JPH052104U

JPH052104U - 高出力レーザ光伝送用光フアイバ

Info

Publication number: JPH052104U
Application number: JP4818891U
Authority: JP
Inventors: 圭司沖野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】微小スポット照射時における熱分布を均一に
できる高出力レーザ光伝送用光ファイバを得る。【構成】コア部１２の屈折率が、中心部１２ａは低く
かつ周辺部１２ｂは高くなるように形成した。中心部分
が強い強度分布のレーザ光１４が高出力レーザ光伝送用
光ファイバ１１に入射すると、光ファイバ１１内部のレ
ーザ光のモード変換によりレーザ光は屈折率の高い部分
に集まり、微小スポット照射した場合、周辺部へ吸収さ
れた光が生み出す熱の伝導と中心部にこもる熱とにより
温度が均一になり、均一な熱分布の加熱を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、金属レーザ加工、半導体レーザ処理、樹脂レーザ加工に用いられる高出力レーザ光を伝送する高出力レーザ光伝送用光ファイバに係わり、特にＹＡＧレーザ光によるレーザ光強度分布を均一にする高出力レーザ光伝送用光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、加工物にレーザ光を照射する場合、レーザ光の空間的強度分布のため、加工物の熱影響は中心部が強く周辺にいくに従い弱くなるという傾向がある。シングルモードレーザの場合、レーザ光の強度分布はガウシアン分布になるが、高次モードになるに従い強度分布は特有のものを持つ。

【０００３】例えば、ＣＯ₂レーザを用いるレーザ熱処理の分野では、ＣＯ₂レーザの低次の出力モードにおいて、その強度分布は図４に示すようになり、このような強度分布のレーザ光を発振してレーザ加工を行っている。

【０００４】また、高出力のレーザを得る場合には、マルチモードのレーザ発振を行い、図５に示すように、カライドスコープ１６を利用し、強度分布の変換を行う。そして、強度分布変換を行ったレーザ光によりレーザ熱処理を行う。

【０００５】そして、図６に示すように、均一な屈折率を持つステップインデックス型の光ファイバ１７によりレーザ光を伝送すると、光ファイバ１７から射出したレーザ光は、中心部の強度分布がなめらかになる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、微小面積の均一加熱にＹＡＧレーザを用いる場合、ＹＡＧレーザ光は、低次モードでは十分な出力が得られないため、高出力を得るためにマルチモード発振を行うが、中心部分の強度分布が周辺部と比較して強く、均一加熱に適さないという問題点がある。また、上述したようにカライドスコープ１６を利用して強度分布の変換を行う場合、加工物にレーザを照射する加工ヘッド部の寸法が大きく、自由度が少ないという欠点がある。

【０００７】更に、微小スポットに均一な強度分布を持つレーザ光を照射しても、加工部分の周辺部からの冷却効果、周辺部への熱伝導により中心部に熱がこもって温度が高くなり、加工物の中心部がより多くの熱影響をうけるという欠点があった。

【０００８】この考案は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、微小スポット照射時における熱分布を均一にできる高出力レーザ光伝送用光ファイバを得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の高出力レーザ光伝送用光ファイバは、コア部分とクラッド部分とからなり、コア部分の屈折率が、中心部分は低くかつ周辺部分は高くなるように形成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

上記した構成に基づき、中心部分が強い強度分布のレーザ光が高出力レーザ光伝送用光ファイバに入射すると、光ファイバ内部のレーザ光のモード変換によりレーザ光は屈折率の高い部分に集まり、微小スポット照射した場合、周辺部へ吸収された光が生み出す熱の伝導と中心部にこもる熱とが均一になり、均一な熱分布の加熱を行う。

【００１１】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図を用いて説明する。

【００１２】図１（ａ）は、本考案に係わる高出力レーザ光伝送用光ファイバの断面図であり、図１（ｂ）は本考案に係わる高出力レーザ光伝送用光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【００１３】高出力レーザ光伝送用光ファイバ１１は、図１（ａ）に示すように、コア部１２と、コア部１２を覆うクラッド部１３とから構成されている。更に、コア部１２は、石英材にゲルマニュームをドープすることにより、コア部１２の屈折率が、図１（ｂ）に示すように、コア部１２の中心部１２ａは低くかつコア部分１２の周辺部１２ｂは高くなるように形成されている。

【００１４】そして、高出力レーザ光伝送用光ファイバ１１へ図２に示すような強度分布のレーザ光を伝送した場合、入射するレーザ光１４は中心部に強い強度分布を持つ。しかし、コア部１２の中心部１２ａの屈折率の低い光ファイバ１１内部のレーザ光のモード変換により光ファイバ１１から出射するレーザ光１５は、図３に示すような中央部分が周辺部より弱い強度分布をもつ。微小面積部に図３に示すような強度分布をもつレーザ光をレンズ（図示せず）により集光して照射した場合、周辺部へ吸収された光が生み出す熱の伝導と中心部にこもる熱とにより温度が均一になり、均一な熱分布の加熱を行う。

【００１５】これにより、はんだ付け加工、金属の部分表面処理、半導体材料の部分表面処理などの微小スポットの均一加熱に有効である。また、医療分野において本考案を実施した場合、生体へのレーザ照射時に、中心部のレーザ光強度が強いため、レーザ照射の必要ない部分への照射を防止することが可能である。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、コア部の屈折率が、中心部分は低くかつ周辺部分は高くなるように形成したので、レーザ光の強度分布を中心部を低くし、微小スポット照射時に周辺部へ吸収された光が生み出す熱の伝導と中心部にこもる熱とにより温度を均一にして、均一な熱分布の加熱を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本考案に係わる高出力レーザ光伝送
用光ファイバの断面図であり、（ｂ）は本考案に係わる
高出力レーザ光伝送用光ファイバの屈折率分布を示す図
である。

【図２】本考案の動作を説明するための図である。

【図３】本考案の係わる高出力レーザ光伝送用光ファイ
バ透過後のレーザ光の強度分布を示す図である。

【図４】一般に熱処理に利用されるＣＯ₂レーザの強度
分布を示す図である。

【図５】従来のカライドスコープによる強度分布変換を
示す図である。

【図６】従来のステップインデックス型光ファイバによ
る強度分布変換を示す図である。

【符号の説明】

１１高出力レーザ光伝送用光ファイバ１２コア１２ａ中心部１２ｂ周辺部１３クラッド部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】【請求項１】コア部分とクラッド部分とからなり高出
力レーザ光を伝送する高出力レーザ光伝送用光ファイバ
において、前記コア部分の屈折率が、中心部分は低くか
つ周辺部分は高くなるように形成したことを特徴とする
高出力レーザ光伝送用光ファイバ。