JP7411868B2 - レーザ装置 - Google Patents
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Description
また、本開示は、レーザビームを発生するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームを集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記レーザビームを伝送するコアと前記コアの周囲に設けられたクラッドとを少なくとも有する伝送ファイバと、前記クラッドに入射される前記レーザビームの光量を低減するように前記集光レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、を備え、前記レンズ駆動部は、前記レーザ発振器による加工中に調整されることを特徴とするレーザ装置を提供する。
[レーザ装置の構成]
図1は、本実施形態に係るレーザ装置100の構成図である。また、図2は、図1におけるII-II線での断面模式図である。また、図3は、レンズ駆動部80の機能ブロック図である。なお、以降の説明において、図2におけるレーザビーム70が部分透過ミラー13に向かう方向をY方向、部分透過ミラー13から伝送ファイバ40に向かう方向をZ方向、Y方向及びZ方向と直交する方向をX方向と呼ぶことがある。なお、Z方向は、集光レンズユニット20から出射されるレーザビーム70の光軸方向に、レーザ装置100の光学系の組立公差の範囲で一致している。
次に、レーザ発振器10から伝送ファイバ40に入射するレーザビーム70の光路及び伝送ファイバ40の入射端面46でのレーザビーム70のスポット形状について説明する。図2に示すように、複数のレーザモジュール11から出射されたレーザビームはビーム合成器12で一つのレーザビーム70に合成された後、ビーム合成器12内に設けられた部分透過ミラー13で反射され、集光レンズユニット20内の集光レンズ21へと導かれる。集光レンズ21は、例えば伝送ファイバ40のコア径が100μmであれば、伝送ファイバ40の入射端面46において100μmよりも小さいスポット径となるようにレーザビーム70を集光する。集光されたレーザビーム70は石英ブロック25を通過し、さらに伝送ファイバ40のコア41へと入射すると、コア41内を全反射により伝搬し、伝送ファイバ40のレーザビーム出射部(図示せず)へと伝送される。ここで、伝送ファイバ40とレーザ発振器10との光結合効率を高め、高品質のレーザビーム70を得るためには、集光レンズ21で集光されたレーザビーム70を伝送ファイバ40のコア41内に正確に入射する必要がある。言い換えるとレーザビーム70のスポット71の径であるスポット径を伝送ファイバ40のコア41の径であるコア径内に正確に収める必要がある。
以上のように、レーザビームが伝送ファイバのレーザビーム入射部に入射されるときに、レーザビーム入射部で反射あるいは散乱されたレーザビームの光量を含む光量を検出する反射光モニタをさらに備え、レンズ駆動部は、反射光モニタが検出した光量が低減するように、集光レンズの位置を調整するのが好ましい。
本実施形態に係るレーザ装置100は、実施形態1に示す構成と基本的に同じであり、レーザ発振時の集光レンズ21の移動制御の態様が異なる。
以上のように、レンズ駆動部は、レーザ発振器がレーザ発振を断続的に繰り返す断続発振期間におけるレーザ発振中に集光レンズを所定の位置からレーザビームの進行方向に沿って移動させ、レーザ発振停止後に所定の時間をかけて所定の位置に戻すことにより、断続発振期間を通じてクラッドに入射されるレーザビームの光量を低減するのが好ましい。
11 レーザモジュール
12 ビーム合成器
13 部分透過ミラー
14 出力光モニタ
20 集光レンズユニット
21 集光レンズ
22 スライダ
23 反射光モニタ
24 コネクタ
25 石英ブロック
30 レーザビーム出射ヘッド
40 伝送ファイバ
41 コア
42 クラッド
44 レーザビーム入射部
45 モードストリッパ
46 伝送ファイバ40のレーザビーム入射端面
50 制御部
51 レンズ移動制御部
60 筐体
70 レーザビーム
71 スポット
80 レンズ駆動部
100 レーザ装置
Claims (6)
- レーザビームを発生するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームを集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された前記レーザビームを伝送するコアと前記コアの周囲に設けられたクラッドとを少なくとも有する伝送ファイバと、
前記レーザビームが前記伝送ファイバのレーザビーム入射部に入射されるときに、前記レーザビーム入射部で反射あるいは散乱された前記レーザビームの光量を含む光量を検出する反射光モニタと、
前記反射光モニタが検出した光量が低減するように、前記集光レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、を備えるレーザ装置。 - 請求項1に記載のレーザ装置において、
前記反射光モニタが検出する光量は、前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの出力に比例して検出される光量を含み、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの一部の光量を検出する出力光モニタをさらに備え、
前記レンズ駆動部は、前記出力光モニタが検出した光量に基づいて、前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの出力に比例して検出される光量を算出し、算出した光量を、前記反射光モニタが検出した光量から差し引いた光量が低減するように、前記集光レンズの位置を調整することを特徴とするレーザ装置。 - 請求項1または2のいずれか1項に記載のレーザ装置において、
前記レンズ駆動部は、前記レーザ発振器がレーザ発振を断続的に繰り返す断続発振期間におけるレーザ発振中に前記集光レンズを所定の位置から前記レーザビームの進行方向に沿って移動させ、レーザ発振停止後に所定の時間をかけて前記所定の位置に戻すことにより、前記断続発振期間を通じて前記クラッドに入射される前記レーザビームの光量を低減することを特徴とするレーザ装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーザ装置において、
前記レンズ駆動部は、前記レーザ装置内での温度上昇に起因した熱レンズ効果によって前記レーザビームの焦点位置がシフトするのを補償するように前記集光レンズの位置を調整することを特徴とするレーザ装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のレーザ装置において、
前記レーザ発振器は、互いに異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザモジュールと、
前記複数のレーザモジュールから出射された互いに異なる波長の複数のレーザビームを波長合成して一つのレーザビームとして出射するビーム合成器と、を有することを特徴とするレーザ装置。 - レーザビームを発生するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームを集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された前記レーザビームを伝送するコアと前記コアの周囲に設けられたクラッドとを少なくとも有する伝送ファイバと、
前記クラッドに入射される前記レーザビームの光量を低減するように前記集光レンズの位置を調整するレンズ駆動部と、を備え、
前記レンズ駆動部は、前記レーザ発振器による加工中に調整されることを特徴とするレーザ装置。
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