JP6722795B1 - Laser beam shaping device - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザビームのパワー損失及び装置内の部品の熱損傷を防止すると共に、所望の断面形状を有するレーザビームをターゲットに効率よく照射可能にする。【解決手段】レーザビーム整形装置は、レーザビームの一部を偏向することによりレーザビームを所望の断面形状に整形された第1ビームと該第1ビーム以外の第2ビームとに分離する第1光学系と、第2ビームを第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、を備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent power loss of a laser beam and thermal damage to parts in the apparatus, and to efficiently irradiate a target with a laser beam having a desired cross-sectional shape. A laser beam shaping device separates a laser beam into a first beam shaped into a desired cross-sectional shape and a second beam other than the first beam by deflecting a part of the laser beam. An optical system and a second optical system for converging the second beam coaxially with the first beam are provided. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、レーザビーム整形装置に関する。 The present invention relates to a laser beam shaping device.
従来、高出力のレーザビームを比較的遠方に位置するターゲットに照射する出射装置が知られている。このようなターゲットにレーザビームを適切に照射するためには、所望の断面形状を有するレーザビームを効率よく安定して照射することが求められる場合がある。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known an emitting device that irradiates a target located relatively far with a high-power laser beam. In order to appropriately irradiate a laser beam on such a target, it may be required to irradiate a laser beam having a desired cross-sectional shape efficiently and stably.
上記のようなレーザビームを得る方法として、例えば特許文献1に開示されるように、レーザビームの断面周縁を制限アパーチャ(スリット)によりカット(クリップ)することにより、レーザビームを整形する方法が知られている。
As a method of obtaining the laser beam as described above, for example, as disclosed in
しかしながら上記方法では、レーザビームがカットされることでパワー損失が発生する。また、レーザビームが出射装置内の光学系以外の部品に当たることで、該部品が熱損傷するおそれがある。 However, in the above method, power loss occurs due to the laser beam being cut. Further, when the laser beam hits a component other than the optical system in the emitting device, the component may be thermally damaged.
そこで本発明は、レーザビームのパワー損失及び出射装置内の部品の熱損傷を防止すると共に、所望の断面形状を有するレーザビームをターゲットに効率よく照射可能にすることを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to prevent power loss of a laser beam and thermal damage to components in an emitting device, and to efficiently irradiate a target with a laser beam having a desired cross-sectional shape.
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るレーザビーム整形装置は、レーザビームの一部を偏向することにより前記レーザビームを所望の断面形状に整形された第1ビームと該第1ビーム以外の第2ビームとに分離する第1光学系と、前記第2ビームを前記第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、を備える。 In order to solve the above problems, a laser beam shaping device according to an aspect of the present invention includes a first beam that is shaped into a desired cross-sectional shape by deflecting a part of the laser beam, and the first beam. And a second optical system that splits the second beam coaxially with the first beam.
上記構成によれば、第1光学系によりレーザビームを整形することで、所望の断面形状のレーザビームを得ることができる。また、第1光学系によりレーザビームの一部を偏向することでレーザビームを整形するので、レーザビームの整形に際して装置内の光学系以外の部品がレーザビームに当たるのを防止できるため、該部品が熱損傷するのを防止できる。これにより、装置を安定して駆動できる。 According to the above configuration, the laser beam having a desired cross-sectional shape can be obtained by shaping the laser beam with the first optical system. Further, since the laser beam is shaped by deflecting a part of the laser beam by the first optical system, it is possible to prevent components other than the optical system in the apparatus from hitting the laser beam when shaping the laser beam. Prevents thermal damage. As a result, the device can be driven stably.
また、第1光学系により偏向されて第1ビームと分離された第2ビームが、第2光学系により第1ビームに対して同軸心状に合流される。このため、レーザビームを整形する際にパワー損失が生じるのを防止できる。よって、所望の断面形状を有するように整形されたレーザビームをターゲットに効率よく照射できる。 Further, the second beam deflected by the first optical system and separated from the first beam is merged coaxially with the first beam by the second optical system. Therefore, it is possible to prevent power loss when shaping the laser beam. Therefore, the target can be efficiently irradiated with the laser beam shaped so as to have a desired cross-sectional shape.
前記第2ビームは、前記レーザビームの外周部であり、前記第1ビームは、前記レーザビームの前記外周部よりも内側に位置する中央部であってもよい。 The second beam may be an outer peripheral portion of the laser beam, and the first beam may be a central portion located inside the outer peripheral portion of the laser beam.
これにより、例えばレーザビームの強度分布が正規分布等である場合でも、パワー損失及び熱損傷を防止しつつ出射レーザビームのパワーを増大し易くできる。また、例えばレーザビームを出射する出射口径を増加させることにより、ターゲットの照射位置におけるレーザビームの強度及び集光強度を高めることができる。 Thereby, even when the intensity distribution of the laser beam is a normal distribution or the like, it is possible to easily increase the power of the emitted laser beam while preventing power loss and heat damage. Further, for example, by increasing the emission aperture for emitting the laser beam, the intensity of the laser beam and the focusing intensity at the irradiation position of the target can be increased.
前記第2光学系は、前記第2ビームを、前記第1ビームに対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、前記第1ビームに合流させてもよい。これにより、ターゲットの照射位置におけるレーザビームの強度及び集光強度を更に高めることができる。 The second optical system arranges the second beam coaxially with the first beam so as to surround the first beam, and reduces the diameter toward the downstream side in the light guide direction. You may make it join a 1st beam. As a result, the laser beam intensity and the focusing intensity at the target irradiation position can be further increased.
前記第1光学系は、前記レーザビームの前記中央部を前記第1ビームとして通過させ、且つ、前記レーザビームの前記外周部を前記第2ビームとして反射する環状の反射面を有する下流側スクレイパーミラーを有し、前記下流側スクレイパーミラーの前記反射面が、前記第1ビームの光軸に対して傾斜して配置されていてもよい。これにより、これにより、光学系の構造を簡素化しながら第1ビームと第2ビームとを比較的容易に分離できる。 The first optical system has a downstream scraper mirror having an annular reflecting surface that allows the central portion of the laser beam to pass therethrough as the first beam and reflects the outer peripheral portion of the laser beam as the second beam. And the reflection surface of the downstream scraper mirror may be arranged to be inclined with respect to the optical axis of the first beam. Thereby, the first beam and the second beam can be relatively easily separated while simplifying the structure of the optical system.
前記第2光学系は、前記下流側スクレイパーミラーよりも上流側で、前記レーザビームを通過させ、且つ、前記下流側スクレイパーミラーで反射した前記第2ビームを前記第1ビームに合流させる環状の反射面を有する上流側スクレイパーミラーを有していてもよい。これにより、光学系の構造を簡素化しながらレーザビームの外周部を中央部に合流させ易くできる。 The second optical system has an annular reflection that allows the laser beam to pass therethrough and merges the second beam reflected by the downstream scraper mirror with the first beam on the upstream side of the downstream scraper mirror. It may have an upstream scraper mirror having a face. As a result, the outer peripheral portion of the laser beam can be easily merged with the central portion while simplifying the structure of the optical system.
前記第1光学系よりも上流側を導光される前記レーザビームは、断面が円環状である円環レーザビームであり、前記第2ビームは、前記円環レーザビームの外周部と、前記外周部よりも内側に位置する内周部であり、前記第1ビームは、前記円環レーザビームの前記内周部と前記外周部との間に位置する中間周部であり、前記第1光学系は、前記円環レーザビームの前記外周部を反射する第1ミラーと、前記円環レーザビームの前記内周部を反射する第2ミラーとを個別に有していてもよい。 The laser beam guided upstream of the first optical system is a circular laser beam having a circular cross section, and the second beam is an outer peripheral portion of the circular laser beam and the outer periphery. Is an inner peripheral portion located inside the portion, the first beam is an intermediate peripheral portion located between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the annular laser beam, and the first optical system May individually have a first mirror that reflects the outer peripheral portion of the annular laser beam and a second mirror that reflects the inner peripheral portion of the annular laser beam.
前記第1光学系よりも上流側を導光される前記レーザビームは、断面が円環状である円環レーザビームであり、前記第1ビームは、前記円環レーザビームの外周部であり、前記第2ビームは、前記円環レーザビームの前記外周部よりも内側に位置する内周部であり、前記第2光学系は、前記第2ビームを、前記第1ビームに対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、前記第1ビームに合流させてもよい。 The laser beam guided upstream of the first optical system is an annular laser beam having an annular cross section, and the first beam is an outer peripheral portion of the annular laser beam, The second beam is an inner peripheral portion located inside the outer peripheral portion of the annular laser beam, and the second optical system forms the second beam coaxially with the first beam. The first beam may be merged by arranging so as to surround the outside and reducing the diameter toward the downstream side in the light guide direction.
前記第1光学系よりも上流側を導光される前記レーザビームは、断面が円環状である円環レーザビームであってもよい。 The laser beam guided upstream of the first optical system may be an annular laser beam having an annular cross section.
前記第2光学系は、アキシコンレンズ及びアキシコンミラーの少なくともいずれかを有していてもよい。これにより、第2ビームが環状レーザビームである場合でも、第2ビームを第1ビームに良好に合流させることができる。 The second optical system may include at least one of an axicon lens and an axicon mirror. Thereby, even when the second beam is the annular laser beam, the second beam can be properly merged with the first beam.
前記第2光学系は、凸レンズ、凹レンズ、球面ミラー、及び放物面ミラーの少なくともいずれかを有していてもよい。このように比較的汎用性の高い光学系部品を用いることで、比較的安価にレーザビーム整形装置を構成できる。 The second optical system may include at least one of a convex lens, a concave lens, a spherical mirror, and a parabolic mirror. By using an optical system component having relatively high versatility as described above, the laser beam shaping device can be configured at a relatively low cost.
前記第2光学系は、前記第1ビームと前記第2ビームとを分離させる分離位置と、前記第2ビームを前記第1ビームに合流させる合流位置との間で、前記第2ビームを複数回循環させてもよい。 The second optical system performs the second beam a plurality of times between a separation position where the first beam and the second beam are separated and a confluence position where the second beam is combined with the first beam. It may be circulated.
上記構成によれば、第2ビームを第1ビームに合流させる際、第1ビームの光軸に対する第2ビームの傾斜角度を緩やかにして、レーザビームの集光性を向上させることができる。 According to the above configuration, when the second beam is merged with the first beam, the inclination angle of the second beam with respect to the optical axis of the first beam can be made gentle to improve the converging property of the laser beam.
本発明の各態様によれば、レーザビームのパワー損失及び出射装置内の部品の熱損傷を防止すると共に、所望の断面形状を有するレーザビームをターゲットに効率よく照射できる。 According to each aspect of the present invention, it is possible to prevent power loss of a laser beam and thermal damage to components in the emission device, and efficiently irradiate a target with a laser beam having a desired cross-sectional shape.
以下、図面を参照しながら各実施形態を説明する。以下の説明において、上流側とは、レーザビームの導光方向の上流側を指し、下流側とは、該導光方向の下流側を指す。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the upstream side refers to the upstream side in the light guide direction of the laser beam, and the downstream side refers to the downstream side in the light guide direction.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るレーザビーム整形装置1(以下、整形装置1とも称する。)の概要図である。図2は、図1の第1光学系2の一部構成とその周辺の構成を示す図である。図3は、図1の上流側スクレイパーミラー34とその周辺の構成を示す図である。図4は、図1の第2光学系3の一部構成を示す図である。図5は、図1のレーザビームL1の断面形状を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser beam shaping device 1 (hereinafter, also referred to as shaping device 1) according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of the first
図1〜3に示すように、整形装置1は、レーザビーム発振装置10から出力されたレーザビームL1を整形する。整形装置1は、第1光学系2と第2光学系3とを備える。第1光学系2と第2光学系3は、整形装置1内のレーザビームL1の光路上に配置されている。図5に示すように、レーザビームL1は、一例として断面周縁が円形状であり、中実に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
本実施形態のレーザビームL1は、外周部80と、外周部80よりも内側に位置する中央部81を有する。外周部80は、断面が円環状であり、中央部81は、断面が円形である。外周部80と中央部81とは連続している。整形装置1では、レーザビームL1を所望の断面形状に整形するために、レーザビームL1から取り除く部分を外周部80とし、残留させる部分を中央部81とする。
The laser beam L1 of the present embodiment has an outer
第1光学系2は、レーザビームL1の一部を偏向することによりレーザビームL1を所望の断面形状に整形された第1ビームB1と第1ビームB1以外の第2ビームB2とに分離する。本実施形態の第1光学系2は、ガイドミラー21,22、下流側スクレイパーミラー23、及びガイドミラー24を有する。各ミラー21〜24は、レーザビームL1の導光方向に同順に離隔して配置されている。
The first
ガイドミラー21,22,24は、レーザビームL1を所定の光路に案内する。下流側スクレイパーミラー23は、環状の反射面23aと貫通孔23bとを有する。反射面23aは、レーザビームL1の外周部80を第2ビームB2として反射する。反射面23aは、第1ビームB1(レーザビームL1)の光軸に対して傾斜して配置されている。即ち、本実施形態の第1光学系2は、レーザビームL1の一部を反射により偏向する。貫通孔23bは、レーザビームL1の中央部81を第1ビームB1として通過させる。
The guide mirrors 21, 22, 24 guide the laser beam L1 to a predetermined optical path. The
第1ビームB1は、下流側スクレイパーミラー23の貫通孔23bを通過する。第1ビームB1(レーザビームL1)の光軸に対する反射面23aの傾斜角度は、適宜設定可能である。
The first beam B1 passes through the through
このように本実施形態では、第2ビームB2は、レーザビームL1の外周部80であり、第1ビームB1は、レーザビームL1の中央部81である。
As described above, in the present embodiment, the second beam B2 is the outer
第2光学系3は、第2ビームB2を第1ビームB1に対して同軸心状に合流させる。本実施形態の第2光学系3は、凸レンズ、凹レンズ、球面ミラー、及び放物面ミラーの少なくともいずれかを有する。一例として第2光学系3は、凸レンズ31,32、ガイドミラー33、及び上流側スクレイパーミラー34を有する。
The second
凸レンズ31,32及びガイドミラー33は、第1光学系2により偏向された第2ビームB2を所定の光路に案内する。図4に示すように、凸レンズ31,32は、レンズ間距離D1をおいて離隔して配置されている。凸レンズ31の焦点距離F1と凸レンズ32の焦点距離F2とは、共に0より大きい。ここではレンズ間距離D1を合計焦点距離(F1+F2)よりも大きく設定することで、凸レンズ31,32は第2ビームB2を集束させるようにしている。なお、D1=F1+F2と設定して第2ビームを一旦平行にしたあと、上流側スクレイパーミラー34を凹の放物面ミラーとして反射した第2ビームを集束させてもよい。上流側スクレイパーミラー34は基本的には平面ミラーであるが、放物面ミラーであってもよい。上流側スクレイパーミラー34が放物面ミラーである場合、上流側スクレイパーミラー34に入射する平行な入射ビームが、集束する反射ビームに変換される。
The
本実施形態の第2光学系3は、凸レンズ31,32を有する拡大光学系を用いることで、第2ビームB2の断面形状(外径/内径比等の形状を含む)を保持したまま、第2ビームB2の外径を変化(拡大)可能に構成されている。なお、凸レンズ31の代わりに焦点距離が0より小さい凹レンズを用いてもよい。
The second
図1に示す上流側スクレイパーミラー34は、環状の反射面34aと貫通孔34bとを有する。反射面34aは、下流側スクレイパーミラー23で反射した第2ビームB2を第1ビームB1に合流させる。貫通孔34bは、下流側スクレイパーミラー23よりも上流側で、レーザビームL1を通過させる。
The
なお、各ミラーを保持する保持部材は適宜選択可能である。レーザビームL1の光路を跨ぐように保持部材を配置する場合は、レーザビームL1の進行方向に垂直な保持部材の面の面積をなるべく低減するように調整する。 The holding member that holds each mirror can be appropriately selected. When the holding member is arranged so as to straddle the optical path of the laser beam L1, the area of the surface of the holding member perpendicular to the traveling direction of the laser beam L1 is adjusted to be reduced as much as possible.
整形装置1の駆動時には、レーザビームL1の導光方向の上流側から下流側に向けて、レーザビームL1がガイドミラー21により案内された後、上流側スクレイパーミラー34の貫通孔34bを通過し、ガイドミラー22により下流側スクレイパーミラー23に案内される。
When the
下流側スクレイパーミラー23において、レーザビームL1は、下流側スクレイパーミラー23の貫通孔23bを通過する第1ビームB1と、反射面23aで反射される第2ビームB2とに分離される。
In the
第1ビームB1は、下流側スクレイパーミラー23の貫通孔23bを通過した後、ガイドミラー24により案内され、出射レーザビームL2として出射光学系(ここでは出射装置40)へ導入される。なお、図2の図面右端に示した断面は、出射レーザビームL2の模式的な円形断面を示す。
The first beam B1 passes through the through
一方、図2に示すように、下流側スクレイパーミラー23で反射された第2ビームB2は、凸レンズ31,32により導光された後、ガイドミラー33で反射され、上流側スクレイパーミラー34に案内される。このとき第2ビームB2は、凸レンズ32により集束される。その後、図3に示すように、第2ビームB2は、上流側スクレイパーミラー34の反射面34aで反射されて第1ビームB1と合流される。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the second beam B2 reflected by the
この合流の際、第2光学系3は、第2ビームB2を、第1ビームB1に対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、第1ビームB1に合流させる。第1ビームB1と第2ビームB2とが合流されることで、出射レーザビームL2が形成される。
At the time of this merging, the second
ここで本実施形態では、レーザビームL1と第2ビームB2との反射面34a上の合流位置では、第2ビームB2の内径は、上流側スクレイパーミラー34の貫通孔34bを通過したレーザビームL1の外径よりも十分大きい。一例として、該合流位置での第2ビームB2の内周は、上流側スクレイパーミラー34を通過したレーザビームL1の外周から径方向に離隔している。この状態から第2ビームB2は、レーザビームL1と共に導光され、レーザビームL1の中央部81である第1ビームB1の軸心へ向けて集束されながら第1ビームB1と合流される。
Here, in the present embodiment, at the confluence position of the laser beam L1 and the second beam B2 on the reflecting
合流された第1ビームB1と第2ビームB2は、下流側スクレイパーミラー23の貫通孔23bを通過する際、その全部が一度に通過してもよいし、整形装置1内の光路を複数回にわたって循環しながら通過してもよい。本実施形態では、第2光学系3は、第1ビームB1と第2ビームB2とを分離させる分離位置と、第2ビームB2を第1ビームB1に合流させる合流位置との間で、第2ビームB2を複数回循環させる。
When the combined first beam B1 and second beam B2 pass through the through
図6は、図1のレーザビームL1の強度分布を示す図である。図6に示すように、本実施形態のレーザビームL1の強度分布は正規分布である。仮に、レーザビームL1の外周部80を単に制限アパーチャによりカットしてレーザビームL1を整形した場合、該カット部分(図6のグラフ中に破線で示した部分)に対応するレーザビームL1のパワー損失が発生する。
FIG. 6 is a diagram showing the intensity distribution of the laser beam L1 of FIG. As shown in FIG. 6, the intensity distribution of the laser beam L1 of this embodiment is a normal distribution. If the outer
これに対して整形装置1では、レーザビームL1の整形した際に生じるレーザビームL1のカット部分(第2ビームB2)を第1ビームB1に合流させるため、パワー損失が生じるのが防止される。
On the other hand, in the
以上説明したように、整形装置1によれば、第1光学系2によりレーザビームL1を整形することで、所望の断面形状のレーザビームを得ることができる。また、第1光学系2によりレーザビームL1の一部を偏向することでレーザビームL1を整形するので、レーザビームL1の整形に際して整形装置1内の光学系以外の部品がレーザビームL1に当たるのを防止できるため、該部品が熱損傷するのを防止できる。これにより、整形装置1を安定して駆動できる。
As described above, according to the
また、第1光学系2により偏向されて第1ビームB1と分離された第2ビームB2が、第2光学系3により第1ビームB1に対して同軸心状に合流される。このため、レーザビームL1を整形する際にパワー損失が生じるのを防止できる。よって、所望の断面形状を有するように整形されたレーザビームをターゲットに効率よく照射できる。
Further, the second beam B2 which is deflected by the first
ここで従来、出射装置から遠方に位置する小さいターゲットに適切に照射するためには、例えばレーザビームの強度を高めると共にレーザビームの集光性能を高めることが求められる。 Here, conventionally, in order to appropriately irradiate a small target located far from the emitting device, for example, it is required to enhance the intensity of the laser beam and enhance the focusing performance of the laser beam.
レーザビームは、出射時のビーム径(以降、「出射ビーム径」と称する。)が大きいほどターゲットの照射位置での集光性能及び強度が向上する。このため、出射ビーム径は大きいほどよい。一方、出射ビーム径が出射装置の出射口径よりも大きくなると、レーザビームが出射装置内の光学系以外の部品に当たり、該部品が熱損傷したり、出射装置に熱影響が出るおそれがある。 The larger the beam diameter of the laser beam at the time of emission (hereinafter, referred to as “emitted beam diameter”), the more the converging performance and the intensity at the irradiation position of the target are improved. For this reason, the larger the outgoing beam diameter, the better. On the other hand, when the diameter of the emitted beam is larger than the diameter of the emitted beam of the emission device, the laser beam may hit a component other than the optical system in the emission device, causing thermal damage to the component or thermal influence on the emission device.
この問題の対策としては、第1に出射ビーム径を小さくする方法が挙げられる。また第2に出射ビーム断面の周縁を制限アパーチャによりカットしてレーザを整形することにより、レーザを前記部品に当たらなくする方法が考えられる。 As a measure against this problem, firstly, there is a method of reducing the outgoing beam diameter. Secondly, there may be a method of cutting the periphery of the cross section of the emitted beam by a limiting aperture to shape the laser so that the laser does not hit the component.
しかしながら第1の方法では、ターゲットの照射位置においてレーザビームの十分な集光性能及び強度を得ることが困難となる場合がある。また、第2の方法ではパワー損失が発生する。このパワー損失は、通常、集光性能を高めるために出射ビーム径を大きくすると増加する。 However, in the first method, it may be difficult to obtain sufficient focusing performance and intensity of the laser beam at the irradiation position of the target. In addition, power loss occurs in the second method. This power loss usually increases as the diameter of the outgoing beam is increased in order to improve the focusing performance.
これに対して整形装置1によれば、レーザビームL1から外周部80を第2ビームB2として取り除くことによりレーザビームL1を整形することで、レーザビームL1の径を変化させて出射ビーム径を所望の値に調整できるので、ターゲットの照射位置でのレーザビームの集光性能及び強度を向上できる。
On the other hand, according to the
また、第1光学系2により分離した第1ビームB1と第2ビームB2とを合流させることにより、出射ビーム径を大きく調整してもパワー損失が生じるのを防止できる。また、第1光学系2を用いることで、上記した熱損傷及び熱影響を防止できる。
In addition, by combining the first beam B1 and the second beam B2 separated by the first
また、第2ビームB2は外周部80であり、第1ビームB1は中央部81であるため、例えばレーザビームL1の強度分布が正規分布等である場合でも、パワー損失及び熱損傷を防止しつつ出射レーザビームL2のパワーを増大し易くできる。また、例えばレーザビームを出射する出射口径を増加させることにより、ターゲットの照射位置におけるレーザビームの強度及び集光強度を高めることができる。
Further, since the second beam B2 is the outer
また第2光学系3は、第2ビームB2を、第1ビームB1に対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、第1ビームB1に合流させるので、ターゲットの照射位置におけるレーザビームの強度及び集光強度を更に高めることができる。
Further, the second
また第1光学系2は、レーザビームL1の中央部81を第1ビームB1として通過させ、且つ、レーザビームL1の外周部80を第2ビームB2として反射する環状の反射面23aを有する下流側スクレイパーミラー23を有し、反射面23aが第1ビームB1の光軸に対して傾斜して配置されている。これにより、光学系の構造を簡素化しながら第1ビームB1と第2ビームB2とを比較的容易に分離できる。
In addition, the first
また第2光学系3は、下流側スクレイパーミラー23よりも上流側で、レーザビームL1を通過させ、且つ、下流側スクレイパーミラー23で反射した第2ビームB2をレーザビームL1と共に導光しながら第1ビームB1に合流させる環状の反射面34aを有する上流側スクレイパーミラー34を有している。これにより、光学系の構造を簡素化しながらレーザビームL1の外周部80を中央部81に合流させ易くできる。
The second
また第2光学系3は、第1ビームB1と第2ビームB2とを分離させる分離位置と、第2ビームB2を第1ビームB1に合流させる合流位置との間で、第2ビームB2を複数回循環させる。このようにすることで、第2ビームB2を第1ビームB1に合流させる際、第1ビームB1の光軸に対する第2ビームB2の傾斜角度を緩やかにして、レーザビームの集光性を向上させることができる。
The second
また第2光学系3は、凸レンズ、凹レンズ、球面ミラー、及び放物面ミラーの少なくともいずれかを有する。このように比較的汎用性の高い光学系部品を用いることで、比較的安価に整形装置1を構成できる。
The second
図7は、第1実施形態の変形例に係る第2光学系の一部構成を示す図である。この第2光学系は、凸レンズ31の代わりに凹ミラー35を有し、凸レンズ32の代わりに凹ミラー36を有する。凹ミラー35の焦点距離F3と凹ミラー36の焦点距離F4とは、共に0より大きい。ミラー間距離D2を合計焦点距離(F1+F2)よりも大きく設定することで、凹ミラー35,36は第2ビームB2を集束させるように配置されている。
FIG. 7 is a diagram showing a partial configuration of the second optical system according to the modification of the first embodiment. The second optical system has a
上記構成では、第1光学系により分離された第2ビームB2は、凹ミラー35,36により反射されて上流側スクレイパーミラー34に導光される。なお、凹ミラー35の代わりに、焦点距離が0より小さい凸ミラーを用いてもよい。
In the above configuration, the second beam B2 separated by the first optical system is reflected by the
第1実施形態では、以下の第2実施形態に示す孔開きガイドミラー121を用いて、第2ビームB2を孔開きガイドミラー121の貫通孔121bを通じて、第1ビームB1の軸心と重なるように第1ビームB1と合流させてもよい。この場合、必要に応じて、第2光学系3は第2ビームB2の径を維持又は縮小させる光学部品を有していてもよい。以下、第2実施形態について、第1実施形態との差異を中心に説明する。
In the first embodiment, the
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係るレーザビーム整形装置101の概要図である。図9は、図8のレーザビームL3の断面形状を示す図である。図9に示すように、第1光学系102よりも上流側を導光されるレーザビームL3は、断面が円環状である円環レーザビームである。
(Second embodiment)
FIG. 8 is a schematic diagram of a laser
本実施形態のレーザビームL3は、レーザビームL1と同様に第1ビームB1と第2ビームB2とを有する。第2ビームB2は、円環レーザビームの外周部90と、外周部90よりも内側に位置する内周部92である。第1ビームB1は、レーザビームL3の内周部92と外周部90との間に位置する中間周部91である。内周部92は中間周部91と連続しており、中間周部91は外周部90と連続している。整形装置101では、レーザビームL3を所望の断面形状に整形するために、レーザビームL3から取り除く部分を外周部90及び内周部92とし、残留させる部分を中間周部91とする。レーザビームL3の径方向の幅(厚み)寸法Wは、整形装置101に用いる光学系の種類等を調整することにより適宜設定可能である。
The laser beam L3 of the present embodiment has a first beam B1 and a second beam B2 similarly to the laser beam L1. The second beam B2 is an outer
第1光学系102は、孔開きガイドミラー121、ガイドミラー22、第1ミラー(スクレイパーミラー)123、孔開きガイドミラー124、及び第2ミラー125(以下、ガイドミラー125とも称する。)を有する。孔開きガイドミラー121及びガイドミラー22は、レーザビームL3を第1ミラー123に案内する。孔開きガイドミラー121は、反射面121a及び貫通孔121bを有する。第1ミラー123は、反射面123a及び貫通孔123bを有する。反射面123aは、レーザビームL3の外周部90を反射する。貫通孔123bは、レーザビームL3の中間周部91と内周部92とを通過させる。
The first
孔開きガイドミラー124は、中間周部91を反射して所定の光路に案内すると共に、内周部92を通過させる。孔開きガイドミラー124は、反射面124a及び貫通孔124bを有する。第2ミラー125は、レーザビームL2の内周部92を反射する。このように第1光学系102は、第1ミラー123と第2ミラー125とを個別に有する。
The
第2光学系103は、第1実施形態の凸レンズ31,32及びミラー33,ミラー(スクレイパーミラー)34に加え、第2ミラー125,レンズ128,135、及びガイドミラー136,137を有する。光学要素125,135,136,128,137は、レーザビームL3の内周部92を第2ビームB2として導光し、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bを通じて第2ビームB2を第1ビームB1に合流させる。
The second
レンズ135及びレンズ128は、ここでは第2ビームB2の径を縮小するように配置されている。レンズ135及びレンズ128は、第2ビームB2の径を維持又は拡大するように配置されていてもよい。第2光学系103が、第2ビームB2の径を拡大又は縮小する光学系として、凸レンズ、凹レンズ、及び放物面ミラー等の光学部品を含む場合、第2ビームB2の形状(外径/内径比等を含む)を保ったまま変化させることができる。
The
整形装置101の駆動時には、レーザビームL3の導光方向の上流側から下流側に向けて、レーザビームL3が孔開きガイドミラー121により案内された後、上流側スクレイパーミラー34の貫通孔34bを通過し、ガイドミラー22により第1ミラー123に案内される。
When the
第1ミラー123において、レーザビームL3は、貫通孔123bを通過する、第1ビームB1(中間周部91)及び第2ビームB2(内周部92)と、反射面123aで反射される第2ビームB2(外周部90)とに分離される。
In the
その後、第1ビームB1及び第2ビームB2(内周部92)を含むレーザビームは、孔開きガイドミラー124に案内される。第1ビームB1は、孔開きガイドミラー124の反射面124aにより反射されて所定の光路に案内され、第2ビームB2(内周部92)は、孔開きガイドミラー124の貫通孔124bを通過する。反射面124aで反射された第1ビームB1は、出射レーザビームL4として出射光学系(ここでは出射装置40)へ導入される。
Then, the laser beam including the first beam B1 and the second beam B2 (inner peripheral portion 92) is guided to the
一方、反射面123aで反射された第2ビームB2(レーザビームL3の外周部90)は、凸レンズ31,32により導光された後、ガイドミラー33で反射され、上流側スクレイパーミラー34に案内される。その後、第2ビームB2は、上流側スクレイパーミラー34の反射面34aで反射されて集束しながら第1ビームB1と合流される。
On the other hand, the second beam B2 (the outer
また、孔開きガイドミラー124の貫通孔124bを通過した第2ビームB2(レーザビームL3の内周部92)は、光学要素125,135,136,128,137により導光された後、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bを通過して第1ビームB1と合流される。
Further, the second beam B2 (the inner
本実施形態では、レーザビームL3と、内周部92である第2ビームB2との孔開きガイドミラー121の反射面121a上の合流位置では、内周部92である第2ビームB2の外径は、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bの内径よりも十分小さい。また、該合流位置におけるレーザビームL3の外径は、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bの内径よりも十分大きい。内周部92である第2ビームB2は、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bを通過して、レーザビームL3と共に導光され、第1ビームB1の軸心と重なるように第1ビームB1と合流される。
In the present embodiment, at the confluence position of the laser beam L3 and the second beam B2 which is the inner
図10は、図8のレーザビームL3の強度分布を示す図である。図10の上側に示すように、円環レーザビームであるレーザビームL3の強度分布には、レーザビームL3の伝搬又は回折により発生した小さなピークが存在する場合がある。本実施形態では、レーザビームL3の外周部90と内周部92とを共にカットし(図10の破線部分)、図10の下側に示すように、カットした部分を第2ビームB2として回収して第1ビームB1に合流させることで、レーザビームL3の前記ピークに相当するパワー損失の発生をも防止する。
FIG. 10 is a diagram showing the intensity distribution of the laser beam L3 of FIG. As shown in the upper side of FIG. 10, the intensity distribution of the laser beam L3, which is a circular laser beam, may have a small peak generated by the propagation or diffraction of the laser beam L3. In the present embodiment, both the outer
即ち整形装置101によれば、レーザビームL3が円環状であっても、熱損傷を防止しつつ所望形状の出射レーザビームL4をターゲットに照射できる。また、伝搬及び回折により発生した比較的強度が高いレーザビーム部分を回収することにより、パワー損失を良好に防止できる。
That is, according to the
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係るレーザビーム整形装置201の概要図である。図12は、図11のレーザビームL5の断面形状を示す図である。図13は、図11の第2光学系203の一部構成を示す図である。
(Third Embodiment)
FIG. 11 is a schematic diagram of a laser
第2実施形態と同様に、第1光学系202よりも上流側を導光されるレーザビームL5は、断面が円環状の円環レーザビームである。レーザビームL5は、レーザビームL1と同様に第1ビームB1と第2ビームB2とを有する。第1ビームB1は、レーザビームL5の外周部90である。第2ビームB2は、レーザビームL5の外周部90よりも内側に位置する内周部93である。外周部90と内周部93とは連続している。整形装置201では、レーザビームL5を所望の断面形状に整形するために、レーザビームL5から取り除く部分を内周部93とし、残留させる部分を外周部90とする。
Similar to the second embodiment, the laser beam L5 guided on the upstream side of the first
第1光学系202は、ガイドミラー21,ガイドミラー22、及び孔開きガイドミラー124を有する。第2光学系203は、アキシコンレンズ及びアキシコンミラーの少なくともいずれかを有する。一例として第2光学系203は、ガイドミラー125,136、凸アキシコンレンズ138,139、及び上流側スクレイパーミラー34を有する。
The first
凸アキシコンレンズ138,139は、孔開きガイドミラー124の貫通孔124bを通過した第2ビームB2の幅(=(外径−内径)/2)を保ったまま内径(及び外径)を拡大する。凸アキシコンレンズ138,139は、互いの頂部を対向させた状態で離隔して配置されている。第2ビームB2が集光されるように、凸アキシコンレンズ138の頂角θaは、凸アキシコンレンズ139の頂角θbよりも大きく設定されている。なお、凸アキシコンレンズ138の代わりに頂角θaが頂角θbよりも大きい凹アキシコンレンズを用いてもよい。
The
第2光学系203は、第2ビームB2を、レーザビームL5に対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側に向かうに従って縮径させる。これにより第2光学系203は、第2ビームB2を、第1ビームB1に対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、第1ビームB1に合流させる。
The second
整形装置201の駆動時には、レーザビームL5の導光方向の上流側から下流側に向けて、レーザビームL5がガイドミラー21により案内された後、上流側スクレイパーミラー34の34bを通過し、ガイドミラー22により孔開きガイドミラー124に案内される。
When the
孔開きガイドミラー124において、レーザビームL5は、貫通孔124bを通過する第2ビームB2(レーザビームL5の内周部93)と、反射面124aで反射される第1ビームB1とに分離される。第1ビームB1は、出射レーザビームL6として出射光学系(ここでは出射装置40)へ導入される。
In the
一方、貫通孔124bを通過した第2ビームB2は、光学要素125,136,138,139により導光された後、上流側スクレイパーミラー34の反射面34aにより反射される。第2ビームB2は、レーザビームL5と共に導光され、第1ビームB1と合流される。
On the other hand, the second beam B2 that has passed through the through
本実施形態では、第1実施形態と同様に、第1ビームB1と第2ビームB2との反射面34a上の合流位置では、第2ビームB2の内径は、上流側スクレイパーミラー34を通過したレーザビームL5の外径よりも十分大きい。一例として、該合流位置での第2ビームB2の内周は、上流側スクレイパーミラー34を通過したレーザビームL5の外周から径方向に離隔している。この状態から、第2ビームB2は、第1ビームB1の軸心へ向けて集束されながら第1ビームB1と合流される。この第2ビームB2の集束は、例えば、凸アキシコンレンズ138,139の頂角θa,θbを設定することにより調整される。
In the present embodiment, as in the first embodiment, at the confluence position of the first beam B1 and the second beam B2 on the reflecting
以上の構成を有する整形装置201によれば、レーザビームL5が円環状であっても、熱損傷を防止しつつ所望形状の出射レーザビームL6をターゲットに照射できる。また、パワー損失を防止しながらレーザビームL5の内周部93を良好に整形できる。
According to the
図14は、第3実施形態の変形例に係る第2光学系の一部構成を示す図である。この第2光学系では、凸アキシコンレンズ138の代わりに凸アキシコンミラー141を用い、凸アキシコンレンズ139の代わりに凹アキシコンミラー140を用いる。図14では、凸アキシコンミラー141の外観を示している。
FIG. 14 is a diagram showing a partial configuration of a second optical system according to a modification of the third embodiment. In this second optical system, a
凹アキシコンミラー140は、環状で円錐内面の反射面140aと、貫通孔140bとを有する。反射面140aを内面とする円錐の頂角θcは、凸アキシコンミラー141の頂角θdよりも小さい。
The
この構成では、凹アキシコンミラー140の貫通孔140bを通過した第2ビームB2が凸アキシコンミラー141の反射面141aで反射された後、凹アキシコンミラー140の反射面140aで反射される。なお、凸アキシコンミラー141の代わりに円錐内面の頂角が頂角θcよりも大きい凹アキシコンミラーを用いてもよい。
In this configuration, the second beam B2 that has passed through the through
このようなアキシコン光学系を用いることで、第2ビームB2を環状レーザビームに変換できると共に、その幅寸法(図9の幅寸法Wを参照)を維持しつつ、外径/内径比を変化させることができる。 By using such an axicon optical system, the second beam B2 can be converted into an annular laser beam, and the outer diameter/inner diameter ratio is changed while maintaining its width dimension (see the width dimension W in FIG. 9). be able to.
以上のように、第3実施形態及び変形例に係る第2光学系は、アキシコンレンズ及びアキシコンミラーの少なくともいずれかを有するので、第2ビームB2が環状レーザビームである場合でも、第2ビームB2を第1ビームB1に良好に合流させることができる。 As described above, the second optical system according to the third embodiment and the modified example has at least one of an axicon lens and an axicon mirror, so that even if the second beam B2 is an annular laser beam, The beam B2 can be satisfactorily merged with the first beam B1.
本実施形態では、第1光学系202よりも上流側を導光されるレーザビームL5は、断面が中実状であるレーザビームであってもよい。この場合、孔開きガイドミラー124の貫通孔124bを通過した中実状の第2ビームB2を、第2ビームB2の半径を幅とする環状のビームに変換して第1ビームB1に合流させることにより、パワー損失を防止しながら断面が所望の円環状に整形された出射レーザビームL6を得ることができる。
In the present embodiment, the laser beam L5 guided on the upstream side of the first
(第4実施形態)
図15は、第4実施形態に係るレーザビーム整形装置301の概要図である。第2実施形態と同様に、第1光学系よりも上流側を導光されるレーザビームL7は、断面が円環状である円環レーザビームである。第2ビームB2は、レーザビームの外周部90である(図12参照)。第1ビームB1は、レーザビームL7の外周部90よりも内側に位置する中央部(言い換えると内周部93)である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 15 is a schematic diagram of a laser
第1光学系302は、孔開きガイドミラー121、ガイドミラー22、下流側スクレイパーミラー23、及びガイドミラー24を有する。第2光学系303は、凸アキシコンレンズ142、凸アキシコンレンズ143、凸レンズ144,145、及びガイドミラー136,137を有する。凸アキシコンレンズ142,143は、第2ビームB2の幅を保ったまま内径を縮小するように配置されている。凸レンズ144,145は、凸アキシコンレンズ143を通過した第2ビームB2の径を更に縮小するように配置されている。
The first
整形装置301の駆動時には、レーザビームL7の導光方向の上流側から下流側に向けて、レーザビームL7が孔開きガイドミラー121により案内された後、ガイドミラー22により下流側スクレイパーミラー23に案内される。
When the
下流側スクレイパーミラー23において、レーザビームL7は、下流側スクレイパーミラー23の貫通孔23bを通過する第1ビームB1と、反射面23aで反射される第2ビームB2(レーザビームL7の外周部90)とに分離される。第1ビームB1は、ガイドミラー24により案内され、出射レーザビームL8として出射光学系(ここでは出射装置40)へ導入される。
In the
一方、反射面23aで反射された第2ビームB2は、光学要素142,143,144,145,136,137により導光されると共に、光学要素142,143において集束された後、孔開きガイドミラー121の貫通孔121bを通過してレーザビーム7と共に導光され、第1ビームB1と合流される。
On the other hand, the second beam B2 reflected by the reflecting
このように整形装置301によれば、レーザビームL7が円環状であっても、パワー損失及び熱損傷を防止しつつ所望形状のレーザビームをターゲットに照射できる。
As described above, according to the
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。上記各実施形態は、互いに組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configuration can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention. The above embodiments may be combined with each other.
第1光学系によりレーザビームの一部を偏向する方法は、レーザビームを反射する方法以外の方法でもよい。また上記各実施形態では、整形装置内で第1光学系がレーザビームを第1ビームと第2ビームとに分離する分離位置よりも上流側で第2ビームを第1ビームに合流する構成を例示したが、これに限定されず、前記分離位置よりも下流側で第2ビームを第1ビームに合流する構成であってもよい。 The method of deflecting a part of the laser beam by the first optical system may be a method other than the method of reflecting the laser beam. Further, in each of the above-described embodiments, a configuration in which the first optical system joins the second beam with the first beam on the upstream side of the separation position where the laser beam is separated into the first beam and the second beam in the shaping device is illustrated. However, the configuration is not limited to this, and the second beam may join the first beam on the downstream side of the separation position.
以上説明したように、本発明は、レーザビームのパワー損失を低減すると共に、レーザビームが照射されるターゲットの照射位置でのレーザビームの集光性能及び強度を向上できる優れた効果を奏する。従って、この効果の意義を発揮できるレーザシステムに本発明を広く適用すると有益である。 As described above, the present invention has an excellent effect of reducing the power loss of the laser beam and improving the focusing performance and intensity of the laser beam at the irradiation position of the target irradiated with the laser beam. Therefore, it is useful to widely apply the present invention to a laser system that can exert the significance of this effect.
B1 第1ビーム
B2 第2ビーム
L1,L3,L5,L7 レーザビーム
1,101,201,301 レーザビーム整形装置
2,202,302 第1光学系
3,203,303 第2光学系
23 下流側スクレイパーミラー
23a 下流側スクレイパーミラーの反射面
31,32 レンズ(凸レンズ)
34 上流側スクレイパーミラー
34a 上流側スクレイパーミラーの反射面
80,90 外周部
91 中間周部
92,93 内周部
123 第1ミラー
125 第2ミラー
138,139,142,143 凸アキシコンレンズ(アキシコンレンズ)
140,141 凹アキシコンミラー(アキシコンミラー)
B1 1st beam B2 2nd beam L1, L3, L5,
34
140,141 concave axicon mirror (axicon mirror)
Claims (9)
前記第2ビームを前記第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、
を備え、
前記第2ビームは、前記レーザビームの外周部であり、
前記第1ビームは、前記レーザビームの前記外周部よりも内側に位置する中央部であって、
前記第2光学系は、前記第2ビームを、前記第1ビームに対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させ、前記第2ビームを前記第1ビームに集光強度を高めるように合流させる、レーザビーム整形装置。 A first optical system for separating the laser beam into a first beam shaped into a desired cross-sectional shape and a second beam other than the first beam by deflecting a part of the laser beam;
A second optical system for merging the second beam coaxially with the first beam;
Equipped with
The second beam is an outer peripheral portion of the laser beam,
The first beam is a central portion located inside the outer peripheral portion of the laser beam,
The second optical system is arranged such that the second beam is coaxial with the first beam and surrounds the first beam, and the diameter of the second beam is reduced toward the downstream side in the light guide direction. a beam in the first beam Ru merging is to increase the condensing intensity, the laser beam shaping device.
前記下流側スクレイパーミラーの前記反射面が、前記第1ビームの光軸に対して傾斜して配置されている、請求項1に記載のレーザビーム整形装置。 The first optical system has a downstream scraper mirror having an annular reflecting surface that allows the central portion of the laser beam to pass therethrough as the first beam and reflects the outer peripheral portion of the laser beam as the second beam. Have
The laser beam shaping device according to claim 1, wherein the reflecting surface of the downstream scraper mirror is arranged to be inclined with respect to the optical axis of the first beam .
前記第2ビームを前記第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、を備え、
前記第2ビームは、前記レーザビームの外周部であり、
前記第1ビームは、前記レーザビームの前記外周部よりも内側に位置する中央部であって、
前記第1光学系は、前記レーザビームの前記中央部を前記第1ビームとして通過させ、且つ、前記レーザビームの前記外周部を前記第2ビームとして反射する環状の反射面を有する下流側スクレイパーミラーを有し、前記下流側スクレイパーミラーの前記反射面が、前記第1ビームの光軸に対して傾斜して配置され、
前記第2光学系は、前記下流側スクレイパーミラーよりも上流側で、前記レーザビームを通過させ、且つ、前記下流側スクレイパーミラーで反射した前記第2ビームを前記第1ビームに合流させる環状の反射面を有する上流側スクレイパーミラーを有する、レーザビーム整形装置。 A first optical system for separating the laser beam into a first beam shaped into a desired cross-sectional shape and a second beam other than the first beam by deflecting a part of the laser beam;
A second optical system for merging the second beam coaxially with the first beam,
The second beam is an outer peripheral portion of the laser beam,
The first beam is a central portion located inside the outer peripheral portion of the laser beam,
The first optical system has a downstream scraper mirror having an annular reflecting surface that allows the central portion of the laser beam to pass therethrough as the first beam and reflects the outer peripheral portion of the laser beam as the second beam. And the reflection surface of the downstream scraper mirror is arranged to be inclined with respect to the optical axis of the first beam,
The second optical system has an annular reflection that allows the laser beam to pass therethrough and merges the second beam reflected by the downstream scraper mirror with the first beam on the upstream side of the downstream scraper mirror. A laser beam shaping device having an upstream scraper mirror having a face .
前記第2ビームを前記第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、を備え、
前記第1光学系よりも上流側を導光される前記レーザビームは、断面が円環状である円環レーザビームであり、
前記第2ビームは、前記円環レーザビームの外周部と、前記外周部よりも内側に位置する内周部であり、
前記第1ビームは、前記円環レーザビームの前記内周部と前記外周部との間に位置する中間周部であり、
前記第1光学系は、前記円環レーザビームの前記外周部を反射する第1ミラーと、前記円環レーザビームの前記内周部を反射する第2ミラーとを個別に有する、レーザビーム整形装置。 A first optical system for separating the laser beam into a first beam shaped into a desired cross-sectional shape and a second beam other than the first beam by deflecting a part of the laser beam;
A second optical system for merging the second beam coaxially with the first beam,
The laser beam guided upstream of the first optical system is a circular laser beam having a circular cross section,
The second beam is an outer peripheral portion of the annular laser beam and an inner peripheral portion located inside the outer peripheral portion,
The first beam is an intermediate peripheral portion located between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the annular laser beam,
A laser beam shaping device in which the first optical system individually has a first mirror that reflects the outer peripheral portion of the annular laser beam and a second mirror that reflects the inner peripheral portion of the annular laser beam. ..
前記第2ビームを前記第1ビームに対して同軸心状に合流させる第2光学系と、を備え、
前記第1光学系よりも上流側を導光される前記レーザビームは、断面が円環状である円環レーザビームであり、
前記第1ビームは、前記円環レーザビームの外周部であり、
前記第2ビームは、前記円環レーザビームの前記外周部よりも内側に位置する内周部であり、
前記第2光学系は、前記第2ビームを、前記第1ビームに対して同軸心状且つ外方を取り囲むように配置すると共に、導光方向の下流側へ向かうに従って縮径させることで、前記第1ビームに合流させる、レーザビーム整形装置。 A first optical system for separating the laser beam into a first beam shaped into a desired cross-sectional shape and a second beam other than the first beam by deflecting a part of the laser beam;
A second optical system for merging the second beam coaxially with the first beam,
The laser beam guided upstream of the first optical system is an annular laser beam having an annular cross section,
The first beam is an outer peripheral portion of the annular laser beam,
The second beam is an inner peripheral portion located inside the outer peripheral portion of the annular laser beam,
The second optical system arranges the second beam so as to be coaxial with the first beam and to surround the first beam, and reduces the diameter toward the downstream side in the light guide direction. A laser beam shaping device that joins the first beam .
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