JPS628952Y2 - - Google Patents
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- JPS628952Y2 JPS628952Y2 JP1982041038U JP4103882U JPS628952Y2 JP S628952 Y2 JPS628952 Y2 JP S628952Y2 JP 1982041038 U JP1982041038 U JP 1982041038U JP 4103882 U JP4103882 U JP 4103882U JP S628952 Y2 JPS628952 Y2 JP S628952Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
考案の技術の分野
この考案はパルスレーザ光による加工に係り、
特に高い効率で高出力のレーザ光を連続的に得る
ことのできるレーザ加工装置に関する。
特に高い効率で高出力のレーザ光を連続的に得る
ことのできるレーザ加工装置に関する。
考案の技術的背景とその問題点
従来固体レーザ、例えば、Nd3+；YAGレーザ
が連続発振源として広くレーザ加工に利用されて
いる。このレーザ出力を連続で高出力に得る方法
としては、YAGロツドをクリプトンアークラン
プで連続励起して連続（以下CWと略す）発振を
得ることが行なわれている。CWの高出力発振を
高効率で行なうには励起ランプに高圧封入クリプ
トンアークランプを利用し、発振効率を高く、か
つ大電力で励起する必要がある。YAGロツドは
大電力で光励起されると、熱的な歪みを生じ、第
４図の４０に示すような入力電力Pilを大きくし
て行くとレーザ出力はある入力領域から飽和を生
じYAGロツド１本から得られるレーザ出力には
限界がある。またパルスレーザを交流電源から複
数のコンデンサに充電し、それらを別々に設けた
ガラスレーザロツドの励起用フラツシユランプに
順次放電し、パルス幅の長いレーザ出力を得るこ
とが考案されているが、合成したレーザビームは
空間的に光軸が一致せずこれを１つの光軸上にあ
たかも１本のレーザビームとしての特性をもつた
ものは得られず、また光放電コンデンサからのフ
ラツシユランプへの放電を高速に繰り返してレー
ザ発振出力を際限なく持続させることは事実上不
可能であつた。
が連続発振源として広くレーザ加工に利用されて
いる。このレーザ出力を連続で高出力に得る方法
としては、YAGロツドをクリプトンアークラン
プで連続励起して連続（以下CWと略す）発振を
得ることが行なわれている。CWの高出力発振を
高効率で行なうには励起ランプに高圧封入クリプ
トンアークランプを利用し、発振効率を高く、か
つ大電力で励起する必要がある。YAGロツドは
大電力で光励起されると、熱的な歪みを生じ、第
４図の４０に示すような入力電力Pilを大きくし
て行くとレーザ出力はある入力領域から飽和を生
じYAGロツド１本から得られるレーザ出力には
限界がある。またパルスレーザを交流電源から複
数のコンデンサに充電し、それらを別々に設けた
ガラスレーザロツドの励起用フラツシユランプに
順次放電し、パルス幅の長いレーザ出力を得るこ
とが考案されているが、合成したレーザビームは
空間的に光軸が一致せずこれを１つの光軸上にあ
たかも１本のレーザビームとしての特性をもつた
ものは得られず、また光放電コンデンサからのフ
ラツシユランプへの放電を高速に繰り返してレー
ザ発振出力を際限なく持続させることは事実上不
可能であつた。
連続励起Nd；YAGレーザでは高圧クリプトン
アークランプを利用しなければ高い効率の発振が
得られず、また連続励起するとYAGロツドの熱
歪みによるレーザロツドの内部応力が大きくな
り、Nd3+の濃度の大きなYAGロツドでは励起電
力を上げると破損し易く、発振効率も低く、飽和
出力が低い。
アークランプを利用しなければ高い効率の発振が
得られず、また連続励起するとYAGロツドの熱
歪みによるレーザロツドの内部応力が大きくな
り、Nd3+の濃度の大きなYAGロツドでは励起電
力を上げると破損し易く、発振効率も低く、飽和
出力が低い。
一方、パルス励起動作では、熱歪み作用がパル
スの平均電力に比例して生ずるが、パルス励起し
た時点ではその瞬間は一時的に歪みが解放される
現象があり、ロツドの内部応力での破損の発生率
は同一平均電力CWで励起した場合より小さい。
またパルス励起用のフラツシユランプはCWレー
ザ励起用のアークランプと同一サイズのものでは
封入ガス圧をより低くしても、それに大電流パル
ス放電を行なわせて高いレーザ発振効率を得るこ
とができる。しかしレーザ発振ビームをシーム溶
接など金属加工に利用する際に単一のパルスレー
ザ出力のみによる加工では急激な熱の発生と消散
のために溶接材質によつては溶接欠陥を生ずるよ
うな欠点がある。
スの平均電力に比例して生ずるが、パルス励起し
た時点ではその瞬間は一時的に歪みが解放される
現象があり、ロツドの内部応力での破損の発生率
は同一平均電力CWで励起した場合より小さい。
またパルス励起用のフラツシユランプはCWレー
ザ励起用のアークランプと同一サイズのものでは
封入ガス圧をより低くしても、それに大電流パル
ス放電を行なわせて高いレーザ発振効率を得るこ
とができる。しかしレーザ発振ビームをシーム溶
接など金属加工に利用する際に単一のパルスレー
ザ出力のみによる加工では急激な熱の発生と消散
のために溶接材質によつては溶接欠陥を生ずるよ
うな欠点がある。
考案の目的
この考案はパルスレーザ光を連続レーザ光の照
射と同じような照射で行える高効率の加工装置を
提供するものである。
射と同じような照射で行える高効率の加工装置を
提供するものである。
考案の概要
複数台のパルスレーザ発振器のパルス発振を制
御し、パルスレーザ光の放出を時間的にずらすと
ともに、これらのパルスレーザ光を光フアイバー
に導入して空間的に均一な分布にした出力光で溶
接、切断等のレーザ加工を行うようにしたもので
ある。
御し、パルスレーザ光の放出を時間的にずらすと
ともに、これらのパルスレーザ光を光フアイバー
に導入して空間的に均一な分布にした出力光で溶
接、切断等のレーザ加工を行うようにしたもので
ある。
考案の実施例
第１図はこの考案の一実施例で、個別に放出さ
れる三つのパルスレーザ光による加工装置の例を
示す。すなわち、先ず発振部の構成を説明する
と、直流電源１を有し、この電源１より、それぞ
れYAGロツド２，３，４と対になつて組合わさ
れている三つのフラツシユランプ５，６，７に並
列して電荷を与える閉回路が構成されている。直
流電源１と上記各フラツシユランプとの間には、
個々に図示省略の充放電コンデンサからの放電電
流をオン、オフする制御用のゲートターンオフサ
イリスタもしくはトランジスタターンオフもしく
はサイリスタなどから成るスイツチング回路８，
９，１０が設けられていて、これら各素子の各ゲ
ートは放電発光タイミング制御部１１（以下、制
御部と称す）に接続されている。また、この制御
部１１は上記フラツシユランプ５，６，７に巻回
されているトリガ電極１２，１３，１４に接続さ
れている。一方、各レーザロツドの両端側に設け
られる共振器ミラー１５，１６，１７，１８およ
び１９，２０の一方の出力ミラーより放出される
パルスレーザ光L1，L2およびL3による加工部へ
の照射系の構成について述べる。パルスレーザ光
L1，L2，L3の各光路には偏向用の高反射鏡２
１，２２，２３が設けられ、上記の各パルスレー
ザ光は第２図ａに示すように近接して平行に進
み、集光レンズ２４で集光され、光フアイバー２
５の入力端面２６に導入される。光フアイバー２
５の出力側には出力端面２８からの光を平行光に
し、かつ加工物２９に集光照射するレンズ３０
ａ，３０ｂが設けられている。
れる三つのパルスレーザ光による加工装置の例を
示す。すなわち、先ず発振部の構成を説明する
と、直流電源１を有し、この電源１より、それぞ
れYAGロツド２，３，４と対になつて組合わさ
れている三つのフラツシユランプ５，６，７に並
列して電荷を与える閉回路が構成されている。直
流電源１と上記各フラツシユランプとの間には、
個々に図示省略の充放電コンデンサからの放電電
流をオン、オフする制御用のゲートターンオフサ
イリスタもしくはトランジスタターンオフもしく
はサイリスタなどから成るスイツチング回路８，
９，１０が設けられていて、これら各素子の各ゲ
ートは放電発光タイミング制御部１１（以下、制
御部と称す）に接続されている。また、この制御
部１１は上記フラツシユランプ５，６，７に巻回
されているトリガ電極１２，１３，１４に接続さ
れている。一方、各レーザロツドの両端側に設け
られる共振器ミラー１５，１６，１７，１８およ
び１９，２０の一方の出力ミラーより放出される
パルスレーザ光L1，L2およびL3による加工部へ
の照射系の構成について述べる。パルスレーザ光
L1，L2，L3の各光路には偏向用の高反射鏡２
１，２２，２３が設けられ、上記の各パルスレー
ザ光は第２図ａに示すように近接して平行に進
み、集光レンズ２４で集光され、光フアイバー２
５の入力端面２６に導入される。光フアイバー２
５の出力側には出力端面２８からの光を平行光に
し、かつ加工物２９に集光照射するレンズ３０
ａ，３０ｂが設けられている。
上記の構成による作用について次に第３図を付
加して説明する。
加して説明する。
制御部１１により、時刻t0〜ｔ，t3〜t4，t6〜t7
……の各期間中にスイツチング素子８のゲートを
開きオン状態にするとともに、t0，t3，t6……で
フラツシユランプ５にトリガパルスをトリガ電極
１２から印加することによつて、第３図ａに示す
発光波形３１……が間欠して得られ、t1，t4，t7
……において同素子をオフにして組合わされてい
るYAGロツド２でのパルス発振が完了する。ま
た、フラツシユランプ６および７についても、そ
れぞれt1〜t2，t4〜t5……およびt1〜t3，t5〜t6……
において上記と同様な制御で同図ｂおよびｃに示
すように発光波形３２……，３３……が間欠して
得られ、YAGロツド３，４からパルス発振す
る。上記のような各パルス発光により、YAGロ
ツド２，３，４から順次パルス発振させた出力
光、すなわちパルスレーザ光L1，L2，L3は高反
射鏡２１，２２，２３でそれぞれ偏向され集光レ
ンズ２４により、光フアイバー２５に入力され
る。この光フアイバー２５からの出力光は上記三
つのパルスレーザ光のいずれか一つの入力光であ
つても、第２図ｂに示すように空間的なパターン
の分布は円形の一種類となり、しかも時間的に
は、第３図ｄに示すような若干脈流の伴なつた直
流出力のレーザビーム３４を放出する。すなわ
ち、パルスレーザ光L1，L2，L3は別別の方向か
らパルス的に光フアイバー２５に入力するが、光
フアイバー２５を経た出力光は均一分布で軸対称
分布になつて放出される。さらに、三つのYAG
ロツドからのレーザ出力の合成した時間のレーザ
発振出力が得られるから、実質的に連続出力が得
られる。ところで、YAGロツドをパルス動作さ
せると、Nd3+の濃度が濃いものでも、ビーム広
がり角も小さいままより高い励起電力領域までパ
ルスレーザ発振出力が第４図４１に示すように効
率の高い状態で得られる。したがつて、上記実施
例では第３図ｄの連続出力となり、第４図４２の
極めて高い効率の出力が得られることになる。
……の各期間中にスイツチング素子８のゲートを
開きオン状態にするとともに、t0，t3，t6……で
フラツシユランプ５にトリガパルスをトリガ電極
１２から印加することによつて、第３図ａに示す
発光波形３１……が間欠して得られ、t1，t4，t7
……において同素子をオフにして組合わされてい
るYAGロツド２でのパルス発振が完了する。ま
た、フラツシユランプ６および７についても、そ
れぞれt1〜t2，t4〜t5……およびt1〜t3，t5〜t6……
において上記と同様な制御で同図ｂおよびｃに示
すように発光波形３２……，３３……が間欠して
得られ、YAGロツド３，４からパルス発振す
る。上記のような各パルス発光により、YAGロ
ツド２，３，４から順次パルス発振させた出力
光、すなわちパルスレーザ光L1，L2，L3は高反
射鏡２１，２２，２３でそれぞれ偏向され集光レ
ンズ２４により、光フアイバー２５に入力され
る。この光フアイバー２５からの出力光は上記三
つのパルスレーザ光のいずれか一つの入力光であ
つても、第２図ｂに示すように空間的なパターン
の分布は円形の一種類となり、しかも時間的に
は、第３図ｄに示すような若干脈流の伴なつた直
流出力のレーザビーム３４を放出する。すなわ
ち、パルスレーザ光L1，L2，L3は別別の方向か
らパルス的に光フアイバー２５に入力するが、光
フアイバー２５を経た出力光は均一分布で軸対称
分布になつて放出される。さらに、三つのYAG
ロツドからのレーザ出力の合成した時間のレーザ
発振出力が得られるから、実質的に連続出力が得
られる。ところで、YAGロツドをパルス動作さ
せると、Nd3+の濃度が濃いものでも、ビーム広
がり角も小さいままより高い励起電力領域までパ
ルスレーザ発振出力が第４図４１に示すように効
率の高い状態で得られる。したがつて、上記実施
例では第３図ｄの連続出力となり、第４図４２の
極めて高い効率の出力が得られることになる。
なお、各レーザパルス励起時間に重なりをもた
していない例を示したが、パルス励起幅よりパル
スレーザ発振幅が狭いときには重なりを若干もた
して光フアイバー出力の連続出力のリツプル波形
を目的に合わせて変化しそてもよい。また三つの
パルスレーザ発振に限らず二つ以上であればよ
い。さらに、高反射鏡２１，２２，２３による偏
向で光フアイバー２５に導く光路にしたが、それ
らの光路は各パルスレーザ光L1，L2，L3をそれ
ぞれ別の光フアイバーで導くように変更しても差
し支えない。上記実施例以上の平均出力の高出力
を図るには、ピーク出力の高いパルスレーザを多
数台順次発振することで達成される。
していない例を示したが、パルス励起幅よりパル
スレーザ発振幅が狭いときには重なりを若干もた
して光フアイバー出力の連続出力のリツプル波形
を目的に合わせて変化しそてもよい。また三つの
パルスレーザ発振に限らず二つ以上であればよ
い。さらに、高反射鏡２１，２２，２３による偏
向で光フアイバー２５に導く光路にしたが、それ
らの光路は各パルスレーザ光L1，L2，L3をそれ
ぞれ別の光フアイバーで導くように変更しても差
し支えない。上記実施例以上の平均出力の高出力
を図るには、ピーク出力の高いパルスレーザを多
数台順次発振することで達成される。
考案の効果
平均出力の高い出力を連続レーザの照射と同様
な照射で行えることができ、急熱急冷の加熱条件
では亀裂等の溶接欠陥などの発生する材料に対し
良好な溶接を可能としたり、焼入れ等の熱処理や
加工部材の適用範囲の拡大等加工の応用範囲をよ
り拡大することができるようになつた。また、光
フアイバーによる高出力の伝送ができるので、原
子炉関係はじめ、鉄鋼分野、電子工業、機械工業
等の各分野においてレーザ発振器を加工箇所の近
傍に設置できず、また高出力を必要とする加工に
有効に適用できるようになつた。
な照射で行えることができ、急熱急冷の加熱条件
では亀裂等の溶接欠陥などの発生する材料に対し
良好な溶接を可能としたり、焼入れ等の熱処理や
加工部材の適用範囲の拡大等加工の応用範囲をよ
り拡大することができるようになつた。また、光
フアイバーによる高出力の伝送ができるので、原
子炉関係はじめ、鉄鋼分野、電子工業、機械工業
等の各分野においてレーザ発振器を加工箇所の近
傍に設置できず、また高出力を必要とする加工に
有効に適用できるようになつた。
第１図はこの考案の一実施例を示す全体構成
図、第２図ａは第１図Ａ−Ａ線における断面図、
同図ｂは第１図Ｂ−Ｂ線における断面図、第３図
ａ，ｂ，ｃはそれぞれのフラツシユランプの発光
波形図、同図ｄは第３図ａ，ｂ，ｃの発光による
合成レーザ発振出力図、第４図はフラツシユラン
プ入力とレーザ出力の関係を示す図である。 １……直流電源、２，３，４……YAGロツ
ド、５，６，７……フラツシユランプ、８，９，
１０……スイツチング素子、１１……放電発光タ
イミング制御部、２１，２２，２３……高反射
鏡、２４……集光レンズ、２５……光フアイバ
ー。
図、第２図ａは第１図Ａ−Ａ線における断面図、
同図ｂは第１図Ｂ−Ｂ線における断面図、第３図
ａ，ｂ，ｃはそれぞれのフラツシユランプの発光
波形図、同図ｄは第３図ａ，ｂ，ｃの発光による
合成レーザ発振出力図、第４図はフラツシユラン
プ入力とレーザ出力の関係を示す図である。 １……直流電源、２，３，４……YAGロツ
ド、５，６，７……フラツシユランプ、８，９，
１０……スイツチング素子、１１……放電発光タ
イミング制御部、２１，２２，２３……高反射
鏡、２４……集光レンズ、２５……光フアイバ
ー。
Claims (1)
- レーザロツドとフラツシユランプの複数組に個
別に設けられるスイツチング素子を有し上記各レ
ーザロツドからパルスレーザ光をそれぞれ放出す
る装置と、上記それぞれのスイツチング素子にオ
ン、オフ信号を周期的に印加して上記パルス発振
器を順次発振するようにするパルス発振制御部
と、上記各レーザ発振器からそれぞれ放出された
パルスレーザ光の光路上に設けられ、これらパル
スレーザ光を互いに近接して平行に進行させる複
数の光学系と、上記平行に進行する各レーザ光を
透過させる位置に設けられる集光レンズと、この
レンズを透過した複数の集束光を入力して空間的
には均一分布かつ時間的には連続的レーザ出力と
して放出する光フアイバーとを備えることを特徴
とする固体レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982041038U JPS58147689U (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 固体レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982041038U JPS58147689U (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 固体レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147689U JPS58147689U (ja) | 1983-10-04 |
| JPS628952Y2 true JPS628952Y2 (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=30052233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1982041038U Granted JPS58147689U (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 固体レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147689U (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2560262Y2 (ja) * | 1991-06-19 | 1998-01-21 | 株式会社アドバンテスト | レーザ加工装置 |
| JP2003039189A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-12 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ光照射装置及び表面処理方法 |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP1982041038U patent/JPS58147689U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58147689U (ja) | 1983-10-04 |
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