JP7203315B2 - LASER OSCILLATOR AND LASER PROCESSING DEVICE USING THE SAME - Google Patents

LASER OSCILLATOR AND LASER PROCESSING DEVICE USING THE SAME Download PDF

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Description

本発明は、レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser oscillator and a laser processing apparatus using the same.

近年、金属の切断や溶接を行うのに高出力のレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置が多用されている。特に、金属の厚板切断には4kW以上の出力を有するレーザ発振器を用いることが多い。一方、金属の薄板切断やレーザマーキング加工等では2kW以下の出力のレーザ発振器を用いることが多い。このように、加工用途によって適切なレーザ出力が異なるが、レーザ加工装置は高価であるため、1台のレーザ加工装置が多用途で用いられることが多い。 2. Description of the Related Art In recent years, laser processing apparatuses equipped with high-power laser oscillators have been widely used for cutting and welding metals. In particular, a laser oscillator having an output of 4 kW or more is often used for cutting a thick metal plate. On the other hand, a laser oscillator with an output of 2 kW or less is often used for thin metal plate cutting, laser marking processing, and the like. As described above, the appropriate laser output differs depending on the processing application, but since the laser processing apparatus is expensive, one laser processing apparatus is often used for multiple purposes.

しかし、4kWの出力を有するレーザ発振器を用いて2kWの出力のレーザビームを出射する場合は、本来の実力の半分しか利用しておらず、非効率である。 However, when a laser beam with an output of 2 kW is emitted from a laser oscillator with an output of 4 kW, only half of the original power is used, which is inefficient.

そこで、従来、高出力レーザから出射されたレーザビームをガルバノミラーに保持されたミラーで走査して、互いに異なる光ファイバに導入するとともに、光ファイバへのレーザビーム入射時間を制御して、所望のデューティー比でレーザビームを時分割して出射する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a laser beam emitted from a high-power laser is scanned by a mirror held by a galvanomirror and introduced into different optical fibers, and the laser beam incidence time to the optical fiber is controlled to obtain a desired beam. A technology has been proposed in which a laser beam is emitted in a time-division manner with a duty ratio (see, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100001).

特許第3004625号公報Japanese Patent No. 3004625

しかし、特許文献1に開示された従来技術では、ミラーで走査されたレーザビームを光ファイバに結合させるのに高精度の制御を必要としていた。また、レーザビームを走査するガルバノミラー等の走査器が高価かつ大型なものとなっていた。さらに、この従来技術では、レーザビームを分配して同時に出射することはできなかった。 However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, high-precision control was required to couple the laser beam scanned by the mirror to the optical fiber. In addition, a scanner such as a galvanomirror for scanning a laser beam is expensive and large. Furthermore, this prior art does not allow the laser beams to be distributed and emitted simultaneously.

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、簡便な構成及び操作で、光出射部の切替え又はレーザビームの分配を可能にするレーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide a laser oscillator and a laser processing apparatus using the same that enable switching of the light emitting part or distribution of the laser beam with a simple configuration and operation. That's what it is.

上記目的を達成するため、本発明に係るレーザ発振器は、主たる偏光状態が第1の偏光状態である第1~第4のレーザビームをそれぞれ発する4つのレーザモジュールと、4つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第1~第4のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、前記第1~第4のレーザビームがそれぞれ入射される第1~第4の光入射部と、第1~第5の光反射部材と、第1~第3の偏光ビームスプリッタと、第1の偏光部材と第2の偏光部材と、第1の光出射部と第2の光出射部と、を少なくとも有し、前記第1の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第1のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射し、前記第2の光反射部材は、前記第1の光反射部材で反射された前記第1のレーザビームを前記第1の方向に反射して、前記第1の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第3の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第4の光反射部材は、前記第1の方向に進行する前記第4のレーザビームを前記第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第3の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行して、自身を透過するレーザビームを前記第1の光出射部に向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第5の光反射部材に向かわせ、前記第5の光反射部材は、入射されたレーザビームを前記第2の光出射部に向かわせ、前記第1の偏光部材は、前記第2の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第2の偏光部材は、前記第1の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第1~第4のレーザビームが前記第1~第4の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第1の偏光部材及び前記第2の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第1の光出射部及び前記第2の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも一方の出力を4段階に変更可能に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a laser oscillator according to the present invention includes four laser modules each emitting first to fourth laser beams whose main polarization state is the first polarization state, and a beam combiner that combines the emitted first to fourth laser beams and outputs one or more laser beams, and a laser beam emitted from the beam combiner that has a predetermined beam diameter. and a light collecting unit for collecting light and guiding the light to a transmission fiber, wherein the beam coupler includes first to fourth light incidence sections on which the first to fourth laser beams are respectively incident. , first to fifth light reflecting members, first to third polarizing beam splitters, first polarizing members and second polarizing members, first light emitting portions and second light emitting portions , wherein the first light reflecting member reflects the first laser beam traveling in a first direction in a second direction crossing the first direction, and the second light The reflecting member reflects the first laser beam reflected by the first light reflecting member in the first direction to direct the beam toward the first polarization beam splitter, and the third light reflecting member reflects the first laser beam. reflects the third laser beam traveling in the first direction in a second direction crossing the first direction toward the second polarizing beam splitter; The member reflects the fourth laser beam traveling in the first direction in the second direction and directs it toward the second polarization beam splitter, and the third polarization beam splitter reflects the fourth laser beam traveling in the first direction to the second polarization beam splitter . The laser beam that travels in the direction 1 and is transmitted through the laser beam is directed toward the first light emitting portion, while the laser beam reflected by itself is directed toward the fifth light reflecting member. The light reflecting member directs the incident laser beam toward the second light emitting portion, and the first polarizing member passes between the second polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter. The second polarizing member is provided movably between a predetermined position on the optical path of the third laser beam and the fourth laser beam and a predetermined position outside the optical path, wherein the second polarizing member Between a predetermined position on the optical path of the first laser beam and the second laser beam passing between the polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path is movably provided, and in a state in which the first to fourth laser beams are respectively incident on the first to fourth light incidence portions, the front By changing the positions of the first polarizing member and the second polarizing member, at least one of the laser beams emitted from the first light emitting portion and the second light emitting portion It is characterized in that the output can be changed in four stages.

この構成によれば、所定のレーザビームの光路上に一の偏光部材又は他の偏光部材を配置させるという簡単な操作で、レーザビームLBが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、一及び他の偏光部材として良く知られた1/2波長板等を用いることができる。 According to this configuration, by a simple operation of arranging one polarizing member or another polarizing member on the optical path of a predetermined laser beam, the light emitting portion from which the laser beam LB is emitted can be switched or the laser beam can be distributed. It is possible to Also, a well-known half-wave plate or the like can be used as the first and other polarizing members.

また、本発明に係る別のレーザ発振器は、主たる偏光状態が第1の偏光状態である第1~第4のレーザビームをそれぞれ発する4つのレーザモジュールと、4つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第1~第4のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、前記第1~第4のレーザビームがそれぞれ入射される第1~第4の光入射部と、第3の光反射部材と第4の光反射部材と、第1~第6の偏光ビームスプリッタと、第1の偏光部材と第3の偏光部材と第4の偏光部材と、第1~第3の光出射部と、を少なくとも有し、前記第3の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第3のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第4の光反射部材は、前記第1の方向に進行する前記第4のレーザビームを前記第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第1の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行する前記第2のレーザビームの光路上であって、前記第2の光入射部と前記第5の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、前記第2の偏光ビームスプリッタは、前記第3の光反射部材で反射された前記第3のレーザビームと前記第3の光反射部材で反射された前記第4のレーザビームとの光路上に設けられ、前記第3の偏光ビームスプリッタは、自身を透過するレーザビームを前記第5の偏光ビームスプリッタに向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第1の光出射部に向かわせ、前記第4の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行する前記第1のレーザビームの光路上であって、前記第1の光入射部と前記第6の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、前記第5の偏光ビームスプリッタは、前記第1の偏光ビームスプリッタを透過した前記第2のレーザビームと前記第3の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、前記第6の偏光ビームスプリッタは、前記第4の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1のレーザビームと前記第5の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、前記第1の偏光部材は、前記第2の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第3の偏光部材は、前記第3の偏光ビームスプリッタと前記第5の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第4の偏光部材は、前記第5の偏光ビームスプリッタと前記第6の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第1~第4のレーザビームが前記第1~第4の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第1、第3及び第4の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第1~第3の光出射部からそれぞれレーザビームが出射されるとともに、それぞれのレーザビームの出力を変更可能に構成されていることを特徴とする。 Another laser oscillator according to the present invention comprises: four laser modules each emitting first to fourth laser beams whose main polarization state is the first polarization state; a beam combiner for combining the first to fourth laser beams and emitting one or more laser beams; and concentrating the laser beams emitted from the beam combiner so as to have a predetermined beam diameter. a light collecting unit for guiding light to a transmission fiber, wherein the beam combiner includes first to fourth light incidence portions into which the first to fourth laser beams are respectively incident; a light reflecting member, a fourth light reflecting member, first to sixth polarizing beam splitters, a first polarizing member, a third polarizing member, a fourth polarizing member, and first to third light and an emitting portion, wherein the third light reflecting member reflects the third laser beam traveling in a first direction in a second direction crossing the first direction, directed to a second polarizing beam splitter, the fourth light reflecting member reflects the fourth laser beam traveling in the first direction in the second direction to form the second polarized beam; The first polarizing beam splitter is on the optical path of the second laser beam traveling in the first direction, the second light incident portion and the fifth polarizing beam splitter. and the second polarization beam splitter splits the third laser beam reflected by the third light reflecting member and the fourth laser beam reflected by the third light reflecting member The third polarizing beam splitter, which is provided on the optical path with the beam, directs the laser beam transmitted therethrough toward the fifth polarizing beam splitter, while directing the laser beam reflected by itself to the first light beam. The fourth polarized beam splitter is on the optical path of the first laser beam traveling in the first direction, the first light incident portion and the sixth polarized beam. and the fifth polarization beam splitter, the fifth polarization beam splitter separates the second laser beam transmitted through the first polarization beam splitter and the laser beam transmitted through the third polarization beam splitter. The sixth polarizing beam splitter is provided on the optical path of each of the first laser beam transmitted through the fourth polarizing beam splitter and the laser beam transmitted through the fifth polarizing beam splitter. provided in the front The first polarizing member moves between a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the second polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. The third polarizing member is positioned between a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the third polarizing beam splitter and the fifth polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. and the fourth polarizing member is positioned at a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the fifth polarizing beam splitter and the sixth polarizing beam splitter and the optical path and a predetermined position outside, and the first, third, and third laser beams are incident on the first to fourth light entrance portions, respectively. By changing the position of each of the fourth polarizing members, the laser beams are emitted from the first to third light emitting portions, respectively, and the outputs of the respective laser beams can be changed. Characterized by

この構成によれば、所定の複数のレーザビームの光路上に偏光部材をそれぞれ配置させるという簡単な操作で、レーザビームが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、偏光部材として良く知られた1/2波長板等を用いることができる。 According to this configuration, it is possible to switch the light emitting portion from which the laser beam is emitted and to distribute the laser beam by a simple operation of arranging the polarizing members respectively on the optical paths of the plurality of predetermined laser beams. It becomes possible. Also, a well-known half-wave plate or the like can be used as a polarizing member.

また、本発明に係るさらなる別のレーザ発振器は、上記のレーザ発振器の構成に加えて、前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが結合されていることを特徴とする。 Further, still another laser oscillator according to the present invention is, in addition to the configuration of the above laser oscillator, the condensing unit includes laser beams that are combined within the beam combiner and emitted out of the beam combiner. and the transmission fiber is coupled to each of the plurality of condensing units.

この構成によれば、レーザ発振器で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器で生成された1つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。 According to this configuration, a plurality of laser beams generated by the laser oscillator can be emitted to the outside at the same time, and one or more laser beams generated by the laser oscillator can be emitted toward different locations. .

本発明に係るレーザ加工装置は、上記さらなる別のレーザ発振器と、複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、前記偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とする。 A laser processing apparatus according to the present invention includes at least another laser oscillator, a laser beam output head attached to each of the output ends of the plurality of transmission fibers, and a controller for controlling the operation of the polarizing member. It is characterized by having

この構成によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。 According to this configuration, it is possible to easily switch the laser beams and distribute the laser beams, so that the productivity of the laser processing process can be improved.

以上説明したように、本発明に係るレーザ発振器によれば、簡単な構成及び操作でレーザビームの切り替えや、レーザビームの分配が可能となる。また、本発明に係るレーザ加工装置によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。 As described above, according to the laser oscillator of the present invention, it is possible to switch laser beams and distribute laser beams with a simple configuration and operation. Further, according to the laser processing apparatus according to the present invention, since switching of laser beams and distribution of laser beams can be performed easily, productivity of the laser processing process can be improved.

本発明の実施形態1に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. ビーム結合器の内部構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the internal configuration of a beam combiner; レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the internal configuration of the beam coupler when the laser beam emitting units are switched; レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the internal configuration of a beam combiner when splitting laser beams; 分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the internal configuration of a beam combiner when the output ratio of distributed laser beams is changed; 本発明の実施形態2に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the internal configuration of a beam combiner when distributing laser beams according to Embodiment 2 of the present invention; 分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す別の模式図である。FIG. 8 is another schematic diagram showing the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beams is changed; 分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成を示すさらなる別の模式図である。FIG. 11 is still another schematic diagram showing the internal configuration of the beam combiner when the power ratio of the distributed laser beams is further changed; 本発明の実施形態3に係るレーザ加工装置の使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applicability or its uses.

(実施形態1)
[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を、図2は、ビーム結合器の内部構成の模式図を、図3は、レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。
(Embodiment 1)
[Configuration of laser processing device]
FIG. 1 shows the configuration of a laser processing apparatus according to this embodiment, FIG. 2 is a schematic diagram of the internal configuration of a beam combiner, and FIG. , respectively.

レーザ加工装置100は、レーザ発振器10とレーザビーム出射ヘッド30,31と伝送ファイバ40,41と制御部50とを備えている。レーザ発振器10と伝送ファイバ40,41におけるレーザビームLB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40,41におけるレーザビームが出射される端部を、以下、単に出射端という。)とは筐体70内に収容されている。また、レーザ発振器10は図示しない電源から電力が供給されてレーザ発振を行う。 The laser processing apparatus 100 includes a laser oscillator 10 , laser beam emission heads 30 and 31 , transmission fibers 40 and 41 and a controller 50 . The ends of the laser oscillator 10 and the transmission fibers 40 and 41 where the laser beam LB is incident (hereinafter referred to simply as the input ends). ) are accommodated in the housing 70 . Also, the laser oscillator 10 is supplied with power from a power source (not shown) to perform laser oscillation.

レーザ発振器10は、複数のレーザモジュール11とビーム結合器12と複数の集光ユニット20と、を有している。レーザモジュール11は、異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザダイオードまたはレーザアレイからなり、レーザモジュール11内で波長合成されたレーザビームが各レーザモジュール11からそれぞれ出射される。なお、複数のレーザモジュール11からそれぞれ出射された第1~第4のレーザビームLB1~LB4(図2参照)はいずれも、レーザモジュール11から出射された時点で主たる偏光状態がTE偏光(第1の偏光状態)であり、その偏光比(TE偏光成分の強度/全体の光強度)は95%~97%程度である。 The laser oscillator 10 has a plurality of laser modules 11 , a beam coupler 12 and a plurality of condensing units 20 . The laser module 11 is composed of a plurality of laser diodes or laser arrays that emit laser beams of different wavelengths. All of the first to fourth laser beams LB1 to LB4 (see FIG. 2) respectively emitted from the plurality of laser modules 11 have a main polarization state of TE polarization (first ), and the polarization ratio (intensity of TE polarized component/total light intensity) is about 95% to 97%.

第1~第4のレーザビームLB1~LB4は、ビーム結合器12内で1つまたは2つ以上のレーザビームに結合される(以下、単に結合レーザビームと呼ぶことがある)。また、後述するように、ビーム結合器12内でのレーザビームの光路切替えや分配により複数の結合レーザビームが同時に生成された場合は、ビーム結合器12から複数の集光ユニット20に対してそれぞれ結合レーザビームが出射される。上記の光路切替え動作については後で詳述する。また、集光ユニット20に入射されたレーザビームLBは、集光ユニット20の内部に配設された集光レンズ(図示せず)によって集光され、所定の倍率でビーム径が縮小されて伝送ファイバ40又は41に入射され、レーザビーム出射ヘッド30又は31から出射される。レーザ発振器10をこのような構成とすることで、レーザビーム出力が数kWを超える高出力のレーザ加工装置100を得ることができる。なお、本実施形態におけるレーザ発振器10は、レーザ出力1kWのレーザモジュール11を4個搭載しており、その最大出力は4kWである。ただし、これに特に限定されず、レーザモジュール11の個々の出力や、レーザ発振器10へのレーザモジュール11の搭載個数は、レーザ加工装置100の要求仕様等に応じて適宜変更されうる。 The first to fourth laser beams LB1 to LB4 are combined into one or more laser beams in the beam combiner 12 (hereinafter sometimes simply referred to as combined laser beams). Further, as will be described later, when a plurality of combined laser beams are simultaneously generated by switching or distributing the optical paths of the laser beams in the beam combiner 12, the beam combiner 12 to the plurality of condensing units 20, respectively. A combined laser beam is emitted. The optical path switching operation will be described in detail later. In addition, the laser beam LB incident on the light-collecting unit 20 is collected by a light-collecting lens (not shown) disposed inside the light-collecting unit 20, and the beam diameter is reduced by a predetermined magnification before being transmitted. It enters the fiber 40 or 41 and is emitted from the laser beam emission head 30 or 31 . By configuring the laser oscillator 10 in this manner, it is possible to obtain a high-power laser processing apparatus 100 with a laser beam output exceeding several kW. Note that the laser oscillator 10 in this embodiment includes four laser modules 11 each having a laser output of 1 kW, and its maximum output is 4 kW. However, it is not particularly limited to this, and individual outputs of the laser modules 11 and the number of the laser modules 11 mounted on the laser oscillator 10 can be appropriately changed according to the required specifications of the laser processing apparatus 100 and the like.

ビーム結合器12は、第1~第4の光入射部LI1~LI4と第1及び第2の光出射部LO1,LO2とを有している。第1~第4の入射部LI1~LI4は、ビーム結合器12の同じ面に、また、第1及び第2の光出射部LO1,LO2はビーム結合器12の別の面にそれぞれ設けられている。また、図2,3に示すように、ビーム結合器12は、内部に第1~第5のミラー(第1~第5の光反射部材)M1~M5と、第1~第3の偏光ビームスプリッタPBS1~PBS3と第1及び第2の1/2波長板HWP1(第1の偏光部材),HWP2(第2の偏光部材)と第1及び第2のビームダンパDP1,DP2とを有している。このうち、第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2はビーム結合器12内で移動可能に構成されている。また、第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2は、それぞれ入射したレーザビームの偏光状態を変化させて出射する偏光部材である。なお、第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2を移動させるアクチュエータに関しては図示及びその説明を省略している。 The beam combiner 12 has first to fourth light entrance sections LI1 to LI4 and first and second light exit sections LO1 and LO2. The first to fourth light entrance sections LI1 to LI4 are provided on the same surface of the beam combiner 12, and the first and second light exit sections LO1 and LO2 are provided on separate surfaces of the beam combiner 12. ing. 2 and 3, the beam combiner 12 includes first to fifth mirrors ( first to fifth light reflecting members) M1 to M5 and first to third polarized beams. It has splitters PBS1 to PBS3, first and second half- wave plates HWP1 ( first polarizing member), HWP2 ( second polarizing member), and first and second beam dampers DP1, DP2. . Of these, the first and second half- wave plates HWP1 and HWP2 are configured to be movable within the beam combiner 12. As shown in FIG. The first and second half- wave plates HWP1 and HWP2 are polarizing members that change the polarization state of the incident laser beam and emit it. The illustration and description of the actuators for moving the first and second half- wave plates HWP1 and HWP2 are omitted.

集光ユニット20は、内部に集光レンズ(図示せず)を有しており、集光レンズは、伝送ファイバ40又は41の入射端において、それぞれの伝送ファイバのコア径よりも小さいスポット径となるようにレーザビームLBを集光する。また、集光ユニット20は図示しないコネクタを有し、コネクタには伝送ファイバ40又は41の入射端が接続されている。また、集光ユニット20では、ビーム結合器12内で結合されてビーム結合器12の外に出射されるレーザビームの本数に応じて、あるいは、ビーム結合器12の光出射部の個数に応じて、ビーム結合器12から出射されるレーザビームの光路上に集光レンズを設けている。それ以外の光学部品、例えば、ビーム整形のためのコリメータレンズ等を各レーザビームの光路上にそれぞれ配置するようにしてもよい。 The condenser unit 20 has a condenser lens (not shown) inside, and the condenser lens has a spot diameter smaller than the core diameter of each transmission fiber at the incident end of the transmission fiber 40 or 41. The laser beam LB is condensed so that The light collecting unit 20 also has a connector (not shown) to which the incident end of the transmission fiber 40 or 41 is connected. In addition, in the light collecting unit 20, according to the number of laser beams that are combined in the beam combiner 12 and emitted outside the beam combiner 12, or according to the number of light emitting portions of the beam combiner 12, , a condenser lens is provided on the optical path of the laser beam emitted from the beam combiner 12 . Other optical components such as a collimator lens for beam shaping may be arranged on the optical path of each laser beam.

なお、以降の説明において、レーザビームLBが集光レンズユニット20に向かう進行方向をX方向、複数のレーザモジュール11の配列方向をY方向、X方向及びY方向と直交する方向をZ方向とそれぞれ呼ぶことがある。 In the following description, the direction in which the laser beam LB travels toward the condenser lens unit 20 is the X direction, the arrangement direction of the plurality of laser modules 11 is the Y direction, and the direction orthogonal to the X and Y directions is the Z direction. I may call

伝送ファイバ40又は41は、集光ユニット20から受け取ったレーザビームLBをレーザビーム出射ヘッド30又は31に伝送する。また、図示しないが、伝送ファイバ40,41はコアの周りにコアよりも屈折率の低いクラッドが設けられ、クラッドの表面は被膜で覆われている。 The transmission fiber 40 or 41 transmits the laser beam LB received from the focusing unit 20 to the laser beam emission head 30 or 31 . Although not shown, the transmission fibers 40 and 41 are provided with a clad having a lower refractive index than the core around the core, and the surface of the clad is covered with a film.

レーザビーム出射ヘッド30又は31は、伝送ファイバ40又は41で伝送されたレーザビームLBを図示しないワークに向けて照射する。 The laser beam emitting head 30 or 31 irradiates the laser beam LB transmitted by the transmission fiber 40 or 41 toward a work (not shown).

制御部50は、レーザ発振器10のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器10に接続された電源(図示せず)に対して出力電圧やオン時間等の制御信号を供給することにより、各レーザモジュール11のレーザ発振制御を行う。各レーザモジュール11に対して個別にレーザ発振制御を行うことも可能である。例えば、レーザモジュール11毎にレーザ発振出力やオン時間等を異ならせるようにしてもよい。また、制御部50は、ビーム結合器12内に配置された第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2やその他の光学部品の動作、具体的には、第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2等に連結されたアクチュエータ(図示せず)の動作を制御する。なお、制御部50は、レーザビーム出射ヘッド30が取り付けられたマニピュレータ(図示せず)の動作を制御してもよい。 The control unit 50 controls laser oscillation of the laser oscillator 10 . Specifically, laser oscillation control of each laser module 11 is performed by supplying a control signal such as an output voltage and ON time to a power supply (not shown) connected to the laser oscillator 10 . It is also possible to individually control laser oscillation for each laser module 11 . For example, each laser module 11 may have a different laser oscillation output, ON time, or the like. The control unit 50 also controls the operation of the first and second half- wave plates HWP1 and HWP2 arranged in the beam coupler 12 and other optical components, specifically, the first and second half-wave plates HWP1 and HWP2. It controls the operation of actuators (not shown) connected to the /2 wave plates HWP1, HWP2, and so on. Note that the controller 50 may control the operation of a manipulator (not shown) to which the laser beam emitting head 30 is attached.

[レーザビーム出射部の切替え動作について]
図2,3に示すように、本実施形態に係るレーザ発振器10では、ビーム結合器12から出射されるレーザビームLBを第1及び第2の光出射部LO1,LO2のどちらから出射させるかを切り替えることが可能である。これにより、レーザビームLBをレーザビーム出射ヘッド30から出射させるか、あるいは、レーザビーム出射ヘッド31から出射させるかを切り替えることができる。以下、このことについて詳述する。
[Switching operation of the laser beam emitting part]
As shown in FIGS. 2 and 3, in the laser oscillator 10 according to the present embodiment, the laser beam LB emitted from the beam coupler 12 can be emitted from either the first or second light emitting portion LO1 or LO2. It is possible to switch. Thereby, it is possible to switch between emitting the laser beam LB from the laser beam emitting head 30 and emitting from the laser beam emitting head 31 . This will be described in detail below.

まず、第1の光出射部LO1からレーザビームLBを出射させる場合について考える。図2に示すように、第1~第4の光入射部LI1~LI4からそれぞれビーム結合器12内に入射された第1~第4のレーザビームLB1~LB4は同じ方向、この場合はZ方向に進行する。このうち、第1のレーザビームLB1は第1のミラーM1で反射されて第2のミラーM2に向かい、第2のミラーM2で再度変更されて再びZ方向に進行する。第2のレーザビームLB2は第2のミラーM2の近傍を抜けてZ方向に直進し、第1のレーザビームLB1とともに第1の偏光ビームスプリッタPBS1に入射される。なお、第1の偏光ビームスプリッタPBS1に入射される直前において、第1のレーザビームLB1は、第2のレーザビームLB2の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。 First, consider the case where the laser beam LB is emitted from the first light emitting portion LO1. As shown in FIG. 2, the first to fourth laser beams LB1 to LB4 that enter the beam combiner 12 from the first to fourth light incidence portions LI1 to LI4 are directed in the same direction, in this case, the Z direction. proceed to Among them, the first laser beam LB1 is reflected by the first mirror M1, directed to the second mirror M2, changed again by the second mirror M2, and travels in the Z direction again. The second laser beam LB2 passes through the vicinity of the second mirror M2, travels straight in the Z direction, and enters the first polarization beam splitter PBS1 together with the first laser beam LB1. Immediately before entering the first polarization beam splitter PBS1, the first laser beam LB1 travels in parallel with the optical path of the second laser beam LB2 with a predetermined interval.

第1の偏光ビームスプリッタPBS1に入射された第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち、TEE偏光成分以外の成分、つまり、TM偏光(第2の偏光状態)成分は、第1の偏光ビームスプリッタPBS1で反射されて第1のビームダンパDP1に入射し、吸収される。これにより、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過する第1及び第2のレーザビームLB1,LB2はTE偏光成分のみとなる。 Among the first and second laser beams LB1 and LB2 incident on the first polarization beam splitter PBS1, the component other than the TEE polarization component, that is, the TM polarization (second polarization state) component is the first polarization. It is reflected by the beam splitter PBS1, enters the first beam damper DP1, and is absorbed. As a result, the first and second laser beams LB1 and LB2 that pass through the first polarization beam splitter PBS1 have only TE polarization components.

一方、第3のレーザビームLB3は、第3のミラーM3で反射されてY方向に進行し第2の偏光ビームスプリッタPBS2に向かう。また、第4のレーザビームLB4は、第4のミラーM4で反射されて、第3のレーザビームLB3の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけてY方向に進行し、第3のミラーM3の近傍を抜けて第2の偏光ビームスプリッタPBS2に向かう。 On the other hand, the third laser beam LB3 is reflected by the third mirror M3 and travels in the Y direction toward the second polarization beam splitter PBS2. Further, the fourth laser beam LB4 is reflected by the fourth mirror M4, travels in the Y direction parallel to the optical path of the third laser beam LB3 with a predetermined interval, and reaches the third mirror M3. , toward the second polarizing beam splitter PBS2.

第2の偏光ビームスプリッタPBS2に入射された第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち、TM偏光成分は、第2の偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて第2のビームダンパDP2に入射し、吸収される。これにより、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過する第3及び第4のレーザビームLB3,LB4はTE偏光成分のみとなる。 Of the third and fourth laser beams LB3 and LB4 incident on the second polarizing beam splitter PBS2, the TM polarized component is reflected by the second polarizing beam splitter PBS2 and enters the second beam damper DP2, be absorbed. As a result, the third and fourth laser beams LB3 and LB4 that pass through the second polarization beam splitter PBS2 have only TE polarized components.

第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過した第1及び第2のレーザビームLB1,LB2は、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。第1及び第2のレーザビームLB1,LB2は、偏光ビームスプリッタPBSを透過して、そのまま第1の光出射部LO1に向かう。 The first and second laser beams LB1 and LB2 transmitted through the first polarization beam splitter PBS1 enter the third polarization beam splitter PBS3. The first and second laser beams LB1 and LB2 pass through the polarizing beam splitter PBS and proceed directly to the first light emitting section LO1.

一方、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過した第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に第1の1/2波長板HWP1が配置されるようにすると、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は偏光状態が変化される。つまり、TE偏光からそれ以外の偏光状態、この場合はTM偏光状態に変化される。TM偏光に変化された第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射される。ここで、第3の偏光ビームスプリッタPBS3は、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の進行方向をY方向からZ方向に変化させるように配置されている。つまり、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の進行方向と45°の角度をなすように配置されている。また、第3の偏光ビームスプリッタPBS3は、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の進行方向とも45°の角度をなすように配置されている。このため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射された第3及び第4のレーザビームLB3,LB4はZ方向に進行して、そのまま第1の光出射部LO1に向かう。 On the other hand, if the first half-wave plate HWP1 is arranged on the optical paths of the third and fourth laser beams LB3 and LB4 that have passed through the second polarization beam splitter PBS2, the third and fourth The polarization states of the laser beams LB3 and LB4 are changed. That is, the TE polarization is changed to another polarization state, in this case, the TM polarization state. The third and fourth laser beams LB3 and LB4 changed to TM polarized light are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3. Here, the third polarization beam splitter PBS3 is arranged so as to change the direction of travel of the third and fourth laser beams LB3 and LB4 from the Y direction to the Z direction. That is, they are arranged so as to form an angle of 45° with the direction of travel of the third and fourth laser beams LB3 and LB4. Also, the third polarizing beam splitter PBS3 is arranged to form an angle of 45° with the traveling directions of the first and second laser beams LB1 and LB2. Therefore, the third and fourth laser beams LB3 and LB4 reflected by the third polarizing beam splitter PBS3 travel in the Z direction and head straight toward the first light emitting portion LO1.

ここで、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過した以降の第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうちいずれか一方と、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射された以降の第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうちいずれか一方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器12内の各部が配置されている。また、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過した以降の第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち他方と、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射された以降の第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち他方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器12内の各部が配置されている。本実施形態では、図2に示すように、第3の偏光ビームスプリッタPBS3から第1の光出射部LO1に到るまで、第1のレーザビームLB1と第4のレーザビームLB4とが同じ光軸となるように、また、第2のレーザビームLB2と第3のレーザビームLB3とが同じ光軸となるように、第1~第4の光入射部LI1~LI4や第1~第4のミラーM1~M4や第3の偏光ビームスプリッタPBS3の配置が決められている。 Here, one of the first and second laser beams LB1 and LB2 after passing through the third polarization beam splitter PBS3 and the third and second laser beams after being reflected by the third polarization beam splitter PBS3 Each part in the beam combiner 12 is arranged so that one of the four laser beams LB3 and LB4 has the same optical axis. Further, the other of the first and second laser beams LB1 and LB2 after passing through the third polarization beam splitter PBS3 and the third and fourth laser beams after being reflected by the third polarization beam splitter PBS3 Each part in the beam coupler 12 is arranged so that the other of the beams LB3 and LB4 has the same optical axis. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first laser beam LB1 and the fourth laser beam LB4 have the same optical axis from the third polarizing beam splitter PBS3 to the first light emitting part LO1. and so that the second laser beam LB2 and the third laser beam LB3 have the same optical axis, the first to fourth light incident portions LI1 to LI4 and the first to fourth mirrors The arrangement of M1 to M4 and the third polarizing beam splitter PBS3 is determined.

このように第1~第4のレーザビームLB1~LB4を第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射させることで、第1~第4のレーザビームLB1~LB4は1本のレーザビームLBに結合されて第1の光出射部LO1から出射される。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射されたレーザビームLBは、伝送ファイバ40を通ってレーザビーム出射ヘッド30から出射される。 By causing the first to fourth laser beams LB1 to LB4 to enter the third polarization beam splitter PBS3 in this way, the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are combined into one laser beam LB. The light is emitted from the first light emitting portion LO1. Also, in this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the laser beam LB emitted from the condensing unit 20 passes through the transmission fiber 40 and is emitted from the laser beam emission head 30 .

次に、第2の光出射部LO2からレーザビームLBを出射させる場合について考える。図3に示すように、第1~第4の光入射部LI1~LI4や第1~第4のミラーM1~M4や第1~第3の偏光ビームスプリッタPBS1~PBS3及び第1及び第2のビームダンパDP1,DP2の配置は図2に示す配置と同様である。また、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までの第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路と第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路も図2に示すのと同様である。一方、図3に示すように、第1の1/2波長板HWP1が第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路外に退避される一方、第2の1/2波長板HWP2が移動して、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路上に配置される。このことにより、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過してY方向に直進する一方、第2の1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化された第1及び第2のレーザビームLB1,LB2は第3の偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Z方向からY方向に進行方向が変えられて直進する。 Next, consider the case where the laser beam LB is emitted from the second light emitting portion LO2. As shown in FIG. 3, first to fourth light incident portions LI1 to LI4, first to fourth mirrors M1 to M4, first to third polarization beam splitters PBS1 to PBS3, and first and second beam splitters PBS1 to PBS3. The arrangement of the beam dampers DP1 and DP2 is the same as that shown in FIG. Also, the optical paths of the first and second laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the first polarization beam splitter PBS1 and the third and fourth laser beams immediately after passing through the second polarization beam splitter PBS2 are shown. The optical paths of LB3 and LB4 are also the same as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3, the first half-wave plate HWP1 is retracted outside the optical paths of the third and fourth laser beams LB3 and LB4, while the second half-wave plate HWP2 is moved. and placed on the optical paths of the first and second laser beams LB1 and LB2 that pass through the first polarizing beam splitter PBS1 and enter the third polarizing beam splitter PBS3. As a result, the third and fourth laser beams LB3 and LB4 pass through the third polarization beam splitter PBS3 and travel straight in the Y direction, while being converted into TM polarized light by the second half-wave plate HWP2. The first and second laser beams LB1 and LB2 are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, change their traveling direction from the Z direction to the Y direction, and travel straight.

なお、図3に示すように、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射された第1のレーザビームLB1と第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過した第4のレーザビームLB4とが同じ光軸となるように、また、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射された第2のレーザビームLB2と第4の偏光ビームスプリッタPBS4を透過した第3のレーザビームLB3とが同じ光軸となるように、第1~第4の光入射部LI1~LI4や第1~第4のミラーM1~M4や第3の偏光ビームスプリッタPBS3の配置が決められている。 As shown in FIG. 3, the first laser beam LB1 reflected by the third polarization beam splitter PBS3 and the fourth laser beam LB4 transmitted through the third polarization beam splitter PBS3 have the same optical axis. Also, the second laser beam LB2 reflected by the third polarization beam splitter PBS3 and the third laser beam LB3 transmitted through the fourth polarization beam splitter PBS4 have the same optical axis . Arrangements of the first to fourth light incident portions LI1 to LI4, the first to fourth mirrors M1 to M4, and the third polarization beam splitter PBS3 are determined.

このように第3の偏光ビームスプリッタPBS3で結合された第1~第4のレーザビームLB1~LB4は1本のレーザビームLBに結合されて第5のミラーM5で反射される。第5のミラーM5は、第3の偏光ビームスプリッタPBS3とY方向で所定の間隔、この場合は、第1の光出射部LO1と第2の光出射部LO2とのY方向の間隔に相当する間隔をあけて設けられている。第5のミラーM5で反射されたレーザビームLBが第2の光出射部LO2から出射される。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射されたレーザビームLBは、伝送ファイバ41を通ってレーザビーム出射ヘッド31から出射される。 The first to fourth laser beams LB1 to LB4 thus combined by the third polarization beam splitter PBS3 are combined into one laser beam LB and reflected by the fifth mirror M5. The fifth mirror M5 corresponds to a predetermined distance in the Y direction from the third polarizing beam splitter PBS3, in this case, the distance in the Y direction between the first light exit LO1 and the second light exit LO2. are provided at intervals. The laser beam LB reflected by the fifth mirror M5 is emitted from the second light emitting portion LO2. Also, in this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1 , the laser beam LB emitted from the condensing unit 20 passes through the transmission fiber 41 and is emitted from the laser beam emission head 31 .

[レーザビーム分配及び出力比の変更動作について]
図4は、本実施形態に係る、レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図、図5は、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。なお、図4,5に示すビーム結合器12は、図2,3に示すビーム結合器12と同じであり、内部の構造も図2,3に示す構造と同じである。
[Regarding laser beam distribution and output ratio change operation]
FIG. 4 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when splitting the laser beams according to this embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the split laser beams is changed. Figures are shown respectively. The beam combiner 12 shown in FIGS. 4 and 5 is the same as the beam combiner 12 shown in FIGS. 2 and 3, and the internal structure is also the same as that shown in FIGS.

第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2の配置、特に第2の1/2波長板HWP2を所定に位置に移動させることで、第1及び第2の光出射部LO1及びLO2の両方からレーザビームを出射させることができ、また、その出力比を変更させることができる。以下、このことについて詳述する。 By disposing the first and second half- wave plates HWP1 and HWP2, particularly by moving the second half-wave plate HWP2 to a predetermined position, the first and second light emitting portions LO1 and LO2 Laser beams can be emitted from both, and the output ratio can be changed. This will be described in detail below.

まず、第1及び第2の光出射部LO1及びLO2から同じ出力のレーザビームLBA,LBBをそれぞれ出射させる場合について考える。図4に示すように、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までの第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路と第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路は図2,3に示すのと同様である。 First, consider the case where laser beams LBA and LBB having the same output are emitted from the first and second light emitting portions LO1 and LO2, respectively. As shown in FIG. 4, the optical paths of the first and second laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the first polarizing beam splitter PBS1 and the third and second laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the second polarizing beam splitter PBS2. The optical paths of the fourth laser beams LB3 and LB4 are the same as shown in FIGS.

一方、図4に示すように、第1の1/2波長板HWP1が、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に配置され、かつ、第2の1/2波長板HWP2が、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路上に配置される。第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、第1の1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、第1の光出射部LO1に向かう。また、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2も、第2の1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Y方向に直進し、第5のミラーM5に向かう。第5のミラーM5で反射された第1及び第2のレーザビームLB1,LB2はY方向からZ方向に進行方向が変えられて第2の光出射部LO2に向かう。なお、第3の偏光ビームスプリッタPBS3において、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2が反射される反射面と、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4が反射される反射面とは互いに対向する面である。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the first half-wave plate HWP1 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and enters the third polarization beam splitter PBS3 . The second half-wave plate HWP2, which is placed on the optical paths of the laser beams LB3 and LB4, passes through the first polarization beam splitter PBS1 and enters the third polarization beam splitter PBS3 . 1 and 2 on the optical paths of the first and second laser beams LB1 and LB2. Since the third and fourth laser beams LB3 and LB4 are changed to TM-polarized light by the first half-wave plate HWP1, they are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and reach the first toward the light exit portion LO1. Also, since the first and second laser beams LB1 and LB2 are also changed to TM-polarized light by the second half-wave plate HWP2, they are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travel straight in the Y direction, Head to the fifth mirror M5. The traveling directions of the first and second laser beams LB1 and LB2 reflected by the fifth mirror M5 are changed from the Y direction to the Z direction and head toward the second light emitting portion LO2. In the third polarizing beam splitter PBS3, the reflecting surface that reflects the first and second laser beams LB1 and LB2 and the reflecting surface that reflects the third and fourth laser beams LB3 and LB4 are mutually They are facing surfaces.

その結果、第3のレーザビームLB3と第4のレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBAが第1の光出射部LO1から、第1のレーザビームLB1と第2のレーザビームLB2とが結合されたレーザビームLBBが第2の光出射部LO2からそれぞれ出射される。本実施形態において、第1~第4のレーザビームLB1~LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は1:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された2本のレーザビームLBA,LBBは、伝送ファイバ40,41をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31からそれぞれ同じ出力で出射される。 As a result, the laser beam LBA, which is the combination of the third laser beam LB3 and the fourth laser beam LB4, is emitted from the first light emitting unit LO1, and the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are combined. The laser beams LBB thus formed are emitted from the second light emitting portion LO2. In this embodiment, since the first to fourth laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the second light emitting portion The power ratio with the laser beam LBB emitted from LO2 is 1:1. Further, in this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the two laser beams LBA and LBB emitted from the light condensing unit 20 pass through the transmission fibers 40 and 41, respectively, from the laser beam emission heads 30 and 31. Each emits the same output.

次に、第1の光出射部LO1から出射されるレーザビームLBAと第2の光出射部LO2からから出射されるレーザビームLBBとの出力比を変更させる場合について考える。図5に示すように、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までの第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路と第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路は図4に示すのと同様である。 Next, consider the case of changing the output ratio between the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2. As shown in FIG. 5, the optical paths of the first and second laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the first polarizing beam splitter PBS1 and the third and second laser beams LB1 and LB2 immediately after passing through the second polarizing beam splitter PBS2. The optical paths of the fourth laser beams LB3 and LB4 are the same as shown in FIG.

ここで、図4と同様に、第1の1/2波長板HWP1が、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に配置される一方、図5に示すように、第2の1/2波長板HWP2が、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第1のレーザビームLB1の光路上に配置される。第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、第1の1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、第1の光出射部LO1に向かう。また、第1のレーザビームLB1も、第2の1/2波長板HWP2によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3によって反射され、Y方向に直進し、第5のミラーM5に向かう。第5のミラーM5で反射された第1及び第2のレーザビームLB1,LB2はY方向からZ方向に進行方向が変えられて第2の光出射部LO2に向かう。 Here, as in FIG. 4, the first half-wave plate HWP1 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and enters the third polarization beam splitter PBS3 . While placed on the optical paths of the laser beams LB3 and LB4, as shown in FIG. 5, the second half-wave plate HWP2 passes through the first polarization beam splitter PBS1 and passes through the third polarization beam splitter PBS3. is placed on the optical path of the first laser beam LB1 until it is incident on the . Since the third and fourth laser beams LB3 and LB4 are changed to TM-polarized light by the first half-wave plate HWP1, they are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and reach the first toward the light exit portion LO1. Also, the first laser beam LB1 is also changed to TM-polarized light by the second half-wave plate HWP2, so that it is reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travels straight in the Y direction, and passes through the fifth mirror M5. head to The traveling directions of the first and second laser beams LB1 and LB2 reflected by the fifth mirror M5 are changed from the Y direction to the Z direction and head toward the second light emitting portion LO2.

一方、第2のレーザビームLB2は、第2の1/2波長板HWP2を透過しないため、TE偏光のまま、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。このため、第2のレーザビームLB2は、そのまま第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過して、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4と結合される。なお、第3の偏光ビームスプリッタPBS3から第1の光出射部LO1に到るまで第2のレーザビームLB2と第3のレーザビームLB3とは同じ光軸上を進行している。 On the other hand, since the second laser beam LB2 does not pass through the second half-wave plate HWP2, it is incident on the third polarization beam splitter PBS3 as TE polarized light. Therefore, the second laser beam LB2 passes through the third polarization beam splitter PBS3 as it is, and is combined with the third and fourth laser beams LB3 and LB4. The second laser beam LB2 and the third laser beam LB3 travel on the same optical axis from the third polarization beam splitter PBS3 to the first light emitting portion LO1.

その結果、第2~第4のレーザビームLB2~LB4が結合されたレーザビームLBAが第1の光出射部LO1から、第1のレーザビームLB1がレーザビームLBBとして第2の光出射部LO2からそれぞれ出射される。本実施形態において、第1~第4のレーザビームLB1~LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は3:1である。つまり、図4に示す場合に比べて、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとは異なる出力、つまり、上記の出力比で分配されている。 As a result, the laser beam LBA obtained by combining the second to fourth laser beams LB2 to LB4 is emitted from the first light emitting portion LO1, and the first laser beam LB1 is emitted from the second light emitting portion LO2 as the laser beam LBB. emitted respectively. In this embodiment, since the first to fourth laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the second light emitting portion The power ratio with the laser beam LBB emitted from LO2 is 3:1. That is, compared to the case shown in FIG. 4, the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2 have different outputs, that is, the above output distributed in proportion.

また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された2本のレーザビームLBA,LBBは、伝送ファイバ40,41をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31から出力比3:1で出射される。 Further, in this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the two laser beams LBA and LBB emitted from the light condensing unit 20 pass through the transmission fibers 40 and 41, respectively, from the laser beam emission heads 30 and 31. It is emitted with an output ratio of 3:1.

なお、第2の1/2波長板HWP2を、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第2のレーザビームLB2の光路上に配置しても、同様に、第1、第3及び第4のレーザビームLB1,LB3,LB4が結合されたレーザビームLBAが第1の光出射部LO1から、第2のレーザビームLB2がレーザビームLBBとして第2の光出射部LO2からそれぞれ出射され、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は3:1である。また、第1のレーザビームLB1と第4のレーザビームLB4とは同じ光軸上を進行してレーザビームLBAの一部として第1の光出射部LO1から出射される。 Note that the second half-wave plate HWP2 is placed on the optical path of the second laser beam LB2 that passes through the first polarizing beam splitter PBS1 and enters the third polarizing beam splitter PBS3. Similarly, the laser beam LBA, which is a combination of the first, third, and fourth laser beams LB1, LB3, and LB4, is emitted from the first light emitting unit LO1, and the second laser beam LB2 is emitted as the laser beam LBB. 2, and the output ratio between the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2 is 3:1. . Also, the first laser beam LB1 and the fourth laser beam LB4 travel on the same optical axis and are emitted from the first light emitting portion LO1 as part of the laser beam LBA.

[効果等]
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、主たる偏光状態がTE偏光(第1の偏光状態)であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュール11と、これらのレーザモジュール11から出射された第1~第4のレーザビームLB1~LB4を結合して1つ又は2つ以上のレーザビームLBとして出射するビーム結合器12と、ビーム結合器12から出射されたレーザビームLBを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバ40及び/または41に導光する集光ユニット20と、を備えている。
[Effects, etc.]
As described above, the laser oscillator 10 according to the present embodiment includes a plurality of laser modules 11 each emitting a laser beam whose main polarization state is TE polarization (first polarization state), and laser beams emitted from these laser modules 11. a beam combiner 12 that combines the first to fourth laser beams LB1 to LB4 and outputs one or more laser beams LB; and a condensing unit 20 for condensing light to a beam diameter and guiding the light to transmission fibers 40 and/or 41 .

ビーム結合器12は、ビーム結合器12内で結合されたレーザビームLBが出射される第1及び第2の光出射部LO1,LO2と入射したレーザビームをTE偏光からこれと異なるTM偏光(第2の偏光状態)に変化させる複数の偏光部材である第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2と、TE偏光のレーザビームを透過させる一方、TM偏光のレーザビームを反射する第3の偏光ビームスプリッタPBS3と、を少なくとも有している。 The beam combiner 12 has first and second light emitting sections LO1 and LO2 from which the laser beam LB combined in the beam combiner 12 is emitted, and converts the incident laser beam from TE polarized light to TM polarized light (second polarized light). 2 polarization states), and a third half- wave plate HWP1, HWP2 that transmits a TE-polarized laser beam and reflects a TM-polarized laser beam . and a polarizing beam splitter PBS3.

第1の1/2波長板HWP1(第1の偏光部材)は、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち少なくとも1つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、第2の1/2波長板HWP2(第2の偏光部材)は、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち少なくとも1つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられている。 The first half-wave plate HWP1 ( first polarizing member) is positioned between a predetermined position on the optical path of at least one of the third and fourth laser beams LB3 and LB4 and a predetermined position outside the optical path. A second half-wave plate HWP2 ( a second polarizing member) is provided at a predetermined position on the optical path of at least one of the first and second laser beams LB1 and LB2 and outside the optical path. is provided so as to be movable between a predetermined position of

第1~第4のレーザビームLB1~LB4のうち第1及び第2のレーザビームLB1,LB2は、Z方向(第1の方向)に進行して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射される一方、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、Z方向と交差するY方向(第2の方向)に進行して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射される。 Among the first to fourth laser beams LB1 to LB4, the first and second laser beams LB1 and LB2 travel in the Z direction (first direction) and enter the third polarization beam splitter PBS3. , third and fourth laser beams LB3 and LB4 travel in the Y direction (second direction) crossing the Z direction and enter the third polarization beam splitter PBS3.

Z方向に進行する第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に第2の1/2波長板HWP2が配されるか、又はY方向に進行する第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち少なくとも1つのレーザビームの光路上の所定の位置に第1の1/2波長板HWP1が配されることで、第1の1/2波長板HWP1又は第2の1/2波長板HWP2を透過したレーザビームがTM偏光状態に変化する。この場合、第3の偏光ビームスプリッタPBS3によって、それまでの進行方向とは異なる方向、つまり、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射するまでの進行方向がY方向であればZ方向に、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射するまでの進行方向がZ方向であればY方向に反射される。一方、第1の1/2波長板HWP1又は第2の1/2波長板HWP2を透過しないレーザビームは第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過する。 A second half-wave plate HWP2 is disposed at a predetermined position on the optical path of at least one of the first and second laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, or By disposing the first half-wave plate HWP1 at a predetermined position on the optical path of at least one of the traveling third and fourth laser beams LB3 and LB4, the first half-wave plate HWP1 The laser beam transmitted through the wave plate HWP1 or the second half-wave plate HWP2 is changed to the TM polarization state. In this case, by the third polarization beam splitter PBS3, if the direction different from the traveling direction up to that time, that is, the traveling direction until being incident on the third polarization beam splitter PBS3 is the Y direction, If the direction of travel before entering the polarizing beam splitter PBS3 is the Z direction, it is reflected in the Y direction. On the other hand, the laser beam that does not pass through the first half-wave plate HWP1 or the second half-wave plate HWP2 passes through the third polarization beam splitter PBS3.

レーザ発振器10をこのように構成することで、第1の偏光部材である第1の1/2HWP1又は第2の1/2波長板HWP2をレーザビームの光路上に配置するか、または光路外に退避させるという簡単な操作で、第1~第4のレーザビームLB1~LB4のうち、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの進行方向と、第3の偏光ビームスプリッタPBS3より後の進行方向とが異なるレーザビームの本数を調整することができる。つまり、第1~第4のレーザビームLB1~LB4が向う方向を変更したり、異なる方向に向かうレーザビームの本数比を変更したりすることができる。このことにより、第1及び第2の光出射部LO1,LO2のうち、レーザビームLBが出射される光出射部を切り替えたり、第1及び第2の光出射部LO1,LO2から同時にレーザビームLBA,LBBを出射したりすることが可能となる。また、特許文献1に開示されるような外部光学系を用いることがなく、レーザ発振器10内でレーザビームの切替えや分配を行えるため、レーザ発振器10が大型化するのを抑制できる。また、偏光部材として公知の1/2波長板を用いることができ、簡便にレーザ発振器10を構成できる。さらに、第1及び第2の1/2波長板HWP1,HWP2を移動させる機構も簡便なものを用いることができる。 By configuring the laser oscillator 10 in this way, the first 1/2 HWP1 or the second 1/2 wavelength plate HWP2, which is the first polarizing member, can be arranged on the optical path of the laser beam or outside the optical path. With a simple operation of retreating, the direction of travel of the first to fourth laser beams LB1 to LB4 until they are incident on the third polarization beam splitter PBS3 and the direction of travel after the third polarization beam splitter PBS3. The number of laser beams with different directions can be adjusted. That is, it is possible to change the direction in which the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are directed, or to change the number ratio of the laser beams directed in different directions. As a result, of the first and second light emitting portions LO1 and LO2, the light emitting portion from which the laser beam LB is emitted can be switched, or the laser beam LBA can be emitted from the first and second light emitting portions LO1 and LO2 at the same time. , LBB can be emitted. In addition, since switching and distribution of laser beams can be performed within the laser oscillator 10 without using an external optical system as disclosed in Patent Document 1, an increase in the size of the laser oscillator 10 can be suppressed. Also, a well-known half-wave plate can be used as the polarizing member, and the laser oscillator 10 can be configured easily. Furthermore, a simple mechanism can be used for moving the first and second half- wave plates HWP1 and HWP2.

また、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に対して異なる方向から入射するレーザビームの光路に第1の1/2波長板HWP1又は第2の1/2波長板HWP2を挿入することで、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射するレーザビームが反射されるか、あるいは透過するかを制御できる。このことにより、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームと第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過するレーザビームとが同じ光軸となるように第3の偏光ビームスプリッタPBS3で結合されて、第1及び第2の光出射部LO1,LO2のうち少なくとも1つの光出射部からレーザビームLBが出射される。 Further, by inserting the first half-wave plate HWP1 or the second half-wave plate HWP2 in the optical path of the laser beams incident on the third polarization beam splitter PBS3 from different directions, the third It is possible to control whether the laser beam incident on the polarizing beam splitter PBS3 is reflected or transmitted. As a result, the laser beam reflected by the third polarization beam splitter PBS3 and the laser beam transmitted through the third polarization beam splitter PBS3 are combined by the third polarization beam splitter PBS3 so as to have the same optical axis. A laser beam LB is emitted from at least one of the first and second light emitting portions LO1 and LO2.

2つのレーザビームの光軸が同じになるように第3の偏光ビームスプリッタPBS3で結合されることで、ビーム結合器12内で結合されたレーザビームLBのビーム品質を高めることができる。前述したように、第1のレーザビームLB1は、第2のレーザビームLB2の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行し、また、第3のレーザビームLB3は、第4のレーザビームLB4の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。よって、第1~第4のレーザビームLB1~LB4を、ミラー等により単に進行方向を変えて同じ光出射部から出射させた場合、レーザビームLBは、互いに光軸の間隔が離れた第1~第4のレーザビームLB1~LB4の結合ビームとなる。従って、このレーザビームLBのビーム径は大きく拡がるとともに、スポット形状も円形から大きくかけ離れたものになってしまう。 The beam quality of the combined laser beam LB in the beam combiner 12 can be improved by combining the two laser beams with the same optical axis by the third polarization beam splitter PBS3. As described above, the first laser beam LB1 travels parallel to the optical path of the second laser beam LB2 with a predetermined interval, and the third laser beam LB3 travels along the path of the fourth laser beam LB2. It travels parallel to the optical path of LB4 with a predetermined interval. Therefore, when the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are emitted from the same light emitting portion by simply changing the direction of travel by using a mirror or the like, the laser beams LB are emitted from the first to fourth laser beams LB1 to LB4 which are spaced apart from each other by optical axes. It becomes a combined beam of the fourth laser beams LB1 to LB4. Therefore, the diameter of the laser beam LB is greatly expanded, and the shape of the spot is far from circular.

このようなレーザビームLBでワークを加工すると、例えば、切断部の幅が所望の値より大きくなったり、所望の穴あけ加工ができなくなったりするおそれがあった。また、レーザビームLBのスポット径を円形に近づけようとすると、レンズ等の光学部品の点数が増加し、レーザ発振器10が高価になるおそれがあった。 If a workpiece is processed with such a laser beam LB, for example, the width of the cut portion may become larger than a desired value, or the desired drilling process may not be possible. Further, if the spot diameter of the laser beam LB is made closer to a circle, the number of optical parts such as lenses increases, and the laser oscillator 10 may become expensive.

一方、本実施形態によれば、少なくとも2つのレーザビームの光軸が同じ状態でレーザビームLBが生成されることで、その中に含まれるレーザビームの光軸を近接させることができ、レーザビームLBのビーム品質を高めることができる。このことにより、このレーザ発振器10を用いたレーザ加工装置100において、加工品質を向上させることができる。 On the other hand, according to the present embodiment, the laser beam LB is generated with the optical axes of at least two laser beams being the same. The beam quality of LB can be improved. As a result, processing quality can be improved in the laser processing apparatus 100 using this laser oscillator 10 .

第3の偏光ビームスプリッタPBS3とY方向で所定の間隔をあけて設けられた第5のミラーM5(第5の光反射部材)によって、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過したレーザビーム及び第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されたレーザビームのうち少なくとも1つが光路を曲げられて、別の光出射部、例えば、第5のミラーM5に入射しないレーザビームが第1の光出射部LO1から出射される場合、第5のミラーM5に入射したレーザビームが反射されて、第2の光出射部LO2から出射されるようにしてもよい。 The laser beam transmitted through the third polarization beam splitter PBS3 and the third mirror M5 ( fifth light reflecting member) provided at a predetermined distance from the third polarization beam splitter PBS3 in the Y direction are provided . At least one of the laser beams reflected by the polarizing beam splitter PBS3 has its optical path bent, and the laser beam that does not enter another light emitting portion, for example, the fifth mirror M5 is emitted from the first light emitting portion LO1. In this case, the laser beam incident on the fifth mirror M5 may be reflected and emitted from the second light emitting portion LO2.

このようにすることで、簡便な構成でレーザビームLBが出射される光出射部を切り替えることができるし、また、第1及び第2の光出射部LO1,LO2からそれぞれレーザビームLBA,LBBを出射させることもできる。 By doing so, the light emitting portion for emitting the laser beam LB can be switched with a simple configuration, and the laser beams LBA and LBB can be emitted from the first and second light emitting portions LO1 and LO2, respectively. It can also be emitted.

また、Z方向に進行する第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち、光路上に第2の1/2波長板HWP2が配される本数を変更するか、又は、Y方向に進行する第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち、光路上に第1の1/2波長板HWP1が配される本数を変更することで、第1及び第2の光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されたレーザビームLBA,LBBの出力比が変更可能に構成されている。 Alternatively, the number of the second half-wave plate HWP2 arranged on the optical path of the first and second laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction may be changed, or the number of laser beams traveling in the Y direction may be changed. By changing the number of the first half-wave plate HWP1 arranged on the optical path of the third and fourth laser beams LB3 and LB4, The output ratio of the emitted laser beams LBA and LBB can be changed.

図4,5に示した配置に限定されず、レーザ発振器10をこのように構成することによっても、第1及び第2の光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されるレーザビームLBA,LBBの出力比を変えることができる。例えば、図2に示す構成において、第1の1/2波長板HWP1を第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3のレーザビームLB3の光路上又は第4のレーザビームLB4の光路上のいずれかに配置するようにすると、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は、図5に示す構成と同様に3:1となる。また、レーザビームLBAのビーム品質も、図5に示す場合と同じである。 The arrangement is not limited to that shown in FIGS. 4 and 5, and by configuring the laser oscillator 10 in this way, the output of the laser beams LBA and LBB emitted from the first and second light emitting portions LO1 and LO2, respectively, can be changed. You can change the ratio. For example, in the configuration shown in FIG. 2, the third laser beam LB3 passes through the first half-wave plate HWP1, passes through the second polarization beam splitter PBS2, and enters the third polarization beam splitter PBS3. When arranged either on the optical path or on the optical path of the fourth laser beam LB4, the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam emitted from the second light emitting portion LO2 The output ratio with the LBB is 3:1 as in the configuration shown in FIG. Also, the beam quality of the laser beam LBA is the same as in the case shown in FIG.

また、図3に示す構成において、第2の1/2波長板HWP2を第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第1のレーザビームLB1の光路上又は第2のレーザビームLB2の光路上のいずれかに配置するようにすると、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は、1:3となる。第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBのビーム品質は、図5に示す、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBのビーム品質と同等になる。 Further, in the configuration shown in FIG. 3, the first laser beam LB1 passes through the second half-wave plate HWP2, passes through the first polarization beam splitter PBS1, and enters the third polarization beam splitter PBS3. When arranged either on the optical path or on the optical path of the second laser beam LB2, the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam emitted from the second light emitting portion LO2 The output ratio with LBB is 1:3. The beam quality of the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2 is equivalent to the beam quality of the laser beam LB emitted from the first light emitting portion LO1 shown in FIG.

また、第1~第4のレーザビームLB1~LB4のうち、Z方向に進行する第1及び第2のレーザビームLB1,LB2の光路上の所定の位置に第2の1/2波長板HWP2が配され、かつY方向に進行する第3及び第4のLB3,LBの光路上の所定の位置に第1の1/2波長板HWP1が配されることによっても、第1及び第2の光出射部LO1,LO2からそれぞれレーザビームLBA,LBBを出射させることができる。この場合、Z方向に進行する第1及び第2のレーザビームLB1,LB2のうち、光路上に第2の1/2波長板HWP2が配される本数を変更するか、又はY方向に進行する第3及び第4のレーザビームLB3,LB4のうち、光路上に第1の1/2波長板HWP1が配される本数を変更することで、第1及び第2の光出射部LO1,LO2からそれぞれ出射されたレーザビームLBA,LBBの出力比が変更可能に構成されている。 A second half-wave plate HWP2 is placed at a predetermined position on the optical path of the first and second laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction among the first to fourth laser beams LB1 to LB4. The first half-wave plate HWP1 is also arranged at a predetermined position on the optical path of the third and fourth LB3 and LB4 which are arranged and advance in the Y direction . Laser beams LBA and LBB can be emitted from the light emitting portions LO1 and LO2, respectively. In this case, of the first and second laser beams LB1 and LB2 traveling in the Z direction, either the number of the second half-wave plate HWP2 arranged on the optical path is changed, or the number of laser beams traveling in the Y direction is changed. By changing the number of the first half-wave plate HWP1 arranged on the optical path of the third and fourth laser beams LB3 and LB4, The output ratio of the emitted laser beams LBA and LBB can be changed.

例えば、図5に示す構成において、第1の1/2波長板HWP1を第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上から退避させると、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBとの出力比は1:3となる。ただし、この場合は、第2の光出射部LO2から出射されたレーザビームLBBにおいて、第1、第3及び第4のレーザビームLB1,LB3,LB4の光軸は互いに所定の間隔があけられているため、レーザビームLBBのビーム品質は、図5に示す、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAのビーム品質に比べて低下する。 For example, in the configuration shown in FIG. 5, the third and fourth laser beams pass through the first half-wave plate HWP1 through the second polarization beam splitter PBS2 and enter the third polarization beam splitter PBS3. When the beams LB3 and LB4 are retracted from the optical path, the output ratio between the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2 is 1:3. Become. However, in this case, in the laser beam LBB emitted from the second light emitting portion LO2, the optical axes of the first, third and fourth laser beams LB1, LB3 and LB4 are spaced apart from each other by a predetermined distance. Therefore, the beam quality of the laser beam LBB is lower than that of the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 shown in FIG.

なお、光入射部や光出射部の個数は、レーザ発振器10の仕様等に応じてそれぞれ適宜変更されうる。それに応じて、レーザビームの出力比も適宜変更されうる。 Note that the number of the light incident portions and the number of light emitting portions can be appropriately changed according to the specifications of the laser oscillator 10 and the like. Accordingly, the output ratio of the laser beams can also be changed as appropriate.

また、集光ユニット20は、ビーム結合器12内で結合されてビーム結合器12の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の集光ユニット20のそれぞれに伝送ファイバが接続されている。本実施形態では、2つの集光ユニット20に伝送ファイバ40,41がそれぞれ接続されている。 A plurality of light collecting units 20 are provided according to the number of laser beams that are combined in the beam combiner 12 and emitted outside the beam combiner 12, and each of the light collecting units 20 has a transmission fiber. is connected. In this embodiment, transmission fibers 40 and 41 are connected to two condensing units 20, respectively.

このような構成とすることで、レーザ発振器10で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器10で生成された1つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。 With such a configuration, a plurality of laser beams generated by the laser oscillator 10 can be emitted to the outside at the same time, and one or more laser beams generated by the laser oscillator 10 can be directed to different locations. can be emitted.

なお、第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでに、第1及び第2の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS2を用いて、第1~第4のレーザビームLB1~LB4のTE偏光成分以外の成分をカットすることで、第1の光出射部LO1及び/又は第2の光出射部LO2から意図しないレーザビームが出射されるのを防止することができる。また、第1の光出射部LO1及び/又は第2の光出射部LO2から出射されるレーザビームLB又はLBA,LBBの出力を正確に規定することができる。 Note that components other than the TE polarized components of the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are separated by using the first and second polarizing beam splitters PBS1 and PBS2 before being incident on the third polarizing beam splitter PBS3. , it is possible to prevent an unintended laser beam from being emitted from the first light emitting portion LO1 and/or the second light emitting portion LO2. Moreover, the output of the laser beam LB or LBA, LBB emitted from the first light emitting portion LO1 and/or the second light emitting portion LO2 can be accurately defined.

(実施形態2)
図6Aは、本実施形態に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図を、図6Bは、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図を、図6Cは、分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。
(Embodiment 2)
FIG. 6A is a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when distributing the laser beams according to the present embodiment, and FIG. 6B is the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beams is changed. , and FIG. 6C shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam combiner when the output ratio of the distributed laser beams is further changed.

本実施形態に示す構成と実施形態1に示す構成とでは、以下の点で異なる。まず、本実施形態に示す構成では、光出射部の個数が3つに増えている(第1~第3の光出射部LO1~LO3)。また、第1、第2及び第5のミラーM1,M2,M5と第2の1/2波長板HWP2とが省略され、代わりに、第4~第6の偏光ビームスプリッタPBS4~PBS6と第3及び第4の1/2波長板HWP3,HWP4(第3及び第4の偏光部材)とビームダンパ3とが追加されている。なお、第1~第4の入射部LI1~LI4と第3及び第4のミラーM3,M4と第1~第3の偏光ビームスプリッタPBS1~PBS3と第1及び第2のビームダンパDP1,DP2の配置は実施形態1に示す配置と同じである。 The configuration shown in this embodiment and the configuration shown in Embodiment 1 are different in the following points. First, in the configuration shown in this embodiment, the number of light emitting portions is increased to three ( first to third light emitting portions LO1 to LO3). Also, the first, second and fifth mirrors M1, M2, M5 and the second half-wave plate HWP2 are omitted, and instead the fourth to sixth polarizing beam splitters PBS4 to PBS6 and the third and a fourth half- wave plate HWP3, HWP4 (third and fourth polarizing members) and a beam damper 3 are added. Note that the first to fourth light incidence portions LI1 to LI4, the third and fourth mirrors M3 and M4, the first to third polarization beam splitters PBS1 to PBS3, and the first and second beam dampers DP1 and DP2 The arrangement is the same as the arrangement shown in the first embodiment.

本実施形態によれば、第1~第4の光入射部LI1~LI4からそれぞれ入射された第1~第4のレーザビームLB1~LB4をビーム結合器12内で結合して第1~第3の光出射部LO1~LO3のいずれか、あるいはそれぞれから出射させることができる。以下、このことについて詳述する。 According to this embodiment, the first to fourth laser beams LB1 to LB4 incident from the first to fourth light incident portions LI1 to LI4 are combined in the beam combiner 12 to form the first to third laser beams LB1 to LB4. can be emitted from any one or each of the light emitting portions LO1 to LO3. This will be described in detail below.

図6Aに示すように、第1の偏光ビームスプリッタPBS1を透過した直後までの第2のレーザビームLB2の光路と第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過した直後までの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路は図2~5に示すのと同様である。 As shown in FIG. 6A, the optical path of the second laser beam LB2 immediately after passing through the first polarizing beam splitter PBS1 and the third and fourth laser beams immediately after passing through the second polarizing beam splitter PBS2. The optical paths of LB3 and LB4 are the same as shown in FIGS.

一方、図6Aに示すように、第1の1/2波長板HWP1が、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に配置される。第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は、第1の1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、第1の光出射部LO1に向かう。一方、第2のレーザビームLB2はTE偏光のまま、第1及び第5の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して第2の光出射部LO2に向かう。同様に、第1のレーザビームLB1はTE偏光のまま、第4及び第6の偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して第3の光出射部LO3に向かう。なお、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光成分は、第1及び第4の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、第1及び第3のビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。 On the other hand, as shown in FIG. 6A, the first half-wave plate HWP1 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and enters the third polarization beam splitter PBS3 . It is arranged on the optical path of the laser beams LB3 and LB4. Since the third and fourth laser beams LB3 and LB4 are changed to TM-polarized light by the first half-wave plate HWP1, they are reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travel straight in the Z direction, and reach the first toward the light exit portion LO1. On the other hand, the second laser beam LB2, which remains TE-polarized, passes through the first and fifth polarization beam splitters PBS1 and PBS5 as they are, and travels toward the second light emitting portion LO2. Similarly, the first laser beam LB1, which is still TE-polarized, is transmitted through the fourth and sixth polarizing beam splitters PBS4 and PBS6 as it is, and travels to the third light emitting portion LO3. The TM polarization components contained in the first and second laser beams LB1 and LB2 are reflected by the first and fourth polarization beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and are sent to the first and third beam dampers DP1 and DP3. absorbed respectively.

その結果、第3のレーザビームLB3と第4のレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBAが第1の光出射部LO1から、第2のレーザビームLB2がレーザビームLBBとして第1の光出射部LO1から、第1のレーザビームLB1がレーザビームLBCとして第3の光出射部LO3からそれぞれ出射される。本実施形態において、第1~第4のレーザビームLB1~LB4は、それぞれ同じレーザ出力(1kW)であるため、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は2:1:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。 As a result, the laser beam LBA obtained by combining the third laser beam LB3 and the fourth laser beam LB4 is emitted from the first light emitting portion LO1, and the second laser beam LB2 is emitted as the laser beam LBB from the first light emitting portion LO1. From the portion LO1, the first laser beam LB1 is emitted from the third light emitting portion LO3 as the laser beam LBC. In this embodiment, since the first to fourth laser beams LB1 to LB4 have the same laser output (1 kW), the output ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 2:1:1. is. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the light condensing unit 20 pass through the transmission fibers 40, 41 and a transmission fiber (not shown), respectively. The beams are emitted from the beam emitting heads 30, 31 and the laser beam emitting head (not shown) at the above output ratio.

また、図6Bに示すように、第1の1/2波長板HWP1が、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第4のレーザビームLB4の光路上に配置され、かつ、第3の1/2波長板HWP3が、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過して第5の偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでの第3のレーザビームLB3の光路上に配置される。第4のレーザビームLB4は、第1の1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、第1の光出射部LO1に向かう。一方、第3のレーザビームLB3は、第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過した後、第3の1/2波長板HWP3によりTM偏光に変化されるため、第5の偏光ビームスプリッタPBS5で反射されてZ方向に直進し、第2の光出射部LO2に向かう。 Further, as shown in FIG. 6B, the first half-wave plate HWP1 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and passes through the fourth laser beam LB4 until it enters the third polarization beam splitter PBS3. and the third laser beam LB3 until the third half-wave plate HWP3 passes through the third polarization beam splitter PBS3 and enters the fifth polarization beam splitter PBS5. is placed on the optical path of Since the fourth laser beam LB4 is changed to TM polarized light by the first half-wave plate HWP1, the fourth laser beam LB4 is reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travels straight in the Z direction, and reaches the first light emitting portion LO1. head to On the other hand, the third laser beam LB3, after passing through the third polarizing beam splitter PBS3, is changed into TM-polarized light by the third half-wave plate HWP3, so that it is reflected by the fifth polarizing beam splitter PBS5. to move straight in the Z direction toward the second light emitting portion LO2.

図6Aに示すのと同様に、第2のレーザビームLB2はTE偏光のまま、第1及び第5の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して第2の光出射部LO2に向かう。また、第1のレーザビームLB1はTE偏光のまま、第4及び第6の偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して第3の光出射部LO3に向かう。なお、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光、成分は、第1及び第4の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、第1及び第3のビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。 As shown in FIG. 6A, the second laser beam LB2 is still TE-polarized and passes through the first and fifth polarizing beam splitters PBS1 and PBS5 as they are, and travels toward the second light emitting portion LO2. Further, the first laser beam LB1, which is still TE polarized, is transmitted through the fourth and sixth polarizing beam splitters PBS4 and PBS6 as it is, and travels to the third light emitting portion LO3. The TM polarized light components contained in the first and second laser beams LB1 and LB2 are reflected by the first and fourth polarizing beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and are reflected by the first and third beam dampers DP1 and DP3. absorbed respectively.

その結果、第4のレーザビームLB4がレーザビームLBAとして第1の光出射部LO1から、第2のレーザビームLB2と第3のレーザビームLB3とが結合されたレーザビームLBBが第2の光出射部LO2から、第1のレーザビームLB1がレーザビームLBCとして第3の光出射部LO3からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は1:2:1である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。 As a result, the fourth laser beam LB4 is emitted from the first light emitting portion LO1 as the laser beam LBA, and the laser beam LBB obtained by combining the second laser beam LB2 and the third laser beam LB3 is the second light emission. From the portion LO2, the first laser beam LB1 is emitted from the third light emitting portion LO3 as the laser beam LBC. In this case, the power ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 1:2:1. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the light condensing unit 20 pass through the transmission fibers 40, 41 and a transmission fiber (not shown), respectively. The beams are emitted from the beam emitting heads 30, 31 and the laser beam emitting head (not shown) at the above output ratio.

また、図6Cに示すように、第1の1/2波長板HWP1が、第2の偏光ビームスプリッタPBS2を透過して第3の偏光ビームスプリッタPBS3に入射されるまでの第3のレーザビームLB3の光路上に配置され、かつ、第4の1/2波長板HWP4が、第5の偏光ビームスプリッタPBS5を透過して第6の偏光ビームスプリッタPBS6に入射されるまでの第4のレーザビームLB4の光路上に配置される。第3のレーザビームLB3は、第1の1/2波長板HWP1によりTM偏光に変化されるため、第3の偏光ビームスプリッタPBS3で反射されてZ方向に直進し、第1の光出射部LO1に向かう。一方、第4のレーザビームLB4は、第3及び第5の偏光ビームスプリッタPBS3PBS5を透過した後、第4の1/2波長板HWP4によりTM偏光に変化されるため、第6の偏光ビームスプリッタPBS6で反射されてZ方向に直進し、第3の光出射部LO3に向かう。 Also, as shown in FIG. 6C, the first half-wave plate HWP1 passes through the second polarization beam splitter PBS2 and passes through the third laser beam LB3 until it enters the third polarization beam splitter PBS3. and the fourth half-wave plate HWP4 passes through the fifth polarizing beam splitter PBS5 and enters the sixth polarizing beam splitter PBS6 . is placed on the optical path of Since the third laser beam LB3 is changed to TM polarized light by the first half-wave plate HWP1, the third laser beam LB3 is reflected by the third polarizing beam splitter PBS3, travels straight in the Z direction, and reaches the first light emitting portion LO1. head to On the other hand, the fourth laser beam LB4 passes through the third and fifth polarizing beam splitters PBS3 and PBS5, and is then converted into TM polarized light by the fourth half-wave plate HWP4 . After being reflected by the splitter PBS6, the light travels straight in the Z direction toward the third light emitting portion LO3.

図6Aに示すのと同様に、第2のレーザビームLB2はTE偏光のまま、第1及び第5の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS5をそのまま透過して第2の光出射部LO2に向かう。また、第1のレーザビームLB1はTE偏光のまま、第4及び第6の偏光ビームスプリッタPBS4,PBS6をそのまま透過して第3の光出射部LO3に向かう。なお、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2に含まれるTM偏光成分は、第1及び第4の偏光ビームスプリッタPBS1,PBS4でそれぞれ反射されて、第1及び第3のビームダンパDP1,DP3にそれぞれ吸収される。 As shown in FIG. 6A, the second laser beam LB2 is still TE-polarized and passes through the first and fifth polarizing beam splitters PBS1 and PBS5 as they are, and travels toward the second light emitting portion LO2. Further, the first laser beam LB1, which is still TE polarized, is transmitted through the fourth and sixth polarizing beam splitters PBS4 and PBS6 as it is, and travels to the third light emitting portion LO3. The TM polarization components contained in the first and second laser beams LB1 and LB2 are reflected by the first and fourth polarization beam splitters PBS1 and PBS4, respectively, and are reflected by the first and third beam dampers DP1 and DP1, respectively. Each is absorbed by DP3.

その結果、第3のレーザビームLB3がレーザビームLBAとして第1の光出射部LO1から、第2のレーザビームLB2がレーザビームLBBとして第2の光出射部LO2から、第1のレーザビームLB1と第4のレーザビームLB4とが結合されたレーザビームLBCが第3の光出射部LO3からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームLBAとレーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は1:1:2である。また、この場合、図1に示すレーザ加工装置100において、集光ユニット20から出射された3本のレーザビームLBA,LBB,LBCは、伝送ファイバ40,41及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド30,31及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。 As a result, the third laser beam LB3 is emitted from the first light emitting portion LO1 as the laser beam LBA, the second laser beam LB2 is emitted from the second light emitting portion LO2 as the laser beam LBB, and is emitted from the first laser beam LB1. The laser beams LBC combined with the fourth laser beam LB4 are emitted from the third light emitting portion LO3. In this case, the output ratio of the laser beam LBA, the laser beam LBB, and the laser beam LBC is 1:1:2. In this case, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the three laser beams LBA, LBB, and LBC emitted from the light condensing unit 20 pass through the transmission fibers 40, 41 and a transmission fiber (not shown), respectively. The beams are emitted from the beam emitting heads 30, 31 and the laser beam emitting head (not shown) at the above output ratio.

本実施形態に係るレーザ発振器10によれば、実施形態1と同様の効果を奏することができる。また、第1~第3の光出射部LO1~LO3からそれぞれ同時にレーザビームLBA~LBCを出射することができる。また、レーザビームLBA~LBCの出力比も変更することができる。 According to the laser oscillator 10 according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Also, the laser beams LBA to LBC can be simultaneously emitted from the first to third light emitting portions LO1 to LO3, respectively. Also, the output ratio of the laser beams LBA to LBC can be changed.

なお、実施形態1に示す第2の1/2波長板HWP2を、第2のレーザビームLB2における第1の偏光ビームスプリッタPBS1と第5の偏光ビームスプリッタPBS5との間の光路に対し移動可能に設けるようにしてもよい。例えば、図6Aに示す構成において、第1の偏光ビームスプリッタPBS1と第5の偏光ビームスプリッタPBS5との間に第2の1/2波長板HWP2に配置することで、第2のレーザビームLB2は第5及び第6の偏光ビームスプリッタPBS5,PBS6でそれぞれ反射されて第3の光出射部LO3に向かい、第1及び第2のレーザビームLB1,LB2が結合されたレーザビームLBCが第3の光出射部LO3から出射される。この場合、第1の光出射部LO1から出射されたレーザビームLBAと第3の光出射部LO3から出射されたレーザビームLBCとの出力比は1:1で、それぞれの最大出力は2kWとなる。 Note that the second half-wave plate HWP2 shown in Embodiment 1 is made movable with respect to the optical path between the first polarizing beam splitter PBS1 and the fifth polarizing beam splitter PBS5 in the second laser beam LB2. You may make it provide. For example, in the configuration shown in FIG. 6A, by placing the second half-wave plate HWP2 between the first polarizing beam splitter PBS1 and the fifth polarizing beam splitter PBS5, the second laser beam LB2 is The laser beam LBC, which is reflected by the fifth and sixth polarizing beam splitters PBS5 and PBS6 and directed toward the third light emitting portion LO3, is the third light beam LBC, which is the combination of the first and second laser beams LB1 and LB2. It is emitted from the emission part LO3. In this case, the output ratio between the laser beam LBA emitted from the first light emitting portion LO1 and the laser beam LBC emitted from the third light emitting portion LO3 is 1:1, and the maximum output of each is 2 kW. .

また、第1の1/2波長板HWP1を第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路外に退避させることで、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過してY方向に直進する。このとき、同時に、第3の1/2波長板HWP3を第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過して第5の偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に配置することで、第3及び第4のレーザビームLB3,LB4は第5の偏光ビームスプリッタPBS5で反射されるとともに、第2のレーザビームLB2と結合されて、レーザビームLBBとして第2の光出射部LO2から出射される。この場合、第1のレーザビームLB1がレーザビームLBCとして第3の光出射部LO3から出射され、レーザビームLBBとレーザビームLBCとの出力比は、3:1となる。 Further, by retracting the first half-wave plate HWP1 out of the optical paths of the third and fourth laser beams LB3 and LB4, the third and fourth laser beams LB3 and LB4 pass through the third polarizing beam splitter. It passes through PBS3 and goes straight in the Y direction. At this time, at the same time, the third and fourth laser beams LB3 and LB4 pass through the third half-wave plate HWP3, pass through the third polarization beam splitter PBS3, and enter the fifth polarization beam splitter PBS5. , the third and fourth laser beams LB3 and LB4 are reflected by the fifth polarizing beam splitter PBS5 and are combined with the second laser beam LB2 to form the laser beam LBB . 2 is emitted from the light emitting portion LO2. In this case, the first laser beam LB1 is emitted as the laser beam LBC from the third light emitting portion LO3, and the output ratio between the laser beam LBB and the laser beam LBC is 3:1.

また、第1の1/2波長板HWP1を第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路外に退避させるとともに、第3の1/2波長板HWP3を第3の偏光ビームスプリッタPBS3を透過して第5の偏光ビームスプリッタPBS5に入射されるまでの第3及び第4のレーザビームLB3,LB4の光路上に配置し、さらに、第1の偏光ビームスプリッタPBS1と第5の偏光ビームスプリッタPBS5との間に第2の1/2波長板HWP2に配置することで、第1~第4のレーザビームLB1~LB4がすべて結合されて、レーザビームLBとして第3の光出射部LO3から出射される。 Also, the first half-wave plate HWP1 is retracted out of the optical paths of the third and fourth laser beams LB3 and LB4, and the third half-wave plate HWP3 is transmitted through the third polarization beam splitter PBS3. and placed on the optical paths of the third and fourth laser beams LB3 and LB4 until they enter the fifth polarizing beam splitter PBS5. By arranging the second half-wave plate HWP2 between and, the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are all combined and emitted as the laser beam LB from the third light emitting portion LO3. be.

なお、本実施形態において、光学部品の配置等は変えずに、第1のレーザビームLB1又は第2のレーザビームLB2のいずれかのみを第3のレーザビームLB3及び第4のレーザビームLB4と組み合わせるに用いるようにしても、レーザビームLBA~LBCの出力比を変更可能な構成を実現できる。ただし、図6A~図6Cに示す構成よりもそのバリエーションは少なくなる。 In this embodiment, either the first laser beam LB1 or the second laser beam LB2 is combined with the third laser beam LB3 and the fourth laser beam LB4 without changing the arrangement of the optical components. , it is possible to realize a configuration in which the output ratio of the laser beams LBA to LBC can be changed. However, there are fewer variations than the configurations shown in FIGS. 6A to 6C.

(実施形態3)
図7は、本実施形態に係るレーザ加工装置の使用例を示す。なお、本実施形態に示すレーザ発振器10及びレーザ加工装置100は実施形態1に示す構成と同じである。つまり、ビーム結合器12に4つのレーザモジュール11からそれぞれ第1~第4のレーザビームLB1~LB4が入射され、ビーム結合器12内で結合されてレーザビームLBとして第1の光出射部LO1又は第2の光出射部LO2のいずれかから出射されるか、ビーム結合器12内で分配されて、レーザビームLBA,LBBとしてそれぞれ第1及び第2の光出射部LO,LO2から出射される。また、レーザビーム出射ヘッド30からは、伝送ファイバ40を介して、レーザビームLB又はLBAが出射され、レーザビーム出射ヘッド31からは、伝送ファイバ41を介して、レーザビームLB又はLBBが出射される。
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows a usage example of the laser processing apparatus according to this embodiment. Note that the laser oscillator 10 and the laser processing apparatus 100 shown in this embodiment have the same configurations as those shown in the first embodiment. That is, the first to fourth laser beams LB1 to LB4 are incident on the beam combiner 12 from the four laser modules 11, respectively, and are combined in the beam combiner 12 to form the laser beam LB that is emitted from the first light emitting portion LO1 or It is emitted from any one of the second light emitting portions LO2, or is divided in the beam combiner 12 and emitted from the first and second light emitting portions LO1 and LO2 as laser beams LBA and LBB, respectively. . The laser beam LB or LBA is emitted from the laser beam emission head 30 via the transmission fiber 40, and the laser beam LB or LBB is emitted from the laser beam emission head 31 via the transmission fiber 41. .

例えば、図7の左上及び右上(切替)に示すように、レーザビームLBが出射される光出射部及びレーザビーム出射ヘッドを切り替えることで、ワーク60に対して異なる時間帯でレーザビームLBを出射できるため、ワーク60の搬出入時等に生じるレーザ発振器10の停止時間を無くして、レーザ加工装置100の稼働率を向上させることができる。また、図7の左下(分配1)に示すように、例えば、同出力のレーザビームLBA,LBBをレーザビーム出射ヘッド30,31からそれぞれ出射させることで、同時に加工されるワーク60の個数を増やすことができ、レーザ加工工程における生産性を向上させることができる。また、図7の右下(分配2)に示すように、低出力のレーザビームLBAをレーザビーム出射ヘッド30から、高出力のレーザビームLBBをレーザビーム出射ヘッド31からそれぞれ出射させることで、ワーク60の加工品質を向上させることも可能である。例えば、ワーク60がメッキ被膜が施された金属板である場合、レーザビーム出射ヘッド30から出射された低出力のレーザビームLBAでメッキ被膜を除去してから、レーザビーム出射ヘッド31から出射された高出力のレーザビームLBBを用いてワークの溶接を行うこと、溶接箇所の溶接品質を向上させることができる。 For example, as shown in the upper left and upper right (switching) of FIG. 7 , the laser beam LB is emitted to the workpiece 60 in different time zones by switching the light emitting portion and the laser beam emitting head from which the laser beam LB is emitted. Therefore, the operation rate of the laser processing apparatus 100 can be improved by eliminating the stop time of the laser oscillator 10 that occurs when the workpiece 60 is carried in and out. Further, as shown in the lower left of FIG. 7 (distribution 1), for example, by emitting laser beams LBA and LBB of the same output from the laser beam emitting heads 30 and 31, respectively, the number of workpieces 60 to be processed at the same time is increased. It is possible to improve the productivity in the laser processing process. Further, as shown in the lower right (distribution 2) of FIG. It is also possible to improve the processing quality of 60. For example, when the workpiece 60 is a metal plate coated with a plating film, the plating film is removed by a low-power laser beam LBA emitted from the laser beam emission head 30, and then emitted from the laser beam emission head 31. It is possible to weld the workpiece using the high-power laser beam LBB and improve the welding quality of the welded portion.

なお、実施形態2に示すレーザ発振器10をレーザ加工装置100に搭載するようにしてもよい。その場合は3つのレーザビーム出射ヘッドから、異なる時間に、あるいは同時にレーザビームが出射される。また、レーザ発振器10における光出射部及びレーザ加工装置100における伝送ファイバ及びレーザビーム出射ヘッドの個数をさらに増やしてもよい。 Note that the laser oscillator 10 shown in the second embodiment may be mounted on the laser processing apparatus 100 . In that case, three laser beam emitting heads emit laser beams at different times or at the same time. Also, the number of light emitting units in the laser oscillator 10 and the number of transmission fibers and laser beam emitting heads in the laser processing apparatus 100 may be further increased.

このようにすることで、同時に加工できるワーク60の個数が増え、レーザ加工工程の生産性をさらに向上させることができる。 By doing so, the number of workpieces 60 that can be processed at the same time increases, and the productivity of the laser processing process can be further improved.

本発明に係るレーザ発振器は、レーザビームが出射される光出射部の切替えや、複数の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームの出力比の変更を簡便な構成で実現でき、大量かつ異なる種類のワークを加工するレーザ加工装置に適用する上で有用である。 With the laser oscillator according to the present invention, it is possible to switch the light emitting portion for emitting the laser beam and change the output ratio of the laser beams emitted from the plurality of light emitting portions with a simple configuration. It is useful when applied to a laser processing device that processes a work of

10 レーザ発振器
11 レーザモジュール
12 ビーム結合器
20 集光ユニット
30,31 レーザビーム出射ヘッド
40,41 伝送ファイバ
50 制御部
60 ワーク
70 筐体
100 レーザ加工装置
DP1~DP3 第1~第3のビームダンパ
LB1~LB4 第1~第4のレーザビーム
LI1~LI4 第1~第4の光入射部
LO1~LO3 第1~第3の光出射部
M1~M5 第1~第5のミラー(第1~第5の光反射部材)
HWP1~HWP4 第1~第4の1/2波長板(第1~第4の偏光部材
PBS1~PBS6 第1~第6の偏光ビームスプリッタ
10 Laser oscillator 11 Laser module 12 Beam combiner 20 Condensing units 30, 31 Laser beam emission heads 40, 41 Transmission fiber 50 Control unit 60 Work 70 Housing 100 Laser processing devices DP1 to DP3 First to third beam dampers
LB1 to LB4 1st to 4th laser beams
LI1 to LI4 First to fourth light entrance portions LO1 to LO3 First to third light exit portions M1 to M5 First to fifth mirrors ( first to fifth light reflecting members)
HWP1 to HWP4 first to fourth half- wave plates ( first to fourth polarizing members )
PBS1 to PBS6 1st to 6th polarizing beam splitters

Claims (13)

主たる偏光状態が第1の偏光状態である第1~第4のレーザビームをそれぞれ発する4つのレーザモジュールと、
4つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第1~第4のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
前記第1~第4のレーザビームがそれぞれ入射される第1~第4の光入射部と、
第1~第5の光反射部材と、
第1~第3の偏光ビームスプリッタと、
第1の偏光部材と第2の偏光部材と、
第1の光出射部と第2の光出射部と、を少なくとも有し、
前記第1の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第1のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射し、
前記第2の光反射部材は、前記第1の光反射部材で反射された前記第1のレーザビームを前記第1の方向に反射して、前記第1の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第3の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第4の光反射部材は、前記第1の方向に進行する前記第4のレーザビームを前記第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第3の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行して、自身を透過するレーザビームを前記第1の光出射部に向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第5の光反射部材に向かわせ、
前記第5の光反射部材は、入射されたレーザビームを前記第2の光出射部に向かわせ、
前記第1の偏光部材は、前記第2の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第2の偏光部材は、前記第1の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第1~第4のレーザビームが前記第1~第4の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第1の偏光部材及び前記第2の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第1の光出射部及び前記第2の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも一方の出力を4段階に変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。
four laser modules each emitting first to fourth laser beams whose main polarization state is the first polarization state;
a beam combiner for combining the first to fourth laser beams respectively emitted from the four laser modules and emitting one or more laser beams;
a light condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam coupler so as to have a predetermined beam diameter and guiding the light to a transmission fiber;
The beam combiner is
first to fourth light incident portions on which the first to fourth laser beams are respectively incident;
first to fifth light reflecting members;
first to third polarizing beam splitters;
a first polarizing member and a second polarizing member;
having at least a first light emitting portion and a second light emitting portion;
the first light reflecting member reflects the first laser beam traveling in a first direction in a second direction crossing the first direction;
the second light reflecting member reflects the first laser beam reflected by the first light reflecting member in the first direction to direct it toward the first polarization beam splitter;
The third light reflecting member reflects the third laser beam traveling in the first direction in a second direction crossing the first direction to direct the beam toward the second polarization beam splitter. ,
the fourth light reflecting member reflects the fourth laser beam traveling in the first direction in the second direction to direct it toward the second polarizing beam splitter;
The third polarizing beam splitter travels in the first direction and directs the laser beam transmitted therethrough toward the first light emitting portion, while directing the laser beam reflected by itself to the fifth direction. Direct it toward the light reflecting member,
the fifth light reflecting member directs the incident laser beam toward the second light emitting portion;
The first polarizing member is positioned at a predetermined position on an optical path of the third laser beam and the fourth laser beam passing between the second polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter. and a predetermined position outside the optical path,
The second polarizing member is positioned at a predetermined position on an optical path of the first laser beam and the second laser beam passing between the first polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter. and a predetermined position outside the optical path,
By changing the positions of the first polarizing member and the second polarizing member while the first to fourth laser beams are incident on the first to fourth light incident portions, respectively, A laser oscillator, wherein the output of at least one of the laser beams emitted from the first light emitting portion and the second light emitting portion can be changed in four stages.
請求項1に記載のレーザ発振器において、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させる一方、前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させることで、
前記第1の光出射部から前記第1~第4のレーザビームが結合されたレーザビームが出射され、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させる一方、前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第2の光出射部から前記第1~第4のレーザビームが結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 1,
The first polarization member is moved to a predetermined position on the optical path of the third laser beam and the fourth laser beam, and the second polarization member is moved between the first laser beam and the second laser beam. By moving to a predetermined position outside the optical path with the laser beam of
a laser beam obtained by combining the first to fourth laser beams is emitted from the first light emitting portion;
While moving the first polarizing member to a predetermined position outside the optical paths of the third laser beam and the fourth laser beam, moving the second polarizing member between the first laser beam and the second laser beam. By moving to a predetermined position on the optical path with the laser beam of
A laser oscillator, wherein a laser beam obtained by combining the first to fourth laser beams is emitted from the second light emitting portion.
請求項1または2に記載のレーザ発振器において、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第1の光出射部から前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとが結合されたレーザビームが出射され、かつ前記第2の光出射部から前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとが結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
3. The laser oscillator according to claim 1, wherein
The first polarization member is moved to a predetermined position on the optical path of the third laser beam and the fourth laser beam, and the second polarization member is moved between the first laser beam and the second laser beam. By moving to a predetermined position on the optical path with the laser beam of
A laser beam obtained by combining the third laser beam and the fourth laser beam is emitted from the first light emitting portion, and the first laser beam and the first laser beam are emitted from the second light emitting portion. 1. A laser oscillator that emits a laser beam that is a combination of two laser beams.
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、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビーム及び前記第2のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させるか、
または、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビーム及び前記第4のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとの光路の所定の位置に移動させることで、
前記第1の光出射部から前記第1~第4のレーザビームのうち3本が結合されたレーザビームが出射され、かつ前記第2の光出射部から前記第1~第4のレーザビームのうち1本のレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to any one of claims 1 to 3,
The first polarizing member is moved to a predetermined position on the optical path of the third laser beam and the fourth laser beam, and the second polarizing member is moved between the first laser beam and the second laser beam. to a predetermined position on the optical path of only one of the laser beams of
or,
moving the first polarizing member to a predetermined position on the optical path of only one of the third laser beam and the fourth laser beam, and moving the second polarizing member to the first laser beam and the second laser beam by moving to a predetermined position outside the optical path,
A laser beam obtained by combining three of the first to fourth laser beams is emitted from the first light emitting portion, and the first to fourth laser beams are emitted from the second light emitting portion. 1. A laser oscillator characterized by emitting one of the laser beams.
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、
前記第1の偏光部材を前記第3のレーザビームと前記第4のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させ、かつ前記第2の偏光部材を前記第1のレーザビーム及び前記第2のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第1の光出射部から前記第1~第4のレーザビームのうち1本のレーザビームが出射され、かつ前記第2の光出射部から前記第1~第4のレーザビームのうち3本が結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to any one of claims 1 to 3,
The first polarizing member is moved to a predetermined position outside the optical paths of the third laser beam and the fourth laser beam, and the second polarizing member is moved to the first laser beam and the second laser beam. By moving only one of the laser beams to a predetermined position on the optical path,
One of the first to fourth laser beams is emitted from the first light emitting portion, and three of the first to fourth laser beams are emitted from the second light emitting portion. A laser oscillator, characterized in that it emits a laser beam in which
請求項2または4に記載のレーザ発振器において、
前記第1の光出射部から出射されるレーザビームは、3本または4本のレーザビームが結合された結合レーザビームであり、
前記結合レーザビームには、前記第3の偏光ビームスプリッタで同じ光軸になるように結合された2本のレーザビームの組が少なくとも1組含まれることを特徴とするレーザ発振器。
5. The laser oscillator according to claim 2 or 4,
the laser beam emitted from the first light emitting unit is a combined laser beam in which three or four laser beams are combined;
The laser oscillator according to claim 1, wherein the combined laser beams include at least one set of two laser beams combined so as to have the same optical axis by the third polarization beam splitter.
主たる偏光状態が第1の偏光状態である第1~第4のレーザビームをそれぞれ発する4つのレーザモジュールと、
4つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第1~第4のレーザビームを結合して1つ又は2つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
前記第1~第4のレーザビームがそれぞれ入射される第1~第4の光入射部と、
第3の光反射部材と第4の光反射部材と、
第1~第6の偏光ビームスプリッタと、
第1の偏光部材と第3の偏光部材と第4の偏光部材と、
第1~第3の光出射部と、を少なくとも有し、
前記第3の光反射部材は、第1の方向に進行する前記第3のレーザビームを前記第1の方向と交差する第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第4の光反射部材は、前記第1の方向に進行する前記第4のレーザビームを前記第2の方向に反射して、前記第2の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第1の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行する前記第2のレーザビームの光路上であって、前記第2の光入射部と前記第5の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、
前記第2の偏光ビームスプリッタは、前記第3の光反射部材で反射された前記第3のレーザビームと前記第3の光反射部材で反射された前記第4のレーザビームとの光路上に設けられ、
前記第3の偏光ビームスプリッタは、自身を透過するレーザビームを前記第5の偏光ビームスプリッタに向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第1の光出射部に向かわせ、
前記第4の偏光ビームスプリッタは、前記第1の方向に進行する前記第1のレーザビームの光路上であって、前記第1の光入射部と前記第6の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、
前記第5の偏光ビームスプリッタは、前記第1の偏光ビームスプリッタを透過した前記第2のレーザビームと前記第3の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、
前記第6の偏光ビームスプリッタは、前記第4の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1のレーザビームと前記第5の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、
前記第1の偏光部材は、前記第2の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第3の偏光部材は、前記第3の偏光ビームスプリッタと前記第5の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第4の偏光部材は、前記第5の偏光ビームスプリッタと前記第6の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第1~第4のレーザビームが前記第1~第4の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第1、第3及び第4の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第1~第3の光出射部からそれぞれレーザビームが出射されるとともに、それぞれのレーザビームの出力を変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。
four laser modules each emitting first to fourth laser beams whose main polarization state is the first polarization state;
a beam combiner for combining the first to fourth laser beams respectively emitted from the four laser modules and emitting one or more laser beams;
a light condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam coupler so as to have a predetermined beam diameter and guiding the light to a transmission fiber;
The beam combiner is
first to fourth light incident portions on which the first to fourth laser beams are respectively incident;
a third light reflecting member and a fourth light reflecting member;
first to sixth polarizing beam splitters;
a first polarizing member, a third polarizing member, and a fourth polarizing member;
and at least first to third light emitting portions,
The third light reflecting member reflects the third laser beam traveling in the first direction in a second direction crossing the first direction to direct the beam toward the second polarization beam splitter. ,
the fourth light reflecting member reflects the fourth laser beam traveling in the first direction in the second direction to direct it toward the second polarizing beam splitter;
The first polarizing beam splitter is provided on the optical path of the second laser beam traveling in the first direction and between the second light entrance section and the fifth polarizing beam splitter. be
The second polarizing beam splitter is provided on an optical path between the third laser beam reflected by the third light reflecting member and the fourth laser beam reflected by the third light reflecting member. be
the third polarizing beam splitter directs a laser beam transmitted through itself toward the fifth polarizing beam splitter, and directs a laser beam reflected by itself toward the first light emitting section;
The fourth polarizing beam splitter is provided on the optical path of the first laser beam traveling in the first direction and between the first light entrance section and the sixth polarizing beam splitter. be
The fifth polarizing beam splitter is provided on each optical path of the second laser beam transmitted through the first polarizing beam splitter and the laser beam transmitted through the third polarizing beam splitter,
The sixth polarizing beam splitter is provided on each optical path of the first laser beam transmitted through the fourth polarizing beam splitter and the laser beam transmitted through the fifth polarizing beam splitter,
The first polarizing member moves between a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the second polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. provided that it is possible to
The third polarizing member moves between a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the third polarizing beam splitter and the fifth polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. provided that it is possible to
The fourth polarizing member moves between a predetermined position on the optical path of the laser beam passing between the fifth polarizing beam splitter and the sixth polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. provided that it is possible to
By changing the positions of the first, third, and fourth polarizing members while the first to fourth laser beams are incident on the first to fourth light incident portions, respectively, A laser oscillator, wherein laser beams are emitted from first to third light emitting portions, respectively, and output of each laser beam can be changed.
請求項7に記載のレーザ発振器において、
前記第1~第3の光出射部からそれぞれレーザビームが同時に出射されることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 7,
A laser oscillator, wherein laser beams are simultaneously emitted from each of said first to third light emitting portions.
請求項7に記載のレーザ発振器において、
前記ビーム結合器は、第2の偏光部材をさらに有し、
前記第2の偏光部材は、前記第1の偏光ビームスプリッタと前記第3の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第2のレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第1~第4のレーザビームが前記第1~第4の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第1~第4の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第1~第3の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも1本のレーザビームの出力を3段階に変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 7,
the beam combiner further comprising a second polarizing member;
The second polarizing member has a predetermined position on the optical path of the second laser beam passing between the first polarizing beam splitter and the third polarizing beam splitter and a predetermined position outside the optical path. provided movably between
By changing the positions of the first to fourth polarizing members while the first to fourth laser beams are incident on the first to fourth light incident portions, respectively, A laser oscillator, wherein the output of at least one of the laser beams emitted from the third light emitting portion can be changed in three stages.
請求項1ないし9のいずれか1項に記載のレーザ発振器において、
前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが接続されていることを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of the condensing units are provided according to the number of laser beams that are combined in the beam combiner and emitted out of the beam combiner, and the transmission fiber is provided in each of the plurality of condensing units. A laser oscillator characterized by being connected.
請求項10に記載のレーザ発振器と、
複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、
前記第1の偏光部材及び第2の偏光部材の動作を制御するか、または、少なくとも前記第1の偏光部材と第3及び第4の偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
a laser oscillator according to claim 10;
a laser beam emission head attached to each of the emission ends of the plurality of transmission fibers;
a controller that controls operations of the first polarizing member and the second polarizing member, or controls operations of at least the first polarizing member and the third and fourth polarizing members. A laser processing device characterized by:
請求項11に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記第1及び第2の偏光部材の位置を変化させるか、または、前記ビーム結合器内での少なくとも前記第1、第3及び第4の偏光部材の位置を変化させることで、レーザビームが出射されるレーザビーム出射ヘッドを切替え可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 11,
Varying the positions of the first and second polarizing members within the beam combiner or varying the positions of at least the first, third and fourth polarizing members within the beam combiner A laser processing apparatus characterized in that a laser beam emitting head for emitting a laser beam can be switched.
請求項11または12に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記第1及び第2の偏光部材の位置を変化させるか、または、前記ビーム結合器内での少なくとも前記第1、第3及び第4の偏光部材の位置を変化させることで、複数のレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ出射されるレーザビームの出力比を変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus according to claim 11 or 12,
Varying the positions of the first and second polarizing members within the beam combiner or varying the positions of at least the first, third and fourth polarizing members within the beam combiner A laser processing apparatus characterized by being configured so as to be able to change the output ratio of laser beams respectively emitted from a plurality of laser beam emitting heads.
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