JP2591859Y2 - Optical fiber type processing head for laser - Google Patents

Optical fiber type processing head for laser

Info

Publication number
JP2591859Y2
JP2591859Y2 JP1993010684U JP1068493U JP2591859Y2 JP 2591859 Y2 JP2591859 Y2 JP 2591859Y2 JP 1993010684 U JP1993010684 U JP 1993010684U JP 1068493 U JP1068493 U JP 1068493U JP 2591859 Y2 JP2591859 Y2 JP 2591859Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
laser
incident
optical
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1993010684U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0669913U (en
Inventor
耕三 安田
稔雄 熱田
隆 桜井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP1993010684U priority Critical patent/JP2591859Y2/en
Publication of JPH0669913U publication Critical patent/JPH0669913U/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2591859Y2 publication Critical patent/JP2591859Y2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この考案は、レーザ発振器から出
力されたレーザビームをレーザ加工ヘッドに伝送するの
に好適な、特に高出力高集束のレーザビームを細径の光
ファイバに入射し易くしたレーザ用光ファイバ型の加工
ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is suitable for a laser beam output from the laser oscillator to transmit the laser processing head, easily enters the laser beam of high output and high focusing especially on the diameter of the optical fiber And an optical fiber type processing head for laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にファイバ導光型のレーザ加工装置
は、レーザ発振器から射出されたレーザビームを集光レ
ンズで光ファイバ入射端面に集束して光ファイバに入射
し、光ファイバ内を伝送した後、集光レンズにて被加工
物上に集光照射して該被加工物の切断、溶接等の加工を
行うものである。かかるレーザ加工装置において、その
加工性能を高めるためには加工点でのレーザビームの集
光性を高めることが肝要で、そのためにはできるだけ細
径の光ファイバにレーザ光を入射して伝送することが重
要となる。加工点でのスポット径は、光ファイバのコア
径に依存し、エネルギー密度は集光性がよいほど高くな
るからである。
2. Description of the Related Art In general, a fiber-guided laser processing apparatus focuses a laser beam emitted from a laser oscillator on an optical fiber incident end face by a condensing lens, impinges the optical beam on the optical fiber, and transmits the laser beam through the optical fiber. In addition, a condensing lens is used to condense and irradiate a workpiece onto a workpiece to perform processing such as cutting and welding of the workpiece. In such a laser processing apparatus, in order to enhance the processing performance, it is important to enhance the condensing property of the laser beam at the processing point, and for that purpose, the laser beam is incident on an optical fiber as small as possible and transmitted. Is important. This is because the spot diameter at the processing point depends on the core diameter of the optical fiber, and the energy density increases as the light collecting property increases.

【0003】通常、レーザ加工装置に用いられるレーザ
光は高出力であるから細径ファイバに入射・伝送するた
めに従来より種々の工夫が見られる。
[0003] Normally, laser light used in a laser processing apparatus has a high output, so that various devices have been conventionally devised for incidence and transmission on a small-diameter fiber.

【0004】従来例1:例えばYAGレーザのような
高出力レーザを細径の光ファイバに入射させるために光
ファイバ前面に多数の組合せレンズを配置し、ビームを
光ファイバの端面に集束して入射する方法が一般に採ら
れている。この場合、ファイバ端面での反射ロスを防ぐ
ために反射防止膜をその端面に装着する場合が多い。
Conventional example 1: A large number of combination lenses are arranged on the front surface of an optical fiber in order to cause a high-power laser such as a YAG laser to be incident on a small-diameter optical fiber, and the beam is focused on the end face of the optical fiber and incident. In general, a method of doing so is adopted. In this case, an antireflection film is often attached to the end face of the fiber in order to prevent reflection loss at the end face.

【0005】従来例2:特開昭62−151286号
公報では、図4に示すように細径の光ファイバ13への
入射を可能として高エネルギのレーザ光15を被加工物
に照射できるよう、レーザ共振器Lの出射側ミラー17
の曲率を適当に選択して、レーザビーム15のビームウ
エストをレーザ共振器Lの外に作り、広がり角が最小の
状態で入射レンズ12に入射させた後、光ファイバ端面
13aに集束して入射するものである。図中、14は集
光レンズ、16は加工点である 従来例3:特公平3−9834号公報では、伝送用光
ファイバと加工用光ファイバとを使い分けている。すな
わち、伝送用光ファイバとしては入射し易い太いコア径
を有するものを使用し、加工用光ファイバは細径のもの
を使用してスポット径を小さくするよう工夫したもので
ある。この場合、伝送用光ファイバと加工用光ファイバ
とが中継変換器を介して接続されている。
Conventional example 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-151286 discloses a method for irradiating a workpiece with high-energy laser light 15 as shown in FIG. Output mirror 17 of laser resonator L
Is appropriately selected, the beam waist of the laser beam 15 is formed outside the laser resonator L, and the beam is incident on the incident lens 12 with a minimum spread angle, and then focused on the optical fiber end face 13a and incident. Is what you do. In the figure, reference numeral 14 denotes a condenser lens, and reference numeral 16 denotes a processing point. Conventional Example 3: In Japanese Patent Publication No. 3-9834, a transmission optical fiber and a processing optical fiber are selectively used. That is, a transmission optical fiber having a large core diameter which is easy to enter is used, and a processing optical fiber having a small diameter is used to reduce the spot diameter. In this case, the transmission optical fiber and the processing optical fiber are connected via a relay converter.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】従来例1のように光フ
ァイバ端面の反射ロスを低減させるために反射防止膜を
設けた場合、入射ビームのエネルギー密度が高くなると
膜の耐光強度が限界となり、膜が破壊するおそれがあ
る。従って、この従来例の場合、反射防止膜の耐光強度
が低いため高出力レーザビームの細径ファイバへの入射
は困難となる。
When an anti-reflection film is provided to reduce the reflection loss at the end face of an optical fiber as in Conventional Example 1, when the energy density of the incident beam is high, the light resistance of the film is limited. The film may be broken. Therefore, in the case of this conventional example, it is difficult to make a high-power laser beam incident on a small-diameter fiber because the light resistance of the antireflection film is low.

【0007】これを解消するためビームの集束性を下げ
るか、或いは図4に示す従来例2の如く反射防止膜を付
けないで直接光ファイバ端面へ入射する方法が採られ
る。しかし、ビームの集束性を下げた場合には、太い径
の光ファイバで伝送することになり、加工点での集光性
が低下して加工性能が悪くなるという問題があり、後者
のように細径ファイバに直接高集束ビームを入射する場
合には、ファイバ端面でのエネルギー密度が高くなっ
て、ファイバ端面の耐光強度を超えるおそれがあり、こ
の場合、端面の汚れに非常に敏感になり汚れがレーザ光
を吸収して加熱され、光ファイバ端面を熱損させるおそ
れがある。また、レンズ面及びファイバ面と空気との界
面での反射ロス(フレネル反射)が多いという欠点もあ
る。
In order to solve this problem, a method of reducing the convergence of the beam or a method of directly entering the end face of the optical fiber without an antireflection film as in the conventional example 2 shown in FIG. 4 is adopted. However, when the beam convergence is reduced, the beam is transmitted through an optical fiber having a large diameter, and there is a problem that the light-collecting property at the processing point is reduced and the processing performance is deteriorated. When a high-focus beam is directly incident on a small-diameter fiber, the energy density at the fiber end face may increase, possibly exceeding the light resistance of the fiber end face.In this case, the end face becomes very sensitive to dirt and becomes dirty. May be heated by absorbing the laser beam, causing heat loss to the end face of the optical fiber. In addition, there is a disadvantage that reflection loss (Fresnel reflection) at the interface between the lens surface and the fiber surface and the air is large.

【0008】従来例3の場合、太径から細径の光ファイ
バへの伝送のため中継変換器(コリメータ用凹凸レレン
ズ等で構成)が不可欠でその分エネルギーロスが大きく
且つ装置が複雑化すること、また、径の異なる2種類の
光ファイバを必要とする等の不都合があり実用的といえ
ない。
In the case of Conventional Example 3, a relay converter (consisting of a concave / convex lens for a collimator) is indispensable for transmission from a large-diameter to a small-diameter optical fiber, resulting in a large energy loss and a complicated apparatus. In addition, there are inconveniences such as the necessity of two types of optical fibers having different diameters, which is not practical.

【0009】このように現状ではレーザ加工装置等に用
いられる、特に高出力レーザの細径ファイバへの入射を
容易化する簡便な技術が確立されていない。
As described above, at present, a simple technique for facilitating the incidence of a high-power laser on a small-diameter fiber, which is used in a laser processing apparatus or the like, has not been established.

【0010】本考案の主な目的は、レーザ発振器から射
出されたレーザビームを細径の光ファイバに、その端面
保護も図りつつ高効率で入射できるレーザ用光ファイバ
型加工ヘッドを提供することにある。
A main object of the present invention is to provide an optical fiber type processing head for a laser, which can efficiently input a laser beam emitted from a laser oscillator to a small-diameter optical fiber while protecting the end face thereof. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
考案にかかるレーザ用光ファイバ型加工ヘッドは、レー
ザ発振器から射出されたレーザビームを伝送する光ファ
イバにおける入射側の端部を該光ファイバの開口数NA
以上の広がり角で円錐状に拡大して大きな面積を有する
端面に形成すると共に、該光ファイバ出射端部も開口数
NA以上の広がり角をもって円錐状に拡大したものにお
いて、この光ファイバ円錐出射端に密着一体的にコア部
と同材質の全反射型の集光用中実ミラー等の光学素子を
該光ファイバの光軸まわりに回転自在に構成して該光学
素子からのレーザ反射方向が該光軸に対して所定の角度
をとりうるようにしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an optical fiber type processing head for a laser according to the present invention is arranged such that an incident end of an optical fiber for transmitting a laser beam emitted from a laser oscillator is connected to the optical fiber. Fiber numerical aperture NA
The optical fiber conical output end is formed on an end face having a large area by expanding in a conical shape with the above spread angle, and the optical fiber output end is also conically expanded with a spread angle of not less than the numerical aperture NA. An optical element such as a total reflection type solid condensing mirror of the same material as the core is integrally rotatable around the optical axis of the optical fiber so that the direction of laser reflection from the optical element is It is characterized in that it can be at a predetermined angle with respect to the optical axis.

【0012】[0012]

【作用】ビーム入射側における光ファイバの端部をその
開口数NA以上に拡げたので、その入射端面においてビ
ーム径を大きくすることができ、その分入射端面でのエ
ネルギー密度を下げることが可能となる。これによって
高出力のレーザ光を細径ファイバに高効率で入射するこ
とが容易となる。同時に、レーザのエネルギー密度を低
い状態にして入射できるので、光ファイバ端面の付着し
たほこりや汚れの影響を受けることが殆どなく、端面を
熱損するおそれもなくなる。また、光ファイバの出射端
部も円錐状に拡大したので、光ファイバ内を伝送された
きたレーザ光および加工点からの戻り光のエネルギーの
密度を円錐部で低下させることができ、光ファイバ出射
端面においても熱損のおそれがなくなる。
Since the end of the optical fiber on the beam incident side is expanded beyond its numerical aperture NA, the beam diameter can be increased at the incident end face, and the energy density at the incident end face can be reduced accordingly. Become. This makes it easy to make high-power laser light incident on the small-diameter fiber with high efficiency. At the same time, since the laser beam can be made incident at a low energy density, there is almost no influence from dust or dirt attached to the end face of the optical fiber, and there is no possibility that the end face is damaged by heat. In addition, since the emission end of the optical fiber is expanded in a conical shape, the energy density of the laser light transmitted through the optical fiber and the return light from the processing point can be reduced at the conical portion, and the emission of the optical fiber can be reduced. There is no risk of heat loss at the end face.

【0013】また、光ファイバのコア部と同質の光学素
子を該光ファイバ出射端に一体的に設けたので、レーザ
の反射ロスが低減されるとともに、屈折率が変化しない
のでレーザの広がりが小さくなって、加工ヘッドが小型
化される。さらに光学素子を回転自在にすると、例えば
外からアクセスできないようなパイプの溶接、切断が、
パイプの中に加工ヘッドを挿入することで可能になる。
Further, since an optical element having the same quality as the core of the optical fiber is provided integrally with the output end of the optical fiber, the reflection loss of the laser is reduced, and the spread of the laser is reduced because the refractive index does not change. As a result, the processing head is reduced in size. Furthermore, if the optical element is made rotatable, for example, welding and cutting of pipes that cannot be accessed from the outside,
This is made possible by inserting the processing head into the pipe.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本考案の実施例を図面を参照しながら
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本考案の加工ヘッドにおいて前提的
に用いられる光学系で、(a) は光ファイバを含むレーザ
加工用光学系の概略図、(b) は光ファイバ入射端の拡大
断面図である。
FIG . 1 shows the premise of the working head of the present invention.
(A) is a laser including an optical fiber
FIG. 2B is a schematic view of a processing optical system, and FIG. 2B is an enlarged sectional view of an optical fiber incident end.

【0016】図1(a) に示すように、光軸1上に、入射
側の集光レンズ2、伝送用の光ファイバ3、出射側の集
光レンズ4が配置されており、レーザ発振器(図示せ
ず)から出力されたレーザ光5を入射側の集光レンズ2
で後述する光ファイバ3内に集束して伝送し、出射側の
集光レンズ4で加工点6に集束し被加工物を加工するよ
うになっている。
As shown in FIG. 1A, a condenser lens 2 on the incident side, an optical fiber 3 for transmission, and a condenser lens 4 on the emission side are arranged on the optical axis 1 and a laser oscillator ( A laser beam 5 output from a not-shown condenser lens 2 on the incident side.
Then, the light is condensed and transmitted into an optical fiber 3 to be described later, and is converged to a processing point 6 by a condenser lens 4 on the emission side to process a workpiece.

【0017】上記光ファイバ3は、少なくとも入射端
部、好ましくは図のように入射、出射の両端部が円錐状
に拡大形成されている。つまり、この光ファイバ3は細
径ファイバ部3aと円錐状ファイバ部3b、3cとから
成り、細径ファイバ部3aの入射側の端部に円錐状ファ
イバ部3bが連接されるとともに、出射側の端部にも円
錐状ファイバ部3cが連接されている。細径ファイバ部
3aと円錐状ファイバ部3b、3cとは一体に形成され
たものでもよいし、同材質のものを融接して一体構造に
してもよく、いずれの場合も材質的な連続性が保持され
ている。
The optical fiber 3 is formed such that at least an incident end, and preferably both ends of the input and output, as shown in the figure, are conically enlarged. That is, the optical fiber 3 is composed of the small-diameter fiber portion 3a and the conical fiber portions 3b and 3c. The conical fiber portion 3b is connected to the incident-side end of the small-diameter fiber portion 3a, and the output side of the small-diameter fiber portion 3a. The conical fiber portion 3c is also connected to the end. The small-diameter fiber portion 3a and the conical fiber portions 3b and 3c may be formed integrally, or may be made of the same material by fusion welding to form an integral structure. Is held.

【0018】図1(b) に示すように、円錐状ファイバ部
3b、3cは、少なくとも当該光ファイバの開口数NA
の広がり角2θをもって拡大され、端面で大面積を有し
ている。ここで、開口数NAとは、光学系に入射できる
光量の大きさを示す指標であって、光ファイバの入射条
件の評価にも利用され、図に示すように2θを広がり角
としてNA=sinθと定義されるものである。例え
ば、コアが石英の場合、開口数NA=0.2 であって、2
θは約23°となる。通常光ファイバに入射したレーザ
光はコア部とクラッド部の境界面で全反射を繰り返しな
がら光ファイバ中を伝播していくが、レーザ光がある入
射角で入射した光のうち開口数NAよりも大きなもの
は、境界面で全反射できずクラッドから抜け出してしま
い、これがクラッドに損傷を与えたり、エネルギー損失
となることが知られている。従って、本考案のように細
径の光ファイバの端部を開口数NA以上の広がり角をも
った円錐形に拡大することによって、この広がり角以内
にレーザ光が入射する限り上記のような不都合は回避さ
れ、同時に、円錐端面(光ファイバ入射端面)3dでの
ビーム径を太い状態で入射してここでのエネルギー密度
を低下させることができるため、光ファイバ入射端面に
汚れ等が付着していても熱損を生じることがなく信頼性
の高い光学系が得られる。
As shown in FIG. 1 (b), the conical fiber portions 3b and 3c have at least a numerical aperture NA of the optical fiber.
And has a large area at the end face. Here, the numerical aperture NA is an index indicating the magnitude of the amount of light that can be incident on the optical system, and is also used for evaluating the incident condition of the optical fiber. As shown in FIG. Is defined as For example, when the core is quartz, the numerical aperture NA is 0.2, and 2
θ is about 23 °. Normally, laser light incident on an optical fiber propagates through the optical fiber while repeating total reflection at the interface between the core and the cladding. It is known that large ones cannot be totally reflected at the boundary surface and escape from the clad, which may damage the clad or cause energy loss. Therefore, by enlarging the end of the small-diameter optical fiber into a conical shape having a divergence angle equal to or larger than the numerical aperture NA as in the present invention, the above-described disadvantages are provided as long as the laser beam is incident within this divergence angle. Is avoided, and at the same time, the beam diameter at the conical end face (optical fiber incident end face) 3d is made large and the energy density can be reduced here, so that the dirt or the like adheres to the optical fiber incident end face. Therefore, a highly reliable optical system without heat loss can be obtained.

【0019】以上のように、入射側の集光レンズ2によ
って絞られたレーザビーム5は拡大された大面積の円錐
端面から入射して細径ファイバ部3aのコア部端面3f
に集束するようにしてあるから、高出力のレーザビーム
であっても、入射端面を保護しつつコア部からレーザ光
を漏らすことなく細径の光ファイバへ入射できるように
なる。細径の光ファイバに入射できることは、すなわ
ち、加工点6における集束性を高め(スポット径を小さ
くし)、ここでのエネルギー密度を高めることを意味
し、これによって切断、溶接等の加工性能の向上が図れ
る。
As described above, the laser beam 5 converged by the condenser lens 2 on the incident side is incident from the conical end face of the enlarged large area, and the core end face 3f of the small diameter fiber portion 3a.
Therefore, even a high-power laser beam can be incident on a small-diameter optical fiber without leaking laser light from the core while protecting the incident end face. Being able to enter the small diameter optical fiber means that the convergence at the processing point 6 is increased (spot diameter is reduced) and the energy density is increased here. Improvement can be achieved.

【0020】なお、光ファイバ出射側の端部を、入射側
と同様に円錐状に拡大するのは、光ファイバ内を伝送さ
れたきたレーザ光および加工点6からの戻り光の端面に
おけるエネルギー密度を低下させることによって光ファ
イバ出射端面3eにおいても熱損防止を図るためであ
る。
It is to be noted that the reason why the end portion on the optical fiber outgoing side is expanded conically in the same manner as the incident side is that the energy density at the end face of the laser light transmitted through the optical fiber and the return light from the processing point 6 are increased. This is to prevent heat loss also at the optical fiber emission end face 3e by reducing.

【0021】図2(a)(b)は本考案の加工ヘッドに前提的
に用いる他の光学系であって、上述した光学系では
射、出射側の集光レンズを光ファイバより離れたところ
に独立して配置しているが、この場合、レンズ及び光フ
ァイバ端面に空気との界面が存在し、この界面で反射ロ
ス(フレネル反射)が生じる。そこで、この図2の光学
系では、光ファイバの開口数NA以上の広がり角をもっ
た円錐端部に集光レンズ2a、4aを一体形成して、で
きるだけ界面を少なくして反射ロスの低減を図ったもの
である。なお、上述の光学系と同一構成には同一符号を
付してその説明は省略する。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the premise of the working head of the present invention.
In the optical system described above, in the above-described optical system, the condenser lens on the input side and the output side is independently disposed at a position away from the optical fiber. An interface with air exists on the end face of the optical fiber, and reflection loss (Fresnel reflection) occurs at this interface. Therefore, the optical system shown in FIG.
In the system, condensing lenses 2a and 4a are integrally formed at the conical ends having a divergence angle equal to or larger than the numerical aperture NA of the optical fiber, and the interface is reduced as much as possible to reduce the reflection loss. The same components as those of the above-described optical system are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0022】図3は本考案の加工ヘッドを示し、少なく
とも開口数NAの広がり角2θをもった円錐状の光ファ
イバ出射端3eに、光ファイバ3内を伝送されてきたレ
ーザ光5を加工点6に集光するための全反射型の中実ミ
ラー、プリズム、レンズ等の光学素子7を一体的に設
け、反射面を少なくして高効率化を図ったものである。
しかも、この集光用の光学素子7は光ファイバ出射端面
3eを境界として光ファイバ3の光軸1まわりに(図の
矢印方向)に回転自在に構成されている。円錐ファイバ
部3cの円錐部分Aおよびミラー中実部分Bは光ファイ
バ3のコア部と同材質のもの(例えば石英)で形成さ
れ、これらを同一屈折率として光ファイバ3から出射さ
れるレーザ光5の広がりを小さく抑え、加工ヘッドの小
型化を達成したものである。加工ヘッドが小型化される
と、外からアクセスできないような小径のパイプの接
続、切断が、加工ヘッドを当該パイプ内に挿入すること
によって可能となる。
FIG. 3 shows a processing head of the present invention, in which a laser beam 5 transmitted through the optical fiber 3 is processed at a processing point by a conical optical fiber emitting end 3e having a divergence angle 2θ of at least the numerical aperture NA. An optical element 7 such as a total reflection type solid mirror, prism, lens or the like for converging light onto the light source 6 is integrally provided to reduce the number of reflection surfaces to improve the efficiency.
Moreover, the condensing optical element 7 is configured to be rotatable around the optical axis 1 of the optical fiber 3 (in the direction of the arrow in the figure) with the optical fiber exit end face 3e as a boundary. The conical portion A and the mirror solid portion B of the conical fiber portion 3c are made of the same material (for example, quartz) as the core portion of the optical fiber 3, and have the same refractive index as the laser beam 5 emitted from the optical fiber 3. The size of the processing head is reduced by suppressing the spread of the processing head. When the processing head is miniaturized, connection and disconnection of a small-diameter pipe that cannot be accessed from the outside becomes possible by inserting the processing head into the pipe.

【0023】[0023]

【考案の効果】本考案の加工ヘッドによれば下記の効
果を保有しつつ、下記の有利な効果を奏する
[Effect of the invention] According to the processing head of the invention, the following effects can be obtained.
It has the following advantageous effects while retaining the fruit .

【0024】 レーザビーム入射側における光ファイ
バの端部を開口数NA以上の円錐状に拡大したので、端
面での耐光強度を超えないようにエネルギー密度を低下
させた状態で入射でき、高出力のレーザ光を細径の光フ
ァイバに入射することが容易となる。同時に、光ファイ
バ端面がほこりや汚れなどによって熱損することもな
い。そして光ファイバの出射端部も円錐状に拡大したの
で、光ファイバ内を伝送されたきたレーザ光および加工
点からの戻り光のエネルギーの密度を円錐部で低下させ
ることができ、光ファイバ出射端面においても熱損防止
を図ることができる。
Since the end of the optical fiber on the laser beam incident side is enlarged in a conical shape having a numerical aperture of NA or more, the light can be incident with a reduced energy density so as not to exceed the light resistance at the end face, and a high output power can be obtained. It becomes easy to make the laser light incident on a small-diameter optical fiber. At the same time, the optical fiber end face does not suffer from heat loss due to dust or dirt. Since the exit end of the optical fiber is also expanded in a conical shape, the energy density of the laser beam transmitted through the optical fiber and the return light from the processing point can be reduced at the conical portion, and the exit end face of the optical fiber can be reduced. Thus, it is possible to prevent heat loss.

【0025】ファイバのコア部と同材質の集光用
光学素子を該光ファイバ出射端に一体的に設けた場合に
は、反射面が少なく高効率となるうえ、レーザの広がり
が小さくなって、加工ヘッドを小型化できる利点があ
る。光学素子を回転自在に設けると、外からアクセスで
きないようなパイプの溶接、切断が可能となる。
[0025] When the light converging optical element of the core part and the material of the optical fiber is provided integrally with the optical fiber emission ends, it is advantageous in that high efficiency less reflecting surface, the spreading of the laser is reduced There is an advantage that the processing head can be reduced in size. When the optical element is rotatably provided, it is possible to weld and cut a pipe that cannot be accessed from outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a) 、(b) は本考案の加工ヘッドに前提的に用
いるレーザ用光ファイバを含む光学系の概略図、入射端
部の拡大断面図である。
FIG. 1 (a) and (b) are used presupposedly for the machining head of the present invention .
Schematic view of an optical system including a laser optical fiber for there is an enlarged sectional view of the entrance end.

【図2】(a) 、(b) は本考案の加工ヘッドに前提的に用
いる他のレーザ用光ファイバを含む光学系の概略図、入
射端部の拡大断面図である。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are used for the processing head of the present invention .
FIG. 4 is a schematic view of an optical system including another laser optical fiber, and an enlarged sectional view of an incident end.

【図3】本考案にかかる、光ファイバ出射端部の光学系
を含む加工ヘッドの概略図である。
FIG. 3 shows an optical system of an optical fiber emitting end according to the present invention .
FIG. 3 is a schematic diagram of a processing head including:

【図4】従来例のレーザ加工装置の光学系の概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram of an optical system of a conventional laser processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光軸 2…(入射側) 集光レンズ 3…光ファイバ 3a…細径ファイバ部 3b、3c…円錐状ファイバ部 3d…入射端面 3e…出射端面 4…(出射側)集光レンズ 5…レーザビーム(レーザ光) 6…加工点 7…集光用中実ミラー 2θ…開口数NAの広がり角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical axis 2 ... (incident side) Condensing lens 3 ... Optical fiber 3a ... Small diameter fiber part 3b, 3c ... Conical fiber part 3d ... Incident end face 3e ... Outgoing end face 4 ... (Emitting side) Condensing lens 5 ... Laser beam (laser beam) 6 ... Processing point 7 ... Solid mirror for focusing 2θ ... Spread angle of numerical aperture NA

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−5747(JP,A) 特開 昭61−188509(JP,A) 特開 昭63−303309(JP,A) 特開 昭49−68733(JP,A) 特開 昭55−96133(JP,A) 特開 昭60−162205(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-54-5747 (JP, A) JP-A-61-188509 (JP, A) JP-A-63-303309 (JP, A) JP-A-49-49 68733 (JP, A) JP-A-55-96133 (JP, A) JP-A-60-162205 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/42

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 レーザ発振器から射出されたレーザビー
ムを伝送する光ファイバにおける入射側の端部を該光フ
ァイバの開口数NA以上の広がり角で円錐状に拡大して
大きな面積を有する端面に形成すると共に、該光ファイ
バ出射端部も開口数NA以上の広がり角をもって円錐状
に拡大したものにおいて、この光ファイバ円錐出射端に
密着一体的にコア部と同材質の全反射型の集光用中実ミ
ラー等の光学素子を該光ファイバの光軸まわりに回転自
在に構成して該光学素子からのレーザ反射方向が該光軸
に対して所定の角度をとりうるようにしたことを特徴と
するレーザ用光ファイバ型加工ヘッド。
1. An optical fiber for transmitting a laser beam emitted from a laser oscillator, the incident side end of which is conically expanded at a divergence angle equal to or larger than the numerical aperture NA of the optical fiber to form an end surface having a large area. At the same time, the exit end of the optical fiber is also expanded in a conical shape with a divergence angle of a numerical aperture NA or more. An optical element such as a solid mirror is configured to be rotatable around the optical axis of the optical fiber so that a laser reflection direction from the optical element can take a predetermined angle with respect to the optical axis. Optical fiber type processing head for laser.
JP1993010684U 1993-03-12 1993-03-12 Optical fiber type processing head for laser Expired - Fee Related JP2591859Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1993010684U JP2591859Y2 (en) 1993-03-12 1993-03-12 Optical fiber type processing head for laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1993010684U JP2591859Y2 (en) 1993-03-12 1993-03-12 Optical fiber type processing head for laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0669913U JPH0669913U (en) 1994-09-30
JP2591859Y2 true JP2591859Y2 (en) 1999-03-10

Family

ID=11757098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1993010684U Expired - Fee Related JP2591859Y2 (en) 1993-03-12 1993-03-12 Optical fiber type processing head for laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2591859Y2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012933A (en) * 1998-06-23 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp Laser apparatus
JP2001208924A (en) * 2000-01-24 2001-08-03 Mitsubishi Electric Corp Optical fiber
US7387954B2 (en) 2004-10-04 2008-06-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP2007216241A (en) * 2006-02-14 2007-08-30 Hamamatsu Photonics Kk Laser beam peening device and laser beam peening method
JP5274634B2 (en) * 2011-10-04 2013-08-28 三菱レイヨン株式会社 Optical fiber spinning nozzle and optical fiber inspection method using the same
KR20160008673A (en) * 2014-07-14 2016-01-25 서강대학교산학협력단 Optical fiber link and apparatus for collecting and trasnferring light using the link

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5323086B2 (en) * 1972-11-01 1978-07-12
NL7706379A (en) * 1977-06-10 1978-12-12 Philips Nv METHOD FOR THE MANUFACTURE OF A COUPLING ELEMENT.
JPS6038684B2 (en) * 1979-01-17 1985-09-02 オリンパス光学工業株式会社 Endoscope
JPS60162205A (en) * 1984-02-02 1985-08-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Lighting device using optical fiber
JPS61188509A (en) * 1985-02-16 1986-08-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Optical coupling device
JPS63303309A (en) * 1987-06-03 1988-12-09 Fuji Electric Co Ltd Optical fiber unit

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0669913U (en) 1994-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4799755A (en) Laser materials processing with a lensless fiber optic output coupler
JP3375213B2 (en) Fiber with lens
US6167177A (en) Optical fiber cable
US20060186098A1 (en) Method and apparatus for laser processing
JP2591859Y2 (en) Optical fiber type processing head for laser
JP2000275568A (en) Beam mode converting optical system
JPS62264008A (en) Luminous-flux focussing device and optical fiber welder using said device
JPH11316318A (en) Optical coupler
Ishide et al. Optical fiber transmission of 2 kW cw YAG laser and its practical application to welding
JP2001208924A (en) Optical fiber
JP2000321470A (en) Optical fiber and laser machining apparatus
JPH05288967A (en) Optical fiber for laser input
JPH0875947A (en) Method for coupling optical fibers and its coupling system
JPH11271564A (en) Optical connector
JPH08146250A (en) Condenser lens and its production
JP3898486B2 (en) Laser optical connector and laser guide
JPS63224385A (en) Semiconductor laser coupler
JPH0466288A (en) Laser beam machine
JPS6281614A (en) Photocoupler
JPH058804B2 (en)
JPH0259192A (en) Laser beam equipment with large power
JPS6323063Y2 (en)
CN114690323A (en) Quartz end cap of optical fiber laser for resisting return light
JPH02284785A (en) Reflected beam absorbing device for laser processing machine
JPS60196710A (en) Optical coupler

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees