JP7334170B2 - 材料をレーザ加工するための装置および方法 - Google Patents
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Description
この固定された関係が切断プロセスレジームによって所望されるものとは逆の方法で作動するので、限定された利益を有する。
第1光学モードはレイリー長によって規定され、レンズはレーザからの光ファイバの遠位端部からのレイリー長のうちの2つの範囲内に位置する。
第2モード次数25を有する第2光モード22と、第3モード次数26を有する第3光モード23とで光ファイバ2に沿って伝播することができるようになっており、第3モード次数26は第2モード次数25よりも高く、第2モード次数25は第1モード次数24よりも高い。本願装置は、カプラ125が第1光モード21を伝搬するレーザ放射を、第2次数モード22を、伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成されており、カプラ125が、第2光モード22を伝搬するレーザ放射を、第3次数モード23を伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成されていることを特徴とする。
レーザを制御する制御信号が第1の圧搾機構3を制御するためにも使用できるように、第1の圧搾機構3をレーザ1と同時配置することが好都合である。これにより、高価なケーブルおよび制御システムを回避する。第1の圧搾機構3はレーザ1と共にパッケージングすることができる、または、レーザ1からのレーザ放射13を光ファイバ2の遠位端16に伝達する搬送ファイバ内のレーザのパッケージングの外側に配置することができる。
モード次数=p+2q-1
この例では、光学モード20がモード次数=15を有する。
BPP=α.ω0
BPP=M2.λ/π
α=M2.λ/(π.ω0)
これは、近似的に、
α=(p+2q-1).λ/(π.ω0)
である。
ここで、ビームウエスト直径35 2ωは、光ファイバ2のコア直径18程度である。
したがって、レンズ4の倍率には実用上の限界がある。
焦点34に強度プロファイル1、12を形成する。強度プロファイル112は、ニアフィールドプロファイル111の画像である。したがって、ニアフィールドプロファイル1、11が図示のようにトップハット分布である場合、ニアフィールドプロファイル1、12もトップハット分布である。焦点34の両側には、ファーフィールド分布1 13があり、これはよりガウス的に見える。焦点34におけるトップハット分布は、切断および溶接のような特定の用途において有利であり得る。しかしながら、切断用途では、材料をピアシングするために、焦点34においてより鋭い磁場分布を有することがしばしば好ましい。
E(r,θ)=E(r).cos(pθ)
E(r,θ)=E(r).sin(pθ)
ここで、E(r)は電界の半径方向依存性である。
対称性の引数によって、LP01モードは、ピッチ7が2π/Δβに等しく、pが奇数の整数であるとき、cos(pθ)およびsin(pθ)の両方の向きでLPp,qモードに結合することができる。ただし、pが偶数の整数であったり、LP0qモードであったりしても結合されない。したがって、図15~18に示す圧搾機構によって提供されるモード結合の量は、図13に示すリニア圧搾機構の場合よりも少なくとも2倍である。
その後、第2の圧搾機構129を用いてLP4,1モードをLP3,2モードに結合する。
LP3,2モードは、cos2(60)またはsin2(60)方位依存性を有する高い光強度の2つのリングを有する。LP3,2モードは、LP3,1モードよりもその中心付近で高い光強度を有する。同様に、LP0,1モードを第1の圧搾機構3を用いて上述のカスケード方式でLP7,1モードに結合し、次にLP7,1モードをLP5,3モードに結合することが可能であった。LP5,3モードは、cos2(10θ)またはsin2(10θ)方位依存性の高い光強度の三つの環を持つ。LP5,3モードはLP5,1モードよりも中心付近で光強度が高い。実験は、この装置が一連の環モードプロファイルとともに、光ファイバ2からガウス基本LP0,1モードを出力することを可能にすることを実証した。モードは、個別にまたは組み合わせて存在することができる。装置は、個々のモード、および各環状厚さを有する環状プロファイルを形成するために組み合わせることができる光学モードの組み合わせを出力するために使用することができる。トップハット(フラットトップとしても知られる)プロファイルは、モード結合を増加させるために、第1の圧搾機構3および/または第2の圧搾機構129に対する圧搾力12を増加させることによっても生成され得る。この技術はロバストであり、予測可能である。
波長は1.06ミクロンであると仮定した。
ビーム品質M2値=1を仮定した基本LP0,1モードのレイリー長217はZR=3.2mmである。
上述の実施形態は下記のように記載され得るが、下記に限定されるものではない。
[構成1]
レーザ(1)と、光ファイバ(2)と、カプラ(125)とを備える、材料をレーザ加工するための装置であって、
前記レーザ(1)は、前記光ファイバ(2)に接続され、
前記光ファイバ(2)は、レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)における前記光ファイバ(2)に沿って伝播することができるようなものであり、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)よりも高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)よりも高い、装置であり、
前記装置は、
前記カプラ(125)が、前記第1光モード(21)において伝搬するレーザ放射を、前記第2モード次数(22)において伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成され、
前記カプラ(125)は、前記第2光モード(22)において伝搬する前記レーザ放射を、前記第3次数モードを伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成される
ことを特徴とする、
装置。
[構成2]
前記カプラ(125)は、前記第1光学モード(21)において伝搬可能な前記レーザ放射線の少なくとも75%を、前記第3光学モード(23)に結合するように構成される、構成1に記載の装置。
[構成3]
前記カプラ(125)は、前記第1光学モード(21)において伝播する前記レーザ放射を複数の光学モードに切り替えるように構成され、
それによって、前記レーザ放射のトップハット光学パワー分布を形成することを可能にする、構成1または2に記載の装置。
[構成4]
前記材料の表面またはその近傍に前記レーザ放射線を集束させるように構成された光学レンズ構成(50)を含む、構成1ないし3のいずれか1項に記載の装置。
[構成5]
前記装置は、レンズ(4)を含み、
前記レンズ(4)は前側焦点面(14)および後側焦点面(15)によって画定され、
前記第1光学モード(21)はレイリー長によって画定され、
前記レンズ(4)は、前記レーザ(1)からの前記光ファイバ(2)の遠位端(16)からのレイリー長のうちの2つの範囲内に位置し、
前記レイリー長は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から、前記第1光学モード(21)の半径が、2つの平方根のファクタだけ増加した平面までの距離として画定される、
構成1ないし4のいずれか1項に記載の装置。
[構成6]
前記レンズ(4)は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)が前記前側焦点面(14)に位置するように配置される、構成5に記載の装置。
[構成7]
前記レンズ(4)は、屈折率分布型レンズを含む、構成5または構成6に記載の装置。
[構成8]
前記光ファイバ(2)は複数のコア(31)を有し、
前記第3光モード(23)および前記第1光モード(21)は、前記コア(31)のうちの異なるコア内を伝播する、
構成1ないし7のいずれか1項に記載の装置。
[構成9]
前記コアのうちの少なくとも1つが、前記コア(31)のうちの別の1つを取り囲むリングコア(282)である、構成8に記載の装置。
[構成10]
前記カプラ(125)は、ピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える少なくとも1つの圧搾機構(3)を備え、
前記周期表面(6)は、前記光ファイバ(2)に隣接して位置しており、
前記圧搾機構(3)は、圧搾力(12)とともに周期表面(6)および光ファイバ(2)を圧搾し、
これにより第1光モード(21)を第2光モード(22)に結合し、
第2光モード(22)を第3光モード(23)に結合する
ように構成されている、構成1ないし9のいずれか1項に記載の装置。
[構成11]
前記装置は、所望の出力モードに応じて異なる圧搾力(12)を加えるように構成される、構成10に記載の装置。
[構成12]
前記ピッチ(7)は、前記周期表面(6)の長さに沿ってチャープされる可変ピッチであり、
前記可変ピッチは、第1ピッチおよび第2ピッチを有し、
前記第1ピッチは、前記第1光学モード(21)および前記第2光学モード(22)を互いに結合し、
前記第2ピッチは、前記第2光学モード(22)および前記第3光学モード(23)を互いに結合する、
構成10または構成11に記載の装置。
[構成13]
前記圧搾機構(3)は、前記圧搾力(12)が加えられたときに、前記光ファイバ(2)を螺旋状に変形させるように構成されている、構成10ないし12のいずれか1項に記載の装置。
[構成14]
前記レーザ放射はビームパラメータ積(33)によって定義され、
前記圧搾機構(3)は、前記圧搾力(12)を増大させることによって、前記ビームパラメータ積(33)が増大されることができるようになっている、
構成10ないし13のいずれか1項に記載の装置。
[構成15]
前記第3光学モード(23)を複数の光学モードに結合するように構成された長周期グレーティング(127)を含み、それによって、前記レーザ放射がトップハットまたは環状リングプロファイルを有することを可能にする、構成10ないし14のいずれか1項に記載の装置。
[構成16]
前記長周期グレーティング(127)はピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える第2の圧搾機構(129)を備え、
前記周期表面(6)は前記光ファイバ(2)に隣接して配置され、
前記圧搾機構(129)は、前記周期表面(6)および前記光ファイバ(2)をともに、圧搾力(12)で圧搾する
ように構成される、構成15に記載の装置。
[構成17]
前記装置は、前記光ファイバ(2)から単一の個別の光モードを放射するように構成される、構成1ないし16のいずれか1項に記載の装置。
[構成18]
前記光ファイバ(2)は、実質的に均質であるコア(31)を備え、それによって、前記光モード間の意図しないモード結合を回避する、構成1ないし17のいずれか1項に記載の装置。
[構成19]
材料をレーザ加工する方法であって、該方法は、レーザ放射(13)を放射するレーザ(1)の提供するステップと、
前記レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光学モード(21)、第2モード次数(25)を有する第2光学モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光学モード(23)において伝播することができる光ファイバ(2)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)を前記光ファイバ(2)の前記第1光学モード(21)に結合するステップと、
を含み、
ここで、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)より高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)より高いものであり、
前記方法は、
前記第1光学モード(21)において伝播する前記レーザ放射を、前記第2次数モード(22)において伝播するレーザ放射に切り替え、前記第2次数モード(22)において伝播するレーザ放射を、前記第3次数モード(23)において伝播するレーザ放射に切り替えるように構成されたカプラ(125)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)で前記材料をレーザ加工するステップと、
によって特徴付けられる、方法。
[構成20]
前記第1光学モード(21)において伝播する前記レーザ放射の少なくとも75%が、前記第3光学モード(23)に切り替えられる、構成19に記載の方法。
[構成21]
前記第1光学モード(21)において伝播する前記レーザ放射は、前記第3光学モード(23)を含む複数の光学モードに切り替えられ、それによって、前記レーザ放射(13)のトップハット光学パワー分布を形成する、構成19または構成20に記載の方法。
[構成22]
前記第1光学モード(21)はレイリー長によって定義され、
前記レイリー長は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から、前記第1光学モード(21)の半径が2の平方根の因子だけ増加した平面までの距離として定義され、
前記方法は、
前側焦点面(14)および後側焦点面(15)によって画定されるレンズ(4)を提供するステップと、
前記レーザ(1)からの前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から前記レイリー長の2つの内に、前記レンズ(4)を位置決めするステップと、
を含む、構成19ないし21のいずれか1項に記載の方法。
[構成23]
前記レンズ(4)は、屈折率分布型レンズを含む、構成22に記載の方法。
[構成24]
前記材料の表面上または表面付近にビームウエストを形成するために、前記レーザ放射(13)を集束させるステップを含む、構成19ないし23のいずれか1項に記載の方法。
[構成25]
前記第1光モード(21)は、前記光ファイバ(2)の基本モードである、構成19ないし24のいずれか1項に記載の方法。
[構成26]
前記第3光学モード(23)は、少なくとも3つの方位角モード数と、少なくとも1の半径方向モード数とを有する、構成19ないし25のいずれか1項に記載の方法。
[構成27]
前記カプラ(125)は、ピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える少なくとも1つの圧搾機構(3)を備え、
前記周期表面(6)は、前記光ファイバ(2)に隣接して配置され、
前記圧搾機構(3)は、前記周期表面(6)および前記光ファイバ(2)を、共に、圧搾力(12)で圧搾する
ように構成される、構成19ないし27のいずれか1項に記載の方法。
[構成28]
前記方法は、
所望の第3光学モード(23)を選択するために、規定された制御信号を圧搾機構(3)に印加するためのコントローラ(75)を提供するステップを含み、
それによって、前記第3光学モード(23)を選択するステップは、圧搾力(12)を調整することによって達成される、
構成27に記載の方法。
[構成29]
異なる光出力モードを選択するために、定義された制御信号をカプラ(125)に印加するための制御部(75)を提供するステップを含む、構成19ないし26のいずれか1項に記載の方法。
[構成30]
前記第1光学モード(21)を選択し、前記材料に前記レーザ放射(13)をピアシングするステップを含む、構成19から29のいずれか1項に記載の方法。
[構成31]
前記材料をレーザ加工するステップは、前記第3光学モード(23)を選択するステップと、
前記材料を前記レーザ放射(13)で切断するステップと、
を含む、構成30に記載の方法。
[構成32]
前記レーザ放射(13)をトップハット光パワー分布に切り替え、前記レーザ放射(13)で前記材料を切断するステップを含む、構成30または31に記載の方法。
[構成33]
前記材料を前記レーザ放射(13)で溶接するステップを含む、構成19ないし29のいずれか1項に記載の方法。
[構成34]
前記方法は、前記材料を前記レーザ(1)で焼結する工程を含み、前記材料は、焼結前には、金属粉末の形状である、構成19ないし29のいずれか1項に記載の方法。
[構成35]
前記材料を前記レーザ(1)で穿孔するステップを含む、構成19ないし29のいずれか1項に記載の方法。
[構成36]
前記レーザ(1)を、前記レンズ配列(50)を有する前記材料上に集束させるステップと、
前記材料をピアシングするためにガウスプロファイルを選択するステップと、
前記材料を切断するためにトップハット光パワー分布を選択するステップと、
を含む、構成1に記載の前記装置を使用して材料を切断する方法。
[構成37]
材料を溶接する方法であって、
構成1に記載の装置を使用し、前記レンズ装置(50)を使用して焦点から離れるようにレーザを照射するステップと、
前記スポットサイズおよびプロファイルを変化させることによって、前記溶接プロセスを最適化する作業スポットサイズを変化させるために、構成1に記載の装置を使用するステップと、
を含む方法。
Claims (35)
- レーザ(1)と、光ファイバ(2)と、レンズ(4)と、カプラ(125)とを備える、材料をレーザ加工するための装置であって、
前記レーザ(1)は、前記光ファイバ(2)に接続され、
前記光ファイバ(2)は、レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)における前記光ファイバ(2)に沿って伝播することができるようなものであり、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)よりも高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)よりも高く、
前記レンズ(4)は前側焦点面(14)および後側焦点面(15)によって画定され、
前記第1光モード(21)はレイリー長によって画定され、
前記レンズ(4)は、前記レーザ(1)からの前記光ファイバ(2)の遠位端(16)からのレイリー長のうちの2つの範囲内に位置し、
前記レイリー長は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から、前記第1光モード(21)の半径が、2つの平方根のファクタだけ増加した平面までの距離として画定される、装置であり、
前記装置は、
前記カプラ(125)が、前記第1光モード(21)において伝搬するレーザ放射を、前記第2光モード(22)において伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成され、
前記カプラ(125)は、前記第2光モード(22)において伝搬する前記レーザ放射を、前記第3光モード(23)において伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成されることを特徴とする、装置。 - 前記カプラ(125)は、前記第1光モード(21)において伝搬可能な前記レーザ放射の少なくとも75%を、前記第3光モード(23)に結合するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記カプラ(125)は、前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射を複数の光モードに切り替えるように構成され、
それによって、前記レーザ放射のトップハット光パワー分布を形成することを可能にする、請求項1または2に記載の装置。 - 前記材料の表面またはその近傍に前記レーザ放射を集束させるように構成された光レンズ配置(50)を含む、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記レンズ(4)は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)が前記前側焦点面(14)に位置するように配置される、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記レンズ(4)は、屈折率分布型レンズを含む、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の装置。
- レーザ(1)と、光ファイバ(2)と、カプラ(125)とを備える、材料をレーザ加工するための装置であって、
前記レーザ(1)は、前記光ファイバ(2)に接続され、
前記光ファイバ(2)は、レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)における前記光ファイバ(2)に沿って伝播することができるようなものであり、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)よりも高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)よりも高く、
前記光ファイバ(2)は複数のコア(31)を有し、
前記第3光モード(23)および前記第1光モード(21)は、前記コア(31)のうちの異なるコア内を伝播する、装置であり、
前記装置は、
前記カプラ(125)が、前記第1光モード(21)において伝搬するレーザ放射を、前記第2光モード(22)において伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成され、
前記カプラ(125)は、前記第2光モード(22)において伝搬する前記レーザ放射を、前記第3光モード(23)において伝搬するレーザ放射に切り替えるように構成されることを特徴とする、装置。 - 前記コアのうちの少なくとも1つが、前記コア(31)のうちの別の1つを取り囲むリングコア(282)である、請求項7に記載の装置。
- 前記カプラ(125)は、ピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える少なくとも1つの圧搾機構(3)を備え、
前記周期表面(6)は、前記光ファイバ(2)に隣接して位置しており、
前記圧搾機構(3)は、圧搾力(12)とともに周期表面(6)および光ファイバ(2)を圧搾し、
これにより第1光モード(21)を第2光モード(22)に結合し、
第2光モード(22)を第3光モード(23)に結合する
ように構成されている、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の装置。 - 前記装置は、所望の出力モードに応じて異なる圧搾力(12)を加えるように構成される、請求項9に記載の装置。
- 前記ピッチ(7)は、前記周期表面(6)の長さに沿ってチャープされる可変ピッチであり、
前記可変ピッチは、第1ピッチおよび第2ピッチを有し、
前記第1ピッチは、前記第1光モード(21)および前記第2光モード(22)を互いに結合し、
前記第2ピッチは、前記第2光モード(22)および前記第3光モード(23)を互いに結合する、
請求項9または請求項10に記載の装置。 - 前記圧搾機構(3)は、前記圧搾力(12)が加えられたときに、前記光ファイバ(2)を螺旋状に変形させるように構成されている、請求項9ないし11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記レーザ放射はビームパラメータ積(33)によって定義され、
前記圧搾機構(3)は、前記圧搾力(12)を増大させることによって、前記ビームパラメータ積(33)が増大されることができるようになっている、
請求項9ないし12のいずれか1項に記載の装置。 - 前記第3光モード(23)を複数の光モードに結合するように構成された長周期グレーティング(127)を含み、
それによって、前記レーザ放射がトップハットまたは環状リングプロファイルを有することを可能にする、請求項9ないし13のいずれか1項に記載の装置。 - 前記長周期グレーティング(127)はピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える第2の圧搾機構(129)を備え、
前記周期表面(6)は前記光ファイバ(2)に隣接して配置され、
前記第2の圧搾機構(129)は、前記周期表面(6)および前記光ファイバ(2)をともに、圧搾力(12)で圧搾する
ように構成される、請求項14に記載の装置。 - 前記装置は、前記光ファイバ(2)から単一の個別の光モードを放射するように構成される、請求項1ないし15のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光ファイバ(2)は、コア(31)を備え、
それによって、前記第1、第2、第3光モードの間の意図しないモード結合を回避する、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の装置。 - 材料をレーザ加工する方法であって、該方法は、レーザ放射(13)を放射するレーザ(1)の提供するステップと、
前記レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、
第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)において伝播することができる光ファイバ(2)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)を前記光ファイバ(2)の前記第1光モード(21)に結合するステップと、
を含み、
ここで、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)より高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)より高いものであり、
前記第1光モード(21)はレイリー長によって定義され、
前記レイリー長は、前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から、前記第1光モード(21)の半径が2の平方根の因子だけ増加した平面までの距離として定義され、
前記方法は、
前側焦点面(14)および後側焦点面(15)によって画定されるレンズ(4)を提供するステップと、
前記レーザ(1)からの前記光ファイバ(2)の遠位端(16)から前記レイリー長の2つの内に、前記レンズ(4)を位置決めするステップと、
前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射を、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射に切り替え、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射を、前記第3光モード(23)において伝播するレーザ放射に切り替えるように構成されたカプラ(125)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)で前記材料をレーザ加工するステップと、
によって特徴付けられる、方法。 - 前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射の少なくとも75%が、
前記第3光モード(23)に切り替えられる、請求項18に記載の方法。 - 前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射は、前記第3光モード(23)を含む複数の光モードに切り替えられ、それによって、前記レーザ放射(13)のトップハット光パワー分布を形成する、請求項18または請求項19に記載の方法。
- 前記レンズ(4)は、屈折率分布型レンズを含む、請求項18ないし20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記材料の表面上または表面付近にビームウエストを形成するために、前記レーザ放射(13)を集束させるステップを含む、請求項18ないし21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1光モード(21)は、前記光ファイバ(2)の基本モードである、請求項18ないし22のいずれか1項に記載の方法。
- 材料をレーザ加工する方法であって、該方法は、レーザ放射(13)を放射するレーザ(1)の提供するステップと、
前記レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、
第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)において伝播することができる光ファイバ(2)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)を前記光ファイバ(2)の前記第1光モード(21)に結合するステップと、
を含み、
ここで、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)より高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)より高いものであり、
前記第3光モード(23)は、少なくとも3つの方位角モード数と、少なくとも1の半径方向モード数とを有し、
前記方法は、
前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射を、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射に切り替え、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射を、前記第3光モード(23)において伝播するレーザ放射に切り替えるように構成されたカプラ(125)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)で前記材料をレーザ加工するステップと、
によって特徴付けられる、方法。 - 前記カプラ(125)は、ピッチ(7)によって画定される周期表面(6)を備える少なくとも1つの圧搾機構(3)を備え、
前記周期表面(6)は、前記光ファイバ(2)に隣接して配置され、
前記圧搾機構(3)は、前記周期表面(6)および前記光ファイバ(2)を、共に、圧搾力(12)で圧搾する
ように構成される、請求項18ないし24のいずれか1項に記載の方法。 - 前記方法は、
所望の第3光モード(23)を選択するために、規定された制御信号を圧搾機構(3)に印加するためのコントローラ(75)を提供するステップを含み、
それによって、前記第3光モード(23)を選択するステップは、
圧搾力(12)を調整することによって達成される、
請求項25に記載の方法。 - 異なる光出力モードを選択するために、定義された制御信号をカプラ(125)に印加するための制御部(75)を提供するステップを含む、請求項18ないし24のいずれか1項に記載の方法。
- 材料をレーザ加工する方法であって、該方法は、レーザ放射(13)を放射するレーザ(1)の提供するステップと、
前記レーザ放射(13)が、第1モード次数(24)を有する第1光モード(21)、
第2モード次数(25)を有する第2光モード(22)、および、第3モード次数(26)を有する第3光モード(23)において伝播することができる光ファイバ(2)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)を前記光ファイバ(2)の前記第1光モード(21)に結合するステップと、
を含み、
ここで、
前記第3モード次数(26)は前記第2モード次数(25)より高く、
前記第2モード次数(25)は前記第1モード次数(24)より高いものであり、
前記方法は、
前記第1光モード(21)において伝播する前記レーザ放射を、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射に切り替え、前記第2光モード(22)において伝播するレーザ放射を、前記第3光モード(23)において伝播するレーザ放射に切り替えるように構成されたカプラ(125)を提供するステップと、
前記レーザ放射(13)で前記材料をレーザ加工するステップと、
前記第1光モード(21)を選択し、前記材料に前記レーザ放射(13)をピアシングするステップと、
によって特徴付けられる、方法。 - 前記材料をレーザ加工するステップは、前記第3光モード(23)を選択するステップと、
前記材料を前記レーザ放射(13)で切断するステップと、
を含む、請求項28に記載の方法。 - 前記レーザ放射(13)をトップハット光パワー分布に切り替え、前記レーザ放射(13)で前記材料を切断するステップを含む、請求項28または29に記載の方法。
- 前記材料を前記レーザ放射(13)で溶接するステップを含む、請求項18ないし27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、前記材料を前記レーザ(1)で焼結する工程を含み、前記材料は、焼結前には、金属粉末の形状である、請求項18ないし27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記材料を前記レーザ(1)で穿孔するステップを含む、請求項18ないし27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記レーザ(1)を、前記光レンズ配置(50)を用いて前記材料の上に集束させるステップと、
前記材料をピアシングするためにガウスプロファイルを選択するステップと、
前記材料を切断するためにトップハット光パワー分布を選択するステップと、
を含む、請求項4に記載の装置を使用して材料を切断する方法。 - 材料を溶接する方法であって、
請求項4に記載の装置を使用して、前記光レンズ配置(50)を使用して焦点から離れるようにレーザを照射するステップと、
前記装置を使用して、スポットサイズおよびプロファイルを変化させることによって、溶接プロセスを最適化する作業スポットサイズを変化させるステップと、
を含む方法。
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