JP3004625B2 - 高出力レーザ光分岐装置 - Google Patents
高出力レーザ光分岐装置Info
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- JP3004625B2 JP3004625B2 JP10093552A JP9355298A JP3004625B2 JP 3004625 B2 JP3004625 B2 JP 3004625B2 JP 10093552 A JP10093552 A JP 10093552A JP 9355298 A JP9355298 A JP 9355298A JP 3004625 B2 JP3004625 B2 JP 3004625B2
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- laser beam
- laser
- light receiving
- light
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力レーザを用い
て、たとえば半田付け、溶接、切断などのレーザ加工を
行うのに好適な高出力レーザ光分岐装置に関する。
て、たとえば半田付け、溶接、切断などのレーザ加工を
行うのに好適な高出力レーザ光分岐装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ加工等に用いられる高出力
レーザ光を分岐して使用する場合、分岐比が固定である
ビームスプリッタが一般に使用されている。近年、加工
用のレーザの高出力化が進み、一体のレーザ発振器から
発振されるレーザビームを複数に分岐し、多点同時加工
が可能となってきている。そうした場合、ある特定の出
力端に通常より大きい出力、あるいは通常より小さな出
力が要求される適用事例で、レーザ発振器の出力を調整
してしまうと、出力の変化を望まない他の出力端でも出
力が変わってしまう。そこで、レーザ加工に用いられる
ような高出力レーザビームを連続可変の分岐比で正確に
分岐する技術が望まれる。連続可変に光を分岐する技術
として、分光光度計の光路切換え装置（実公昭５９−２
６２５７）が開示されており、透明材料で作られた素子
の片面に反射膜が次第に薄くなるように蒸着したものを
スライドさせることにより、光の分配率を連続的に変え
ることが述べられている。しかし、このような蒸着膜は
線形的な反射率が得られる替わりに、高出力レーザに対
する耐久性がなくｋＷ級のレーザビームに対しては蒸着
膜が破損してしまう。また、レーザ加工装置（特開平４
−２７５００７）では、レーザ分割ミラーをレーザ光に
対して垂直方向にスライドさせることにより分割比を可
変できる方法が述べられているが、レーザ分割ミラーの
稜線をレーザビームの中央に持ってくる必要があるた
め、高出力レーザに適用する場合にこの部分での光の散
乱、あるいは反射膜の破損が問題となる。
レーザ光を分岐して使用する場合、分岐比が固定である
ビームスプリッタが一般に使用されている。近年、加工
用のレーザの高出力化が進み、一体のレーザ発振器から
発振されるレーザビームを複数に分岐し、多点同時加工
が可能となってきている。そうした場合、ある特定の出
力端に通常より大きい出力、あるいは通常より小さな出
力が要求される適用事例で、レーザ発振器の出力を調整
してしまうと、出力の変化を望まない他の出力端でも出
力が変わってしまう。そこで、レーザ加工に用いられる
ような高出力レーザビームを連続可変の分岐比で正確に
分岐する技術が望まれる。連続可変に光を分岐する技術
として、分光光度計の光路切換え装置（実公昭５９−２
６２５７）が開示されており、透明材料で作られた素子
の片面に反射膜が次第に薄くなるように蒸着したものを
スライドさせることにより、光の分配率を連続的に変え
ることが述べられている。しかし、このような蒸着膜は
線形的な反射率が得られる替わりに、高出力レーザに対
する耐久性がなくｋＷ級のレーザビームに対しては蒸着
膜が破損してしまう。また、レーザ加工装置（特開平４
−２７５００７）では、レーザ分割ミラーをレーザ光に
対して垂直方向にスライドさせることにより分割比を可
変できる方法が述べられているが、レーザ分割ミラーの
稜線をレーザビームの中央に持ってくる必要があるた
め、高出力レーザに適用する場合にこの部分での光の散
乱、あるいは反射膜の破損が問題となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年高出力化が進んで
いるＹＡＧレーザ等の固体レーザおよびよう素レーザ
は、石英系の光ファイバに対して低損失な近赤外光の波
長で発振するため、１個のレーザ発振器から複数の光フ
ァイバに導光して多点同時加工に用いれば、光ファイバ
のフレキシブル性によりそのメリットは非常に大きい。
いるＹＡＧレーザ等の固体レーザおよびよう素レーザ
は、石英系の光ファイバに対して低損失な近赤外光の波
長で発振するため、１個のレーザ発振器から複数の光フ
ァイバに導光して多点同時加工に用いれば、光ファイバ
のフレキシブル性によりそのメリットは非常に大きい。
【０００４】ところが、各ファイバに導光するレーザ光
の分岐比が固定のままでは不便である。固体レーザおよ
びよう素レーザの近赤外波長の高出力レーザビームを光
学素子等の破損およびレーザ出力のロスをできるだけ少
なく、連続可変に分岐するためには合成石英ガラス等の
透明基板の表面に誘電体多層膜を連続的に反射率が変わ
るようにコーティングしたものを、スライドさせて用い
れば安全に分岐できる。ところが、基板の長手方向に連
続的に反射率が変化するように誘電体多層膜をコーティ
ングしたものは、その基板の長手方向に対して線形的な
反射率を得ることが難しい。また、分岐比を変えるため
には、基板をスライドさせて所定の分岐比の得られる位
置にこの可変ビームスプリッタを移動させるが、レーザ
ビームがレーザ発振器の熱変形等によってその出射方向
変化を起こすと、可変ビームスプリッタへの入射位置が
変わり、分岐比が変化してしまう。
の分岐比が固定のままでは不便である。固体レーザおよ
びよう素レーザの近赤外波長の高出力レーザビームを光
学素子等の破損およびレーザ出力のロスをできるだけ少
なく、連続可変に分岐するためには合成石英ガラス等の
透明基板の表面に誘電体多層膜を連続的に反射率が変わ
るようにコーティングしたものを、スライドさせて用い
れば安全に分岐できる。ところが、基板の長手方向に連
続的に反射率が変化するように誘電体多層膜をコーティ
ングしたものは、その基板の長手方向に対して線形的な
反射率を得ることが難しい。また、分岐比を変えるため
には、基板をスライドさせて所定の分岐比の得られる位
置にこの可変ビームスプリッタを移動させるが、レーザ
ビームがレーザ発振器の熱変形等によってその出射方向
変化を起こすと、可変ビームスプリッタへの入射位置が
変わり、分岐比が変化してしまう。
【０００５】本発明の目的は、上述した課題を解決する
ためのもので、光ファイバを用いた多点同時レーザ加工
を効率よく行うために、高出力レーザビームを安全かつ
正確に任意の分岐比に分岐する高出力レーザ分岐装置を
提供することにある。
ためのもので、光ファイバを用いた多点同時レーザ加工
を効率よく行うために、高出力レーザビームを安全かつ
正確に任意の分岐比に分岐する高出力レーザ分岐装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を反
射するための反射素子と、前記反射素子の回転角を制御
して、レーザ光の反射方向を任意に制御するための角変
位手段と、反射レーザ光を受光するための複数の受光窓
と、前記角変位手段を制御して、各受光窓毎にレーザ光
の受光時間を設定するための受光時間制御手段とを備え
ることを特徴とする高出力レーザ光分岐装置である。
射するための反射素子と、前記反射素子の回転角を制御
して、レーザ光の反射方向を任意に制御するための角変
位手段と、反射レーザ光を受光するための複数の受光窓
と、前記角変位手段を制御して、各受光窓毎にレーザ光
の受光時間を設定するための受光時間制御手段とを備え
ることを特徴とする高出力レーザ光分岐装置である。
【０００７】
【作用】また本発明に従えば、反射素子の回転角を制御
してレーザ光を走査することによって、複数の受光窓に
反射レーザ光を受光させ、さらに角変位手段を制御する
ことによって各受光窓毎の受光時間を任意に設定でき
る。したがって、レーザ光を時分割的に複数分岐するこ
とができる。
してレーザ光を走査することによって、複数の受光窓に
反射レーザ光を受光させ、さらに角変位手段を制御する
ことによって各受光窓毎の受光時間を任意に設定でき
る。したがって、レーザ光を時分割的に複数分岐するこ
とができる。
【０００８】
【実施例】図１（ａ）は、本発明の第１実施例を示す構
成図である。高出力レーザから放射されるレーザビーム
ＬＢが左方から進行して、ミラー４に入射する。ミラー
４はガルバノメータなどの走査器４０に保持されてい
る。ミラー４の裏面にはフォトダイオードなどの受光素
子３６が一体的に設けられ、ミラー４の高反射面を僅か
に通過した光を受光して、レーザビームＬＢの出力を計
測する。
成図である。高出力レーザから放射されるレーザビーム
ＬＢが左方から進行して、ミラー４に入射する。ミラー
４はガルバノメータなどの走査器４０に保持されてい
る。ミラー４の裏面にはフォトダイオードなどの受光素
子３６が一体的に設けられ、ミラー４の高反射面を僅か
に通過した光を受光して、レーザビームＬＢの出力を計
測する。
【０００９】走査器４０は走査制御回路４０ａによって
周期的に駆動され、走査周期内の回転角および角速度を
任意に調整できるように構成される。走査されたレーザ
ビームＬＢ１は、図１（ｂ）に示すように、複数の受光
窓を構成する各レンズ１に順番に入射して集束され、各
レンズ１に対応した光ファイバ２にそれぞれ導入され
る。レンズ１として球面レンズを用いてそのまま連設す
ると各レンズ間に隙間が生ずるため、レーザビームＬＢ
１の照射範囲を網羅するように隣接端面を一部カットし
て接合して、光量損失を防いでいる。また、レーザビー
ムＬＢ１を待機させるための受光窓として、ビームダン
プ３が隣接して設けられる。
周期的に駆動され、走査周期内の回転角および角速度を
任意に調整できるように構成される。走査されたレーザ
ビームＬＢ１は、図１（ｂ）に示すように、複数の受光
窓を構成する各レンズ１に順番に入射して集束され、各
レンズ１に対応した光ファイバ２にそれぞれ導入され
る。レンズ１として球面レンズを用いてそのまま連設す
ると各レンズ間に隙間が生ずるため、レーザビームＬＢ
１の照射範囲を網羅するように隣接端面を一部カットし
て接合して、光量損失を防いでいる。また、レーザビー
ムＬＢ１を待機させるための受光窓として、ビームダン
プ３が隣接して設けられる。
【００１０】走査制御回路４０ａの制御によって、各受
光窓毎にレーザビームＬＢ１の受光時間が設定される。
たとえば元のレーザビームＬＢの出力を１００％とし
て、各レンズ１に３０％、２０％、４０％、ビームダン
プ３に１０％を分岐する場合、走査周期内のデューティ
比が各レンズ１で３０％、２０％、４０％、ビームダン
プ３で１０％となるようにそれぞれ調整することにな
る。
光窓毎にレーザビームＬＢ１の受光時間が設定される。
たとえば元のレーザビームＬＢの出力を１００％とし
て、各レンズ１に３０％、２０％、４０％、ビームダン
プ３に１０％を分岐する場合、走査周期内のデューティ
比が各レンズ１で３０％、２０％、４０％、ビームダン
プ３で１０％となるようにそれぞれ調整することにな
る。
【００１１】このように各受光窓毎の受光時間を調整し
ながらレーザビームＬＢを時分割的に複数分岐すること
によって、分岐光量比を任意に調整できる。
ながらレーザビームＬＢを時分割的に複数分岐すること
によって、分岐光量比を任意に調整できる。
【００１２】図２（ａ）は、本発明の第２実施例を示す
構成図である。本実施例は図１に示したものと同様な構
成であるが、走査器４０の手前にレンズ１が配置されて
いる点が相違する。
構成図である。本実施例は図１に示したものと同様な構
成であるが、走査器４０の手前にレンズ１が配置されて
いる点が相違する。
【００１３】高出力レーザから放射されるレーザビーム
ＬＢが左方から進行して、レンズ１によって集束され、
ミラー４に入射する。ミラー４はガルバノメータなどの
走査器４０に保持されている。ミラー４の裏面にはフォ
トダイオードなどの受光素子３６が一体的に設けられ、
ミラー４の高反射面を僅かに通過した光を受光して、レ
ーザビームＬＢの出力を計測する。
ＬＢが左方から進行して、レンズ１によって集束され、
ミラー４に入射する。ミラー４はガルバノメータなどの
走査器４０に保持されている。ミラー４の裏面にはフォ
トダイオードなどの受光素子３６が一体的に設けられ、
ミラー４の高反射面を僅かに通過した光を受光して、レ
ーザビームＬＢの出力を計測する。
【００１４】走査器４０は走査制御回路４０ａによって
周期的に駆動され、走査周期内の回転角および角速度を
任意に調整できるように構成される。走査されたレーザ
ビームＬＢ１は、図２（ｂ）に示すように、複数の受光
窓を構成する各光ファイバ２に順番に導入される。光フ
ァイバ１は所定間隔で並べられ、銅などの熱伝導性材料
から成るホルダー３９に開口端面から少し奥まった所に
装着される。ホルダー３９の表面には黒色皮膜等の光吸
収性膜がコーティングされ、さらに冷却管路４１が設置
されて光吸収による温度上昇を防いでいる。
周期的に駆動され、走査周期内の回転角および角速度を
任意に調整できるように構成される。走査されたレーザ
ビームＬＢ１は、図２（ｂ）に示すように、複数の受光
窓を構成する各光ファイバ２に順番に導入される。光フ
ァイバ１は所定間隔で並べられ、銅などの熱伝導性材料
から成るホルダー３９に開口端面から少し奥まった所に
装着される。ホルダー３９の表面には黒色皮膜等の光吸
収性膜がコーティングされ、さらに冷却管路４１が設置
されて光吸収による温度上昇を防いでいる。
【００１５】走査制御回路４０ａの制御によって、各受
光窓毎にレーザビームＬＢ１の受光時間が設定される。
たとえば元のレーザビームＬＢの出力を１００％とし
て、各光ファイバ２に４０％、２０％、４０％を分岐す
る場合、走査周期内のデューティ比が各光ファイバ２で
４０％、２０％、４０％となるようにそれぞれ調整する
ことになる。
光窓毎にレーザビームＬＢ１の受光時間が設定される。
たとえば元のレーザビームＬＢの出力を１００％とし
て、各光ファイバ２に４０％、２０％、４０％を分岐す
る場合、走査周期内のデューティ比が各光ファイバ２で
４０％、２０％、４０％となるようにそれぞれ調整する
ことになる。
【００１６】このように各受光窓毎の受光時間を調整し
ながらレーザビームＬＢを時分割的に複数分岐すること
によって、分岐光量比を任意に調整できる。
ながらレーザビームＬＢを時分割的に複数分岐すること
によって、分岐光量比を任意に調整できる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳説したように本発明の分岐装置に
よれば、高出力レーザ光を安全で確実に分岐することが
でき、しかも連続可変の分岐比で複数の分岐を実現でき
る。
よれば、高出力レーザ光を安全で確実に分岐することが
でき、しかも連続可変の分岐比で複数の分岐を実現でき
る。
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施例を示す構成図
であり、図１（ｂ）はレンズ１およびビームダンプ３の
配置図である。
であり、図１（ｂ）はレンズ１およびビームダンプ３の
配置図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第２実施例を示す構成図
であり、図２（ｂ）は光ファイバ２の配置図である。
であり、図２（ｂ）は光ファイバ２の配置図である。
１ レンズ ２ 光ファイバ ３ ビームダンプ ４ ミラー ３６ 受光素子 ４０ 走査器 ４０ａ 走査制御回路 ４１ 冷却管路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−179312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−296015（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−245680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−17015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281678（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101507（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/08
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光を反射するための反射素子と、 前記反射素子の回転角を制御して、レーザ光の反射方向
を任意に制御するための角変位手段と、 反射レーザ光を受光するための複数の受光窓と、 前記角変位手段を制御して、各受光窓毎にレーザ光の受
光時間を設定するための受光時間制御手段とを備えるこ
とを特徴とする高出力レーザ光分岐装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093552A JP3004625B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 高出力レーザ光分岐装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093552A JP3004625B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 高出力レーザ光分岐装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22534394A Division JP2907319B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 高出力レーザ光分岐装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10319329A JPH10319329A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3004625B2 true JP3004625B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=14085432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10093552A Expired - Fee Related JP3004625B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 高出力レーザ光分岐装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004625B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6965710B2 (en) | 2001-09-18 | 2005-11-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Optical switch and its production method, and optical path-switching apparatus comprising optical switch |
| JP7042823B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2022-03-28 | テラダイオード， インコーポレーテッド | レーザビームに関連する方法およびレーザシステム |
| WO2019181114A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ加工装置 |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP10093552A patent/JP3004625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10319329A (ja) | 1998-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |