JP2021111638A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力光ファイバ中の複数の光導波路のそれぞれを伝搬する戻り光を検出することができるレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ装置１は、センタコア４１とリングコア４３とを含む出力光ファイバ４０と、レーザ光を生成する複数のレーザ光源１１，１２と、レーザ光が伝搬する入力光ファイバ２０，３０と、入力光ファイバ２０，３０が出力光ファイバ４０のセンタコア４１とリングコア４３に光学的に接続されるように構成される光コンバイナ５０と、出力光ファイバ４０のセンタコア４１とリングコア４３に導入されたレーザ光を出射するレーザ出射部６０と、レーザ出射部６０から出力光ファイバ４０のセンタコア４１を通って光コンバイナ５０に向かって戻る第１の戻り光を検出可能な第１の戻り光検出器１２０と、レーザ出射部６０から出力光ファイバ４０のリングコア４３を通って光コンバイナ５０に向かって戻る第２の戻り光を検出可能な第２の戻り光検出器１４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ装置に係り、特に複数の光導波路を有する出力光ファイバからレーザ光を出力可能なレーザ装置に関するものである。

レーザ加工の分野では、加工速度や加工品質などの加工性能を向上する上で、加工対象物に照射するレーザ光のビームプロファイルを加工対象物の材料や厚みに合わせて変更することが重要である。近年、このような観点から、出力側の光ファイバに複数の光導波路を形成し、これらの光導波路のそれぞれに導入するレーザ光を制御することによって、加工対象物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを所望の形態に変化させることができる技術も開発されている。例えば、異なる光源からのレーザ光を出力光ファイバの中心コアとその周囲に配置された外側コアとに導入してレーザ加工を行うレーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなレーザ装置においては、レーザ出射部から加工対象物に照射されたレーザ光が、例えば加工対象物の表面で反射してレーザ出射部から戻り光としてレーザ装置内に戻ってくることが考えられる。そのような戻り光はレーザ装置の構成要素にダメージを与える可能性があるため、レーザ装置の作動中に戻り光をモニタリングしておく必要がある。特に、上述のように複数の光導波路を有する出力光ファイバを用いる場合には、戻り光はそれぞれの光導波路の内部を互いに独立して伝搬することになるため、それぞれの光導波路を伝搬する戻り光の量を正確に検出することが必要となる。しかしながら、出力光ファイバの複数の光導波路を伝搬する戻り光を検出する技術は未だ報告されていない。

特表２０１８−５２４１７４号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、出力光ファイバ中の複数の光導波路のそれぞれを伝搬する戻り光を検出することができるレーザ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、出力光ファイバ中の複数の光導波路のそれぞれを伝搬する戻り光を検出することができるレーザ装置が提供される。このレーザ装置は、第１の光導波路と第２の光導波路とを含む出力光ファイバと、レーザ光を生成する少なくとも１つの第１のレーザ光源と、上記少なくとも１つの第１のレーザ光源で生成された上記レーザ光が伝搬する少なくとも１つの第１の入力光ファイバと、レーザ光を生成する少なくとも１つの第２のレーザ光源と、上記少なくとも１つの第２のレーザ光源で生成された上記レーザ光が伝搬する少なくとも１つの第２の入力光ファイバと、上記少なくとも１つの第１の入力光ファイバが上記出力光ファイバの上記第１の光導波路に光学的に接続され、上記少なくとも１つの第２の入力光ファイバが上記第２の光導波路に光学的に接続されるように構成され、上記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び上記少なくとも１つの第２のレーザ光源からの上記レーザ光を上記出力光ファイバの上記第１の光導波路及び上記第２の光導波路に導入可能な光コンバイナと、上記光コンバイナから上記出力光ファイバの上記第１の光導波路及び上記第２の光導波路に導入された上記レーザ光を出射するレーザ出射部と、上記レーザ出射部から上記出力光ファイバの上記第１の光導波路を通って上記光コンバイナに向かって戻る第１の戻り光を検出可能な第１の戻り光検出器と、上記レーザ出射部から上記出力光ファイバの上記第２の光導波路を通って上記光コンバイナに向かって戻る第２の戻り光を検出可能な第２の戻り光検出器とを備える。

このような構成によれば、反射光などが出力光ファイバの第１の光導波路及び第２の光導波路のいずれかに再結合して戻り光となって第１の光導波路又は第２の光導波路を伝搬したとしても、第１の光導波路を伝搬する第１の戻り光を第１の戻り光検出器により、第２の光導波路を伝搬する第２の戻り光を第２の戻り光検出器によりそれぞれ独立して検出することができる。このように、第１の光導波路を伝搬する第１の戻り光の量と、第２の光導波路を伝搬する第２の戻り光の量とを第１の戻り光検出器と第２の戻り光検出器により別個に検出することができるので、これらの戻り光によるレーザ装置内のレーザ光源や他の構成部品への影響をより正確に評価することが可能となり、より安全な条件でレーザ装置を作動させることが可能となる。

上記少なくとも１つの第１のレーザ光源は、複数の第１のレーザ光源を含んでいてもよく、上記少なくとも１つの第１の入力光ファイバは、上記複数の第１のレーザ光源に対応する複数の第１の入力光ファイバを含んでいてもよい。上記光コンバイナは、上記複数の第１の入力光ファイバが接続されるブリッジ入射面と、光軸方向に沿って上記ブリッジ入射面から離れるにつれて次第に径が小さくなる縮径部と、上記光軸方向において上記ブリッジ入射面とは反対側に位置するブリッジ出射面とを有するブリッジファイバと、上記ブリッジファイバの上記ブリッジ出射面と上記出力光ファイバの上記第１の光導波路の少なくとも一部とを接続する中間光ファイバとを含んでいてもよい。

このように、縮径部を有するブリッジファイバと中間光ファイバとによって複数の第１の入力光ファイバが出力光ファイバの第１の光導波路に光学的に接続されるように光コンバイナを構成することにより、複数の第１のレーザ光源からのレーザ光を出力光ファイバの第１の光導波路に導入することができ、出力光ファイバの第１の光導波路から出力されるレーザ光のパワーを上げることができる。

上記第１の戻り光検出器は、上記光コンバイナの上記ブリッジファイバの上記ブリッジ入射面から漏れる上記第１の戻り光を検出可能に構成されていてもよい。また、上記第２の戻り光検出部は、上記出力光ファイバの上記第２の光導波路の端面から漏れる上記第２の戻り光を検出可能に構成されていてもよい。

上記レーザ装置は、上記第１の戻り光が伝搬する第１の戻り光ファイバをさらに備えていてもよい。この場合において、上記光コンバイナは、上記少なくとも１つの第１の入力光ファイバと上記第１の戻り光ファイバとが上記出力光ファイバの上記第１の光導波路に光学的に接続されるように構成されていてもよく、上記第１の戻り光検出器は、上記第１の戻り光ファイバを伝搬する上記第１の戻り光を検出可能に構成されていてもよい。

このように、第１のレーザ光源に接続される第１の入力光ファイバと第１の戻り光ファイバとがともに出力光ファイバの第１の光導波路に光学的に接続されるように光コンバイナを構成することにより、第１のレーザ光源で生成されるレーザ光が第１の戻り光ファイバに入射しにくくなる。このため、第１の戻り光検出器において、第１のレーザ光源で生成されるレーザ光の影響が低減され、第１の戻り光を高精度で検出することができる。

上記レーザ装置は、上記第２の戻り光が伝搬する第２の戻り光ファイバをさらに備えていてもよい。この場合において、上記光コンバイナは、上記少なくとも１つの第２の入力光ファイバと上記第２の戻り光ファイバとが上記出力光ファイバの上記第２の光導波路に光学的に接続されるように構成されていてもよく、上記第２の戻り光検出器は、上記第２の戻り光ファイバを伝搬する上記第２の戻り光を検出可能に構成されていてもよい。

このように、第２のレーザ光源に接続される第２の入力光ファイバと第２の戻り光ファイバとがともに出力光ファイバの第２の光導波路に光学的に接続されるように光コンバイナを構成することにより、第２のレーザ光源で生成されるレーザ光が第２の戻り光ファイバに入射しにくくなる。このため、第２の戻り光検出器において、第２のレーザ光源で生成されるレーザ光の影響が低減され、第２の戻り光を高精度で検出することができる。

上記第１の戻り光検出器は、上記第１の戻り光ファイバを伝搬する上記第１の戻り光のレイリー散乱光を検出可能に構成されていてもよく、上記第２の戻り光検出器は、上記第２の戻り光ファイバを伝搬する上記第２の戻り光のレイリー散乱光を検出可能に構成されていてもよい。

上記出力光ファイバは、中心に形成される上記第１の光導波路としてのセンタコアと、上記センタコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、上記センタコアの周囲を覆う内側クラッドと、上記内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有し、上記内側クラッドの周囲を覆う上記第２の光導波路としてのリングコアと、上記リングコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、上記リングコアの周囲を覆う低屈折率媒質とを有していてもよい。

上記レーザ装置は、上記第１の戻り光検出器により検出される上記第１の戻り光及び上記第２の戻り光検出器により検出される上記第２の戻り光に基づいて、上記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び上記少なくとも１つの第２のレーザ光源を制御する制御部をさらに備えていることが好ましい。この場合において、上記制御部は、上記第１の戻り光検出器により検出される上記第１の戻り光及び上記第２の戻り光検出器により検出される上記第２の戻り光に基づいて、上記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び上記少なくとも１つの第２のレーザ光源の出力を下げるように構成されていてもよい。

本発明によれば、反射光などが出力光ファイバの第１の光導波路及び第２の光導波路のいずれかに再結合して戻り光となって第１の光導波路又は第２の光導波路を伝搬したとしても、第１の光導波路を伝搬する第１の戻り光の量と、第２の光導波路を伝搬する第２の戻り光の量とを第１の戻り光検出器と第２の戻り光検出器により別個に検出することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置の構成を示す模式的ブロック図である。 図２は、図１に示すレーザ装置の出力光ファイバの断面を半径方向に沿った屈折率分布とともに示す図である。 図３は、図１に示すレーザ装置の光コンバイナを示す斜視図である。 図４は、図３に示す光コンバイナの分解斜視図である。 図５は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ装置の構成を示す模式的ブロック図である。 図６は、本発明の第３の実施形態におけるレーザ装置の構成を示す模式的ブロック図である。 図７は、図６に示すレーザ装置の光コンバイナを示す斜視図である。 図８は、図６に示す光コンバイナの分解斜視図である。 図９は、図６に示す光コンバイナにおける入力光ファイバ及び戻り光ファイバと出力光ファイバとの接続関係を示す模式図である。

以下、本発明に係るレーザ装置の実施形態について図１から図９を参照して詳細に説明する。図１から図９において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図９においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ装置１の構成を示す模式的ブロック図である。図１に示すように、本実施形態におけるレーザ装置１は、レーザ光を生成する複数の第１のレーザ光源１１と、レーザ光を生成する複数の第２のレーザ光源１２と、第１のレーザ光源１１で生成されたレーザ光が伝搬する第１の入力光ファイバ２０と、第２のレーザ光源１２で生成されたレーザ光が伝搬する第２の入力光ファイバ３０と、後述するように複数の光導波路を有する出力光ファイバ４０と、第１の入力光ファイバ２０及び第２の入力光ファイバ３０のそれぞれを出力光ファイバ４０の光導波路に光学的に接続する光コンバイナ５０と、出力光ファイバ４０の端部に設けられたレーザ出射部６０と、レーザ光源１１，１２を制御する制御部７０と、加工対象物Ｗを保持するステージ８０とを備えている。レーザ光源１１，１２としては例えばファイバレーザや半導体レーザを用いることができる。本実施形態におけるレーザ装置１は、６つの第１のレーザ光源１１と５つの第２のレーザ光源１２とを含んでいるが、レーザ光源１１，１２の数はこれらに限られるものではない。

また、レーザ装置１は、第１の戻り光ファイバ１１０と、第１の戻り光ファイバ１１０を伝搬する光を検出可能な第１の戻り光検出器１２０と、第２の戻り光ファイバ１３０と、第２の戻り光ファイバ１３０を伝搬する光を検出可能な第２の戻り光検出器１４０とを含んでいる。なお、本実施形態では、特に言及がない場合には、レーザ光源１１，１２又は戻り光検出器１２０，１４０からレーザ出射部６０に向かう方向を「下流側」といい、それとは逆の方向を「上流側」ということとする。

戻り光検出器１２０，１４０としては公知の任意の検出器を用いることができる。例えば、戻り光検出器１２０，１４０として、戻り光ファイバ１１０又は１３０の近傍に配置したフォトダイオードによって戻り光ファイバ１１０又は１３０を伝搬する光のレイリー散乱光を検出するように構成された検出器を用いることができる。このような検出器を用いれば、応答速度が良く高精度の検出が可能である、また、例えば、戻り光検出器１２０，１４０として、戻り光ファイバ１１０又は１０２の終端に黒アルマイト処理を施した金属板を配置し、戻り光ファイバ１１０又は１０２を伝搬する光をこの金属板に照射し、この光の照射による金属板の温度上昇を測定することによって戻り光ファイバ１１０又は１０２を伝搬する光を検出するように構成した検出器を用いることもできる。このような検出器を用いれば、高パワーの戻り光が戻り光ファイバ１１０又は１３０を伝搬した場合においても、大きなダメージを受けることなく戻り光ファイバ１１０又は１０２を伝搬する光を検出することができる。

図２は、出力光ファイバ４０の断面を半径方向に沿った屈折率分布とともに示す図である。図２に示すように、出力光ファイバ４０は、センタコア４１と、センタコア４１の周囲を覆う内側クラッド４２と、内側クラッド４２の周囲を覆うリングコア４３と、リングコア４３の周囲を覆う外側クラッド４４とを有している。内側クラッド４２の屈折率はセンタコア４１及びリングコア４３の屈折率よりも低くなっており、外側クラッド４４の屈折率はリングコア４３の屈折率よりも低くなっている。これにより、センタコア４１の内部には光が伝搬する光導波路（例えば第１の光導波路）が形成され、リングコア４３の内部には光が伝搬する光導波路（例えば第２の光導波路）が形成される。このように、本実施形態では、それぞれ独立した光導波路であるセンタコア４１とリングコア４３とが出力光ファイバ４０の内部に同心状に配置されている。また、本実施形態では、リングコア４３の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率媒質として、リングコア４３の周囲に外側クラッド４４が形成されているが、このような低屈折率媒質は、外側クラッド４４のような被覆層に限られるものではなく、例えばリングコア４３の周囲に空気の層を形成し、この空気の層を低屈折率媒質として用いてもよい。

出力光ファイバ４０のセンタコア４１の外径、内側クラッド４２の外径、リングコア４３の外径、及び外側クラッド４４の外径はレーザ出射部６０から出射されるレーザ光Ｌの強度分布を決定する重要なファクターであるが、レーザ装置１の用途や出力仕様に応じて任意に設定することができる。また、内側クラッド４２の屈折率と外側クラッド４４の屈折率とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図３は光コンバイナ５０を示す斜視図、図４は分解斜視図である。図３及び図４に示すように、この光コンバイナ５０は、第１の入力光ファイバ２０の下流側端部と、第１の戻り光ファイバ１１０の下流側端部と、第１の入力光ファイバ２０及び第１の戻り光ファイバ１１０が接続されるブリッジファイバ１５１と、ブリッジファイバ１５１に接続される中間光ファイバ１８０と、第２の入力光ファイバ３０の下流側端部と、第２の戻り光ファイバ１３０の下流側端部と、出力光ファイバ４０の上流側端部とを含んでいる。本実施形態における光コンバイナ５０は、第１の入力光ファイバ２０の下流側端部を出力光ファイバ４０のセンタコア４１に光学的に接続し、第２の入力光ファイバ３０の下流側端部を出力光ファイバ４０のリングコア４３に光学的に接続するものである。

第１の入力光ファイバ２０は、コア２１と、コア２１の周囲を覆うクラッド２２とを有しており、クラッド２２の屈折率はコア２１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第１の入力光ファイバ２０のコア２１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。したがって、第１のレーザ光源１１で生成されたレーザ光は、第１の入力光ファイバ２０のコア２１を伝搬するようになっている。

第１の戻り光ファイバ１１０は、コア１１１と、コア１１１の周囲を覆うクラッド１１２とを有しており、クラッド１１２の屈折率はコア１１１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。この第１の戻り光ファイバ１１０として第１の入力光ファイバ２０と同一の光ファイバを用いてもよい。

図３及び図４に示すように、本実施形態においては、５本の第１の入力光ファイバ２０Ａと第１の戻り光ファイバ１１０とが１本の第１の入力光ファイバ２０Ｂを取り囲んで第１の入力光ファイバ２０Ｂの外周面に接するように配置された状態でブリッジファイバ１５１に接続されている。このとき、隣り合う第１の入力光ファイバ２０及び第１の戻り光ファイバ１１０は互いに接した状態となっている。なお、第１の戻り光ファイバ１１０と第１の入力光ファイバ２０Ｂの位置を入れ替えてもよい。

ブリッジファイバ１５１は、コア１７１と、コア１７１の周囲を覆うクラッド１７２とを有している。クラッド１７２の屈折率はコア１７１の屈折率よりも低くなっており、コア１７１の内部には光が伝搬する光導波路が形成されている。例えば、コア１７１の周囲に空気の層を形成し、この空気の層をクラッド１７２の代わりに用いることも可能である。このようなコア−クラッド構造を内部に有するブリッジファイバ１５１は、光軸に沿って一定の外径で延びる第１の円筒部１５３と、第１の円筒部１５３から光軸に沿って次第に外径が小さくなる縮径部１５４と、縮径部１５４から光軸方向に沿って一定の外径で延びる第２の円筒部１５５とを含んでいる。

第１の円筒部１５３の上流側端面（ブリッジ入射面）には、第１の入力光ファイバ２０の下流側端部と第１の戻り光ファイバ１１０の下流側端部とが融着接続されている。また、第２の円筒部１５５の端面には、中間光ファイバ１８０の上流側端部が融着接続されている。ブリッジファイバ１５１の上流側端面におけるコア１７１の大きさは、第１の入力光ファイバ２０のコア２１及び第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１を内部に包含できるような大きさとなっており、第１の入力光ファイバ２０及び第１の戻り光ファイバ１１０は、第１の入力光ファイバ２０のコア２１及び第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１がブリッジファイバ１５１の上流側端面におけるコア１７１の領域内に位置するようにブリッジファイバ１５１に融着接続される。これにより、第１の入力光ファイバ２０のコア２１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光がブリッジファイバ１５１のコア１７１に光学的に結合するようになっている。

このように、ブリッジファイバ１５１は、第１の入力光ファイバ２０のコア２１を伝搬するレーザ光をそのコア１７１の内部に伝搬させ、縮径部１５４によってそのビーム径を小さくするように構成されている。なお、第１の入力光ファイバ２０のコア２１からブリッジファイバ１５１のコア１７１にレーザ光が入射する際の反射を抑えるために、ブリッジファイバ１５１のコア１７１の屈折率は、第１の入力光ファイバ２０のコア２１の屈折率と略同一であることが好ましい。

中間光ファイバ１８０は、コア１８１と、コア１８１の周囲を覆うクラッド１８２とを有している。クラッド１８２の屈折率はコア１８１の屈折率よりも低くなっており、コア１８１の内部には光が伝搬する光導波路が形成されている。中間光ファイバ１８０のコア１８１の大きさは、ブリッジファイバ１５１の下流側端面におけるコア１７１の大きさ以上となっており、ブリッジファイバ１５１と中間光ファイバ１８０とは、ブリッジファイバ１５１の下流側端面におけるコア１７１が中間光ファイバ１８０のコア１８１の領域内に位置するように融着接続される。これにより、ブリッジファイバ１５１のコア１７１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光が中間光ファイバ１８０のコア１８１に光学的に結合するようになっている。このように、中間光ファイバ１８０は、ブリッジファイバ１５１から伝搬してきたレーザ光をそのコア１８１の内部に伝搬させるように構成されている。なお、ブリッジファイバ１５１のコア１７１から中間光ファイバ１８０のコア１８１にレーザ光が入射する際の反射を抑えるために、中間光ファイバ１８０のコア１８１の屈折率は、ブリッジファイバ１５１のコア１７１の屈折率と略同一であることが好ましい。

第２の入力光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１の周囲を覆うクラッド３２とを有しており、クラッド３２の屈折率はコア３１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第２の入力光ファイバ３０のコア３１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。したがって、第２のレーザ光源１２で生成されたレーザ光は、第２の入力光ファイバ３０のコア３１の内部を伝搬するようになっている。

第２の戻り光ファイバ１３０は、コア１３１と、コア１３１の周囲を覆うクラッド１３２とを有しており、クラッド１３２の屈折率はコア１３１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。この第２の戻り光ファイバ１３０として第２の入力光ファイバ３０と同一の光ファイバを用いてもよい。

出力光ファイバ４０の上流側端面には、上述した中間光ファイバ１８０の下流側端部と、第２の入力光ファイバ３０の下流側端部と、第２の戻り光ファイバ１３０の下流側端部とが融着接続されている。図３及び図４に示すように、本実施形態においては、５本の第２の入力光ファイバ３０と第２の戻り光ファイバ１３０とが中間光ファイバ１８０を取り囲んで中間光ファイバ１８０の外周面に接するように配置された状態で出力光ファイバ４０に接続されている。このとき、隣り合う第２の入力光ファイバ３０、第２の戻り光ファイバ１３０、及び中間光ファイバ１８０は互いに接した状態となっている。

中間光ファイバ１８０の下流側端部は、中間光ファイバ１８０のコア１８１が出力光ファイバ４０のセンタコア４１の領域内に位置するように出力光ファイバ４０の上流側端部に融着接続されている。これにより、中間光ファイバ１８１のコア１８１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光が出力光ファイバ４０のセンタコア４１に光学的に結合するようになっている。また、第２の入力光ファイバ３０の下流側端部及び第２の戻り光ファイバ１３０の下流側端部は、第２の入力光ファイバ３０のコア３１及び第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１が出力光ファイバ４０のリングコア４３の領域内に位置するように出力光ファイバ４０の上流側端部に融着接続されている。これにより、第２の入力光ファイバ３０のコア３１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光が出力光ファイバ４０のリングコア４３に光学的に結合するようになっている。

このような構成において、それぞれの第１のレーザ光源１１で生成されたレーザ光は、第１の入力光ファイバ２０のコア２１を伝搬して光コンバイナ５０のブリッジファイバ１５１のコア１７１に導入される。ブリッジファイバ１５１のコア１７１に導入されたレーザ光は、縮径部１５４によってそのビーム径が小さくされた状態で中間光ファイバ１８０のコア１８１に入射する。中間光ファイバ１８０のコア１８１に入射したレーザ光は、コア１８１を伝搬して出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入される。出力光ファイバ４０のセンタコア４１に入射したレーザ光は、センタコア４１の内部を伝搬してレーザ出射部６０からレーザ光Ｌの一部としてステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて照射される（図１参照）。

また、それぞれの第２のレーザ光源１２で生成されたレーザ光は、第２の入力光ファイバ３０のコア３１を伝搬して光コンバイナ５０により出力光ファイバ４０のリングコア４３に導入される。出力光ファイバ４０のリングコア４３に入射したレーザ光は、リングコア４３の内部を伝搬してレーザ出射部６０からレーザ光Ｌの一部としてステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて出射される（図１参照）。

このように、本実施形態のレーザ装置１においては、中心側に第１のレーザ光源１１で生成されたレーザ光を含み、その外側に第２のレーザ光源１２で生成されたレーザ光を含むレーザ光Ｌがレーザ出射部６０からステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて照射される。

ここで、制御部７０は、例えば第１のレーザ光源１１に供給する電流及び第２のレーザ光源１２に供給する電流を制御することなどによって、第１のレーザ光源１１及び第２のレーザ光源１２を制御できるようになっている。このように、制御部７０によって第１のレーザ光源１１及び第２のレーザ光源１２を制御することによって、第１のレーザ光源１１によって生成されるレーザ光のパワー及び第２のレーザ光源１２によって生成されるレーザ光のパワーを変更することができる。したがって、制御部７０によって第１のレーザ光源１１及び第２のレーザ光源１２を制御して、第１のレーザ光源１１から出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入されるレーザ光の強度と、第２のレーザ光源１２から出力光ファイバ４０のリングコア４３に導入されるレーザ光の強度の割合を調整することができる。すなわち、本実施形態における制御部７０は、第１のレーザ光源１１から出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入されるレーザ光のパワーと第２のレーザ光源１２からリングコア４３に導入されるレーザ光のパワーとを変更できるように構成されている。このような制御部７０による制御により、レーザ装置１のレーザ出射部６０から出力されるレーザ光Ｌの中心側のパワーとその外側のパワーを調整することができ、レーザ光Ｌのプロファイルを容易に変化させることができる。

ここで、図１に示すように、光コンバイナ５０とレーザ出射部６０との間の出力光ファイバ４０には、出力光ファイバ４０の外側クラッド４４を伝搬するクラッドモード光を除去するためのクラッドモード除去部９０が設けられている。このクラッドモード除去部９０としては公知のクラッドモード除去構造を用いることができるため、その詳細については説明を省略する。このクラッドモード除去部９０によって、出力光ファイバ４０を伝搬するレーザ光から不要なクラッドモード光を除去することができるため、このようなクラッドモード光がレーザ出射部６０から出射されるレーザ光Ｌに悪影響を与えることを抑制できる。

例えば、レーザ出射部６０からステージ８０上の加工対象物Ｗに向けてレーザ光Ｌを照射して加工対象物Ｗを加工する際には、レーザ光Ｌが加工対象物Ｗの表面で反射して、この反射光がレーザ出射部６０で出力光ファイバ４０に再結合することが考えられる。このような光のうち、レーザ出射部６０で出力光ファイバ４０のセンタコア４１に再結合した光（以下、「第１の戻り光」という）は、レーザ出射部６０からセンタコア４１を通って上流の光コンバイナ５０に向かって伝搬する。出力光ファイバ４０のセンタコア４１には、光コンバイナ５０の中間光ファイバ１８０のコア１８１が光学的に接続されているため、この第１の戻り光は、出力光ファイバ４０のセンタコア４１から光コンバイナ５０の中間光ファイバ１８０のコア１８１に導入され、ブリッジファイバ１５１のコア１７１に至る。上述したように、このブリッジファイバ１５１のコア１７１には、第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１が光学的に接続されているため、第１の戻り光の一部は、第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１に入射し、この第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１を伝搬する。この第１の戻り光ファイバ１１０のコア１１１を伝搬する第１の戻り光を上述した第１の戻り光検出器１２０によって検出することができる。

また、レーザ出射部６０で出力光ファイバ４０のリングコア４３に再結合した光（以下、「第２の戻り光」という）は、レーザ出射部６０からリングコア４３を通って上流の光コンバイナ５０に向かって伝搬する。上述したように、出力光ファイバ４０のリングコア４３には、第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１が光学的に接続されているため、第２の戻り光の一部は、第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１に入射し、この第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１を伝搬する。この第２の戻り光ファイバ１３０のコア１３１を伝搬する第２の戻り光を上述した第２の戻り光検出器１４０によって検出することができる。

このように、出力光ファイバ４０のセンタコア４１を上流に向かって伝搬する第１の戻り光は第１の戻り光検出器１２０により、出力光ファイバ４０のリングコア４３を上流に向かって伝搬する第２の戻り光は第２の戻り光検出器１４０によりそれぞれ独立して検出することができる。したがって、加工対象物Ｗの表面で反射したレーザ光Ｌの反射光などが出力光ファイバ４０のセンタコア４１及びリングコア４３のいずれに再結合しても、センタコア４１を伝搬する第１の戻り光の量とリングコア４３を伝搬する第２の戻り光の量とを第１の戻り光検出器１２０及び第２の戻り光検出器１４０により別個に検出することができる。したがって、これらの戻り光によるレーザ装置１内のレーザ光源１１，１２や他の構成部品への影響をより正確に評価することが可能となり、より安全な条件でレーザ装置１を作動させることが可能となる。

本実施形態では、図１に示すように、第１の戻り光検出器１２０の検出信号及び第２の戻り光検出器１４０の検出信号が制御部７０に入力されるようになっている。したがって、制御部７０は、第１の戻り光検出器１２０及び第２の戻り光検出器１４０の検出結果に応じて、第１のレーザ光源１１及び第２のレーザ光源１２を適切に制御することができる。例えば、制御部７０は、第１の戻り光検出器１２０により検出される第１の戻り光の量が増加していると判断した場合に、センタコア４１に導入されるレーザ光を生成している第１のレーザ光源１１の出力を下げるように第１のレーザ光源１１を制御してもよい。同様に、制御部７０は、第２の戻り光検出器１４０により検出される第２の戻り光の量が増加していると判断した場合に、リングコア４３に導入されるレーザ光を生成している第２のレーザ光源１２の出力を下げるように第２のレーザ光源１２を制御してもよい。

また、レーザ出射部６０で出力光ファイバ４０の外側クラッド４４に再結合して上流に向かって伝搬する光があったとしても、第１の戻り光検出器１２０及び第２の戻り光検出器１４０とレーザ出射部６０との間には上述したクラッドモード除去部９０が設けられているため、そのような戻り光をクラッドモード除去部９０によって除去することができる。したがって、このような戻り光が第１の戻り光検出器１２０及び第２の戻り光検出器１４０の検出結果に悪影響を与えることを抑制することができ、第１の戻り光及び第２の戻り光の検出精度を向上することができる。

ここで、第１の戻り光の強度は、第１のレーザ光源１１で生成されるレーザ光に対して低いと考えられるため、第１の戻り光ファイバ１１０に第１のレーザ光源１１で生成されるレーザ光が伝搬すると第１の戻り光の検出が難しくなる。本実施形態の光コンバイナ５０では、第１のレーザ光源１１に接続される第１の入力光ファイバ２０と第１の戻り光ファイバ１１０とがともに出力光ファイバ４０のセンタコア４１に光学的に接続されるため、第１のレーザ光源１１で生成されるレーザ光が第１の戻り光ファイバ１１０に入射しにくい構造となっている。このため、第１の戻り光検出器１２０において、第１のレーザ光源１１で生成されるレーザ光の影響が低減され、第１の戻り光を高精度で検出することができる。

同様に、第２の戻り光の強度もレーザ光や第２のレーザ光源１２で生成されるレーザ光に対して低いと考えられる。したがって、第２の戻り光ファイバ１３０に第２のレーザ光源１２で生成されるレーザ光が伝搬すると第２の戻り光の検出が難しくなる。本実施形態の光コンバイナ５０では、第２のレーザ光源１２に接続される第２の入力光ファイバ３０と第２の戻り光ファイバ１３０とがともに出力光ファイバ４０のリングコア４３に光学的に接続されるため、第２のレーザ光源１２で生成されるレーザ光が第２の戻り光ファイバ１３０に入射しにくい構造となっている。このため、第２の戻り光検出器１４０において、第２のレーザ光源１２で生成されるレーザ光の影響が低減され、第２の戻り光を高精度で検出することができる。

また、本実施形態における光コンバイナ５０は、縮径部１５４を有するブリッジファイバ１５１と中間光ファイバ１８０とにより複数の第１の入力光ファイバ２０が出力光ファイバ４０のセンタコア４１に接続されるように構成されているため、複数の第１のレーザ光源１１からのレーザ光を出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入することができ、出力光ファイバ４０のセンタコア４１から出力されるレーザ光のパワーを上げることができる。

図５は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ装置２０１の構成を示す模式的ブロック図である。この実施形態では、上述した第１の実施形態の第１の戻り光ファイバ１１０及び第１の戻り光検出器１２０に代えて、光コンバイナ５０のブリッジファイバ１５１の近傍に第１の戻り光検出器２２０を配置し、第１の実施形態の第２の戻り光ファイバ１３０及び第２の戻り光検出器１４０に代えて、出力光ファイバ４０の上流端面近傍に第２の戻り光検出器２４０を配置している。

図３に示すブリッジファイバ１５１のコア１７１の上流側端面（ブリッジ入射面）の面積は、第１の入力光ファイバ２０及び第１の戻り光ファイバ１１０が占める面積よりも大きいため、ブリッジファイバ１５１のコア１７１を伝搬してきた第１の戻り光の一部は、コア１７１の上流側端面から漏れ出す。本実施形態における第１の戻り光検出器２２０は、このブリッジファイバ１５１のコア１７１の上流側端面から漏れ出す第１の戻り光を検出するように構成されている。

同様に、図３に示す出力光ファイバ４０のリングコア４３の面積は、第２の入力光ファイバ３０及び第２の戻り光ファイバ１３０が占める面積より大きいため、出力光ファイバ４０のリングコア４３を伝搬してきた第２の戻り光の一部は、リングコア４３の上流側端面から漏れ出す。本実施形態における第２の戻り光検出器２４０は、この出力光ファイバ４０のリングコア４３の上流側端面から漏れ出す第２の戻り光を検出するように構成されている。

このように、本実施形態においても、出力光ファイバ４０のセンタコア４１を上流に向かって伝搬する第１の戻り光は第１の戻り光検出器２２０により、出力光ファイバ４０のリングコア４３を上流に向かって伝搬する第２の戻り光は第２の戻り光検出器２４０によりそれぞれ独立して検出することができる。したがって、加工対象物Ｗの表面で反射したレーザ光Ｌの反射光などが出力光ファイバ４０のセンタコア４１及びリングコア４３のいずれに再結合しても、センタコア４１を伝搬する第１の戻り光の量とリングコア４３を伝搬する第２の戻り光の量とを第１の戻り光検出器２２０及び第２の戻り光検出器２４０により別個に検出することができる。したがって、これらの戻り光によるレーザ装置１内のレーザ光源１１，１２や他の構成部品への影響をより正確に評価することが可能となり、より安全な条件でレーザ装置１を作動させることが可能となる。

第１の実施形態と同様に、第１の戻り光検出器２２０の検出信号及び第２の戻り光検出器２４０の検出信号は制御部７０に入力され、制御部７０は、第１の戻り光検出器２２０及び第２の戻り光検出器２４０の検出結果に応じて、第１のレーザ光源１１及び第２のレーザ光源１２を適切に制御するようになっている。

図６は、本発明の第３の実施形態におけるレーザ装置３０１の構成を示す模式的ブロック図である。図６に示すように、本実施形態におけるレーザ装置３０１は、レーザ光を生成する複数の第１のレーザ光源３１１と、レーザ光を生成する複数の第２のレーザ光源３１３と、レーザ光を生成する複数の第３のレーザ光源３１２と、第１のレーザ光源３１１で生成されたレーザ光が伝搬する第１の入力光ファイバ３２０と、第２のレーザ光源３１３で生成されたレーザ光が伝搬する第２の入力光ファイバ３４０と、第３のレーザ光源３１２で生成されたレーザ光が伝搬する第３の入力光ファイバ３３０と、第１の入力光ファイバ３２０、第２の入力光ファイバ３４０、及び第３の入力光ファイバ３３０のそれぞれを出力光ファイバ４０のセンタコア４１及びリングコア４３に光学的に接続する光コンバイナ３５０とを備えている。レーザ光源３１１，３１２，３１３としては例えばファイバレーザや半導体レーザを用いることができる。

また、レーザ装置１は、第１の戻り光ファイバ４１０と、第１の戻り光ファイバ４１０を伝搬する光を検出可能な第１の戻り光検出器４２０と、第２の戻り光ファイバ４３０と、第２の戻り光ファイバ４３０を伝搬する光を検出可能な第２の戻り光検出器４４０とを含んでいる。第１の実施形態と同様に、戻り光検出器４２０，４４０として公知の任意の検出器を用いることができる。なお、本実施形態では、特に言及がない場合には、レーザ光源３１１，３１２，３１３又は戻り光検出器４２０，４４０からレーザ出射部６０に向かう方向を「下流側」といい、それとは逆の方向を「上流側」ということとする。

図７は光コンバイナ３５０を示す斜視図、図８は分解斜視図である。図７及び図８に示すように、この光コンバイナ３５０は、第１の入力光ファイバ３２０の下流側端部と、第２の入力光ファイバ３４０の下流側端部と、第３の入力光ファイバ３３０の下流側端部と、第１の戻り光ファイバ４１０の下流側端部と、第２の戻り光ファイバ４３０の下流側端部と、出力光ファイバ４０の上流側端部とを含んでいる。

図７及び図８に示すように、本実施形態におけるレーザ装置３０１は、２本の第１の入力光ファイバ３２０と、５本の第２の入力光ファイバ３４０と、３本の第３の入力光ファイバ３３０とを含んでいる。また、レーザ装置３０１は、これらの入力光ファイバ３２０，３４０，３３０に対応して、２つの第１のレーザ光源３１１と、５つの第２のレーザ光源３１３（図６では１つのみを示す）と、３つの第３のレーザ光源３１２（図６では２つのみを示す）とを含んでいる。しかしながら、入力光ファイバ３２０，３３０，３４０及びレーザ光源３１１，３１２，３１３の数はこれらに限られるものではない。

第１の入力光ファイバ３２０は、コア３２１と、コア３２１の周囲を覆うクラッド３２２とを有しており、クラッド３２２の屈折率はコア３２１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。したがって、第１のレーザ光源３１１で生成されたレーザ光は、第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１を伝搬するようになっている。

第２の入力光ファイバ３４０は、コア３４１と、コア３４１の周囲を覆うクラッド３４２とを有しており、クラッド３４２の屈折率はコア３４１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第２の入力光ファイバ３４０のコア３４１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。したがって、第２のレーザ光源３１３で生成されたレーザ光は、第２の入力光ファイバ３４０のコア３４１を伝搬するようになっている。

第３の入力光ファイバ３３０は、コア３３１と、コア３３１の周囲を覆うクラッド３３２とを有しており、クラッド３３２の屈折率はコア３３１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第３の入力光ファイバ３３０のコア３３１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。したがって、第３のレーザ光源３１２で生成されたレーザ光は、第３の入力光ファイバ３３０のコア３３１を伝搬するようになっている。

第１の戻り光ファイバ４１０は、コア４１１と、コア４１１の周囲を覆うクラッド４１２とを有しており、クラッド４１２の屈折率はコア４１１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。また、第２の戻り光ファイバ４３０は、コア４３１と、コア４３１の周囲を覆うクラッド４３２とを有しており、クラッド４３２の屈折率はコア４３１の屈折率よりも低くなっている。これにより、第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１の内部には光が伝搬する光導波路が形成される。

図８に示すように、本実施形態における光コンバイナ３５０は、第１の入力光ファイバ３２０の下流側端部及び第３の入力光ファイバ３３０の下流側端部の一部が出力光ファイバ４０のセンタコア４１に光学的に接続されている。これにより、第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光が出力光ファイバ４０のセンタコア４１に光学的に結合するようになっている。また、第３の入力光ファイバ３３０の下流側端部の一部及び第２の入力光ファイバ３４０の下流側端部が出力光ファイバ４０のリングコア４３に光学的に接続されるように構成されている。これにより、第２の入力光ファイバ３４０のコア３４１を伝搬する光の９０％以上（より好ましくは９５％以上）の光が出力光ファイバ４０のリングコア４３に光学的に結合するようになっている。

図９は、光コンバイナ３５０における入力光ファイバ３２０，３４０，３３０及び戻り光ファイバ４１０，４３０と出力光ファイバ４０との接続関係を示す模式図である。図９に示すように、本実施形態においては、中央に２本の第１の入力光ファイバ３２０と第１の戻り光ファイバ４１０とが配置されており、これらの光ファイバ３２０，４１０の周囲に３本の第３の入力光ファイバ３３０と５本の第２の入力光ファイバ３４０と第２の戻り光ファイバ４３０とが配置されている。そして、隣り合う光ファイバ３２０，３３０，３４０，４１０，４３０は互いに接した状態となっている。

図９に示すように、出力光ファイバ４０の上流側端面におけるセンタコア４１の領域Ｓ₁（内側の網掛け領域）は、２本の第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１及び第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１を内部に包含できるような大きさとなっており、第１の入力光ファイバ３２０及び第１の戻り光ファイバ４１０は、第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１及び第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１が出力光ファイバ４０のセンタコア４１の領域Ｓ₁内に位置するように出力光ファイバ４０に融着接続されている。

また、出力光ファイバ４０の上流側端面におけるリングコア４３の領域Ｓ₂（外側の網掛け領域）は、５本の第２の入力光ファイバ３４０のコア３４１及び第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１を内部に包含できるような大きさとなっており、第２の入力光ファイバ３４０及び第２の戻り光ファイバ４３０は、第２の入力光ファイバ３４０のコア３４１及び第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１が出力光ファイバ４０のリングコア４３の領域Ｓ₂内に位置するように出力光ファイバ４０に融着接続されている。

また、３本の第３の入力光ファイバ３３０は、第３の入力光ファイバ３３０のコア３３１が出力光ファイバ４０の上流側端面におけるセンタコア４１の領域Ｓ₁とリングコア４３の領域Ｓ₂の双方に重なるような位置で出力光ファイバ４０に融着接続されている。

このような構成において、それぞれの第１のレーザ光源３１１で生成されたレーザ光は、第１の入力光ファイバ３２０のコア３２１を伝搬して光コンバイナ３５０によって出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入される。また、それぞれの第３のレーザ光源３１２で生成されたレーザ光は、第３の入力光ファイバ３３０を伝搬し、光コンバイナ３５０によって一部は出力光ファイバ４０のセンタコア４１に導入され、他の一部は出力光ファイバ４０のリングコア４３に導入される。また、それぞれの第２のレーザ光源３１３で生成されたレーザ光は、第２の入力光ファイバ３４０を伝搬して光コンバイナ３５０によって出力光ファイバ４０のリングコア４３に導入される。出力光ファイバ４０のセンタコア４１に入射したレーザ光は、センタコア４１の内部を伝搬してレーザ出射部６０からレーザ光Ｌの一部としてステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて照射される。また、出力光ファイバ４０のリングコア４３に入射したレーザ光は、リングコア４３の内部を伝搬してレーザ出射部６０からレーザ光Ｌの一部としてステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて出射される（図６参照）。

このように、本実施形態のレーザ装置３０１においては、中心側に第１のレーザ光源３１１及び第３のレーザ光源３１２で生成されたレーザ光を含み、その外側に第３のレーザ光源３１２及び第２のレーザ光源３１３で生成されたレーザ光を含むレーザ光Ｌがレーザ出射部６０からステージ８０上の加工対象物Ｗに向けて照射される。

制御部７０は、例えば第１のレーザ光源３１１に供給する電流、第２のレーザ光源３１３、及び第３のレーザ光源３１２に供給する電流に供給する電流を制御することなどによって、第１のレーザ光源３１１、第２のレーザ光源３１３、及び第３のレーザ光源３１２を制御できるようになっている。このように、制御部７０によって第１のレーザ光源３１１、第２のレーザ光源３１３、及び第３のレーザ光源３１２を制御することによって、第１のレーザ光源３１１によって生成されるレーザ光のパワー、第２のレーザ光源３１３によって生成されるレーザ光のパワー、及び第３のレーザ光源３１２によって生成されるレーザ光のパワーを変更することができる。これにより、レーザ装置１のレーザ出射部６０から出力されるレーザ光Ｌの中心側のパワーとその外側のパワーを調整することができ、レーザ光Ｌのプロファイルを容易に変化させることができる。

ここで、レーザ出射部６０で出力光ファイバ４０のセンタコア４１に再結合した第１の戻り光は、レーザ出射部６０からセンタコア４１を通って上流の光コンバイナ３５０に向かって伝搬するが、出力光ファイバ４０のセンタコア４１には、第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１が光学的に接続されているため、第１の戻り光の一部は、第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１に入射し、この第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１を伝搬する。この第１の戻り光ファイバ４１０のコア４１１を伝搬する第１の戻り光を第１の戻り光検出器４２０によって検出することができる。

また、レーザ出射部６０で出力光ファイバ４０のリングコア４３に再結合した第２の戻り光は、レーザ出射部６０からリングコア４３を通って上流の光コンバイナ３５０に向かって伝搬するが、出力光ファイバ４０のリングコア４３には、第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１が光学的に接続されているため、第２の戻り光の一部は、第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１に入射し、この第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１を伝搬する。この第２の戻り光ファイバ４３０のコア４３１を伝搬する第２の戻り光を第２の戻り光検出器４４０によって検出することができる。

このように、出力光ファイバ４０のセンタコア４１を上流に向かって伝搬する第１の戻り光は第１の戻り光検出器４２０により、出力光ファイバ４０のリングコア４３を上流に向かって伝搬する第２の戻り光は第２の戻り光検出器４４０によりそれぞれ独立して検出することができる。したがって、加工対象物Ｗの表面で反射したレーザ光Ｌの反射光などが出力光ファイバ４０のセンタコア４１及びリングコア４３のいずれに再結合しても、センタコア４１を伝搬する第１の戻り光の量とリングコア４３を伝搬する第２の戻り光の量とを第１の戻り光検出器４２０及び第２の戻り光検出器４４０により別個に検出することができる。したがって、これらの戻り光によるレーザ装置１内のレーザ光源３１１，３１２，３１３や他の構成部品への影響をより正確に評価することが可能となり、より安全な条件でのレーザ装置１の運転が可能となる。

本実施形態においても、第１の戻り光検出器４２０の検出信号及び第２の戻り光検出器４４０の検出信号が制御部７０に入力されるようになっており、制御部７０は、第１の戻り光検出器４２０及び第２の戻り光検出器４４０の検出結果に応じて、第１のレーザ光源３１１、第２のレーザ光源３１３、及び第３のレーザ光源３１２を適切に制御することができる。

上述した実施形態における出力光ファイバ４０は、センタコア４１とリングコア４３とからなる２つの光導波路を有するものであったが、出力光ファイバ４０は３つ以上の光導波路を有していてもよく、またそのコアの断面形状も図示したような円形状や円環形状に限られるものではない。

上述した実施形態において、複数の第１のレーザ光源１１の間、複数の第２のレーザ光源１２の間、複数の第１のレーザ光源３１１の間、複数の第２のレーザ光源３１３の間、又は複数の第３のレーザ光源３１２の間でレーザ光の波長が異なっていてもよい。

また、上述した光コンバイナ５０，３５０は、光ファイバを融着接続することにより構成される光コンバイナであるが、光ファイバ２０，３０，３２０，３３０，３４０，４１０，４３０と出力光ファイバ４０のセンタコア４１及びリングコア４３とを接続する光コンバイナの形態はこれに限られるものではない。例えば、特定の波長を選択的に反射するミラーや回折格子を用いて光コンバイナを構成することも可能である。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ レーザ装置
１１ 第１のレーザ光源
１２ 第２のレーザ光源
２０ 第１の入力光ファイバ
３０ 第２の入力光ファイバ
４０ 出力光ファイバ
４１ センタコア
４２ 内側クラッド
４３ リングコア
４４ 外側クラッド
５０ 光コンバイナ
６０ レーザ出射部
７０ 制御部
８０ ステージ
９０ クラッドモード除去部
１１０ 第１の戻り光ファイバ
１２０ 第１の戻り光検出器
１３０ 第２の戻り光ファイバ
１４０ 第２の戻り光検出器
１５１ ブリッジファイバ
１５３ 第１の円筒部
１５４ 縮径部
１５５ 第２の円筒部
１８０ 中間光ファイバ
２０１ レーザ装置
２２０ 第１の戻り光検出器
２４０ 第２の戻り光検出器
３０１ レーザ装置
３１１ 第１のレーザ光源
３１２ 第３のレーザ光源
３１３ 第２のレーザ光源
３２０ 第１の入力光ファイバ
３３０ 第３の入力光ファイバ
３４０ 第２の入力光ファイバ
３５０ 光コンバイナ
４１０ 第１の戻り光ファイバ
４２０ 第１の戻り光検出器
４３０ 第２の戻り光ファイバ
４４０ 第２の戻り光検出器
Ｌ レーザ光
Ｗ 加工対象物

Claims (11)

1. 第１の光導波路と第２の光導波路とを含む出力光ファイバと、
   レーザ光を生成する少なくとも１つの第１のレーザ光源と、
   前記少なくとも１つの第１のレーザ光源で生成された前記レーザ光が伝搬する少なくとも１つの第１の入力光ファイバと、
   レーザ光を生成する少なくとも１つの第２のレーザ光源と、
   前記少なくとも１つの第２のレーザ光源で生成された前記レーザ光が伝搬する少なくとも１つの第２の入力光ファイバと、
   前記少なくとも１つの第１の入力光ファイバが前記出力光ファイバの前記第１の光導波路に光学的に接続され、前記少なくとも１つの第２の入力光ファイバが前記第２の光導波路に光学的に接続されるように構成され、前記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び前記少なくとも１つの第２のレーザ光源からの前記レーザ光を前記出力光ファイバの前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路に導入可能な光コンバイナと、
   前記光コンバイナから前記出力光ファイバの前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路に導入された前記レーザ光を出射するレーザ出射部と、
   前記レーザ出射部から前記出力光ファイバの前記第１の光導波路を通って前記光コンバイナに向かって戻る第１の戻り光を検出可能な第１の戻り光検出器と、
   前記レーザ出射部から前記出力光ファイバの前記第２の光導波路を通って前記光コンバイナに向かって戻る第２の戻り光を検出可能な第２の戻り光検出器と
   を備えた、レーザ装置。
2. 前記少なくとも１つの第１のレーザ光源は、複数の第１のレーザ光源を含み、
   前記少なくとも１つの第１の入力光ファイバは、前記複数の第１のレーザ光源に対応する複数の第１の入力光ファイバを含み、
   前記光コンバイナは、
   前記複数の第１の入力光ファイバが接続されるブリッジ入射面と、光軸方向に沿って前記ブリッジ入射面から離れるにつれて次第に径が小さくなる縮径部と、前記光軸方向において前記ブリッジ入射面とは反対側に位置するブリッジ出射面とを有するブリッジファイバと、
   前記ブリッジファイバの前記ブリッジ出射面と前記出力光ファイバの前記第１の光導波路の少なくとも一部とを接続する中間光ファイバと
   を含む、
   請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記第１の戻り光検出器は、前記光コンバイナの前記ブリッジファイバの前記ブリッジ入射面から漏れる前記第１の戻り光を検出可能に構成される、請求項２に記載のレーザ装置。
4. 前記第２の戻り光検出器は、前記出力光ファイバの前記第２の光導波路の端面から漏れる前記第２の戻り光を検出可能に構成される、請求項２又は３に記載のレーザ装置。
5. 前記第１の戻り光が伝搬する第１の戻り光ファイバをさらに備え、
   前記光コンバイナは、前記少なくとも１つの第１の入力光ファイバと前記第１の戻り光ファイバとが前記出力光ファイバの前記第１の光導波路に光学的に接続されるように構成され、
   前記第１の戻り光検出器は、前記第１の戻り光ファイバを伝搬する前記第１の戻り光を検出可能に構成される、
   請求項１又は２に記載のレーザ装置。
6. 前記第１の戻り光検出器は、前記第１の戻り光ファイバを伝搬する前記第１の戻り光のレイリー散乱光を検出可能に構成される、請求項５に記載のレーザ装置。
7. 前記第２の戻り光が伝搬する第２の戻り光ファイバをさらに備え、
   前記光コンバイナは、前記少なくとも１つの第２の入力光ファイバと前記第２の戻り光ファイバとが前記出力光ファイバの前記第２の光導波路に光学的に接続されるように構成され、
   前記第２の戻り光検出器は、前記第２の戻り光ファイバを伝搬する前記第２の戻り光を検出可能に構成される、
   請求項１、２、５、及び６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
8. 前記第２の戻り光検出器は、前記第２の戻り光ファイバを伝搬する前記第２の戻り光のレイリー散乱光を検出可能に構成される、請求項７に記載のレーザ装置。
9. 前記出力光ファイバは、
   中心に形成される前記第１の光導波路としてのセンタコアと、
   前記センタコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、前記センタコアの周囲を覆う内側クラッドと、
   前記内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有し、前記内側クラッドの周囲を覆う前記第２の光導波路としてのリングコアと、
   前記リングコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、前記リングコアの周囲を覆う低屈折率媒質と
   を有する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ装置。
10. 前記第１の戻り光検出器により検出される前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光検出器により検出される前記第２の戻り光に基づいて、前記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び前記少なくとも１つの第２のレーザ光源を制御する制御部をさらに備えた、請求項１から９のいずれか一項に記載のレーザ装置。
11. 前記制御部は、前記第１の戻り光検出器により検出される前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光検出器により検出される前記第２の戻り光に基づいて、前記少なくとも１つの第１のレーザ光源及び前記少なくとも１つの第２のレーザ光源の出力を下げるように構成される、請求項１０に記載のレーザ装置。

Images