JP7038323B2 - レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置、レーザ発振器の点検方法 - Google Patents
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Description
[レーザ加工装置の構成]
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の模式図を示し、レーザ加工装置100は、レーザ発振器10と伝送ファイバ40とレーザ光出射ヘッド50と制御部60と電源70と表示部80とを備えている。レーザ発振器10と伝送ファイバ40のレーザ光が入射される端部(以下、単に入射端という。また、伝送ファイバ40のレーザ光が出射される端部を、以下、単に出射端という。)とは筐体11内に収容されている。
図2は、ビーム結合器の内部構成の模式図を示し、図3は、参照レーザ光源が設けられたレーザモジュールの内部構成の模式図を、図4は、光検出器が設けられたレーザモジュールの内部構成の模式図をそれぞれ示す。また、図5は、ビーム結合器内での参照レーザ光の光路を示し、図6は、図5に示す参照レーザ光の光路上の各種部品の配置関係を示し、図7は、図6に示すミラーM1,M3における参照レーザ光のスポット形状の模式図を示す。
図8は、レーザ発振器の光軸ずれを点検する手順のフローチャートを示し、図9は、レーザ発振器の光軸ずれの判定結果の一例を示す。
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ発振器10は、レーザ光LB1~LB4をそれぞれ出射する複数のレーザモジュールLM1~LM4と、複数のレーザモジュールLM1~LM4から出射された複数のレーザ光LB1~LB4を結合して結合レーザ光LBとして出射するビーム結合器20と、ビーム結合器20から出射された結合レーザ光LBを所定の倍率で縮小して集光する集光ユニット30と、を備えている。
図11は、本変形例に係るレーザモジュールの内部構成の模式図を示し、具体的には、参照レーザ光源RLD1が内部に設けられたレーザモジュールLM1の構成を示している。図12は、別のレーザモジュールの内部構成の模式図を示し、具体的には、フォトダイオードPD1が内部に設けられたレーザモジュールLM3の構成を示している。なお、説明の便宜上、図11,12において、レーザモジュールLM1,LM3の筐体の図示を省略している。
なお、上記実施形態において、4つのレーザモジュールLM1~LM4でレーザ発振器10を構成しているが、特にこれに限定されない。レーザモジュールの搭載個数は、レーザ発振器10やレーザ加工装置100に要求される出力仕様に応じて適宜変更されうる。また、その場合、光軸が同じになるように偏波結合されるレーザモジュールの組のうち一方に、レーザモジュールから出射されるレーザ光と同じ光路を通る参照レーザ光RLB1を出射する第1参照レーザ光源RLD1を設け、他方に、ウインドウで反射された参照レーザ光RLB1を受光する第1検出器であるフォトダイオードPD1を設けることで、これらのレーザモジュールの組における光軸ずれの有無を簡便かつ高精度に検出することができる。
20 ビーム結合器
22 光軸調整機構
23 ウインドウ(波長選択ミラー)
30 ビーム結合器
40 伝送ファイバ
50 レーザ光出射ヘッド
60 制御部
70 電源
80 表示部
100 レーザ加工装置
LM1~LM4 レーザモジュール
LB1~LB4 レーザ光
LB 結合レーザ光
LDB レーザバー
DFP 回折格子(波長結合光学系)
WSM、MY ミラー(波長選択ミラー)
LI1~LI4 レーザ光入射部
LO レーザ光出射部
M1~M4 ミラー
HWP 1/2波長板
PBS 偏光ビームスプリッタ
QWP 1/4波長板
PD1 フォトダイオード(第1光検出器)
PD2 フォトダイオード(第2光検出器)
RLD1 第1参照レーザ光源
RLD2 第2参照レーザ光源
RLB1,RLB2 参照レーザ光
Claims (7)
- レーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザモジュールと、該複数のレーザモジュールから出射された複数のレーザ光を結合して結合レーザ光として出射するビーム結合器と、該ビーム結合器から出射された前記結合レーザ光を所定の倍率で縮小して集光する集光ユニットと、を備えたレーザ発振器であって、
前記複数のレーザモジュールは、前記レーザ光と波長の異なる一方、偏光方向が同じである参照レーザ光を出射する第1参照レーザ光源が設けられた第1レーザモジュールと、前記参照レーザ光を受光する第1光検出器が設けられた第3レーザモジュールと、を含み、
前記ビーム結合器は、前記第1及び第3レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光を光軸が同じになるように偏波結合する偏光ビームスプリッタと、前記レーザ光を透過する一方、前記参照レーザ光を反射する波長選択ミラーを有するレーザ光出射部と、前記偏光ビームスプリッタと前記レーザ光出射部との間に配置された1/4波長板と、を有し、
前記第1レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記偏光ビームスプリッタを透過した前記参照レーザ光は、前記波長選択ミラーで反射されて前記第3レーザモジュール内の前記第1光検出器に入射され、
前記第1光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量に基づいて前記第1及び第3レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光の光軸ずれを検出するように構成されていることを特徴とするレーザ発振器。 - 請求項1に記載のレーザ発振器において、
前記複数のレーザモジュールは、前記参照レーザ光を出射する第2参照レーザ光源が設けられた第2レーザモジュールと、前記参照レーザ光を受光する第2光検出器が設けられた第4レーザモジュールと、をさらに含み、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第2及び第4レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光を光軸が同じになるように偏波結合し、
前記第1参照レーザ光源から出射されて、前記第1レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記偏光ビームスプリッタを透過した前記参照レーザ光は、前記波長選択ミラーで反射されて、一部が前記第3レーザモジュール内の前記第1光検出器に、残部が前記第4レーザモジュール内の前記第2光検出器にそれぞれ入射され、
前記第2参照レーザ光源から出射されて、前記第2レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記偏光ビームスプリッタを透過した前記参照レーザ光は、前記波長選択ミラーで反射されて、一部が前記第3レーザモジュール内の前記第1光検出器に、残部が前記第4レーザモジュール内の前記第2光検出器にそれぞれ入射され、
前記第1参照レーザ光源から出射され前記第1及び第2光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量と、前記第2参照レーザ光源から出射され前記第1及び第2光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量とに基づいて、前記第1~第4レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光の光軸ずれの有無を検出するように構成されていることを特徴とするレーザ発振器。 - 請求項1または2に記載のレーザ発振器において、
前記ビーム結合器は、前記複数のレーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光が入射される複数のレーザ光入射部を有し、
前記複数のレーザ光入射部のそれぞれの近傍に、前記レーザ光の光軸を調整するための光軸調整機構が設けられていることを特徴とするレーザ発振器。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーザ発振器において、
前記複数のレーザモジュールは、それぞれ、互いに波長の異なるレーザ光を発する複数のレーザバーと、該複数のレーザバーからそれぞれ出射されたレーザ光を光軸が同じになるように結合する波長結合光学系とを有していることを特徴とするレーザ発振器。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のレーザ発振器と、
前記レーザ発振器に接続され、前記レーザ発振器から出射された前記結合レーザ光を導光する伝送ファイバと、
該伝送ファイバの出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッドと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1に記載のレーザ発振器の光軸ずれを点検するレーザ発振器の点検方法であって、
前記第1参照レーザ光源から前記参照レーザ光を出射させるステップと、
前記第1参照レーザ光源から出射され、前記第1レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記波長選択ミラーで反射された前記参照レーザ光を前記第1光検出器で受光するステップと、
前記第1光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量に基づいて前記第1及び第3レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光の光軸ずれの有無を検出するステップと、を備えたことを特徴とするレーザ発振器の点検方法。 - 請求項2に記載のレーザ発振器の光軸ずれを点検するレーザ発振器の点検方法であって、
前記第1参照レーザ光源から前記参照レーザ光を出射させるステップと、
前記第1参照レーザ光源から出射され、前記第1レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記波長選択ミラーで反射された前記参照レーザ光を前記第1及び第2光検出器で受光するステップと、
前記第2参照レーザ光源から前記参照レーザ光を出射させるステップと、
前記第2参照レーザ光源から出射され、前記第2レーザモジュールから出射された前記レーザ光と同じ光路を通って前記波長選択ミラーで反射された前記参照レーザ光を前記第1及び第2光検出器で受光するステップと、
前記第1参照レーザ光源から出射され前記第1及び第2光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量と、前記第2参照レーザ光源から出射され前記第1及び第2光検出器で受光された前記参照レーザ光の光量とに基づいて、前記第1~第4レーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光の光軸ずれの発生箇所を特定するステップと、を備えたことを特徴とするレーザ発振器の点検方法。
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