JPH03491A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、レーザ加工装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、レーザビームを用いた加工装置は、非接触で高い
パワー密度を有しており、かつ制御性が優れていること
などから、鋼板や非鉄金属などの金属材料はいうまでも
なく半導体や電子部品、セラミックなどの非金属材料に
いたる広範な分野にわたって、それらの除去加工や溶接
加工さらには表面改質加工などに利用されている。

従来のレーザ加工装置に用いられるレーザ発振装置は、
例えば第３図に示すように、全反射鏡ｌと出力鏡２とか
らなるレーザ共振器内に、Ｑスイッチ素子３と複数のラ
ンプハウス４，４・・・を同一光軸上に配置するように
して構成されており、そのレーザ発振装置５から出力さ
れるレーザビームは、出力鏡２を介して被加工物６に照
射される。

なお、集光レンズ７は、レーザ光強度を高めるために必
要に応じて用いられる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のように配列されたレーザ加工装置
を用いて被加工物６にレーザビームを照射する場合は、
被加工物６を置かないときに比べてその集光特性が落ち
、出力エネルギーあるいは出力パワーが不安定になるな
どの問題があった。

本発明者らがそれらの原因を調査したところ、被加工物
６からの戻り光が大きいため、出力鏡２を無視して全反
射鏡１と被加工物６との間で発振現象を生じていること
が判明した。この発振現象の傾向は、集光レンズ７を用
いた場合に特に顕著であることも分かった。

本発明は、上記のような課題を解決すべくしてなされた
ものであって、被加工物との間の相互作用をなくしたレ
ーザ加工装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、全反射鏡と出力鏡とからなるレーザ共振器内
にランプハウスを配したレーザ発振装置を被加工物に相
対して設置してなるレーザ加工装置において、前記レー
ザ発振装置の出力鏡と前記被加工物との間に戻り光除去
装置を設けたことを特徴とするレーザ加工装置である。

〈作　用〉 本発明によれば、レーザ発振装置の出力鏡と被加工物と
の間に設けたファラデー素子などの戻り光除去装置によ
って、被加工物からの戻り光を光学的に分離することが
できるから、これによってレーザ発振装置と被加工物と
の間の相互作用を阻止することができる。したがって、
レーザ加工装置の本来有する性能を維持することができ
る。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する。

〔実施例■〕

第１図は、本発明に係るレーザ加工装置の第１実施例の
構成を示す模式図である。なお、図中において、従来例
と同一の物は、同一の符号を付して説明を省略する。

図に示すように、本実施例のレーザ加工装置は、レーザ
発振装置５の出力鏡２と集光レンズ７との間に、偏光板
８とファラデー素子９とからなる戻り光除去装置１０が
同一光軸上に配列して構成される。なお、ランプハウス
４の設置台数は２台とすこのように戻り光除去装置１０
を配列にすることによって、レーザ発振装置５の出力１
１２から出力されるレーザビームが偏光板８とファラデ
ー素子９を通って被加工物６に照射され、また偏光板８
に戻ってくる被加工物６からの戻り光はファラデー素子
９によって偏光面が９０°回転し、この光は偏光板８に
より反射されるため、偏光板８を通過してレーザ発振装
置５に到達することができない。

したがって、レーザ発振装置５の全反射鏡ｌと被加工物
６との間の相互作用によって生じる発振現象を阻止する
ことができる。

レーザ発振装置５として、Ｎｄ；ＹＡＧレーザの不安定
共振器に光音響素子を用いてＱスイッチをかけピーク出
力を数ｋＷとした平均出力６０Ｗのレーザ加工装置を用
いて被加工物６に照射した。特に図示しないが、出力光
の偏光面を決めるために、レーザ共振器内に別個に偏光
板を置いてもよい。

その結果、戻り光除去装置１０を用いない従来例では、
ビーム広がり角が１０ｍｒａｄ、集光径が２ｆｆｌｌｌ
と悪い値であったのに対し、戻り光除去装置１０として
偏光板８とファラデー素子９を配置した本実施例では、
ビーム広がり角がＩ　ｍｒａｄ以下、集光径が２００μ
ｍとなり、それぞれ１／１０程度に改善された。

このビーム広がり角１　ｍｒａｄの値は、Ｎｄ；ＹＡＧ
レーザ固有の性能である。

なお、本実施例ではＱスイッチ素子３を用いるとして説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｑ
スイッチ素子３がなくても同様の結果を得ることができ
たことが４１　ｔｖされている。

また、レーザ発振装置５にはランプハウス３を２台備え
るとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
ランプハウス３は１台でもあるいは２台以上であっても
構わない。

さらに、レーザ共振器の形式として不安定型を用いると
したが、安定型であっても同様の性能を得ることが確認
されている。

さらにまた、レーザ発振袋Ｗ５の型式としては、固体レ
ーザ物質、固体レーザあるいはガスレーザなどいずれの
型式であっても構わない。

〔実施例■〕

第２図は、本発明の第２実施例の構成を示す模式図であ
る。

図に示すように、本実施例のレーザ加工装置における戻
り光除去装置Ｏ’としては、第１実施例のファラデー素
子９の代わりにλ／４波長板１１を設けて構成される。

また、レーザ発振装置５内のＱスイッチ素子３とランプ
ハウス４との間にもう一つの偏光板１２を配置される。

この偏光板１２によって、偏光板８を通過可能なレーザ
ビームを効率よく出力される。なお、本実施例では、ラ
ンプハウス４は１台設置した。

また、本実施例に用いる出力鏡２の特性としては、レー
ザビームの透過率が中心から周囲方向へいくにつれて低
くなるようにする。これによって出力ビームパターンの
よいものを得ることができる。具体的には、例えば中心
での透過率が９０％とし、その周回では８０％とする。

このような戻り光除去装置１０’を配列にすることによ
って、レーザ発振装置５の出力鏡２から出力されるレー
ザビームが偏光板８とλ／４波長板１１を通って被加工
物６に照射され、また偏光板８に戻ってくる光はλ／４
波長ｖｉ１１によって偏光面が９０°回転するため、偏
光板８を通過してレーザ発振装置５に到達することがで
きない、したがって、実施例Ｉと同様にレーザ発振装置
５の全反射鏡ｌと被加工物６との間の相互作用によって
生じる発振現象を阻止することができる。

レーザ発振装置５として、安定共振器Ｎｄ；ＹＡＧレー
ザに光音響素子を用いてＱスイッチをかけピーク出力を
数ｋＷとした平均出力５０Ｗのレーザ加工装置を用いて
被加工物６を加工した。

その結果、戻り光除去装置１０′を用いない従来例では
ビームの集光径が４００μ蒙と悪い値であフたのに対し
、偏光板８とλ／４波長板１１を配置した本実施例では
ビームの集光径が２００μ翔となり、１／２に改善され
た。この集光特性の値は、Ｎｄ；ＹＡＣレーザ装置の理
論的な性能に近いものである。

なお、上記実施例においてランプハウス４の設置台数は
１台ないし２台として説明したが、本発明はランプハウ
スの台数に制約されるものではない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、戻り光除去装置
を設けるようにしたので、被加工物からの戻り光を光学
的に分離することができ、これによってレーザ発振装置
の木来有する性能を維持することが可能となり、レーザ
加工分野にもたらす効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るレーザ加工装置の第１実施例の
構成を示す模式図、第２図は、本発明に係るレーザ加工
装置の第２実施例の構成を示す模式図、第３図は、従来
例の構成を示す模式図である。 ９・・・ファラデー素子 １１・・・λ／４波長板。 ｌＯ・・・戻り光除去装置 １・・・全反射鏡１．　　　２・・・出力鏡。 ３・・・Ｑスイッチ素子、　　４・・・ランプハウス５
・・・レーザ発振装置、　　６・・・被加工物。 ７・・・集光レンズ、　　　　　８．１２・・・偏光板
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、全反射鏡と出力鏡とからなるレーザ共振器内にラン
   プハウスを配したレーザ発振装置を被加工物に相対して
   設置してなるレーザ加工装置において、前記レーザ発振
   装置の出力鏡と前記被加工物との間に戻り光除去装置を
   設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 ２、前記戻り光除去装置は偏光板とファラデー素子とか
   らなることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置
   。 ３、前記ファラデー素子の代わりにλ／４波長板を用い
   たことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。