JP5389554B2 - Laser apparatus and laser beam adjustment method - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバを用いるレーザ装置及びレーザ光の調整方法に関する。   The present invention relates to a laser device using an optical fiber and a laser beam adjusting method.

従来より、レーザ光の高出力化を行う方法として、例えば複数の発振器を連結させる方法が知られている。複数の発振器から出射されたレーザ光を結合するには、複数本の光ファイバを接着剤等によって束ねるバンドルファイバを利用する方法や、複数本の光ファイバを束ねた後に融着して1本の光ファイバにする方法等が広汎に知られている。しかし、前記バンドルファイバを利用する場合、光ファイバ内を伝搬するレーザ光が発する熱で前記接着剤が焼損してレーザ光のビーム品質が劣化することがある。また、複数本の光ファイバを融着する場合、例えば、直径100μm以下の光ファイバを束ねることが困難であった。   Conventionally, as a method for increasing the output of laser light, for example, a method of connecting a plurality of oscillators is known. In order to combine laser beams emitted from a plurality of oscillators, a method of using a bundle fiber in which a plurality of optical fibers are bundled with an adhesive or the like, or a method in which a plurality of optical fibers are bundled and fused to form a single fiber. A method for forming an optical fiber is widely known. However, when the bundle fiber is used, the adhesive may burn out due to the heat generated by the laser light propagating in the optical fiber, and the beam quality of the laser light may deteriorate. Further, when fusing a plurality of optical fibers, it is difficult to bundle, for example, optical fibers having a diameter of 100 μm or less.

上記問題点を解消しつつ高出力のレーザ光を得るものとして、3本のレーザ光を1枚の光ファイバ入射レンズにて1点に集光するとともに光ファイバに入射し、前記光ファイバを伝搬して合成されたレーザ光を加工光学系で集光してワークを加工する方法(特許文献1参照)や、4本のレーザ光を凸レンズにてクラッド励起レーザーファイバの端面に集光して前記クラッド励起レーザーファイバのコアにドープされた希土類元素を励起して高出力のレーザ光を出射するレーザ装置(特許文献2参照)等が知られている。   In order to obtain high-power laser light while eliminating the above problems, three laser lights are condensed at one point by one optical fiber incidence lens and incident on the optical fiber to propagate through the optical fiber. The laser beam synthesized in this way is collected by a processing optical system to process a workpiece (see Patent Document 1), or four laser beams are condensed on the end face of a clad excitation laser fiber by a convex lens. A laser device (see Patent Document 2) that emits a high-power laser beam by exciting a rare earth element doped in the core of a clad excitation laser fiber is known.

特開平11−231175号公報JP-A-11-231175 特開2003−309309号公報JP 2003-309309 A

特許文献1には、光ファイバ入射レンズに対する3本のレーザ光の入射位置が明確に記載されていない。そのため、特許文献1において、3本のレーザ光のいずれか1本を前記光ファイバ入射レンズの中心に入射した場合、前記光ファイバから出射されるレーザ光が断面円形状となるので、ワークの加工点におけるレーザ光のビームプロファイルがガウス分布になる。このようなガウス分布のビームプロファイルを有するレーザ光を用いて、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料で構成されたワークを加工する場合、加工点において、レーザ光の中心部分の強度が高いために該ワークの一部にキーホールが形成されることがある。このようにキーホールが形成される加工では、レーザ加工中にスプラッシュ(飛び散り)が発生する。このスプラッシュによって飛び散った材料が加工点やその付近に再度付着する等といった問題が発生するおそれがある。なお、特許文献2の装置を用いて該ワークを溶融加工する場合にも、加工点におけるビームプロファイルがガウス分布になるので、キーホールの形成が起こり得る。   Patent Document 1 does not clearly describe the incident positions of the three laser beams with respect to the optical fiber incident lens. For this reason, in Patent Document 1, when any one of the three laser beams is incident on the center of the optical fiber incident lens, the laser beam emitted from the optical fiber has a circular cross section. The beam profile of the laser beam at the point has a Gaussian distribution. When processing a workpiece made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum using a laser beam having such a Gaussian beam profile, the intensity of the central portion of the laser beam is high at the processing point. Therefore, a keyhole may be formed in a part of the workpiece. In the processing in which the keyhole is formed in this way, splash (scattering) occurs during laser processing. There is a possibility that the material scattered by the splash may reattach to the processing point or the vicinity thereof. Even when the workpiece is melt-processed using the apparatus of Patent Document 2, the beam profile at the processing point has a Gaussian distribution, so that a keyhole can be formed.

そこで、本発明は、キーホールの形成を抑えつつワークを溶融加工することができるレーザ装置及びレーザ光の調整方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser apparatus and a laser beam adjusting method that can melt a workpiece while suppressing the formation of keyholes.

第1の本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、該集光レンズによって集光されたレーザ光が入射するコアを有する光ファイバと、を備え、前記レーザ光出力部から出力されたレーザ光が前記集光レンズの中心から外れた位置に入射され、かつ前記集光レンズによって集光されたレーザ光が前記コアの端面の垂線に対して交叉した状態で入射されるように前記レーザ光出力部、前記集光レンズ及び前記光ファイバが設定されていることを特徴とする。   A laser apparatus according to a first aspect of the present invention includes a laser light output unit that outputs laser light, a condensing lens that condenses the laser light output from the laser light output unit, and a light that is collected by the condensing lens. An optical fiber having a core on which the laser light is incident, and the laser light output from the laser light output unit is incident on a position off the center of the condenser lens and is condensed by the condenser lens The laser light output unit, the condensing lens, and the optical fiber are set so that the laser light that has been incident is incident in a state of intersecting with a perpendicular to the end face of the core.

アルミニウム等の熱伝導率の高い材料で構成されたワークをレーザ光で溶融加工する場合、レーザ光をコリメートレンズにて平行化した状態で加工用集光レンズにてワークに集光するのが通例である。   When a workpiece made of a material with high thermal conductivity such as aluminum is melted with a laser beam, the laser beam is usually focused on the workpiece with a condenser lens for processing while being collimated with a collimator lens. It is.

第1の本発明に係るレーザ装置によれば、レーザ光出力部から出力されたレーザ光を集光レンズの中心から外れた位置に入射し、前記集光レンズによって集光されたレーザ光を光ファイバの端面の垂線に対して交叉した状態で前記光ファイバの前記コアに入射しているので、前記光ファイバの前記コアに入射されたレーザ光が該コア内を多数回反射しながら伝搬する。そのため、光ファイバから出射されたレーザ光は、前記コリメートレンズにて平行化された状態で断面ドーナツ形状となる。従って、断面ドーナツ形状のレーザ光が前記加工用集光レンズにてワークに集光されることになるので、加工点において、レーザ光のビームプロファイルがトップハット形状となる。つまり、加工点におけるレーザ光は、中心部分の強度が抑えられた径方向に幅広いプロファイルとなる。これにより、キーホールの形成を抑えつつワークを溶融加工することができる。よって、レーザ加工中にスプラッシュが発生することを防止できる。   According to the laser device of the first aspect of the present invention, the laser beam output from the laser beam output unit is incident on a position off the center of the condenser lens, and the laser beam condensed by the condenser lens is emitted as light. Since it is incident on the core of the optical fiber in a state of being intersected with a normal to the end face of the fiber, the laser light incident on the core of the optical fiber propagates while being reflected many times in the core. For this reason, the laser light emitted from the optical fiber has a donut shape in cross section in a state where it is collimated by the collimating lens. Accordingly, since the laser beam having a donut cross section is focused on the workpiece by the processing condensing lens, the beam profile of the laser beam becomes a top hat shape at the processing point. That is, the laser beam at the processing point has a wide profile in the radial direction in which the intensity of the central portion is suppressed. Thereby, the workpiece can be melt processed while suppressing the formation of the keyhole. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of splash during laser processing.

第2の本発明に係るレーザ装置は、3本のレーザ光を出力するレーザ光出力部と、前記レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズによって集光されたレーザ光が入射するコアを有する光ファイバと、前記レーザ光出力部と前記集光レンズとの間の光路に設けられ、前記レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光のそれぞれが前記集光レンズの中心から外れた別の位置に入射されるようにレーザ光の光路を調整する光路調整手段と、を備え、前記集光レンズによって集光されたレーザ光が前記コアの端面の垂線に対して交叉した状態で入射されるように前記集光レンズ及び前記光ファイバが設定されていることを特徴とする。   A laser apparatus according to a second aspect of the present invention includes a laser beam output unit that outputs three laser beams, a condensing lens that collects the three laser beams output from the laser beam output unit, and the collector An optical fiber having a core on which a laser beam condensed by an optical lens is incident, and an optical path between the laser beam output unit and the focusing lens, and three laser beams output from the laser beam output unit Optical path adjusting means for adjusting the optical path of the laser light so that each of the laser light is incident on another position off the center of the condenser lens, and the laser light condensed by the condenser lens is The condensing lens and the optical fiber are set so as to be incident in a state of intersecting with a perpendicular to the end face of the core.

第2の本発明に係るレーザ装置によれば、レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光のそれぞれを集光レンズの中心から外れた別の位置に入射するので、高出力のレーザ光を容易に生成しつつ、上述した第1の本発明に係るレーザ装置の効果と同様の効果を奏する。   According to the laser device of the second aspect of the present invention, each of the three laser beams output from the laser beam output unit is incident on another position off the center of the condenser lens. Can be produced easily, and the same effects as those of the laser apparatus according to the first aspect of the present invention described above can be obtained.

第1の本発明に係るレーザ装置の一形態において、前記レーザ光出力部は、複数本のレーザ光が出力されるように構成されており、前記レーザ光出力部と前記集光レンズとの間の光路に設けられ、かつ前記レーザ光出力部から出力された複数本のレーザ光のそれぞれが前記集光レンズの中心から外れた別の位置に入射されるようにレーザ光の光路を調整する光路調整手段をさらに備えてもよい。   In an embodiment of the laser apparatus according to the first aspect of the present invention, the laser beam output unit is configured to output a plurality of laser beams, and is disposed between the laser beam output unit and the condenser lens. And an optical path for adjusting the optical path of the laser beam so that each of the plurality of laser beams output from the laser beam output unit is incident on another position off the center of the condenser lens Adjustment means may be further provided.

この形態によれば、複数本のレーザ光を用いることで高出力のレーザ光を容易に生成することができる。   According to this embodiment, a high output laser beam can be easily generated by using a plurality of laser beams.

第2の本発明に係るレーザ装置の一形態において、前記光路調整手段は、前記レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光が周方向に等角度離間した状態で前記集光レンズに入射されるようにレーザ光の光路を調整してもよい。   In an embodiment of the laser apparatus according to the second aspect of the present invention, the optical path adjustment means is incident on the condenser lens in a state where the three laser beams output from the laser beam output unit are spaced equiangularly in the circumferential direction. As described above, the optical path of the laser beam may be adjusted.

この形態によれば、3本のレーザ光が周方向に等角度離間した状態で集光レンズに入射されるので、3本のレーザ光が周方向に等角度離間していない状態で集光レンズに入射される場合と比較して、コリメートレンズにて平行化された断面ドーナツ形状のレーザ光の強度分布を一層均一にすることができる。これにより、ワークへのキーホールの形成を効果的に抑えることができる。   According to this aspect, since the three laser beams are incident on the condenser lens in a state of being spaced apart at equal angles in the circumferential direction, the condenser lens is in a state of being separated from each other by equal angles in the circumferential direction. As compared with the case where the laser beam is incident on the laser beam, the intensity distribution of the laser light having a donut-shaped cross section made parallel by the collimator lens can be made more uniform. Thereby, formation of the keyhole to a workpiece | work can be suppressed effectively.

本発明に係るレーザ光の調整方法は、レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光を集光レンズにて光ファイバのコアに集光するレーザ光の調整方法であって、前記レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光のそれぞれを前記集光レンズの中心から外れた別の位置に入射し、前記集光レンズによって集光されたレーザ光を前記コアの端面の垂線に対して交叉した状態で入射することを特徴とする。   The laser beam adjustment method according to the present invention is a laser beam adjustment method in which three laser beams output from a laser beam output unit are collected on a core of an optical fiber by a condensing lens. Each of the three laser beams output from the output unit is incident on a different position off the center of the condenser lens, and the laser beam condensed by the condenser lens is perpendicular to the end surface of the core. It is characterized by being incident in a crossed state.

本発明に係るレーザ光の調整方法によれば、上述した第2の本発明に係るレーザ装置の効果と同様の効果を奏する。   According to the laser beam adjustment method of the present invention, the same effects as those of the laser device of the second present invention described above can be obtained.

以上説明したように、本発明によれば、レーザ光出力部から出力されたレーザ光を集光レンズの中心から外れた位置に入射し、前記集光レンズによって集光されたレーザ光を光ファイバのコアの端面の垂線に対して交叉した状態で前記光ファイバの前記コアに入射しているので、光ファイバから出射されたレーザ光は、前記コリメートレンズにて平行化された状態で断面ドーナツ形状となる。従って、加工点において、レーザ光のビームプロファイルがトップハット形状となるので、キーホールの形成を抑えつつワークを溶融加工することができる。   As described above, according to the present invention, the laser beam output from the laser beam output unit is incident on a position off the center of the condenser lens, and the laser beam condensed by the condenser lens is optical fiber. Since the laser beam emitted from the optical fiber is collimated by the collimator lens, the cross-sectional donut shape is incident on the core of the optical fiber in a state of crossing the perpendicular to the end surface of the core. It becomes. Accordingly, since the beam profile of the laser beam has a top hat shape at the processing point, the workpiece can be melt processed while suppressing the formation of the keyhole.

本発明の実施形態に係るレーザ装置の要部を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the principal part of the laser apparatus concerning embodiment of this invention. 図1に示す調整機構の内部構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the adjustment mechanism shown in FIG. 図2に示す調整機構を図2の矢印Y方向から見たブロック図である。It is the block diagram which looked at the adjustment mechanism shown in FIG. 2 from the arrow Y direction of FIG. 前記調整機構に設けられる集光レンズの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the condensing lens provided in the said adjustment mechanism. 図2及び図3に示す合成ファイバの概略断面説明図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of the synthetic fiber shown in FIGS. 2 and 3. コリメートレンズにて平行化された出射光の概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing of the emitted light collimated by the collimating lens. 加工用集光レンズの温度分布を示す特性曲線図である。It is a characteristic curve figure which shows the temperature distribution of the condensing lens for a process. 加工用集光レンズの出射光の透過方向に沿った概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing along the transmission direction of the emitted light of the processing condensing lens.

本発明に係るレーザ装置の一実施形態について図1〜図8を参照しながら説明する。   An embodiment of a laser apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態に係るレーザ装置は、複数のレーザ光を光ファイバにて合成することで高出力のレーザ光を出射する装置であり、ワークの加工、溶接又は切断等に用いられる。なお、ワークとしては、熱伝導率が高い金属材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等を用いることができる。   The laser apparatus according to the present embodiment is an apparatus that emits high-power laser light by combining a plurality of laser lights with an optical fiber, and is used for processing, welding, cutting, or the like of a workpiece. In addition, as a workpiece | work, metal materials with high heat conductivity, for example, aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, etc. can be used.

図1に示すように、レーザ装置10は、3本のレーザ光を出力するレーザ光出力部12と、3本のレーザ光を伝送する伝送部14と、伝送部14にて伝送された3本のレーザ光を1本のレーザ光に合成する合成部16と、合成されたレーザ光をワーク18の加工対象部位に集光するための出射部20と、制御部22とを備えている。   As shown in FIG. 1, the laser device 10 includes a laser beam output unit 12 that outputs three laser beams, a transmission unit 14 that transmits three laser beams, and three laser beams transmitted by the transmission unit 14. Are combined with a single laser beam, a light emitting unit 20 for condensing the combined laser beam on a processing target portion of the workpiece 18, and a control unit 22.

レーザ光出力部12は、第1ファイバレーザ光FB1を出力する第1ユニット24aと、第2ファイバレーザ光FB2を出力する第2ユニット24bと、第3ファイバレーザ光FB3を出力する第3ユニット24cと、LD電源30とを有する。   The laser beam output unit 12 includes a first unit 24a that outputs the first fiber laser beam FB1, a second unit 24b that outputs the second fiber laser beam FB2, and a third unit 24c that outputs the third fiber laser beam FB3. And an LD power source 30.

第1ユニット24aには、励起光MBを出力するレーザダイオード(LD)32aと、励起光MBに基づいて第1ファイバレーザ光FB1を出力するファイバレーザ光出力部34aとが設けられている。ファイバレーザ光出力部34aは、励起光MBが伝搬することにより第1ファイバレーザ光FB1を出力する光ファイバ(アクティブファイバ)36aと、アクティブファイバ36aから出力された第1ファイバレーザ光FB1を平行化するコリメートレンズ38aと、伝送部14で反射した反射光のLD32への照射を阻止するアイソレータ40aと、アイソレータ40aを透過した第1ファイバレーザ光FB1を集光する集光レンズ42aとを有する。   The first unit 24a is provided with a laser diode (LD) 32a that outputs the pumping light MB and a fiber laser light output unit 34a that outputs the first fiber laser light FB1 based on the pumping light MB. The fiber laser light output unit 34a collimates the optical fiber (active fiber) 36a that outputs the first fiber laser light FB1 by the propagation of the pumping light MB and the first fiber laser light FB1 output from the active fiber 36a. A collimating lens 38a, an isolator 40a that prevents the reflected light reflected by the transmission unit 14 from being irradiated on the LD 32, and a condensing lens 42a that condenses the first fiber laser light FB1 that has passed through the isolator 40a.

第2ユニット24bは、第1ユニット24aと同一の構成であり、LD32bと、第2ファイバレーザ光FB2を出力するファイバレーザ光出力部34bとを有し、ファイバレーザ光出力部34bには、アクティブファイバ36b、アイソレータ40b、及び集光レンズ42bが設けられている。   The second unit 24b has the same configuration as the first unit 24a, and includes an LD 32b and a fiber laser light output unit 34b that outputs the second fiber laser light FB2, and the fiber laser light output unit 34b includes an active A fiber 36b, an isolator 40b, and a condenser lens 42b are provided.

第3ユニット24cは、第1ユニット24aと同一の構成であり、LD32cと、第3ファイバレーザ光FB3を出力するファイバレーザ光出力部34cとを有し、ファイバレーザ光出力部34cには、アクティブファイバ36c、アイソレータ40c、及び集光レンズ42cが設けられている。   The third unit 24c has the same configuration as the first unit 24a, and includes an LD 32c and a fiber laser light output unit 34c that outputs the third fiber laser light FB3. The fiber laser light output unit 34c includes an active A fiber 36c, an isolator 40c, and a condenser lens 42c are provided.

アクティブファイバ36a、36b、36cは、例えばイッテルビウム(Yb)等の希土類元素イオンがドープされた不図示のコアを含んでおり、励起光MBによって前記希土類元素イオンを励起することにより第1ファイバレーザ光FB1を出力する。LD電源30は、第1〜第3ユニット24a、24b、24cの各LD32a、32b、32cに励起電流を供給する。   The active fibers 36a, 36b, and 36c include a core (not shown) doped with a rare earth element ion such as ytterbium (Yb), and the first fiber laser beam is excited by exciting the rare earth element ion with the excitation light MB. FB1 is output. The LD power source 30 supplies an excitation current to the LDs 32a, 32b, and 32c of the first to third units 24a, 24b, and 24c.

伝送部14は、第1ファイバレーザ光FB1を合成部16に伝送する第1伝送ファイバ46aと、第2ファイバレーザ光FB2を合成部16に伝送する第2伝送ファイバ46bと、第3ファイバレーザ光FB3を合成部16に伝送する第3伝送ファイバ46cとを有する。以下、第1〜第3ファイバレーザ光FB1、FB2、FB3をまとめてファイバレーザ光FBと称することがある。   The transmission unit 14 includes a first transmission fiber 46a that transmits the first fiber laser beam FB1 to the combining unit 16, a second transmission fiber 46b that transmits the second fiber laser beam FB2 to the combining unit 16, and a third fiber laser beam. And a third transmission fiber 46c for transmitting FB3 to the combining unit 16. Hereinafter, the first to third fiber laser beams FB1, FB2, and FB3 may be collectively referred to as a fiber laser beam FB.

合成部16は、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cにて伝送されたファイバレーザ光FBの光路を光学的に調整する調整機構52と、調整機構52にて光路調整されたファイバレーザ光FBを合成する光ファイバ(合成ファイバ)54とを有する。   The combining unit 16 includes an adjustment mechanism 52 that optically adjusts the optical path of the fiber laser light FB transmitted through the first to third transmission fibers 46a, 46b, and 46c, and a fiber laser that has been adjusted in optical path by the adjustment mechanism 52. And an optical fiber (synthetic fiber) 54 for synthesizing the optical FB.

図2、図3及び図5に示すように、調整機構52は、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46c及び合成ファイバ54を支持するための筐体56と、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cから出射されたファイバレーザ光FBを合成ファイバ54のコア72に導くための光学部材60とを有する。なお、調整機構52は、図示していないが、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46c、合成ファイバ54及び光学部材60が冷却可能なように構成されている。調整機構52の冷却は、例えば、水冷により行われる。これにより、ファイバレーザ光FBの反射・散乱に起因する熱によって光学部材60等に不具合が生じてファイバレーザ光FBの光路がずれることを抑制することができる。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the adjustment mechanism 52 includes a housing 56 for supporting the first to third transmission fibers 46 a, 46 b, 46 c and the synthetic fiber 54, and the first to third transmissions. And an optical member 60 for guiding the fiber laser light FB emitted from the fibers 46a, 46b, and 46c to the core 72 of the synthetic fiber 54. Although not shown, the adjustment mechanism 52 is configured so that the first to third transmission fibers 46a, 46b, 46c, the synthetic fiber 54, and the optical member 60 can be cooled. The adjustment mechanism 52 is cooled by, for example, water cooling. Thereby, it is possible to prevent the optical member 60 and the like from being defective due to heat resulting from the reflection / scattering of the fiber laser light FB and the optical path of the fiber laser light FB from being shifted.

また、図2に示すように、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cの出射端面及び合成ファイバ54の入射端面61は、筐体56内に臨んでおり、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cの出射端面、合成ファイバ54の入射端面61及び光学部材60には、反射防止処理が施されている。この反射防止処理としては、例えばARコート等が用いられる。これにより、ファイバレーザ光FBが第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cの出射端面及び合成ファイバ54の入射端面61で反射して筐体56内に熱が生じることを抑えることができる。   Further, as shown in FIG. 2, the emission end faces of the first to third transmission fibers 46 a, 46 b, 46 c and the incident end face 61 of the synthetic fiber 54 face the housing 56, and the first to third transmission fibers Antireflection treatment is applied to the emission end faces of 46a, 46b, and 46c, the incident end face 61 of the synthetic fiber 54, and the optical member 60. As this antireflection treatment, for example, AR coating or the like is used. Thereby, it is possible to prevent the fiber laser beam FB from being reflected by the emission end surfaces of the first to third transmission fibers 46 a, 46 b, 46 c and the incident end surface 61 of the synthetic fiber 54 to generate heat in the housing 56.

筐体56は、図2に示すように、第1ファイバレーザ光FB1がX方向に、第2及び第3ファイバレーザ光FB2、FB3がY方向にそれぞれ出射され、かつ図3に示すように、Z方向において、第1及び第3ファイバレーザ光FB1、FB3の位置が一致して第2ファイバレーザ光FB2が第1及び第3ファイバレーザ光FB1、FB3よりも上方に位置するように第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cを支持する。また、図2及び図3に示すように、筐体56は、X方向において、第1伝送ファイバ46aの出射端面と合成ファイバ54の入射端面61とが対向するように合成ファイバ54を支持する。   As shown in FIG. 2, the housing 56 emits the first fiber laser beam FB1 in the X direction, the second and third fiber laser beams FB2 and FB3 in the Y direction, and as shown in FIG. In the Z direction, the first and third fiber laser beams FB1 and FB3 are aligned so that the second fiber laser beam FB2 is positioned above the first and third fiber laser beams FB1 and FB3. The third transmission fibers 46a, 46b, and 46c are supported. As shown in FIGS. 2 and 3, the housing 56 supports the synthetic fiber 54 so that the emission end face of the first transmission fiber 46 a and the incident end face 61 of the synthetic fiber 54 face each other in the X direction.

図2及び図5に示すように、光学部材60は、ファイバレーザ光FBを合成ファイバ54のコア72に集光する集光レンズ62と、第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cから出射されたファイバレーザ光FBを集光レンズ62に導くための光路調整手段としての光路調整部64とを有する。図2及び図3に示すように、集光レンズ62は、合成ファイバ54と所定間隔離間した状態で合成ファイバ54の入射端面61と対向している。   As shown in FIGS. 2 and 5, the optical member 60 emits the fiber laser light FB from the condensing lens 62 that condenses the fiber laser light FB onto the core 72 of the synthetic fiber 54 and the first to third transmission fibers 46a, 46b, and 46c. And an optical path adjusting unit 64 as optical path adjusting means for guiding the fiber laser beam FB thus obtained to the condenser lens 62. As shown in FIGS. 2 and 3, the condenser lens 62 faces the incident end face 61 of the synthetic fiber 54 in a state of being separated from the synthetic fiber 54 by a predetermined distance.

図2及び図3に示すように、光路調整部64は、ファイバレーザ光FBの各光路上に設けられるコリメートレンズ66a、66b、66cと、第2ファイバレーザ光FB2の光路を調整するためのミラー68と、第3ファイバレーザ光FB3の光路を調整するためのミラー70とを有する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the optical path adjustment unit 64 includes collimator lenses 66a, 66b, and 66c provided on each optical path of the fiber laser light FB, and a mirror for adjusting the optical path of the second fiber laser light FB2. 68 and a mirror 70 for adjusting the optical path of the third fiber laser beam FB3.

図2に示すように、ミラー68、70は、Y方向において、ファイバレーザ光FBが等間隔にオフセットした状態で集光レンズ62に入射されるように設定されている。これにより、図4に示すように、ファイバレーザ光FBのそれぞれが集光レンズ62の中心Nから外れた別の位置に入射される。具体的には、ファイバレーザ光FBが周方向に等間隔離間した状態で集光レンズ62に入射され、線分A1及び線分A2のなす角θ12、線分A1及び線分A3のなす角θ13、線分A2及び線分A3のなす角θ23がそれぞれ120°(つまり、等角度)に設定される。なお、角θ12、角θ13、角θ23は、正確に等角度に設定せずに、数度の違いを持って略等角度に設定することもできる。   As shown in FIG. 2, the mirrors 68 and 70 are set so that the fiber laser light FB is incident on the condenser lens 62 in the state of being offset at equal intervals in the Y direction. As a result, as shown in FIG. 4, each of the fiber laser beams FB is made incident at different positions off the center N of the condenser lens 62. Specifically, the fiber laser beam FB is incident on the condenser lens 62 in the circumferentially spaced state, and the angle θ12 formed by the line segment A1 and the line segment A2, and the angle θ13 formed by the line segment A1 and the line segment A3. The angle θ23 formed by the line segment A2 and the line segment A3 is set to 120 ° (that is, equal angle). The angle θ12, the angle θ13, and the angle θ23 can be set to substantially equal angles with a difference of several degrees without being accurately set to equal angles.

また、線分A1は集光レンズ62の第1ファイバレーザ光FB1の入射位置と集光レンズ62の中心Nを結んだ線分であり、線分A2は集光レンズ62の第2ファイバレーザ光FB2の入射位置と集光レンズ62の中心Nを結んだ線分であり、線分A3は集光レンズ62の第3ファイバレーザ光FB3の入射位置と集光レンズ62の中心Nを結んだ線分である。また、集光レンズ62の中心Nと集光レンズ62の各ファイバレーザ光FBの入射位置との間は等距離に設定されている。   A line segment A1 is a line segment connecting the incident position of the first fiber laser beam FB1 of the condenser lens 62 and the center N of the condenser lens 62, and a line segment A2 is the second fiber laser beam of the condenser lens 62. The line segment connecting the incident position of FB2 and the center N of the condenser lens 62, and the line segment A3 is a line connecting the incident position of the third fiber laser beam FB3 of the condenser lens 62 and the center N of the condenser lens 62. Minutes. Further, the distance between the center N of the condenser lens 62 and the incident position of each fiber laser beam FB of the condenser lens 62 is set at an equal distance.

図2、図3及び図5に示すように、合成ファイバ54及び集光レンズ62は、集光レンズ62を透過したファイバレーザ光FBが合成ファイバ54の入射端面61の垂線Lに対して交叉した状態で合成ファイバ54のコア72の中心に集光されるように設定されている。なお、合成ファイバ54及び集光レンズ62は、第1ファイバレーザ光FB1と入射端面61の垂線Lとのなす角度と、第2ファイバレーザ光FB2と入射端面61の垂線Lとのなす角度と、第3ファイバレーザ光FB3と入射端面61の垂線Lとのなす角度とが同一角度になるように設定されている。これらの各ファイバレーザ光FBと垂線Lとがなす角度をαとする。但し、角度αは、任意に設定してよい。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, in the synthetic fiber 54 and the condensing lens 62, the fiber laser light FB that has passed through the condensing lens 62 intersects the perpendicular L of the incident end face 61 of the synthetic fiber 54. In this state, it is set so as to be condensed at the center of the core 72 of the synthetic fiber 54. In addition, the synthetic fiber 54 and the condensing lens 62 include an angle formed between the first fiber laser beam FB1 and the perpendicular L of the incident end surface 61, and an angle formed between the second fiber laser beam FB2 and the perpendicular L of the incident end surface 61. The angle formed by the third fiber laser beam FB3 and the perpendicular L of the incident end face 61 is set to be the same angle. An angle formed by each of the fiber laser beams FB and the perpendicular L is α. However, the angle α may be set arbitrarily.

図5に示すように、合成ファイバ54は、合成ファイバ54の中心軸上に延びたコア72と、コア72と同軸に設けられてコア72を取り囲むクラッド74と、クラッド74を覆う被覆76とを有する。   As shown in FIG. 5, the synthetic fiber 54 includes a core 72 that extends on the central axis of the synthetic fiber 54, a clad 74 that is provided coaxially with the core 72 and surrounds the core 72, and a coating 76 that covers the clad 74. Have.

図1に示すように、出射部20は、合成ファイバ54から出射されたレーザ光(出射光)PBを平行化するコリメートレンズ78と、コリメートレンズ78を透過した出射光PBをワーク18の加工対象部位に集光する加工用集光レンズ80とを有する。   As shown in FIG. 1, the emitting unit 20 includes a collimating lens 78 that collimates the laser light (emitted light) PB emitted from the synthetic fiber 54, and the emitted light PB that has passed through the collimating lens 78. And a processing condensing lens 80 for condensing light on the part.

制御部22は、出射光PBの要求エネルギに応じて第1〜第3ユニット24a、24b、24cの各LD32a、32b、32cに供給される励起電流が調整されるようにLD電源30を制御する。   The control unit 22 controls the LD power supply 30 so that the excitation current supplied to each of the LDs 32a, 32b, and 32c of the first to third units 24a, 24b, and 24c is adjusted according to the required energy of the emitted light PB. .

次に、レーザ装置10の基本的な動作について説明する。先ず、制御部22の作用下にLD電源30から各LD32a、32b、32cに励起電流が供給されると、LD32a、32b、32cから励起光MBが出力され、出力された励起光MBがアクティブファイバ36a、36b、36c内を伝搬することでアクティブファイバ36a、36b、36cからファイバレーザ光FB1、FB2、FB3が出力される。アクティブファイバ36a、36b、36cから出力されたファイバレーザ光FB1、FB2、FB3は、コリメートレンズ38a、38b、38c、アイソレータ40a、40b、40c及び集光レンズ42a、42b、42cを介して第1〜第3伝送ファイバ46a、46b、46cにて調整機構52に伝送され、光路調整部64にて集光レンズ62に入射される。この時、ファイバレーザ光FB1、FB2、FB3のそれぞれは、集光レンズ62の中心Nから外れた別の位置に入射される。   Next, the basic operation of the laser device 10 will be described. First, when an excitation current is supplied from the LD power source 30 to each of the LDs 32a, 32b, and 32c under the action of the control unit 22, the excitation light MB is output from the LDs 32a, 32b, and 32c, and the output excitation light MB is converted into an active fiber. The fiber laser beams FB1, FB2, and FB3 are output from the active fibers 36a, 36b, and 36c by propagating through the fibers 36a, 36b, and 36c. The fiber laser beams FB1, FB2, and FB3 output from the active fibers 36a, 36b, and 36c are first through the collimating lenses 38a, 38b, and 38c, the isolators 40a, 40b, and 40c, and the condenser lenses 42a, 42b, and 42c. The light is transmitted to the adjustment mechanism 52 through the third transmission fibers 46 a, 46 b and 46 c, and is incident on the condenser lens 62 through the optical path adjustment unit 64. At this time, each of the fiber laser beams FB 1, FB 2, and FB 3 is incident on another position off the center N of the condenser lens 62.

そして、集光レンズ62に入射されたファイバレーザ光FBは、合成ファイバ54の入射端面61の垂線Lに対して交叉した状態で合成ファイバ54のコア72に集光され、合成ファイバ54内をコア72とクラッド74との境界面を多数回反射しながら伝搬して合成ファイバ54から出射される。合成ファイバ54から出射された出射光PBは、コリメートレンズ78にて平行化される。この時、平行化された出射光PBは、断面ドーナツ形状となる(図6参照)。なお、合成ファイバ54とコリメートレンズ78との間の位置においても、出射光PBは、断面ドーナツ形状である。そして、平行化された断面ドーナツ形状の出射光PBは、加工用集光レンズ80にてワーク18の加工対象部位に集光される。これにより、ワーク18の加工が行われる。   Then, the fiber laser light FB incident on the condensing lens 62 is condensed on the core 72 of the synthetic fiber 54 in a state of crossing the perpendicular L of the incident end face 61 of the synthetic fiber 54, and the inside of the synthetic fiber 54 is cored. The reflected light propagates through the boundary surface between 72 and the clad 74 many times and is emitted from the synthetic fiber 54. The outgoing light PB emitted from the synthetic fiber 54 is collimated by the collimator lens 78. At this time, the collimated outgoing light PB has a donut shape in cross section (see FIG. 6). Even at the position between the synthetic fiber 54 and the collimating lens 78, the emitted light PB has a donut shape in cross section. Then, the collimated exit light PB having a cross-sectional donut shape is condensed on the processing target portion of the workpiece 18 by the processing condensing lens 80. Thereby, the workpiece 18 is processed.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ装置10によれば、断面ドーナツ形状の出射光PBを加工用集光レンズ80にてワーク18の加工対象部位に集光しているので、加工点において、出射光PBのビームプロファイルがトップハット形状となる。つまり、加工点における出射光PBは、中心部分の強度が抑えられた径方向に幅広いプロファイルとなる。これにより、キーホールの形成を抑えつつワーク18を溶融加工することができる。よって、レーザ中にスプラッシュが発生することを防止できる。   As described above, according to the laser device 10 according to the present embodiment, the exit light PB having a cross-sectional donut shape is condensed on the processing target portion of the workpiece 18 by the processing condensing lens 80. , The beam profile of the outgoing light PB has a top hat shape. That is, the outgoing light PB at the processing point has a wide profile in the radial direction in which the intensity of the central portion is suppressed. Thereby, the workpiece 18 can be melt processed while suppressing the formation of the keyhole. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of splash in the laser.

また、本実施形態では、3本のファイバレーザ光FBが出力されるようにレーザ光出力部12を構成しているので、高出力の出射光PBを容易に生成することができる。   In the present embodiment, since the laser light output unit 12 is configured so that the three fiber laser beams FB are output, the high-output emitted light PB can be easily generated.

さらに、本実施形態において、ファイバレーザ光FBを周方向に120°ずつ離間した状態で集光レンズ62に入射しているので、ファイバレーザ光FBを周方向に等間隔離間していない状態で集光レンズ62に入射させる場合と比較してコリメートレンズ78にて平行化された断面ドーナツ形状の出射光PBの強度分布を一層均一にすることができる。これにより、ワーク18のキーホールの形成を効果的に抑えることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the fiber laser light FB is incident on the condenser lens 62 in a state where the fiber laser light FB is separated by 120 ° in the circumferential direction, the fiber laser light FB is collected in a state where the fiber laser light FB is not evenly spaced in the circumferential direction. Compared with the case where the light is incident on the optical lens 62, the intensity distribution of the outgoing light PB having a donut-shaped cross section parallelized by the collimator lens 78 can be made more uniform. Thereby, formation of the keyhole of the workpiece | work 18 can be suppressed effectively.

ところで、複数のファイバレーザ光を集光レンズの中心に入射した場合、コリメートレンズにて平行化された出射光は、断面円形状となる。この断面円形状の出射光を加工用集光レンズにてワークに集光すると、前記加工用集光レンズは、出射光が該加工用集光レンズを透過する際に多大な熱を受ける。この時、前記加工用集光レンズの出射光から受けた熱は、該加工用集光レンズの光軸を中心として放射状に拡散するので、該加工用集光レンズの光軸(加工用集光レンズの中央部)で最も温度が高くなる。   By the way, when a plurality of fiber laser beams are incident on the center of the condenser lens, the outgoing light collimated by the collimator lens has a circular cross section. When the emitted light having a circular cross section is condensed on the workpiece by the processing condensing lens, the processing condensing lens receives a great amount of heat when the emitted light passes through the processing condensing lens. At this time, the heat received from the light emitted from the processing condenser lens diffuses radially around the optical axis of the processing condenser lens, so that the optical axis (processing condenser) of the processing condenser lens is diffused. The temperature is highest at the center of the lens.

これにより、前記加工用集光レンズが出射光から熱を受けないと仮定した時の該加工用集光レンズの中央を透過する出射光の屈折率と比較して、出射光から熱を受けた時の該加工用集光レンズの中央部を透過する出射光の屈折率が大きくなるので、該加工用集光レンズを透過した出射光の焦点位置がずれることがある(以下、この現象を熱レンズ効果と称することがある。)。   Thereby, compared with the refractive index of the emitted light which permeate | transmits the center of this processing condensing lens when it is assumed that the said processing condensing lens does not receive heat from emitted light, it received heat from emitted light. Since the refractive index of the outgoing light that passes through the central portion of the processing condenser lens at the time increases, the focal position of the outgoing light that has passed through the processing condenser lens may shift (hereinafter, this phenomenon will be Sometimes referred to as the lens effect.)

また、前記加工用集光レンズにて断面円形状の出射光をワークに集光すると、ワークに照射された出射光の一部が光軸に沿って反射するので、該加工用集光レンズの熱レンズ効果が一層大きくなり、加工精度が悪化することがある。   Further, when the output light having a circular cross section is condensed on the workpiece by the processing condensing lens, a part of the output light irradiated to the work is reflected along the optical axis. The thermal lens effect is further increased, and the processing accuracy may be deteriorated.

このような加工用集光レンズの熱レンズ効果を抑制する本実施形態に係るレーザ装置10の加工用集光レンズ80の温度分布について図7及び図8を参照しながら説明する。図7において、横軸は加工用集光レンズ80の光軸X0を基準とした光軸X0と直交する方向の距離を(図8参照)、縦軸は加工用集光レンズ80の温度をそれぞれ示している。なお、断面ドーナツ形状の出射光PBの中心は加工用集光レンズ80の光軸X0上に位置しており、図6に示すように、2X1は断面ドーナツ形状の出射光PBの内径を、2X2は断面ドーナツ形状の出射光PBの外径を、図8に示すように、2X3は加工用集光レンズ80の直径をそれぞれ示している。   The temperature distribution of the processing condensing lens 80 of the laser apparatus 10 according to this embodiment that suppresses the thermal lens effect of the processing condensing lens will be described with reference to FIGS. In FIG. 7, the horizontal axis represents the distance in the direction orthogonal to the optical axis X0 with reference to the optical axis X0 of the processing condenser lens 80 (see FIG. 8), and the vertical axis represents the temperature of the processing condenser lens 80. Show. The center of the exit light PB having a cross-sectional donut shape is located on the optical axis X0 of the processing condensing lens 80. As shown in FIG. 6, 2X1 represents the inner diameter of the exit light PB having a cross-sectional donut shape. Denotes the outer diameter of the outgoing light PB having a donut shape in cross section, and 2X3 denotes the diameter of the processing condensing lens 80 as shown in FIG.

また、図7において、実線L1は断面ドーナツ形状の出射光PBが加工用集光レンズ80を透過した時の加工用集光レンズ80の温度分布を、破線L2は断面円形状の出射光が本実施形態の加工用集光レンズ80を透過した時の加工用集光レンズ80の温度分布をそれぞれ示している。なお、断面円形状の出射光としては、3本のレーザ光を光ファイバの中心に入射することで該光ファイバから出射される出射光が用いられる。   In FIG. 7, the solid line L1 indicates the temperature distribution of the processing condensing lens 80 when the exit light PB having a cross-sectional donut shape passes through the processing condensing lens 80, and the broken line L2 indicates the output light having a circular cross section. The temperature distribution of the processing condensing lens 80 when passing through the processing condensing lens 80 of the embodiment is shown. In addition, as the emitted light having a circular cross section, the emitted light emitted from the optical fiber when three laser lights are incident on the center of the optical fiber is used.

図7からも諒解されるように、断面円形状の出射光が加工用集光レンズ80を透過した場合、加工用集光レンズ80の光軸(加工用集光レンズの中央部)X0で温度T0となり最も温度が高くなる。これは、加工用集光レンズ80の断面円形状の出射光から受けた熱が光軸X0を中心として放射状に広がるからである。   As can be seen from FIG. 7, when outgoing light having a circular cross section is transmitted through the processing condensing lens 80, the temperature is measured at the optical axis (the central portion of the processing condensing lens) X <b> 0 of the processing condensing lens 80. It becomes T0 and the temperature becomes the highest. This is because the heat received from the outgoing light having a circular cross section of the processing condensing lens 80 spreads radially around the optical axis X0.

一方、断面ドーナツ形状の出射光PBが加工用集光レンズ80を透過した場合、加工用集光レンズ80の光軸X0で温度が低くなり、光軸から1/2(X1+X2)だけ離れた位置で温度T1となり最も温度が高くなる。これは、加工用集光レンズ80がドーナツ形状に熱を受け、その熱が加工用集光レンズ80の光軸X0から離れる方向及び光軸X0に向かう方向に拡散するからである。   On the other hand, when the exit light PB having a donut cross section is transmitted through the processing condenser lens 80, the temperature is lowered at the optical axis X0 of the processing condenser lens 80, and the position is separated from the optical axis by ½ (X1 + X2). The temperature becomes T1 and the temperature becomes the highest. This is because the processing condensing lens 80 receives heat in a donut shape, and the heat diffuses in a direction away from the optical axis X0 of the processing condensing lens 80 and a direction toward the optical axis X0.

つまり、断面円形状の出射光が加工用集光レンズ80を透過した時には、加工用集光レンズ80の光軸X0上の1点に熱が集中するのに対して、断面ドーナツ形状の出射光PBが加工用集光レンズ80を透過した時には、加工用集光レンズ80の受ける熱が円周状に分散される。そのため、温度T1が温度T0よりも低くなる。よって、加工用集光レンズ80の熱レンズ効果を小さくすることができるので、出射光PBの焦点位置のずれを抑制することができる。   In other words, when the exit light having a circular cross section passes through the processing condenser lens 80, the heat concentrates at one point on the optical axis X0 of the processing condenser lens 80, whereas the exit light having a donut cross section is formed. When the PB passes through the processing condenser lens 80, the heat received by the processing condenser lens 80 is distributed in a circumferential shape. Therefore, the temperature T1 becomes lower than the temperature T0. Therefore, since the thermal lens effect of the processing condenser lens 80 can be reduced, it is possible to suppress the shift of the focal position of the emitted light PB.

本実施形態によれば、出射光PBが加工用集光レンズ80の光軸X0を透過することがないので、ワーク18から加工用集光レンズ80の光軸X0に向かう反射光が低減する。これにより、加工用集光レンズ80が前記反射光によって熱を受けてワーク18の加工精度が悪化することを抑えることができる。   According to this embodiment, since the outgoing light PB does not pass through the optical axis X0 of the processing condensing lens 80, the reflected light from the workpiece 18 toward the optical axis X0 of the processing condensing lens 80 is reduced. Thereby, it can suppress that the processing condensing lens 80 receives heat with the said reflected light, and the processing precision of the workpiece | work 18 deteriorates.

本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。例えば、線分A1及び線分A2のなす角θ12、線分A1及び線分A3のなす角θ13、線分A2及び線分A3のなす角θ23を任意に設定してもよい。レーザ光出力部は、ファイバレーザ光を出力する構成に限らない。例えば、Nd:YAGレーザ光等を出力する固体レーザで構成してもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms. For example, the angle θ12 formed by the line segment A1 and the line segment A2, the angle θ13 formed by the line segment A1 and the line segment A3, and the angle θ23 formed by the line segment A2 and the line segment A3 may be arbitrarily set. The laser light output unit is not limited to a configuration that outputs fiber laser light. For example, a solid laser that outputs Nd: YAG laser light or the like may be used.

本発明のレーザ装置は、第1〜第3ファイバレーザ光を集光レンズに入射する構成に限らない。例えば、第3ファイバレーザ光を用いず、第1及び第2ファイバレーザ光のみを集光レンズに入射する構成にしてもよい。この場合、線分A1及び線分A2のなす角θ12を180°に設定するとよい。   The laser device of the present invention is not limited to the configuration in which the first to third fiber laser beams are incident on the condenser lens. For example, a configuration may be adopted in which only the first and second fiber laser beams are incident on the condenser lens without using the third fiber laser beam. In this case, the angle θ12 formed by the line segment A1 and the line segment A2 may be set to 180 °.

また、第2及び第3ファイバレーザ光を用いず、第1ファイバレーザ光のみを集光レンズの中心から外れた位置に入射する構成にしてもよい。この場合、上記実施形態の光路調整部を省略してレーザ光出力部から出力されるファイバレーザ光を集光レンズに直接入射するように構成してもよい。これにより、1本のファイバレーザ光だけでも加工用集光レンズに熱レンズ効果が生じるような場合にも対応することができる。さらに、4本又はそれ以上のファイバレーザ光を合成ファイバの入射端面に入射する構成にしてもよい。   Alternatively, the second and third fiber laser beams may be used without entering the first fiber laser beam at a position off the center of the condenser lens. In this case, the optical path adjustment unit of the above embodiment may be omitted, and the fiber laser beam output from the laser beam output unit may be directly incident on the condenser lens. Thereby, it is possible to cope with the case where the thermal lens effect is generated in the processing condensing lens with only one fiber laser beam. Further, a configuration may be adopted in which four or more fiber laser beams are incident on the incident end face of the synthetic fiber.

10…レーザ装置 12…レーザ光出力部
14…伝送部 16…合成部
18…ワーク 20…出射部
22…制御部 54…合成ファイバ
61…入射端面 62…集光レンズ
64…光路調整部(光路調整手段) 72…コア
80…加工用集光レンズ L…垂線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser apparatus 12 ... Laser beam output part 14 ... Transmission part 16 ... Synthesis | combination part 18 ... Work 20 ... Outgoing part 22 ... Control part 54 ... Synthetic fiber 61 ... Incidence end face 62 ... Condensing lens 64 ... Optical path adjustment part (optical path adjustment) Means) 72 ... Core 80 ... Condensing lens for processing L ... Perpendicular

Claims (4)

3本のレーザ光を出力するレーザ光出力部と、
前記レーザ光出力部から出力された3本の前記レーザ光を集光する集光レンズと、
該集光レンズによって集光された3本の前記レーザ光が入射するコアを有する光ファイバと、
前記レーザ光出力部と前記集光レンズとの間の光路に設けられ、前記レーザ光出力部から出力された3本の前記レーザ光のそれぞれが前記集光レンズの中心から外れた別の位置に入射されるように各前記レーザ光の光路を調整する光路調整手段と、を備え
記集光レンズによって集光された各前記レーザ光が前記コアの端面の垂線に対して交叉した状態で入射されるように前記レーザ光出力部、前記集光レンズ及び前記光ファイバが設定されており、
前記光路調整手段は、前記レーザ光出力部から出力された3本の前記レーザ光が互いに離間すると共に周方向に等角度離間し、且つ前記集光レンズの中心と当該集光レンズの各前記レーザ光の入射位置との間が等距離となるように前記集光レンズに入射されるように3本の前記レーザ光の光路を調整する、
ことを特徴とするレーザ装置。
A laser beam output unit for outputting three laser beams;
A condensing lens that condenses the three laser beams output from the laser beam output unit;
An optical fiber having a core on which the three laser beams condensed by the condenser lens are incident;
Provided in an optical path between the laser beam output unit and the condenser lens, each of the three laser beams output from the laser beam output unit is located at a different position from the center of the condenser lens. Optical path adjusting means for adjusting the optical path of each laser beam to be incident , and
The laser beam output section as before Symbol condenser lens each said laser light condensed by is incident in a state of cross respect to the normal of the end face of the core, the condenser lens and the optical fiber is set and,
The optical path adjusting means is configured such that the three laser beams output from the laser beam output unit are spaced apart from each other and spaced apart at an equal angle in the circumferential direction, and the center of the condenser lens and each laser of the condenser lens Adjusting the optical paths of the three laser beams so that they are incident on the condenser lens so that they are equidistant from the incident position of the light;
A laser device characterized by that.
請求項1記載のレーザ装置において、The laser device according to claim 1, wherein
前記光ファイバは、3本の前記レーザ光を合成して断面ドーナツ形状の1つのレーザ光を出射する、The optical fiber combines the three laser beams to emit one laser beam having a cross-sectional donut shape.
ことを特徴とするレーザ装置。A laser device characterized by that.
レーザ光出力部から出力された3本のレーザ光を集光レンズにて光ファイバのコアに集光するレーザ光の調整方法であって、
光路調整手段により前記レーザ光出力部から出力された3本の前記レーザ光のそれぞれを前記集光レンズの中心から外れた別の位置に入射する第1工程と、
前記集光レンズによって集光された各前記レーザ光を前記コアの端面の垂線に対して交叉した状態で入射する第2工程を行い、
前記第1工程では、前記レーザ光出力部から出力された3本の前記レーザ光が互いに離間すると共に周方向に等角度離間し、且つ前記集光レンズの中心と当該集光レンズの各前記レーザ光の入射位置との間が等距離となるように3本の前記レーザ光を前記集光レンズに入射する、
ことを特徴とするレーザ光の調整方法。
A laser beam adjusting method for condensing three laser beams output from a laser beam output unit onto a core of an optical fiber by a condensing lens,
A first step of entering each of three of the laser beam outputted from the laser beam output section by the optical path adjusting means to another position off the center of the condenser lens,
Performing the second step of entering each laser beam collected by the condenser lens in a state of being intersected with a perpendicular to the end face of the core ;
In the first step, the three laser beams output from the laser beam output unit are spaced apart from each other and spaced apart at an equal angle in the circumferential direction, and the center of the condenser lens and each laser of the condenser lens The three laser beams are incident on the condenser lens so as to be equidistant from the incident position of the light;
A method for adjusting a laser beam.
請求項3記載のレーザ光の調整方法において、In the adjustment method of the laser beam of Claim 3,
前記第2工程では、3本の前記レーザ光を前記光ファイバで合成して断面ドーナツ形状の1つのレーザ光を出射する、In the second step, the three laser beams are combined by the optical fiber to emit one laser beam having a cross-sectional donut shape.
ことを特徴とするレーザ光の調整方法。A method for adjusting a laser beam.
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