beam splitter so as to have the same optical axis, and at least one light of the plurality of light emitting portions A laser oscillator characterized by being emitted from an emission part.
請求項2に記載のレーザ発振器において、
前記偏光ビームスプリッタと前記第2の方向で所定の間隔をあけて設けられた光反射部材によって、前記偏光ビームスプリッタを透過したレーザビーム及び前記偏光ビームスプリッタで反射されたレーザビームのうち少なくとも1つが光路を曲げられて、別の光出射部から出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 2, wherein
At least one of a laser beam transmitted through the polarizing beam splitter and a laser beam reflected by the polarizing beam splitter by a light reflecting member provided at a predetermined interval in the second direction with respect to the polarizing beam splitter. A laser oscillator, wherein an optical path is bent and emitted from another light emitting part.
請求項3に記載のレーザ発振器において、
前記複数の光出射部のうち少なくとも2つの光出射部からレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 3, wherein
A laser oscillator, wherein a laser beam is emitted from at least two of the plurality of light emitting portions.
請求項4に記載のレーザ発振器において、
前記第1の方向に進行する複数のレーザビームのうち、光路上に前記一の偏光部材が配される本数を変更するか、又は、前記第2の方向に進行する複数のレーザビームのうち、光路上に前記別の偏光部材が配される本数を変更することで、少なくとも2つの光出射部から出射されたレーザビームの出力比が変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 4, wherein
Among the plurality of laser beams traveling in the first direction, change the number of the one polarizing member disposed on the optical path, or among the plurality of laser beams traveling in the second direction, A laser oscillator characterized in that the output ratio of the laser beams emitted from at least two light emitting portions can be changed by changing the number of the other polarizing members arranged on the optical path.
請求項1に記載のレーザ発振器において、
前記複数のレーザビームのうち、前記第1及び第2の方向に進行するレーザビームはそれぞれ複数あり、
前記第1の方向に進行する複数のレーザビームの光路上の所定の位置に前記一の偏光部材が配され、かつ前記第2の方向に進行する複数のレーザビームのうち少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に前記他の偏光部材が配されることで、前記複数の光出射部のうち少なくとも2つの光出射部からレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 1, wherein
Among the plurality of laser beams, there are a plurality of laser beams traveling in the first and second directions, respectively.
The one polarizing member is arranged at a predetermined position on the optical path of the plurality of laser beams traveling in the first direction, and at least one of the plurality of laser beams traveling in the second direction A laser oscillator, wherein a laser beam is emitted from at least two of the plurality of light emitting portions by arranging the other polarizing member at a predetermined position on an optical path.
請求項6に記載のレーザ発振器において、
前記第1の方向に進行する複数のレーザビームのうち、光路上に前記一の偏光部材が配される本数を変更するか、又は、前記第2の方向に進行する複数のレーザビームのうち、光路上に前記他の偏光部材が配される本数を変更することで、少なくとも2つの光出射部から出射されたレーザビームの出力比が変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 6, wherein
Among the plurality of laser beams traveling in the first direction, change the number of the one polarizing member disposed on the optical path, or among the plurality of laser beams traveling in the second direction, A laser oscillator characterized in that the output ratio of the laser beams emitted from at least two light emitting portions can be changed by changing the number of the other polarizing members arranged on the optical path.
主たる偏光状態が第1の偏光状態であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュールと、
該複数のレーザモジュールから出射された複数のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
入射したレーザビームを前記第1の偏光状態から前記第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる複数の偏光部材と、
前記第1の偏光状態を有するレーザビームを透過させる一方、前記第2の偏光状態を有するレーザビームを反射する偏光ビームスプリッタと、
前記ビーム結合器内で結合されたレーザビームが出射される複数の光出射部と、を少なくとも有し、
一の偏光部材及び他の偏光部材は、それぞれ少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記複数のレーザビームのうち少なくとも1つのレーザビームは、第1の方向に進行し、少なくとも2つのレーザビームは、前記第1の方向と交差する第2の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタに入射され、
前記第2の方向に進行する少なくとも2つのレーザビームのそれぞれの光路上に前記一の偏光部材及び/又は前記他の偏光部材が配されることで、前記複数の光出射部のうち少なくとも2つの光出射部からレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
A plurality of laser modules each emitting a laser beam whose main polarization state is the first polarization state;
A beam combiner that combines a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser modules to emit one or more laser beams;
A condensing unit that condenses the laser beam emitted from the beam combiner so as to have a predetermined beam diameter and guides the laser beam to a transmission fiber;
The beam combiner is
A plurality of polarizing members that change the incident laser beam from the first polarization state to a second polarization state different from the first polarization state;
A polarizing beam splitter that transmits the laser beam having the first polarization state, and reflects the laser beam having the second polarization state;
A plurality of light emitting portions from which the laser beam combined in the beam combiner is emitted,
The one polarizing member and the other polarizing member are each provided so as to be movable between a predetermined position on the optical path of at least one laser beam and a predetermined position outside the optical path,
At least one laser beam of the plurality of laser beams travels in a first direction, and at least two laser beams travel in a second direction intersecting the first direction to reach the polarization beam splitter. Incident,
By arranging the one polarizing member and / or the other polarizing member on respective optical paths of at least two laser beams traveling in the second direction, at least two of the plurality of light emitting portions are arranged. A laser oscillator, wherein a laser beam is emitted from a light emitting portion.
請求項8に記載のレーザ発振器において、
前記第2の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタで反射されたレーザビームと前記第1の方向に進行して前記偏光ビームスプリッタを透過するレーザビームとが前記偏光ビームスプリッタで結合されて、前記複数の光出射部のうち少なくとも1つの光出射部から出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 8, wherein
The laser beam traveling in the second direction and reflected by the polarization beam splitter and the laser beam traveling in the first direction and transmitted through the polarization beam splitter are combined by the polarization beam splitter, A laser oscillator characterized by being emitted from at least one light emitting part among a plurality of light emitting parts.
請求項1ないし9のいずれか1項に記載のレーザ発振器において、
前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが接続されていることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of the condensing units are provided in accordance with the number of laser beams coupled within the beam combiner and emitted outside the beam combiner, and the transmission fiber is provided in each of the plurality of condensing units. A laser oscillator characterized by being connected.
請求項10に記載のレーザ発振器と、
複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、
前記偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
A laser oscillator according to claim 10;
A laser beam emission head attached to each of the emission ends of the plurality of transmission fibers;
A laser processing apparatus comprising: at least a control unit that controls the operation of the polarizing member.
請求項11に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記偏光部材の位置を変化させることで、レーザビームが出射されるレーザビーム出射ヘッドを切替え可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 11, wherein
A laser processing apparatus, wherein a laser beam emitting head from which a laser beam is emitted can be switched by changing a position of the polarizing member in the beam combiner.
請求項11または12に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記偏光部材の位置を変化させることで、複数のレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ出射されるレーザビームの出力比を変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 11 or 12,
A laser processing apparatus configured to change an output ratio of laser beams respectively emitted from a plurality of laser beam emission heads by changing a position of the polarizing member in the beam combiner. .
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