JPH05111786A - レーザ光合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のレーザ発振器から得られる複数のレー
ザ光をできる限り小径で伝送し、合成することのできる
レーザ光合成装置を提供することを目的とするものであ
る。 【構成】 第１のレーザ光１ａはレーザ光整形集光器12
に入射して、反射ミラー13で直角に折り返されリング平
面ミラー19の中央部の穴を通過して放物面鏡14に入射
し、反射されて集光される。第２のレーザ光２ａは円錐
ミラー17と内面円錐ミラー18によりリング状レーザ光に
整形される。このリング状レーザ光はリング平面ミラー
19で反射され、放物面鏡14により第１レーザ光と同軸に
集光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光合成装置に係り、特
に大出力レーザ光を合成するレーザ光合成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工機において大出力のレ
ーザ加工を行う場合、一つにはレーザ発振器の出力パワ
ーを増加することで加工点における照射パワーの増加を
図ってきた。しかし、１台の発振器から得られるレーザ
出力を増加しようとすると、発振器自体も非常に大きく
なるとともに、パワーの安定性の問題や、光学部品の寿
命などの問題がでてくる。そのため図に示すように２台
の発振器からの第１レーザ光１および、第２レーザ光２
を平面鏡３，４で折り返して、そして、２つのレーザ光
をカバーできる集光レンズ５を用いて、平面鏡３，４で
折り返した２つのレーザ光を集合して、接近した２つの
円の集光スポット６を形成していた。これにより照射パ
ワーの増加を図ることで大出力のレーザ加工を実現して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなレーザ光合
成装置においては、２本のレーザ光の間隔が広くなるた
め伝送系の保護パイプの直径も大きくなる。また、集光
する際に使用する集光光学系の直径も大きくなり装置が
大型化する。さらに、集光点における集光スポット６
は、１点にならずに２点に集光される。このようなスポ
ット径では、集光パワー密度が低下するという問題があ
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、複数のレーザ発
振器から得られる複数のレーザ光をできる限り小径で伝
送し、合成することのできるレーザ光合成装置を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】以上の目的を
達成するために請求項１においては、１つ以上のレーザ
光をリング状レーザ光に整形するレーザ光整形手段と、
リング状の反射面の中心部分にレーザ光を通過する開口
部を有し、前記レーザ光整形手段によりリング状レーザ
光をその反射面で反射し、その開口部をレーザ光を通過
することで、１つ以上のリング状レーザ光と、１つのレ
ーザ光を同心円状レーザ光に合成するリング平面ミラー
と、リング平面ミラーにより合成された同心円状レーザ
光をスポット状に集光する集光手段を有することを特徴
とするものである。また、請求項２においては、２つ以
上のレーザ光をそれぞれリング状レーザ光に整形するレ
ーザ光整形手段と、レーザ光整形手段により得られたそ
れぞれのリング状レーザ光を同心円状レーザ光に合成す
るレーザ光合成手段と、レーザ光合成手段により合成さ
れた同心円状のレーザ光をスポット状に集光する集光手
段を有することを特徴とするものである。

【０００６】

【実施例】本発明による実施例を図面によって説明す
る。

【０００７】図１および図２において、レーザ発振器の
安定型共振器から得られるマルチモードの第１のレーザ
光１および第２のレーザ光２を平面鏡９，10により90度
に折り返して、三角柱ミラー11を利用して２つのレーザ
光を２本のレーザ光１ａ，２ａに束ねる。束ねられた２
本のレーザ光１ａ，２ａは、そのまま加工機あるいは加
工点近傍まで伝送される。

【０００８】伝送された２本のレーザ光１ａ，２ａはレ
ーザ光整形集光器12にはいる。この時、レーザ光１ａ
は、整形されずに、平面鏡13により直角に折り返され、
集光光学系である放物面鏡14で反射されて、集光され
る。集光されたレーザ光をノズル15を通過して加工が行
われる。

【０００９】レーザ光２は、円錐ミラーと内面円錐ミラ
ーで構成されるビーム整形器に入射する。このビーム整
形器は、図３に示すように、円錐ミラー17と内円錐ミラ
ー18が各反射面を対向して配置され、入射されるレーザ
光を円錐ミラー17で内面円錐ミラー18に反射し、内面円
錐ミラー18からリング状のレーザ光が反射される。この
際内面円錐ミラー18の直径によりリング状のレーザ光の
直径を変化することができる。

【００１０】このリング状に整形されたレーザ光だけ
は、リング平面ミラー19により反射される。このリング
平面ミラー19は図４に示すように中央にレーザ光を通す
穴が設けられたリング状の平面ミラーであり、入射され
るレーザ光を90°に折り返す。さらに、このリング平面
ミラー19の中央の穴をレーザ光１ａが通過することで、
レーザ光１ａとレーザ光２ａが同軸に伝送される。この
ようにして合成されたレーザ光は、集光光学系である放
物面鏡14により集光され、ノズル15を通過して加工が行
われる。

【００１１】このように構成された実施例においては、
２台のレーザ光発振器７，８から得られる２本のレーザ
光１，２を三角柱ミラー11を使用する事でコンパクトに
伝送することができ、伝送に使用する保護パイプの直径
も小さくてすむ。またビーム整形器16とリング平面ミラ
ー19を使用することで２本のレーザ光を同軸にまた、比
較的小径で集光することができる。

【００１２】ビーム整形器16に円錐ミラー17を使用した
が、他の実施例としては非球面の円錐ミラーを使用する
こともできる。この場合には整形されたリング状のレー
ザ光のビーム直径や、ビーム内径の寸法を変えることが
でき、さらにコンパクトなビーム整形器を具備すること
が可能となる。

【００１３】本実施例ではリング状レーザ光は１つであ
るが、複数のリング状レーザ光を同心円状に整形するこ
ともできる。この場合には３つ以上のレーザ光を同軸上
に集光することができ、さらに高密度のレーザ光スポッ
トを得ることができる。

【００１４】また、本実施例ではリング平面ミラーの穴
を第２のレーザ光を通過させることで２つのレーザ光を
合成したが、各レーザ出力が低い場合にはリング平面ミ
ラーの代りにハーフミラーを使用することで、２つのレ
ーザ光を合成することができる。

【００１５】

【発明の効果】複数の発振器から得られる複数のレーザ
光を合成し、１点のスポットに集光するので、大出力の
発振器を用いることなく高密度レーザ光のスポットを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例のレーザ光合成装置の構成
図である。

【図２】本発明による実施例のレーザ光合成装置に入力
されるレーザ光を形成するレーザ光整形ユニットの構成
図である。

【図３】本発明による実施例のレーザ光合成装置のビー
ム整形器である。

【図４】本発明による実施例のレーザ光合成装置のリン
グ平面ミラーの配置図である。

【図５】従来のレーザ光合成装置の構成図である。

【符号の説明】

１…第１のレーザ光、２…第２のレーザ光、３…反射ミ
ラー、４…反射ミラー、５…集光レンズ、６…集光スポ
ット、７…レーザ発振器、８…レーザ発振器、９…反射
ミラー、10…反射ミラー、11…三角柱ミラー、12…レー
ザ光整形集光器、13…反射ミラー、14…放物面鏡、15…
ノズル、16…ビーム整形器、17…円錐ミラー、18…内円
錐ミラー、19…リング平面ミラー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つ以上のレーザ光をそれぞれリング状
   レーザ光に整形するレーザ光整形手段と、 レーザ光整形手段により得られたそれぞれのリング状レ
   ーザ光を同心円状レーザ光に合成するレーザ光合成手段
   と、 レーザ光合成手段により合成された同心円状のレーザ光
   をスポット状に集光する集光手段を有することを特徴と
   するレーザ光合成装置。
2. 【請求項２】 １つ以上のレーザ光をリング状レーザ光
   に整形するレーザ光整形手段と、 リング状の反射面の中心部分にレーザ光を通過する開口
   部を有し、前記レーザ光整形手段によりリング状レーザ
   光をその反射面で反射し、その開口部をレーザ光を通過
   することで、１つ以上のリング状レーザ光と、１つのレ
   ーザ光を同心円状レーザ光に合成するリング平面ミラー
   と、 リング平面ミラーにより合成された同心円状レーザ光を
   スポット状に集光する集光手段を有することを特徴とす
   るレーザ光合成装置。