JPH1123878A - Laser device and laser machining device - Google Patents

Laser device and laser machining device

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JPH1123878A
JPH1123878A JP9173411A JP17341197A JPH1123878A JP H1123878 A JPH1123878 A JP H1123878A JP 9173411 A JP9173411 A JP 9173411A JP 17341197 A JP17341197 A JP 17341197A JP H1123878 A JPH1123878 A JP H1123878A
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laser
fiber
clad
light
core
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To output laser light of high output with high luminance while maintaining a stable single lateral mode. SOLUTION: A fiber bundle 100 of fibers for a double clad type fiber laser is used as a medium which excites laser light. The respective bundled fibers are each composed of a core which serves as a waveguide zone and contains laser active substance, a 1st clad which is provided around the core and has a refractive index lower than the core, and a 2nd clad which is provided around the 1st clad and has a lower refractive index than the 1st clad. A bundle part 102 is so bundled that the cores at the projection end are at fine intervals without being affected by the lateral mode. Sixteen LD(laser diode) 21 provided at the incidence end of the fiber bundle 100 for the exciting light are driven by a power unit 20 to output the exciting light 10 of 0.8 μm in wavelength. This exciting light 10 excites the laser active substance to generate the laser light 10a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を出力する
レーザ装置及びレーザを用いてレーザ加工を行うレーザ
加工装置に関し、特に光ファイバでレーザを励起するレ
ーザ装置及び光ファイバレーザでレーザ加工を行うレー
ザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser apparatus for outputting laser light and a laser processing apparatus for performing laser processing using a laser, and more particularly to a laser apparatus for exciting a laser with an optical fiber and performing laser processing with an optical fiber laser. The present invention relates to a laser processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信またはレーザ加工分野では、より
高出力でより安価なレーザ装置の開発が望まれている。
この要請を満たせる可能性の高いものとして、光ファイ
バレーザ装置が知られている。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication or laser processing, it is desired to develop a laser device with higher output and lower cost.
An optical fiber laser device is known as a device capable of satisfying this demand.

【0003】光ファイバレーザ装置は、コア径並びに、
コアとクラッドの屈折率差などを適切に選定することで
比較的簡単にレーザ発振の横モードを単一にすることが
できる。また、光を高密度に閉じ込めることで、レーザ
活性物質と光との相互作用を高められる。さらに、光フ
ァイバの長さを長くすることで相互作用を大きく取れる
ので、高い効率で高品質のレーザ光を発生させることが
できる。このような優れた性質を有するため、光ファイ
バレーザ装置を用いれば、レーザ出力の強弱や熱や振動
などに影響されない横モードをもった質の良いレーザ光
を比較的安価に得ることができる。
An optical fiber laser device has a core diameter and
By appropriately selecting the refractive index difference between the core and the clad, the transverse mode of laser oscillation can be made relatively simple. Further, by confining the light at a high density, the interaction between the laser active substance and the light can be enhanced. Further, since the interaction can be increased by increasing the length of the optical fiber, high-quality laser light can be generated with high efficiency. Because of these excellent properties, the use of an optical fiber laser device makes it possible to obtain high-quality laser light having a transverse mode that is not affected by the intensity of laser output, heat, vibration, and the like, at relatively low cost.

【0004】ここで、光ファイバレーザ装置のさらなる
高出力化または高効率化を実現するには、光ファイバの
レーザ活性イオンまたは色素、その他の発光中心(以
下、「レーザ活性物質」という)の添加領域(通常はコ
ア部)に効率よく励起光を導入する必要がある。ところ
が、通常、単一モードの導波条件を満たすようにコア径
を設定すると、そのコア径は十数μm以下に限定され
る。そのため、コア径内に効率よく励起光を導入するの
は一般的に困難である。これを克服する手段として、い
わゆる2重クラッド型ファイバレーザが提案されている
(例えば、「H.Zellmer,U.Willamowski,A.Tunnermann,a
nd H.Welling,Optics Letters. Vol.20,No.6,pp.578-58
0,March,1995. 」に記載されている)。
Here, in order to further increase the output or increase the efficiency of the optical fiber laser device, it is necessary to add laser-active ions or dyes to the optical fiber and other luminescent centers (hereinafter referred to as "laser-active substances"). It is necessary to efficiently introduce the excitation light into the region (usually the core). However, usually, when the core diameter is set so as to satisfy the single mode waveguide condition, the core diameter is limited to ten and several μm or less. Therefore, it is generally difficult to efficiently introduce the excitation light into the core diameter. As a means for overcoming this, a so-called double clad fiber laser has been proposed (for example, see H. Zellmer, U. Willamowski, A. Tunnermann, a.
nd H. Welling, Optics Letters.Vol.20, No.6, pp.578-58
0, March, 1995. ").

【0005】2重クラッド型ファイバレーザは、コア部
の周りに、コアより屈折率の低い第1クラッドを設け、
その外側にさらに屈折率の低い第2クラッドを設けたも
のである。これにより、第1クラッドに導入された励起
光は、第1クラッドと第2クラッドとの屈折率の差によ
る全反射により、第1クラッドに閉じ込められた状態を
保ちながら伝搬する。この伝搬の際に、励起光はコアを
繰り返し通過し、コアに含まれるレーザ活性物質を励起
することになる。この2重クラッド型ファイバレーザで
あれば、励起光は、第1のクラッド部に導入すればよ
い。しかも、第1クラッドは、コアよりも数百から千倍
程度の断面積を有する。そのため、より多くの励起光を
導入することが可能となり、高出力化が図れる。
[0005] In the double clad type fiber laser, a first clad having a lower refractive index than the core is provided around the core.
A second clad having a lower refractive index is provided on the outside thereof. Thus, the pump light introduced into the first clad propagates while being confined in the first clad by total reflection due to a difference in refractive index between the first clad and the second clad. During this propagation, the excitation light repeatedly passes through the core, and excites the laser active substance contained in the core. In the case of this double clad type fiber laser, the excitation light may be introduced into the first clad. In addition, the first cladding has a cross-sectional area of several hundred to 1,000 times that of the core. Therefore, it becomes possible to introduce more pumping light, and high output can be achieved.

【0006】このように、2重クラッド型ファイバレー
ザは、発振効率が高く、また発振横モードが単一でしか
も安定であるという利点を持つため、微細な切断や微細
な溶接等の加工用レーザとしての高い能力を有してい
る。
As described above, the double clad type fiber laser has the advantages of high oscillation efficiency, a single oscillation transverse mode and stability, and is therefore a laser for processing such as fine cutting and fine welding. As having a high ability.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、2重クラッ
ド型ファイバレーザは、コア部でのブリリュアン散乱や
ラマン散乱といった非線型効果による損失の増大やコア
部の強力な光による損傷によって、そのレーザ出力が制
限されるという欠点がある。現在入手可能なコア材料で
は、2重クラッド型ファイバレーザの出力は数十Wから
百数十Wに制限されている。
However, the double clad type fiber laser has an increased laser output due to an increase in loss due to nonlinear effects such as Brillouin scattering and Raman scattering at the core and damage to the core due to strong light. Is limited. With currently available core materials, the power of double clad fiber lasers is limited to tens of watts to hundreds of tens of watts.

【0008】この欠点を克服するために直感的に発想さ
れる手段として、「コア径の拡大」が挙げられるが、フ
ァイバレーザのコア径を拡大すると、レーザ発振の横モ
ードが多モード化するという問題が生じる。多モード化
すると、ファイバレーザの利点の1つである横モードの
安定性が失われることになる。すると、出力の強弱やフ
ァイバーのわずかな振動や形状の変化によって、そのレ
ーザ出力の横モードが変化してしまう。その結果、例え
ばレーザ加工では、集光点での光の強度分布が不安定に
なるという問題が生じる。
An intuitive means for overcoming this drawback is to increase the core diameter. However, if the core diameter of the fiber laser is increased, the transverse mode of laser oscillation becomes multimode. Problems arise. With multi-mode, the stability of the transverse mode, one of the advantages of the fiber laser, is lost. Then, the transverse mode of the laser output changes due to the intensity of the output and slight changes in the vibration or shape of the fiber. As a result, for example, in laser processing, there is a problem that the light intensity distribution at the focal point becomes unstable.

【0009】そこで、2重クラッド型ファイバレーザの
欠点を補う別の方法として、ファイババンドル(ファイ
バの束)を用いることが考えられる。単一横モードのフ
ァイバレーザを複数本束ねれば、束ねた本数分だけ出力
を増やすことができるからである。
Therefore, as another method for compensating for the drawbacks of the double clad type fiber laser, it is conceivable to use a fiber bundle (a bundle of fibers). This is because if a plurality of single transverse mode fiber lasers are bundled, the output can be increased by the number of bundles.

【0010】しかし、単一横モードのファイバレーザを
単純に複数本束ねた場合、コアに比べて遥かに大きいク
ラッド部(直径で約100倍)がそれぞれのコア部に付
いているため、このファイババンドルをレーザ装置に用
いたとしても、発光点であるコアが広い空間内に点在す
る形となって、輝度は低下してしまうという問題点があ
る。
However, when a plurality of single transverse mode fiber lasers are simply bundled, a cladding portion (about 100 times in diameter) much larger than the core is attached to each core portion. Even when the bundle is used for a laser device, there is a problem that the cores, which are light emitting points, are scattered in a wide space, and the luminance is reduced.

【0011】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、安定した単一横モードを維持したまま、高い
輝度で高出力のレーザ光を出力できるレーザ装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser device capable of outputting a high-luminance, high-output laser beam while maintaining a stable single transverse mode. I do.

【0012】また、本発明の他の目的は、安定した単一
横モードを維持したまま、高い輝度のレーザ光によりレ
ーザ加工を行うことのできるレーザ加工装置を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of performing laser processing with high-intensity laser light while maintaining a stable single transverse mode.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ光を出力するレーザ装置におい
て、レーザ光の伝搬経路であるとともにレーザ活性物質
を含み、レーザ光の出射端では、伝搬するレーザ光の横
モードが互いに影響しない最低限の間隔をおいて近接し
て配置された複数の導波領域と、前記複数の導波領域の
周囲に設けられ、前記複数の導波領域よりも低い屈折率
のクラッド領域と、前記レーザ活性物質を励起する励起
手段と、を有することを特徴とするレーザ装置が提供さ
れる。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a laser device for outputting laser light, the laser device includes a laser light propagation path and a laser active substance. A plurality of waveguide regions arranged close to each other at a minimum interval where the transverse modes of the propagating laser light do not affect each other, and provided around the plurality of waveguide regions; A laser device comprising: a cladding region having a low refractive index; and an excitation unit for exciting the laser active material.

【0014】このレーザ装置によれば、励起手段により
導波領域内のレーザ活性物質が励起されると、単一横モ
ードのレーザ光が発生する。発生したレーザ光は導波領
域とクラッド領域との間で全反射され、複数の導波領域
の出射端から高密度のレーザ光の束となって出力され
る。
According to this laser device, when the laser active substance in the waveguide region is excited by the excitation means, a single transverse mode laser beam is generated. The generated laser light is totally reflected between the waveguide region and the cladding region, and is output as a bundle of high-density laser light from the emission ends of the plurality of waveguide regions.

【0015】また、本発明では上記課題を解決するため
に、レーザ光によって加工を行うレーザ加工装置におい
て、レーザ光の伝搬経路であるとともにレーザ活性物質
を含み、レーザ光の出射端では、伝搬するレーザ光の横
モードが互いに影響しない最低限の間隔をおいて近接し
て配置された複数の導波領域と、前記複数の導波領域の
周囲に設けられ、前記複数の導波領域よりも低い屈折率
のクラッド領域と、前記レーザ活性物質を励起する励起
手段と、前記導波領域から出射されたレーザ光を集光す
る集光手段と、を有することを特徴とするレーザ加工装
置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems, in a laser processing apparatus for performing processing by laser light, the laser processing apparatus includes a laser light propagation path and a laser active material, and the laser light is transmitted at an emission end of the laser light. A plurality of waveguide regions arranged close to each other at a minimum interval where the transverse modes of the laser light do not affect each other, provided around the plurality of waveguide regions, and lower than the plurality of waveguide regions. A laser processing apparatus is provided, comprising: a cladding region having a refractive index; an exciting unit for exciting the laser active substance; and a condensing unit for condensing a laser beam emitted from the waveguide region. You.

【0016】このレーザ加工装置によれば、励起手段に
より導波領域内のレーザ活性物質が励起されると、単一
横モードの複数のレーザ光が発生する。発生したレーザ
光は導波領域とクラッド領域との間で全反射され、導波
領域の出射端から高密度のレーザ光の束となって出力さ
れる。出力されたレーザ光の束は、集光手段により集光
される。
According to this laser processing apparatus, when the laser active substance in the waveguide region is excited by the exciting means, a plurality of laser beams in a single transverse mode are generated. The generated laser light is totally reflected between the waveguide region and the cladding region, and is output as a bundle of high-density laser light from the emission end of the waveguide region. The outputted bundle of laser beams is collected by the light collecting means.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明のレーザ装置の概
略構成を示す図である。このレーザ装置は、レーザ光を
励起する媒体として2重クラッド型ファイバレーザ用の
16本のファイバを束ねたファイババンドル100を用
いている。束ねられた各ファイバは、導波領域であるコ
アと、コアの周囲に設けられ、コアよりも屈折率の低い
第1クラッド、第1クラッドの周りに設けられ、第1ク
ラッドよりも屈折率の低い第2クラッドとで構成されて
いる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser device of the present invention. This laser apparatus uses a fiber bundle 100 in which 16 fibers for a double clad fiber laser are bundled as a medium for exciting laser light. Each bundled fiber is provided with a core serving as a waveguide region, a first clad provided around the core, having a lower refractive index than the core, and provided around the first clad, and having a refractive index higher than the first clad. And a lower second cladding.

【0018】ファイババンドル100のファイバが分離
されている分離部101側の入射端に励起光10が入射
され、ファイバが束ねられているバンドル部102側の
出射端からレーザ光10aが出力される。バンドル部1
02は、横モードの影響を互いに及ぼし合わない範囲
で、出射端におけるコアの間隔が微少となるように束ね
られている。なお、ファイバから出射される光線の方向
を揃える必要があるため、出射端から1cm以内の範囲
においては、各コアは平行である。
Excitation light 10 is incident on the incident end of the fiber bundle 100 on the side of the separation section 101 where the fibers are separated, and laser light 10a is output from the exit end of the bundle section 102 on which the fibers are bundled. Bundle unit 1
Numerals 02 are bundled such that the spacing between the cores at the emission ends is small as long as the influence of the transverse mode is not exerted on each other. In addition, since it is necessary to make the direction of the light beam emitted from the fiber uniform, each core is parallel within a range of 1 cm from the emission end.

【0019】また、ファイババンドル100の励起光の
入射端に、16個のレーザダイオード(以下「LD」と
いう)21が設けられている。LD21は、電源装置2
0によって駆動され、波長が0.8μmの励起光10を
出力する。LD21から出力された励起光10は、ファ
イババンドル100内の第1クラッドと第2クラッドの
境界部分で全反射を繰り返しながら、ファイバ内を伝搬
する。そして、励起光が伝搬の途中でコアを通過する
と、レーザ活性物質が励起され、レーザ光が発生する。
励起光のエネルギーは、出射端に達する前に全てレーザ
光に変換され、出射端からはレーザ光10aのみが出力
される。
Further, 16 laser diodes (hereinafter, referred to as “LD”) 21 are provided at the excitation light incident end of the fiber bundle 100. LD21 is a power supply device 2
0, and outputs the excitation light 10 having a wavelength of 0.8 μm. The pump light 10 output from the LD 21 propagates in the fiber while repeating total reflection at the boundary between the first clad and the second clad in the fiber bundle 100. Then, when the excitation light passes through the core during propagation, the laser active substance is excited, and laser light is generated.
All the energy of the excitation light is converted into laser light before reaching the emission end, and only the laser light 10a is output from the emission end.

【0020】この装置から出力される16本のレーザ光
10aは、レーザ出力の強弱や熱や振動あるいはファイ
バのわずかな変位などによってレーザ出力の横モードが
変化しない。つまり、極めて安定した横モードを有す
る。しかも、高密度に配置された複数のコアから出力さ
れているため、光ファイバレーザの上限と同程度の輝度
を有する。さらに、複数のレーザ光が束ねられて出射さ
れるため、1本の光ファイバレーザよりも格段に大きな
レーザ出力が可能である。
In the 16 laser beams 10a output from this apparatus, the transverse mode of the laser output does not change due to the intensity of the laser output, heat or vibration, or slight displacement of the fiber. That is, it has an extremely stable transverse mode. In addition, since the light is output from a plurality of cores arranged at a high density, the brightness is about the same as the upper limit of the optical fiber laser. Further, since a plurality of laser beams are bundled and emitted, a significantly larger laser output than a single optical fiber laser is possible.

【0021】図2は、ファイババンドルの励起光の入射
端の拡大図である。16本のファイバ110a〜110
pの中心には、導波領域であるコア111a〜111p
がある。コア111a〜111pには、レーザ活性物質
がドープされている。コア111a〜111pの周囲に
は第1クラッド112a〜112pが設けられている。
第1クラッド112a〜112pは、コア111a〜1
11pよりも屈折率が低い。第1クラッド112a〜1
12pの周囲には、第2クラッド113a〜113pが
設けられている。第2クラッド113a〜113pは、
第1クラッド112a〜112pよりも屈折率が低い。
FIG. 2 is an enlarged view of the incident end of the excitation light of the fiber bundle. 16 fibers 110a to 110
At the center of p, cores 111a to 111p which are waveguide regions
There is. The cores 111a to 111p are doped with a laser active material. First clads 112a to 112p are provided around the cores 111a to 111p.
The first claddings 112a to 112p are
The refractive index is lower than 11p. First cladding 112a-1
The second claddings 113a to 113p are provided around 12p. The second claddings 113a to 113p are
The refractive index is lower than the first claddings 112a to 112p.

【0022】そして、ファイバ110aに含まれるレー
ザ活性物質を励起するための励起光11は第1クラッド
112aに対して入射される。同様に、他のファイバの
第1クラッドにも励起光が入射される。
Then, the excitation light 11 for exciting the laser active substance contained in the fiber 110a is made incident on the first cladding 112a. Similarly, the excitation light is also incident on the first clad of another fiber.

【0023】図3は、ファイババンドルのレーザ光の出
射端の拡大図である。ファイババンドル100の出射端
では、16個のコア111a〜111pが、微少な間隔
で中央部に集中して配置されている。各コア111a〜
111pは、隣り合うコア同士のレーザ発振の横モード
が互いに影響しないような十分な間隔を確保し、かつ、
出来るだけ高密度に配置されている。
FIG. 3 is an enlarged view of a laser beam emitting end of the fiber bundle. At the output end of the fiber bundle 100, 16 cores 111a to 111p are arranged at a central portion at a small interval. Each core 111a-
111p secures a sufficient interval so that the transverse modes of laser oscillation between adjacent cores do not affect each other, and
They are arranged as densely as possible.

【0024】ここで、横モードが影響し合わない距離
は、レーザ発振波長のエバネッセント波によって定めら
れる。エバネッセント波とは、コアを伝播するレーザ光
が、コアと第1クラッドの間で全反射する際に、第1ク
ラッド側へ漏れ出す光のことである。エバネッセント波
の強度は、コアと第1クラッドとの境界から離れるに従
い減少する。高いエネルギーのエバネッセント波が、隣
り合った別のコアに進入すると、レーザ光が互いに影響
を及ぼし合い、単一横モードの状態が崩れてしまう。
Here, the distance at which the transverse modes do not affect each other is determined by the evanescent wave of the laser oscillation wavelength. The evanescent wave is light that leaks toward the first clad when laser light propagating through the core is totally reflected between the core and the first clad. The intensity of the evanescent wave decreases as the distance from the boundary between the core and the first cladding increases. When a high-energy evanescent wave enters another adjacent core, the laser beams affect each other and the state of the single transverse mode is broken.

【0025】そこで、単一横モードの状態を崩さないた
めには、コアと第1クラッドとの境界におけるエバネッ
セント波の強度を基準値とし、原則として、エバネッセ
ント波の強度が基準値の0.9倍に減衰する距離よりも
長い間隔でコア同士を隣接させる必要がある。ただし、
コアが隣接している領域(バンドル部102)の長さが
レーザ波長の10000倍以内であれば、エバネッセン
ト波が基準値の0.9倍に減衰する距離よりも短い間隔
でコア同士が隣接していても、横モードが影響し合うこ
とはない。したがって、バンドル部102の長さをレー
ザ波長の10000倍以内にすれば、コアをより接近さ
せることができる。この場合には、コア同士が密着して
いてもよい。
Therefore, in order to maintain the state of the single transverse mode, the intensity of the evanescent wave at the boundary between the core and the first clad is used as a reference value. The cores need to be adjacent to each other at intervals longer than the distance at which the attenuation occurs twice. However,
If the length of the region where the cores are adjacent (bundle portion 102) is within 10,000 times the laser wavelength, the cores are adjacent to each other at a shorter interval than the distance at which the evanescent wave attenuates to 0.9 times the reference value. The horizontal modes do not affect each other. Therefore, if the length of the bundle portion 102 is set within 10,000 times the laser wavelength, the core can be made closer. In this case, the cores may be in close contact with each other.

【0026】また、コアの間隔が離れすぎていると、単
にファイバを束ねた場合と同様に、出射光が広い範囲に
点在してしまい、出射光の単位面積当たりの強度を上げ
ることができなくなってしまう。したがって、エバネッ
セント波の強度が基準値の0.01倍となる距離よりも
短い間隔でコア同士が隣接していることが望ましい。
If the cores are too far apart, the emitted light will be scattered over a wide range, as in the case where the fibers are simply bundled, and the intensity of the emitted light per unit area can be increased. Will be gone. Therefore, it is desirable that the cores are adjacent to each other at an interval shorter than the distance at which the intensity of the evanescent wave becomes 0.01 times the reference value.

【0027】図4は、コア間隔とモードの変化率との関
係を示す図である。この図では、横軸にコア間隔(μ
m)を取り、縦軸にモードの変化率を取っている。ここ
で、モードの変化率は、コアが密着した状態を1とした
場合の発振横モードの強度変化率を示している。この図
から分かるように、モードの変化率は、コア間隔が1μ
m以内の範囲ではコア間隔が広がるに従い急激に減少
し、コア間隔が2μmになると発振横モードの強度変化
は微少なものとなる。そして、コア間隔が12μm以上
離れれば、発振横モードの強度はほとんど変化しなくな
る。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the core interval and the mode change rate. In this figure, the horizontal axis represents the core interval (μ
m), and the vertical axis represents the mode change rate. Here, the rate of change of the mode indicates the rate of change of the intensity of the oscillation transverse mode when the state where the core is in close contact is set to 1. As can be seen from this figure, the rate of change of the mode is
In the range of less than m, the intensity sharply decreases as the core interval increases, and when the core interval becomes 2 μm, the change in the intensity of the oscillation transverse mode becomes small. When the core interval is 12 μm or more, the intensity of the oscillation transverse mode hardly changes.

【0028】次に、本発明のレーザ装置に用いるファイ
ババンドルの製造方法について説明する。図5は、ファ
イババンドルの製造工程の前半を示す図である。なお、
この図では第1クラッドと第2クラッドとの境界部分は
図示していない。また、以下の説明では、第1クラッド
と第2クラッドとを合わせて、単に「クラッド」と呼ぶ
こととする。 〔S1〕ファイバ110aを図示していないガラス製V
溝に接着剤を用いて固定し、ファイバのクラッド研削装
置であるダイシングソーに取り付ける。 〔S2〕ダイシングソーを用いて、コア111aから5
μmの距離を残してクラッドを削り取る。 〔S3〕工程S1,S2と同様の手順でクラッドを研削
したファイバ110bを、接着剤によってファイバ11
0aと接着する。 〔S4〕コア111bから5μmを残して、クラッドを
削り取る。 〔S5〕工程S1,S2と同様の手順でクラッドを研削
したファイバ110cを、接着剤によってファイバ11
0bと接着する。 〔S6〕コア111cから5μmを残して、クラッドを
削り取る。 〔S7〕工程S1,S2と同様の手順でクラッドを研削
したファイバ110dを、接着剤によってファイバ11
0cと接着する。
Next, a method for manufacturing a fiber bundle used in the laser device of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating the first half of the manufacturing process of the fiber bundle. In addition,
In this figure, the boundary between the first clad and the second clad is not shown. In the following description, the first clad and the second clad will be simply referred to as “cladding”. [S1] Glass V not shown with fiber 110a
The groove is fixed with an adhesive and attached to a dicing saw which is a fiber clad grinding device. [S2] Using a dicing saw, 5
The cladding is scraped away leaving a distance of μm. [S3] The fiber 110b whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S1 and S2 is attached to the fiber 11b with an adhesive.
0a. [S4] The clad is cut away leaving 5 μm from the core 111b. [S5] The fiber 110c whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S1 and S2 is bonded to the fiber 11c with an adhesive.
0b. [S6] The clad is cut away leaving 5 μm from the core 111c. [S7] The fiber 110d whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S1 and S2 is bonded to the fiber 11d with an adhesive.
Adhere to 0c.

【0029】これにより、1次元のファイバアレイを作
ることができる。そして、同様の1次元ファイバアレイ
を全部で4個作る。このように、クラッドの研削とファ
イバの接着とを交互に行うのは、クラッドを少しずつ研
削することにより、ファイバの機械的な強度を保ちなが
ら加工を進めるためである。
Thus, a one-dimensional fiber array can be produced. Then, four similar one-dimensional fiber arrays are made in total. The reason for alternately performing the grinding of the clad and the bonding of the fiber in this way is to perform the processing while maintaining the mechanical strength of the fiber by grinding the clad little by little.

【0030】図6は、ファイババンドルの製造工程の後
半を示す図である。この工程では、1次元ファイバアレ
イを基本として2次元ファイバアレイを作成する。 〔S11〕ファイバアレイ100aを図示していないガ
ラス製V溝に接着剤を用いて固定し、ダイシングソーに
取り付ける。 〔S12〕ダイシングソーを用いて、コア111a〜1
11dから5μmの距離を残してクラッドを削り取る。 〔S13〕工程S11,S12と同様の手順でクラッド
を研削したファイバアレイ100bを、接着剤によって
ファイバアレイ100aと接着する。 〔S14〕コア111e〜111hから5μmを残し
て、クラッドを削り取る。 〔S15〕工程S11,S12と同様の手順でクラッド
を研削したファイバアレイ100cを、接着剤によって
ファイバアレイ100bと接着する。 〔S16〕コア111i〜111lから5μmを残し
て、クラッドを削り取る。 〔S17〕工程S11,S12と同様の手順でクラッド
を研削したファイバアレイ100dを、接着剤によって
ファイバアレイ100cと接着する。
FIG. 6 is a diagram showing the latter half of the fiber bundle manufacturing process. In this step, a two-dimensional fiber array is created based on the one-dimensional fiber array. [S11] The fiber array 100a is fixed to a glass V-groove (not shown) using an adhesive, and attached to a dicing saw. [S12] Using a dicing saw, cores 111a-1
The cladding is scraped away leaving a distance of 5 μm from 11d. [S13] The fiber array 100b whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S11 and S12 is bonded to the fiber array 100a with an adhesive. [S14] The clad is cut away leaving 5 μm from the cores 111e to 111h. [S15] The fiber array 100c whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S11 and S12 is bonded to the fiber array 100b with an adhesive. [S16] The clad is cut away leaving 5 μm from the cores 111i to 111l. [S17] The fiber array 100d whose cladding has been ground in the same procedure as in steps S11 and S12 is bonded to the fiber array 100c with an adhesive.

【0031】これにより、2重クラッド型のファイバの
出力側が2次元のファイバアレイとして束ねられる。こ
のようにして作成されたファイババンドルをファイバレ
ーザ装置に利用することにより、高出力のレーザ装置が
得られる。
Thus, the output side of the double clad type fiber is bundled as a two-dimensional fiber array. By using the fiber bundle created in this way for a fiber laser device, a high-power laser device can be obtained.

【0032】なお、上記の説明では、ファイバを束ねる
際に、接着剤で接着するものとしているが、ファイバ同
士を融着して束ねることもできる。また、上記の説明で
は、ファイバを1本ずつ束ねることで1次元ファイバア
レイを作成し、その1次元ファイバアレイを束ねて本発
明のファイババンドルを作成しているが、加工時の機械
的強度が問題とならない場合には、全てのファイバを細
く切削した後、それらを一度に束ねても良い。
In the above description, the fibers are bonded with an adhesive when the fibers are bundled. However, the fibers may be fused and bundled. In the above description, a one-dimensional fiber array is created by bundling the fibers one by one, and the fiber bundle of the present invention is created by bundling the one-dimensional fiber array. If there is no problem, all the fibers may be finely cut and then bundled at once.

【0033】ところで、上記のファイババンドルは、コ
アが縦と横に一直線に並んでいるが、配列を変えること
により、さらに高密度に束ねることができる。そのよう
なファイババンドルの例を以下に説明する。
In the above-mentioned fiber bundle, the cores are arranged vertically and horizontally in a straight line. However, by changing the arrangement, the cores can be bundled at a higher density. An example of such a fiber bundle is described below.

【0034】図7は、より高密度に配列したファイババ
ンドルの例を示す図である。この図は、レーザ光の出射
端を示している。このファイババンドル30は、図中の
左から1列目に、3つのコア31a〜31cが縦に並ん
でいる。その右側の2列目に、4つのコア31d〜31
gが縦に並んでいる。2列目のコア31d〜31gの間
隔は、1列目のコア31a〜31cの間隔と同じであ
り、2列目の最上部のコア31dと最下部のコア31g
の中点が、1列目の中央のコア31bと同じ高さにな
る。
FIG. 7 is a diagram showing an example of fiber bundles arranged at higher density. This figure shows the emission end of the laser light. In the fiber bundle 30, three cores 31a to 31c are vertically arranged in the first column from the left in the drawing. In the second column on the right side, the four cores 31d to 31d
g are arranged vertically. The interval between the cores 31d to 31g in the second row is the same as the interval between the cores 31a to 31c in the first row, and the uppermost core 31d and the lowermost core 31g in the second row.
Is the same height as the central core 31b in the first row.

【0035】同様に、3列目には5つのコア31h〜3
1lが配置され、4列目には4つのコア31m〜31p
が配置され、5列目には3つのコア31q〜31sが配
置されている。
Similarly, in the third row, five cores 31h to 3h
11 are arranged, and the fourth column has four cores 31m to 31p.
Are arranged, and three cores 31q to 31s are arranged in the fifth column.

【0036】このようなファイババンドル30の製造方
法を以下に説明する。なお、1次元のファイバアレイを
作成するまでの工程(図5に示す)は、第1の実施の形
態と同様であるため説明を省略する。
A method for manufacturing such a fiber bundle 30 will be described below. Note that the steps (shown in FIG. 5) until the one-dimensional fiber array is created are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

【0037】図8は、より高密度に配列したファイババ
ンドルの製造工程を示す図である。 〔S21〕3つのファイバが束ねられた1次元のファイ
バアレイ30aを図示していないガラス製V溝に接着剤
を用いて固定し、ダイシングソーに取り付ける。 〔S22〕ダイシングソーを用いて、所定の位置を頂点
とし、頂角120度でクラッドを削り取る。 〔S23〕工程S22と同様の手順で、クラッドの所定
の位置を削り取る。 〔S24〕4本のファイバを束ね、工程S22,S23
と同様の方法でクラッドを削り取った1次元のファイバ
アレイ30bを、ファイバアレイ30aに接着する。 〔S25〕工程S22,S23と同様の手順で、クラッ
ドの所定の位置を削り取る。 〔S26〕5本のファイバを束ね、工程S22,S23
と同様の方法でクラッドを削り取った1次元のファイバ
アレイ30cを、ファイバアレイ30bに接着する。 〔S27〕以後同様に、4本のファイバを束ねたファイ
バアレイ30dと、3本のファイバを束ねたファイバア
レイ30eを順次接着する。
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of a fiber bundle arranged at higher density. [S21] A one-dimensional fiber array 30a in which three fibers are bundled is fixed to a glass V-groove (not shown) using an adhesive, and attached to a dicing saw. [S22] Using a dicing saw, a predetermined position is set as a vertex, and the cladding is cut off at a vertex angle of 120 degrees. [S23] A predetermined position of the clad is cut off in the same procedure as in step S22. [S24] The four fibers are bundled, and steps S22 and S23 are performed.
The one-dimensional fiber array 30b from which the cladding has been cut off in the same manner as described above is bonded to the fiber array 30a. [S25] A predetermined position of the clad is cut off in the same procedure as in steps S22 and S23. [S26] Five fibers are bundled, and steps S22 and S23 are performed.
The one-dimensional fiber array 30c from which the cladding has been removed by the same method as described above is bonded to the fiber array 30b. [S27] Thereafter, similarly, the fiber array 30d in which four fibers are bundled and the fiber array 30e in which three fibers are bundled are sequentially bonded.

【0038】これにより、出射端のコアがより高密度に
配置されたファイババンドルを作成することができる。
なお、以上の説明では、ファイバレーザに用いるための
2重クラッド型ファイバを直接束ねる場合について説明
したが、コアを近接させる部分とレーザ光を励起する部
分とを個別に作成してもよい。この場合、線引きによっ
て、出射端のコアを高密度に配列させることができる。
そのようなファイババンドルの例を以下に説明する。
Thus, it is possible to produce a fiber bundle in which the output end cores are arranged at a higher density.
In the above description, the case where the double clad type fiber to be used for the fiber laser is directly bundled has been described. However, a portion where the core is brought close to and a portion which excites the laser light may be separately formed. In this case, the cores at the emission end can be arranged at high density by drawing.
An example of such a fiber bundle is described below.

【0039】図9は、線引きによるファイババンドルの
製造工程の前半を示す図である。 〔S31〕まず、複数のプリフォーム(線引きする前の
ガラス母材)を接着剤で接着(若しくは融着)すること
により単純に束ね、ファイババンドル40を作る。な
お、このプリフォームは、2重クラッド型ではなく、レ
ーザ光を伝搬するコアとその周囲に設けられたクラッド
とからなる。また、コアには、レーザ励起用の材料はド
ープされていない。このファイババンドル40の両側の
端面41,42は、同じ大きさである。 〔S32〕ファイババンドル40の一端を線引きする。
これにより、ファイババンドル40が、端面41から端
面42にかけて徐々に細くなり、端面42は縮小され
る。
FIG. 9 is a diagram showing the first half of the fiber bundle manufacturing process by drawing. [S31] First, a plurality of preforms (glass base material before being drawn) are simply bundled by bonding (or fusing) with an adhesive to form a fiber bundle 40. This preform is not of a double clad type, but comprises a core for transmitting laser light and a clad provided around the core. The core is not doped with a material for laser excitation. The end faces 41 and 42 on both sides of the fiber bundle 40 have the same size. [S32] One end of the fiber bundle 40 is drawn.
Thus, the fiber bundle 40 gradually becomes thinner from the end face 41 to the end face 42, and the end face 42 is reduced.

【0040】図10は、線引きによるファイババンドル
の製造工程の後半を示す図である。 〔S33〕コアにレーザ活性物質がドープされた2重ク
ラッド型のファイバを束ねたファイババンドル50を用
意する。このファイババンドル50の端面51に、ファ
イババンドル40の端面41を合致させ、2つのファイ
ババンドルを接続する。接続は、接着、融着、突き合わ
せなど、既存の光ファイバ接続技術で行う。
FIG. 10 is a diagram showing the latter half of the fiber bundle manufacturing process by drawing. [S33] A fiber bundle 50 is prepared by bundling a double clad type fiber in which a core is doped with a laser active substance. The end face 41 of the fiber bundle 40 matches the end face 51 of the fiber bundle 50, and the two fiber bundles are connected. The connection is made by existing optical fiber connection technology such as bonding, fusion, and butt.

【0041】これにより、本発明のレーザ装置に用いる
ファイババンドルを、線引きによって作成できる。この
ように、線引きによってコア同士を近接させることによ
り、高出力で輝度の高い単一横モードのレーザ光を発生
させるためのファイババンドルを容易に作成することが
できる。
Thus, the fiber bundle used in the laser device of the present invention can be created by drawing. In this way, by bringing the cores close to each other by drawing, a fiber bundle for generating a single transverse mode laser beam with high output and high brightness can be easily created.

【0042】なお、上記の各ファイババンドルの製造方
法の説明では、ファイバの端部から一定の領域に対して
切削若しくは線引きを行うことで本発明に係るファイバ
バンドルを製造したが、これらの加工処理をファイバの
中間部分に対して行ってもよい。すなわち、ファイバの
中間部分を研削若しくは引き伸ばしにより束ねてバンド
ル化する。そして、束ねた部分の中央付近で切断すれ
ば、本発明のファイババンドルを2本同時に作成でき
る。
In the above description of the method for manufacturing each fiber bundle, the fiber bundle according to the present invention was manufactured by cutting or drawing a predetermined area from the end of the fiber. To the middle portion of the fiber. That is, the intermediate portions of the fibers are bundled by grinding or stretching. Then, by cutting near the center of the bundled portion, two fiber bundles of the present invention can be simultaneously formed.

【0043】次に、単にファイバを束ねたファイババン
ドルをレーザ装置に用いた場合と、上記のようなコアが
近接して配置されたファイババンドルをレーザ装置に用
いた場合との輝度の違いについて考察する。
Next, the difference in brightness between a case where a fiber bundle in which fibers are simply bundled and used in a laser device and a case where a fiber bundle in which the above-described cores are arranged close to each other is used in a laser device will be considered. I do.

【0044】いま、コア径10μm(単一横モード)、
第1クラッド径900μm、第2クラッド径1000μ
mのレーザ媒体を用いた2重クラッド型ファイバレーザ
装置を考える。このファイバレーザ装置では、LDで励
起したレーザ光を、励起光として2重クラッド型ファイ
バに入射する。LDで励起して、非線形効果により損失
が顕著にならない上限の出力として150Wが得られて
いる場合、その輝度P1は、
Now, the core diameter is 10 μm (single transverse mode),
First cladding diameter 900 μm, second cladding diameter 1000 μm
Consider a double-clad fiber laser device using a m laser medium. In this fiber laser device, the laser light excited by the LD is incident on the double clad type fiber as the excitation light. When 150 W is obtained as the output of the upper limit at which the loss is not remarkable due to the nonlinear effect when excited by the LD, the luminance P1 becomes

【0045】[0045]

【数1】 P1=150W/7.85×10-7=約191MW/cm2 ・・・・(1) となる。P1 = 150 W / 7.85 × 10 −7 = about 191 MW / cm 2 (1)

【0046】このような単一横モードのファイバレーザ
を単純に複数本束ねたレーザ装置の輝度P2は、以下の
ようになる。図11は、複数のファイバを単純に束ねた
レーザ装置のレーザ光の出射端を示す図である。この図
に示すファイババンドル60は、19本のファイバ61
が束ねられている。各ファイバ61は、中心にコアが設
けられている。コアの直径は10μmほどである。コア
の周りには、直径は900μmの第1クラッドが設けら
れている。第1クラッドの周りには、直径1mm(10
00μm)の第2クラッドが設けられている。
The brightness P2 of a laser device in which a plurality of such single transverse mode fiber lasers are simply bundled is as follows. FIG. 11 is a diagram illustrating a laser light emitting end of a laser device in which a plurality of fibers are simply bundled. The fiber bundle 60 shown in FIG.
Are bundled. Each fiber 61 is provided with a core at the center. The diameter of the core is about 10 μm. A first cladding having a diameter of 900 μm is provided around the core. Around the first cladding, a diameter of 1 mm (10
(00 μm).

【0047】図のように19本のファイバ61を配置す
れば、レーザ出力はファイバ一本の場合の19倍の2.
85kW得られるが、発光領域62の直径は約4mmと
なる。したがって、その輝度P2は、
If 19 fibers 61 are arranged as shown in the figure, the laser output is 19.times.
Although 85 kW can be obtained, the diameter of the light emitting region 62 is about 4 mm. Therefore, the luminance P2 is

【0048】[0048]

【数2】 P2=出力/発光領域の面積 =150W×19/1.256×10-1=約22.7kW/cm2 ・・・・(2) である。P2 = output / area of light emitting region = 150 W × 19 / 1.256 × 10 −1 = about 22.7 kW / cm 2 (2)

【0049】この結果を、式(1)の結果と比べれば分
かるように、ファイバ一本の場合に比べて、輝度は著し
く低下してしまう。つまり、レーザ加工に重要な集光性
が大幅に低下したことを意味する。この理由は、単一横
モードのファイバレーザを単純に束ねた場合、平均出力
は束ねた本数分だけ増やすことができるが、コアに比べ
て遥かに大きいクラッド(直径で100倍)がそれぞれ
のコアに付いているため、発光点であるコアが広い空間
に点在する形となるからである。
As can be seen by comparing this result with the result of equation (1), the luminance is significantly reduced as compared with the case of a single fiber. That is, it means that the light condensing property important for laser processing has been significantly reduced. The reason is that when a single transverse mode fiber laser is simply bundled, the average output can be increased by the number of bundles, but a much larger cladding (100 times in diameter) than each core has This is because the core which is a light emitting point is scattered in a wide space.

【0050】そこで、本願発明のファイババンドルによ
り出力150Wのファイバを束ねた場合を考える。図1
2は、本発明のレーザ装置のレーザ光の出射端における
コアの配置を示す図である。この図に示すファイババン
ドル70は、コア径10μmの19本のコア71が、1
0μm間隔で配置されている。すると、19本のレーザ
光の発光領域72の直径は、90μmとなる。
Therefore, consider a case where fibers of output 150 W are bundled by the fiber bundle of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of cores at a laser light emitting end of the laser device of the present invention. In the fiber bundle 70 shown in this figure, 19 cores 71 having a core diameter of 10 μm have 1 core.
They are arranged at intervals of 0 μm. Then, the diameter of the 19 laser light emitting regions 72 is 90 μm.

【0051】すると、レーザ出力はファイバ一本の場合
の19倍の2.85kW得られ、平均の輝度P3は、
As a result, the laser output is 2.85 kW, which is 19 times that of a single fiber, and the average luminance P3 is:

【0052】[0052]

【数3】 P3=出力/発光領域の面積 =150W×19/6.3585×10-5=約45MW/cm2 ・・・・(3) である。したがって、単純にファイバを束ねた場合に比
べ、平均の輝度が非常に高くなっている。
P3 = output / area of light emitting region = 150 W × 19 / 6.3585 × 10 −5 = about 45 MW / cm 2 (3) Therefore, the average brightness is much higher than when the fibers are simply bundled.

【0053】このようなレーザ装置を、レーザ加工装置
に用いることにより、高精度の加工を高速に行うことが
可能となる。本発明のファイババンドルによる光ファイ
バレーザ装置をレーザ加工装置に用いる場合、ファイバ
バンドルのレーザ光の出力側には、加工ヘッドが設けら
れる。加工ヘッド内には集光レンズが設けられ、レーザ
光をワーク上で集光させることができる。また、加工ヘ
ッドには補助ガスが導入されており、加工ヘッドの先端
から補助ガスが噴出するように構成されている。補助ガ
スには、酸化を防止するシールドガスや、発生するプラ
ズマを除去するプラズマ処理ガスなどが用いられる。ま
た、レーザ加工装置には、ワークを載せる台とその台を
移動させるサーボモータが設けられている。そして、レ
ーザ出力やワークの位置などを数値制御装置などで制御
することにより、精密な加工を行うことができる。
By using such a laser device as a laser processing device, high-precision processing can be performed at high speed. When the optical fiber laser device using the fiber bundle of the present invention is used in a laser processing device, a processing head is provided on the laser beam output side of the fiber bundle. A condensing lens is provided in the processing head, so that the laser light can be condensed on the work. An auxiliary gas is introduced into the processing head, and the auxiliary gas is ejected from the tip of the processing head. As the auxiliary gas, a shielding gas for preventing oxidation, a plasma processing gas for removing generated plasma, or the like is used. Further, the laser processing apparatus is provided with a table on which the work is placed and a servomotor for moving the table. Then, precise processing can be performed by controlling the laser output, the position of the work, and the like with a numerical controller or the like.

【0054】[0054]

【実施例】以下に、図1に示した第1の実施の形態を具
体化したレーザ装置の実施例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser device embodying the first embodiment shown in FIG. 1 will be described below.

【0055】ここでは、コア径10μm、第1クラッド
径900μm、第2クラッド径1000μm、長さ50
mの2重クラッド型ファイバを16本用いて、ファイバ
バンドルを作成した。ファイバのコアには、0.5at
%の濃度でNd3+イオンをドープした。ファイバの母材
には、石英系ガラスを用いた。
Here, the core diameter is 10 μm, the first cladding diameter is 900 μm, the second cladding diameter is 1000 μm, and the length is 50 μm.
A fiber bundle was prepared using 16 double-clad fibers of m. 0.5 at for the fiber core
% Of Nd 3+ ions. Quartz glass was used as a fiber base material.

【0056】励起光の入射端は、励起光が効率よく入力
されるように平面研磨され、励起光0.8μmにおいて
透過率95%以上、レーザ発振波長1.06μmにおい
て反射率98%以上の多層膜コートが施されている。レ
ーザ光の出射端ではファイバが束ねられ、コアが10μ
mの間隔で配置されている。
The incident end of the pumping light is polished flat so that the pumping light can be efficiently inputted, and a multilayer having a transmittance of 95% or more at 0.8 μm of pumping light and a reflectance of 98% or more at a laser oscillation wavelength of 1.06 μm. A film coat has been applied. At the emission end of the laser beam, the fibers are bundled and the core is 10μ.
m.

【0057】なお、図1においては、便宜上ファイバの
全長を短く描いているが、実際には1本50mの長さが
ある。そして、光ファイバは周知のように柔軟性に優れ
ているため、図示していない直径約20cmのボビンに
巻き付ける構造とした。
Although the total length of the fiber is shortened in FIG. 1 for convenience, there is actually a length of 50 m per fiber. Since the optical fiber has excellent flexibility as is well known, the optical fiber is wound around a bobbin (not shown) having a diameter of about 20 cm.

【0058】このレーザバンドルを用いた装置に、発振
波長0.8μm、出力20WのLDを16個用いて励起
させたところ、波長1.06μmで出力120Wという
レーザ光が得られた。
When the apparatus using this laser bundle was excited using 16 LDs having an oscillation wavelength of 0.8 μm and an output of 20 W, a laser beam having a wavelength of 1.06 μm and an output of 120 W was obtained.

【0059】このレーザ装置の出力を焦点距離50mm
のレンズ系で集光したところ、直径50μm以内に出力
の90%以上のエネルギーが集光できた。一般的な大出
力YAG(Yttrium Alminium Garnet) レーザの集光径
が、同様の条件で500μm以上であるから、集光径は
1/10以下である。集光点でのエネルギー密度は、集
光点の面積に反比例するので、一般的な大出力YAGレ
ーザに比べて100倍以上のエネルギー密度を発生させ
ることが出来る。しかも、このレーザ装置の集光径は、
レーザ出力や熱の状態によらず常に一定であるため、安
定したレーザ加工が可能である。
The output of this laser device is set to a focal length of 50 mm.
As a result, 90% or more of the output energy could be collected within a diameter of 50 μm. The condensing diameter of a general large-output YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser is 500 μm or more under the same conditions, so that the condensing diameter is 1/10 or less. Since the energy density at the focal point is inversely proportional to the area of the focal point, it is possible to generate an energy density 100 times or more as compared with a general high-output YAG laser. Moreover, the focusing diameter of this laser device is
Since the laser output is always constant regardless of the state of the laser output and heat, stable laser processing is possible.

【0060】なお、この例では、励起用に用意したLD
が少なかったために120Wの出力しか得られなかった
が、この出力値はこのレーザ装置の限界ではない。励起
光の出力を上げればレーザ装置の出力をさらに挙げるこ
とができ、その上限は2kW以上であると考えられる。
In this example, the LD prepared for excitation is
The output value was only 120 W due to the low power, but this output value is not the limit of this laser device. Increasing the output of the excitation light can further increase the output of the laser device, and the upper limit is considered to be 2 kW or more.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザ装置
では、レーザ光の出射端のコアを、レーザ発振の横モー
ドが互いに影響しない間隔をおいて近接して配置したた
め、安定した横モードを有し、かつ高輝度で大出力のレ
ーザ光を得ることができる。
As described above, in the laser device according to the present invention, the core at the emission end of the laser beam is arranged close to the laser oscillation transverse mode so as not to affect each other. And high-power laser light with high luminance can be obtained.

【0062】また、本発明のレーザ加工装置では、レー
ザ光の出射端のコアを、レーザ発振の横モードが互いに
影響しない間隔をおいて近接して配置したことにより、
安定した横モードを有し、かつ高輝度で大出力のレーザ
光を用いたレーザ加工を可能としたため、高精度のレー
ザ加工を高速に行うことができる。
Further, in the laser processing apparatus of the present invention, the core at the emission end of the laser beam is arranged close to the laser oscillation transverse mode so as not to affect each other.
Since laser processing using a laser beam having a stable lateral mode and high luminance and high output is enabled, high-precision laser processing can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ装置の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser device of the present invention.

【図2】ファイババンドルの励起光の入射端の拡大図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged view of an incident end of excitation light of a fiber bundle.

【図3】ファイババンドルのレーザ光の出射端の拡大図
である。
FIG. 3 is an enlarged view of a laser beam emission end of a fiber bundle.

【図4】コア間隔とモードの変化率との関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a core interval and a mode change rate.

【図5】ファイババンドルの製造工程の前半を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a first half of a fiber bundle manufacturing process.

【図6】ファイババンドルの製造工程の後半を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram illustrating the latter half of the manufacturing process of the fiber bundle.

【図7】より高密度に配列したファイババンドルの例を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of fiber bundles arranged at higher density.

【図8】より高密度に配列したファイババンドルの製造
工程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of fiber bundles arranged at higher density.

【図9】線引きによるファイババンドルの製造工程の前
半を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a first half of a fiber bundle manufacturing process by drawing.

【図10】線引きによるファイババンドルの製造工程の
後半を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the latter half of the manufacturing process of the fiber bundle by drawing.

【図11】複数のファイバを単純に束ねたレーザ装置の
レーザ光の出射端を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an emission end of laser light of a laser device in which a plurality of fibers are simply bundled.

【図12】本発明のレーザ装置のレーザ光の出射端にお
けるコアの配置を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of cores at a laser light emitting end of the laser device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 励起光 10a レーザ光 20 電源装置 21 レーザダイオード(LD) 100 ファイババンドル 101 分離部 102 バンドル部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Excitation light 10a Laser light 20 Power supply device 21 Laser diode (LD) 100 Fiber bundle 101 Separation part 102 Bundle part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を出力するレーザ装置におい
て、 レーザ光の伝搬経路であるとともにレーザ活性物質を含
み、レーザ光の出射端では、伝搬するレーザ光の横モー
ドが互いに影響しない最低限の間隔をおいて近接して配
置された複数の導波領域と、 前記複数の導波領域の周囲に設けられ、前記複数の導波
領域よりも低い屈折率のクラッド領域と、 前記レーザ活性物質を励起する励起手段と、 を有することを特徴とするレーザ装置。
1. A laser device for outputting laser light, comprising a laser light propagation path and a laser active material, and a laser light emitting end having a minimum distance at which transverse modes of propagating laser light do not affect each other. A plurality of waveguide regions arranged in close proximity to each other; a cladding region provided around the plurality of waveguide regions and having a lower refractive index than the plurality of waveguide regions; and exciting the laser active material. A laser device comprising:
【請求項2】 前記クラッド領域は、前記導波領域の入
射端から一定の範囲では、前記複数の導波領域の周囲に
設けられ、前記複数の導波領域よりも低い屈折率の第1
クラッド領域と、前記第1クラッド領域の周囲に設けら
れ、前記第1クラッド領域よりも低い屈折率の第2クラ
ッド領域とで構成されており、 前記励起手段は、入射端の前記第1クラッド領域に対し
て励起光を入射することにより、前記レーザ活性物質を
励起することを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
2. The method according to claim 1, wherein the cladding region is provided around the plurality of waveguide regions within a certain range from an incident end of the waveguide region, and has a lower refractive index than the plurality of waveguide regions.
A second cladding region provided around the first cladding region and having a lower refractive index than the first cladding region. 2. The laser device according to claim 1, wherein the laser active material is excited by inputting excitation light to the laser beam.
【請求項3】 レーザ光を出力するレーザ装置におい
て、 レーザ光の伝搬経路であるとともにレーザ活性物質を含
み、レーザ光の出射端では、伝搬するレーザ光の横モー
ドが互いに影響しない最低限の間隔をおいて近接して配
置された複数のコアと、前記複数のコアの周囲に設けら
れ、前記複数のコアよりも低い屈折率のクラッドとから
なるファイババンドルと、 前記ファイババンドルの入射端へ、前記レーザ活性物質
を励起するための励起光を入射する励起手段と、 を有することを特徴とするレーザ装置。
3. A laser device for outputting laser light, comprising a laser light propagation path and a laser active material, and at a laser light emitting end, a minimum distance at which transverse modes of the propagating laser light do not affect each other. A plurality of cores arranged in close proximity to each other, a fiber bundle provided around the plurality of cores and comprising a cladding having a lower refractive index than the plurality of cores, and to an incident end of the fiber bundle, A laser device, comprising: an excitation unit that emits excitation light for exciting the laser active substance.
【請求項4】 前記ファイババンドルは、入射端から一
定の範囲内におけるクラッドが、前記複数のコアの周囲
に設けられ、前記複数のコアよりも低い屈折率の第1ク
ラッドと、前記第1クラッドの周囲に設けられ、前記第
1クラッドよりも低い屈折率の第2クラッドとで構成さ
れており、 前記励起手段は、入射端における前記第1クラッドに対
して励起光を入射することを特徴とする請求項3記載の
レーザ装置。
4. The fiber bundle, wherein a cladding within a certain range from an input end is provided around the plurality of cores, wherein the first cladding has a lower refractive index than the plurality of cores; And a second clad having a refractive index lower than that of the first clad, wherein the pumping means makes pump light incident on the first clad at an incident end. The laser device according to claim 3, wherein
【請求項5】 レーザ光によって加工を行うレーザ加工
装置において、 レーザ光の伝搬経路であるとともにレーザ活性物質を含
み、レーザ光の出射端では、伝搬するレーザ光の横モー
ドが互いに影響しない最低限の間隔をおいて近接して配
置された複数の導波領域と、 前記複数の導波領域の周囲に設けられ、前記複数の導波
領域よりも低い屈折率のクラッド領域と、 前記レーザ活性物質を励起する励起手段と、 前記導波領域から出射されたレーザ光を集光する集光手
段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。
5. A laser processing apparatus for performing processing by using a laser beam, wherein the laser beam includes a laser light propagation path and a laser active material, and at a laser light emitting end, a transverse mode of the propagating laser beam does not influence each other. A plurality of waveguide regions arranged close to each other at an interval; a cladding region provided around the plurality of waveguide regions and having a lower refractive index than the plurality of waveguide regions; A laser processing apparatus, comprising: an excitation unit that excites a laser beam; and a light-collecting unit that collects laser light emitted from the waveguide region.
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