KR20170041745A - 다중빔 섬유 레이저 시스템 - Google Patents

다중빔 섬유 레이저 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170041745A
KR20170041745A KR1020177003787A KR20177003787A KR20170041745A KR 20170041745 A KR20170041745 A KR 20170041745A KR 1020177003787 A KR1020177003787 A KR 1020177003787A KR 20177003787 A KR20177003787 A KR 20177003787A KR 20170041745 A KR20170041745 A KR 20170041745A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber laser
output
fibers
fiber
optical device
Prior art date
Application number
KR1020177003787A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102251657B1 (ko
Inventor
안드레이 아브라모브
발렌티노 푄
외젠 시체르바코프
홀거 마메로
디미트리 야고드킨
Original Assignee
아이피지 포토닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이피지 포토닉스 코포레이션 filed Critical 아이피지 포토닉스 코포레이션
Publication of KR20170041745A publication Critical patent/KR20170041745A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102251657B1 publication Critical patent/KR102251657B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/127—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/322—Bonding taking account of the properties of the material involved involving coated metal parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
    • B23K2201/34—
    • B23K2203/04—
    • B23K2203/05—
    • B23K2203/10—
    • B23K2203/14—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 단일 프로세싱 케이블로부터 다중빔 출력을 전달하는 섬유 레이저 시스템을 제공한다. 본 발명은 다중 섬유 레이저 모듈을 제어할 수 있게 하고 그들의 각각의 출력을 미리-결정된 순서로 그러나 단일 프로세싱 케이블 내에서 전달할 수 있게 하며, 그에 의해서, 각각의 빔을 위한 별개의 광학장치를 이제까지 요구하였던, 공작물 상에 다중 프로세싱 단계를 제공한다. 예열, 절단, 세척, 용접, 브레이징, 절제, 어닐링, 냉각, 및 연마 등과 같은 특정의 산업적 적용예에 대해서 맞춰진 프로세싱 단계들을 조합하는 맞춤형 섬유 레이저 시스템이 본 발명으로 인해서 용이하게 제공될 수 있다.

Description

다중빔 섬유 레이저 시스템{MULTIBEAM FIBER LASER SYSTEM}
개시 내용은 복수의 섬유 레이저 장치로부터의 광을 단일 광학적 구성요소 내로 결합하는 것 그리고 구분된 섬유 레이저 출력이 공작물까지 또는 광학장치까지 하류로 전달되도록 그러한 레이저 장치로부터의 출력을 제어하는 것에 관한 것이다.
재료 프로세싱을 위한 다중빔의 이용은 매우 일반적이다. 예를 들어, http://www.tailorweld.eu/overview/concept에서 확인되는 바와 같이, 단일 레이저 출력을 전달하는 단일 광섬유가, 다중 스폿을 표적으로 하는 비간섭성(incoherent) 출력을 제공할 수 있는 회절 광학적 요소와 광학적으로 통신될 수 있다. 불행하게도, 이러한 구성은, 파장, 파워 및 펄스 폭을 포함하여, 레이저 빔을 가하고자 하는 공작물 상의 각각의 위치가 서로 동일할 것을 적용예가 요구하는 경우에만 작용한다. 다중빔을 공작물로 전달할 수 있는 레이저 시스템이 요구되며, 다중빔은 그들의 성질과 관련하여 비간섭적이고 구분적이다.
넓은 범위의 파워, 펄스 폭 및 반복율로 이용 가능한 다중 파장이 존재한다는 점에서, 섬유 레이저가 개발되었다. 사실상, 이용 가능한 다양한 레이저 광의 장점을 취하는 수많은 적용예가 개발되었다. 예를 들어, WO/2013/019204에서, 발명자는, 조합된 빔으로, 스테인리스 강의 코팅을 제거하고 강을 절단하기 위해서 다중-레이저 시스템을 고려하였다. 최종적으로, 이러한 다중-레이저 시스템을 불필요하게 하는 단일 레이저 시스템이 발견되었다. 그러나, 조합된 프로세스 빔을 전달하기 위해서 레이저 헤드 내에서 정교한 광학장치가 요구된다는 점이 상업화와 관련된 걸림돌이었다. 또한, 레이저들이 별개의 시스템들이기 때문에, 시스템을 제어하기 위한 CPU의 이용은 적용예의 요건을 충족하기 위해서 레이저의 프로세싱 매개변수를 변경하는 충분한 동적인(dynamic) 제어 환경이 되지 못한다는 것을 발견하였다.
그럼에도 불구하고, 다중 레이저 출력들을 조합하는 개념이 잘 개발되었고, 이는 구분된 레이저 출력들을 단일 섬유 광학적 케이블 내로 조합하는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,048,911은, 평행한 출력들을 전달할 수 있는 단일 섬유 광학적 케이블 내로 후속하여 포커스되는 평행한 출력들을 생성하기 위한 거울의 이용을 제공한다. 그러나, 그러한 시스템은, 복잡하게 만드는 다중 광학장치를 필요로 하여, 출력의 저하 가능성뿐만 아니라 그 비용을 더 증가시킨다.
미국 특허 제6,229,940호는, 직렬형 접근방식(cascade approach)에서 조합되는 비간섭성 레이저 광 출력들을 생성하기 위한 다중 커플러(coupler) 및 렌즈의 이용을 요구한다. 게다가, 오직 단일 모드의 광으로의 이의 제한은, 바람직하지 않지만, 다중-모드 광이 수용될 수 있는 매우 다양한 적용예를 반영하지 못한다.
종래 기술이 정렬된 섬유 광학적 설비를 제공하지만, 그러한 설비는, 비용 민감성 및 강건함에 대한 요구에 의해서 그러한 종래 기술의 해결책이 지지될 수 없는, 산업 환경의 요구를 충족시키지 못한다. 사실상, US20040081396는 빔 시준을 위해서 섬유들 및 하류 광학장치를 정렬시키기 위한 정합 안내부(registration guide)를 필요로 하였다.
또한, 미국 특허 제7,130,113호에서와 같이, 섬유 대 광학장치 결합이 교시되었지만, 그들은 시준 효과를 보상하기 위한 렌즈와 조합되었고, 그러한 광학장치가 렌즈이거나, 섬유의 어레이 및 그들의 각각의 출력이 조합되었다.
출력 매개변수가 제어될 수 있는 미리 결정된 구성의 비간섭성 레이저 빔을 제공할 수 있는 저비용이지만 강건한 광학장치를 통해서 구성된 다중-빔 레이저 시스템에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 독립적으로 제어되는 다중 비간섭성 레이저 빔 출력을 생산하기 위한 섬유 레이저 시스템을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 다중빔 출력을 위한 각각의 섬유가, 프로세싱 섬유의 말단 단부에 인접한 벌크 광학장치(bulk optic)에 융합된다.
본 발명은 공작물을 동시적으로 프로세스하기 위해서 상이한 유형들의 레이저 출력의 조합을 가능하게 하며, 변경예는, 스폿 형상, 파장, 파장 대역폭, 펄스화된 또는 연속 파동, 또는 준-연속적 파동 동작, 펄스 폭, 피크 파워, 평균 파워, 반복율, 그리고 빔 품질 또는 M2 측정과 같은 빔 매개변수; 즉, 단일 모드, 적은 모드(low mode)(20 고차 모드(higher order mode) 미만) 또는 그보다 큰 다중모드 출력을 포함하는 빔 특성을 포함한다.
구체적인 적용예와 관련하여, 본 발명은 단일 프로세싱 케이블에 의해서 전달되는 다양한 프로세스 단계를 제공하기 위해서, 다양한 섬유의 구성을 허용할 수 있고, 이러한 프로세스 단계는 예열, 절제, 세척, 절단, 용접, 브레이징, 어닐링, 제어된 냉각, 평활화, 연마 등의 산업적인 프로세스 단계 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
단일 프로세스 적용예를 위해서, 본 발명은 섬유 스폿의 순서(sequence)를 제공할 수 있고, 이는 프로세스 실시를 위한 속력 및/또는 품질의 증가를 허용할 수 있다.
부가적인 모듈 및 섬유의 비용이 증가될 것임에 따라, 현재의 단일 프로세스는 사후 처리를 최소화하기 위해서 마무리 프로세스를 부가할 것이다. 예를 들어, 파편 및 균열 제거를 위해서, 절단 이후에 평활화 또는 연마 단계를 부가한다.
본 발명은 3차원적인 물체에 대해서 프로세싱 단계를 실시할 때 구체적인 요구를 해결하는데, 이는, 레이저 속력 및 파워 셋팅출력에 대한 과소 또는 과다 노출을 방지하기 위해서 비-편평형 표면을 가로지를 때 레이저 속력 및 파워 셋팅을 조정할 필요가 있고 이러한 시스템은, 레이저 출력이 그러한 3차원적인 표면을 가로지를 때, 각각의 구분된 레이저 출력의 동적 제어를 허용할 것이기 때문이다.
본 발명은 다중 섬유 레이저 빔 출력을 가지는 레이저 시스템으로 공작물들을 결합시키는 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 다중 섬유 레이저 빔 출력을 가지는 레이저 시스템으로 복수의 공작물들을 용접하는 방법을 제공한다. 첫 번째는, 독립적으로 동작하도록 그리고 적어도 2개의 섬유 레이저 출력을 제공하도록 구성된 적어도 2개의 섬유 레이저 모듈을 포함하는, 레이저 시스템을 제공하여야 한다. 이어서, 각각의 섬유 레이저 출력은 다중 섬유 레이저들의 상류 조합의 결과일 수 있다. 각각의 섬유 레이저 출력은 재료 상호작용의 패턴에 기여하기에 충분한 양의 에너지를 전달하도록 구성되고, 각각의 레이저 출력의 조합은 충분한 강도의 미리-결정된 용접부를 형성하는데 기여한다. 그러한 재료 상호작용은 표면 재료 변위를 포함할 수 있다. "표면 재료 변위"는 공작물의 표면 세척, 자연 발생적 산화 층의 제거, 공작물의 표면으로부터의 코팅의 제거, 또는 고종횡비 구조물의 생성을 포함할 수 있다. 그러한 재료 변위의 목적은, 그대로 남는 경우에 용접부를 약화시키는 재료의 층 또는 오염물질을 제거하는 것에 의해서, 용접부 생성 조건을 개선하는 것이다. 다른 상황에서, 고종횡비 표면의 생성은 공작물을 용접하도록 구성된 섬유 레이저 출력의 흡수를 돕는다. 본 발명은, 단일 프로세스에서의 표면 재료 변위 및 공작물들의 결합을 허용한다는 점에서, 종래 기술 보다 상당히 더 우수한 장점을 제공한다.
본 발명이 당업자에게 공지된 모든 용접 방식에 대해서 적용될 수 있다는 것을 생각할 수 있지만, 바람직한 실시예는 2개의 공작물들 사이의 심 용접부(seam weld)의 생성일 수 있을 것이다.
당업자가 알고 있는 바와 같이, 심 용접부의 생성은 심 충진을 보조하기 위한 와이어 스톡의 이용에 의해서 도움을 받을 수 있다. 본 발명은, 충분한 강도의 미리-결정된 용접부를 생성하기 위해서 섬유 레이저 출력에 공작물을 노출시키는 것과 조합하여 특정 속도로 와이어 스톡을 공급하는 것을 고려한다.
당업자가 알고 있는 바와 같이, 심 용접부의 생성은 공작물을 가스에 노출시키는 것에 의해서 도움을 받을 수 있다. 그러한 노출은 차폐를 포함할 수 있다. 아르곤을 포함하는 가스가 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 방법이 임의의 특정 용접 가능 재료로 제한되지 않지만, 본 발명은 이제까지 용접이 어려웠던 재료를 용접할 수 있는 능력을 제공한다. 특히, 6000 알루미늄, 고강도 강과 같은 합금강 및 코팅된 강은 본 발명으로부터 큰 이득을 취한다. 비정질 강, 스테인리스 강 및 티타늄과 관련한 다른 용접 난제가 본 발명의 방법으로 해결될 수 있다.
개시 내용의 전술한 그리고 다른 양태, 특징 및 장점이 이하의 도면의 도움으로 보다 용이하게 명확해질 것이다.
도 1a는, 벌크 광학장치가 프로세싱 케이블 내에 내장된 본 발명의 다중빔 레이저 시스템의 부분 단면도이다.
도 1b는, 벌크 광학장치가 프로세싱 케이블 내에 내장된 본 발명의 다중빔 레이저 시스템의 다른 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 벌크 광학장치 및 전달 섬유의 근접 부분 단면도이다.
도 3은 레이저 모듈로부터의 개별적인 전달 섬유의 예시적인 횡단면도이다.
도 4는, 벌크 광학장치가 하우징 내에 내장된 본 발명의 다중빔 레이저 시스템의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 시스템을 위한 아날로그 대 디지털 제어 구성도를 제공한다.
도 6은 도 3에서 확인되는 본 발명의 실시예에 따라서 섬유가 구성된, 공작물 상에 포커스되는 광학적 출력의 빔 구조의 이미지이다.
도 7은, 본 발명을 이용하는 3개의 스폿 레이저 시스템에 의해서 생성된 브레이징 샘플과 단일 스폿 레이저 시스템에 의해서 생성된 2개의 상이한 브레이징 샘플의 비교를 제공한다.
도 8은 본 발명에 따라서 생성된 2개의 상이한 브레이징 샘플을 제공한다.
도 9는 충진 와이어가 없이 생성된 6000 유형의 알루미늄 합금의 심 용접부를 제공한다.
도 10은 충진 와이어를 이용하여 생성된 6000 유형의 알루미늄 합금의 심 용접부를 제공한다.
이제 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명할 것이다. 가능한 경우에는 언제든지, 동일한 또는 유사한 참조 번호를 도면 및 상세한 설명에서 이용하여, 동일한 또는 유사한 부분 또는 단계를 나타낸다. 도면은 단순화된 형태이고 정밀한 축척(scale)을 가지지는 않는다. 편의성 및 명료함만을 목적으로, 방향적(상/하 등) 또는 운동적(전방/후방 등) 용어가 도면과 관련하여 사용될 수 있다. "결합"이라는 단어 및 그 유사 용어가 반드시 직접적이고 즉각적인 연결을 나타내는 것이 아니고, 중간 요소를 통한 연결을 또한 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 그에 의해서 레이저 시스템(10)은, 벌크 광학장치에 결합된 전달 광섬유(29, 30 및 32)를 통해서 3개의 상이한 출력을 전달한다. 바람직하게, 전달 광섬유(29, 30 및 32)는, 벌크 광학장치(34)에 융합되는 것에 의해서 벌크 광학장치(34)에 결합된다. 바람직하게, 전달 광섬유 및 벌크 광학장치(34)는 석영과 같은 동일한 재료로 제조되고, 그에 따라 동일한 굴절률을 갖는다. 보다 바람직하게, 벌크 광학장치(34)의 그리고 전달 광섬유 각각의 굴절률은 1.45이다.
레이저 시스템(10)의 하우징(11)은 레이저 모듈(12, 14, 16, 18, 20, 22 및 24)을 포함한다. 본 발명에서, 레이저 모듈(12, 14, 16, 18, 및 20)은 전달 광섬유(13) 내에서 동일한 출력을 제공하고, 그 출력은 조합기(21) 내에서 조합된다. 이러한 조합기(21)는, 본 출원인이 소유하고 본원에서 전체가 참조로 포함되는 국제특허출원 제PCT/US2014/018688호에서 보다 구체적으로 설명되어 있다. 조합기(21)는 섬유 커플러(28)와 광학적으로 통신하는 출력 섬유(26)를 갖는다.
이러한 실시예에서, 레이저 모듈(12, 14, 16, 18 및 20)은, 그들의 활성적 섬유가 Yb일 때, 1070 nm의 출력을 제공하나, 임의의 다양한 파장이 고려되며, 그에 따라, 출력이 비선형 광학적 결정, 라만(Raman) 섬유 등에 의해서 주파수 편이되는(shifted) 섬유 레이저는 물론이고, Er, Th, Ho, 도핑된 섬유, 또는 그 일부 조합이 고려된다.
본 발명에서 생성되는 광은 적용예가 요구하는 것과 같이 다중-모드이지만, 특별한 적용예에서의 요구에 따라서 단일 모드 광이 또한 제공될 수 있다.
또한, 레이저 모듈이 연속 파동으로 동작되나, 펄스화된 레이저 또는 준-연속적 파동 레이저로 대체될 수 있다.
CW 및 QCW 동작에서 상이한 출력을 제공하는 레이저 모듈(22 및 24)은 그들의 각각의 전달 광섬유(30 및 32)에 의해서 벌크 광학장치(34)에 결합된다. 광섬유(30 및 32)는 다중모드이지만, 본 발명은 벌크 광학장치(34)로 결합될 수 있는 다중모드, 단일 모드 또는 그 혼합의 이용을 고려한다.
도 1b는, 조합기(21)의 출력이 커플러(28)에 결합되는 것과 유사하게 섬유 레이저 모듈(22 및 24)의 각각의 출력이 커플러(27a 및 27b)를 이용한다는 점에서, 도 1a와 상이한 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 그러한 실시예는, 보다 용이하게 서비스될 수 있는 레이저 시스템을 제공한다.
도 2는 전달 광섬유(29, 30 및 32)의 벌크 광학장치(34)에 대한 연결의 분해도를 제공한다. 이러한 실시예에서, 벌크 광학장치(34) 및 전달 광섬유(29, 30 및 32)가 외부 커버링(33)에 의해서 둘러싸여 프로세싱 케이블을 형성한다. 각각의 섬유가 벌크 광학장치(34)에 결합된다. 보다 바람직하게, 각각의 섬유가 표면(36)에서 벌크 광학장치(34)에 융합된다.
도 3은 벌크 광학장치(34) 상의 전달 광섬유의 융합 위치(36)에 근접한 전달 광섬유(29, 20 및 32)의 횡단면도를 제공한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 3개의 섬유가 미리-결정된 배열로 서로 이격된다. 본 발명의 실시예에서, 거리(D1)는 50 내지 100 미크론이고, 거리(D2)는 590 내지 600 미크론이다. 전달 광섬유(30 및 32)는 50 미크론의 코어 직경 및 200 미크론의 외부 직경을 갖는다. 광학적 전달 섬유(29)는 600 미크론의 코어 직경을 갖는다. 본 발명이 250 내지 600 미크론 범위의 코어 직경을 가지는 다중모드 전달 섬유의 이용을 고려함에 따라, 본 발명은 이러한 실시예로 제한되지 않는다.
본 발명은, 벌크 광학장치(34)의 크기 제한에 의해서 제한되는 구성을 가지는, 적어도 2개의 섬유를 고려한다. 또한, 전달 광섬유가 이제 수 많은 형상으로 제조됨에 따라, 직경 뿐만 아니라, 상이하게 성형되는 섬유가 이용될 수 있다는 것이 고려된다.
또한, 본 발명은, 본원에서 제공된 다중-모드 섬유뿐만 아니라 단일 모드 섬유, 및 그 혼합을 벌크 광학장치(34) 내로 결합되는 광학적 전달 섬유로서 이용하는 것을 고려하며, 그 특성은 특별한 적용예에 의해서 결정된다.
도 3에 도시되지는 않았지만, 본 발명은, 벌크 광학장치(34)를 수용하는 프로세싱 케이블의 단자에 위치되는 연결부가 벌크 광학장치(34) 상의 그들의 위치를 기초로 미리-결정된 순서로 레이저 빔을 제공하는 것을 보장하기 위한 정렬 장치의 이용을 고려한다. 예를 들어, 광학적 전달 섬유(29)로부터의 출력에 노출되기에 앞서서, 공작물이 전달 광섬유(30 및 32)로부터의 출력을 요구한다면, 벌크 광학장치(34)는, 연결부에 고정될 때, 그에 따라 정렬될 필요가 있을 것이다.
도 4는, 벌크 광학장치(34)가 하우징(11) 내에 수용되고 레이저 헤드(40)가 다중빔 출력을 공작물로 전달하는, 레이저 시스템(10)을 제시한다. 이 도면은 각각의 연결부 부분(37 및 38)을 포함하는 연결부 시스템을 더 제공한다. 당업자는, 벌크 광학장치(34)의 배향이 미리-결정된 구성으로 전달 광섬유로부터 레이저 헤드(40)로 출력을 제공하도록 보장하기 위해서 이용할 수 있는 다양한 정렬 고정구뿐만 아니라, 섬유 광학적 공간 내에서 이용될 수 있는 수 많은 상이한 연결부 시스템을 이해 및 인지할 수 있을 것이다.
도 4는 벌크 광학장치(34) 및 전달 광섬유를 수용하기 위한 하우징(31)을 더 제공한다.
본 발명의 레이저 모듈들은 바람직하게 서로 독립적으로 동작될 수 있으나, 그럼에도 불구하고 레이저 모듈로부터의 출력에 대한 동적 조정을 허용하기 위한 통합 제어 구성에 바람직하게 종속될 수 있다. 도 5는, 독립적으로-동작되는 레이저 모듈이 디지털 대 아날로그 제어기의 이용을 통해서 더 제어되는, 표준 제어 포맷을 제공한다. 이는 독립적 동작 레이저 모듈의 병렬 제어를 허용할 것이다. 당업자는, 다양한 제어 체계가 본 발명의 이러한 바람직한 실시예를 동작시킬 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
도 6은, 공작물과의 충돌 시의, 도 3에서 설명된 섬유 구성의 광학적 출력의 빔 구조의 이미지이다. 빔이 실질적으로 비간섭적이라는 것이 명확하고; 그에 의해서 각각의 빔은 그들의 출력 특성을 실질적으로 유지하고 그에 따라 특정 적용예를 위해서 고려되는 프로세싱 단계를 제공할 수 있다.
조합될 수 있는 개별적인 프로세싱 단계에는 예열, 세척, 절제, 절단, 브레이징, 용접, 어닐링, 및 평활화가 포함될 수 있다.
도 7은 용융-도금된(hot-dipped) 코팅된 강의 브레이징에 관한 4개의 이미지를 제공한다. 도 7a는, 본 발명에 의해서 생성되었던, 도 7d의 더 높은 입면도를 제공한다. 구체적으로, 섬유들 중, 2개의 섬유가 100 미크론 직경 섬유의 세척 스폿이고 0.85 kW의 평균 파워를 가지는 연속 파동 레이저에 의해서 공급되며, 제3 섬유는 600 미크론 직경의 주 스폿이고 3.5 kW의 평균 파워를 가지는 연속적인 파동 레이저에 의해서 공급된다. 도 7b 및 도 7c는 각각 3.5 Kw 및 4.3 kW의 주 스폿 파워를 가지는 단일 스폿 레이저 시스템으로 생성되었다.
도 8은 본 발명의 3개의 섬유 버전에 의해서 생성된 상이한 아연 코팅된 강 브레이징 샘플의 2개의 이미지를 제공하며, 2개의 세척 스폿은 100 미크론 직경을 가지고 주 스폿은 600 미크론 직경을 갖는다. 도 8a는 전기-아연도금된 아연 코팅된 강 브레이징 샘플을 제공한다. 이러한 브레이즈를 생성하기 위해서, 2개의 450 W CW레이저를 2개의 세척 스폿에 공급하였고, 3.5 kW CW 레이저를 주 스폿에 공급하였다. 로봇 속력은 분당 4.5 미터였고, 브레이징 재료인 1.6 mm CuSi3가 동일한 속력으로 공급되었다.
도 9는 상이한 두께들의 상이한 알루미늄 합금을 포함하는 2개의 공작물의 심 용접부를 제공한다. 하나의 공작물은 1.2 mm 두께 A1Mg 0.4 Si 1,2 이었고, 다른 공작물은 1.5 mm 두께 A1Mg 5,3 Mn 이었다. 공작물은, 모든 스폿의 직경이 100 미크론인 3개의 스폿 구성으로 용접되었다. 2개의 리드 섬유 각각으로 300 W CW 레이저가 공급되었고, 후행 스폿이 3.6 kW CW 레이저 공급을 갖는다. 로봇 속력이 분당 3 미터였고, 아르곤의 차폐 가스가 분당 8리터로 제공되었다.
도 10은 와이어 충전재로 생성된 6000 유형의 알루미늄 합금 공작물의 심 용접부의 2개의 이미지를 제공한다. 공작물은, 모든 스폿의 직경이 100 미크론인 3개의 스폿 구성으로 용접되었다. 2개의 리드 섬유 각각으로 450 W CW 레이저가 공급되었고, 후행 스폿이 3.6 kW CW 레이저 공급을 갖는다. 충진재 와이어의 공급 속력이 분당 3.5 미터인 반면, 로봇 속력은 분당 4.4 미터였고 아르곤 차폐 가스가 분당 10 리터로 제공되었다.
당업자는, 단지 일상적인 실험을 이용하여, 본원에서 설명된 발명의 구체적인 실시예에 대한 많은 균등물을 인지하거나 알아낼 수 있을 것이다. 개시된 구성이 임의의 광 이미징 시스템과 함께 이용될 수 있으나, 여기에서 개시된 구조물에 대한 추진력(impetus)은 다중빔 섬유 레이저 시스템에 있다. 그에 따라, 전술한 실시예가 단지 예로서 제시된 것이고, 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내에서, 본 발명이 구체적으로 설명된 것과 달리 실행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 개시 내용은 본원에서 설명된 각각의 개별적인 특징부, 시스템, 재료, 및/또는 방법에 대한 것이다. 또한, 둘 이상의 그러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 및/또는 방법의 임의 조합은, 그러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 및/는 방법이 상호 불일치되지 않는다면, 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims (31)

  1. 복수의 섬유 레이저 빔 출력을 생산하기 위한 다중빔 출력 섬유 레이저 시스템이며,
    복수의 섬유 레이저 모듈로서, 섬유 레이저 모듈이 복수의 구분된 광섬유 레이저 출력을 제공하고, 각각의 출력은 하나 이상의 빔 특성이 상이한, 복수의 섬유 레이저 모듈;
    상기 구분된 섬유 레이저 출력 중 하나를 전달하도록 각각 구성된, 복수의 출력 섬유; 및
    상기 출력 섬유의 각각이 이에 결합되는 벌크 광학장치로서, 상기 벌크 광학장치는 상기 구분된 섬유 레이저 출력을 상기 출력 섬유로부터 수용하도록 그리고 상기 구분된 섬유 레이저 출력을 실질적으로 이격된 것으로서 출력하도록 구성되는, 벌크 광학장치를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유의 각각이 상기 벌크 광학장치에 융합되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    프로세싱 케이블을 더 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 광학장치의 하류에서 광학적 구성요소를 더 포함하는, 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프로세싱 케이블이 상기 출력 섬유 및 상기 벌크 광학장치를 수용하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구분된 섬유 레이저 출력이 미리 결정된 순서로 공작물과 결합되도록, 상기 벌크 광학장치에 대한 상기 융합된 섬유의 위치가 미리-결정되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구분된 섬유 레이저 출력이 미리-결정된 순서로 상기 공작물로 전달되는 것을 보장하기 위한 정렬 특징부를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구분된 섬유 레이저 출력의 각각의 빔 특성을 제어하기 위한 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 하나 이상의 구분된 섬유 레이저 출력으로부터의 하나 이상의 빔 특성을 동적으로 변화시킬 수 있는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    다중 섬유 레이저 모듈은, 상기 구분된 섬유 레이저 출력 중 하나를 제공하도록 조합되는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유는 구분된 내경 및/또는 외경을 가지는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유는 단일 모드인, 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유는 다중모드인, 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유는 다중모드 및 단일 모드 섬유를 포함하는, 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 출력 섬유는 구분된 형상을 가지는, 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 상이한 빔 특성은 파장인, 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 상이한 빔 특성은 파워인, 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 상이한 빔 특성은 펄스화된, 연속 파동, 또는 준-연속적 파동 동작의 군으로부터 선택되는, 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 상이한 빔 특성은 빔 매개변수인, 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 상이한 빔 특성은 스폿 크기인, 시스템.
  21. 동적으로 변화될 수 있는 다중 섬유 레이저 빔 출력을 단일 프로세싱 케이블로부터 제공하는 방법이며,
    병렬로 동작되도록 구성되며 자체의 각각의 섬유 내에서 적어도 2개의 구분된 섬유 레이저 출력을 각각 제공하도록 추가로 구성되는, 복수의 섬유 레이저 모듈을 제공하는 단계;
    상기 적어도 2개의 구분된 섬유 레이저 출력의 특성을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 제공하는 단계;
    각각의 섬유가 결합되고 상기 구분된 섬유 레이저 출력이 수용되는 벌크 광학장치를 제공하는 단계; 및
    상기 구분된 섬유 레이저 출력을 수용하기 위한 광학적 구성요소를 제공하는 단계로서, 상기 광학적 구성요소는 상기 구분된 섬유 레이저 출력을 수용하도록 구성된 공작물과 광학적 통신되고, 각각의 구분된 섬유 레이저 출력은 동작 중에 다른 구분된 섬유 레이저 출력에 대해서 동적으로 그리고 동시적으로 제어될 수 있는, 광학적 구성요소를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 벌크 광학장치는 프로세싱 케이블 내에 수용되는, 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 출력 섬유의 각각은 상기 벌크 광학장치에 융합되는, 방법.
  24. 다중 섬유 레이저 빔 출력을 가지는 레이저 시스템으로부터 복수의 공작물을 용접하는 방법이며,
    독립적으로 동작하도록 그리고 적어도 2개의 섬유 레이저 출력을 제공하도록 구성된 적어도 2개의 섬유 레이저 모듈을 포함하는, 레이저 시스템을 제공하는 단계를 포함하고;
    각각의 섬유 레이저 출력은 재료 상호작용의 패턴에 기여하기에 충분한 양의 에너지를 전달하도록 구성되고, 각각의 레이저 출력의 조합은 충분한 강도의 미리-결정된 용접부를 형성하는데 기여하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 재료 상호작용은 표면 재료 변위를 포함하는, 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 미리-결정된 용접부는 심 용접부인, 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 미리-결정된 심 용접부의 생성에서의 보조를 위해 특정 속력으로 와이어 스톡을 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 공작물을 가스에 노출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 공작물은 알루미늄 합금을 포함하는, 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 공작물은 강 합금을 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 공작물은 고강도 강 합금을 포함하는, 방법.
KR1020177003787A 2014-08-13 2015-08-13 다중빔 섬유 레이저 시스템 KR102251657B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462036740P 2014-08-13 2014-08-13
US62/036,740 2014-08-13
PCT/US2015/045037 WO2016025701A1 (en) 2014-08-13 2015-08-13 Multibeam fiber laser system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170041745A true KR20170041745A (ko) 2017-04-17
KR102251657B1 KR102251657B1 (ko) 2021-05-12

Family

ID=55304624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177003787A KR102251657B1 (ko) 2014-08-13 2015-08-13 다중빔 섬유 레이저 시스템

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10759000B2 (ko)
EP (1) EP3180823B1 (ko)
JP (1) JP6726170B2 (ko)
KR (1) KR102251657B1 (ko)
CN (2) CN114147346B (ko)
AU (2) AU2015301630B2 (ko)
BR (1) BR112017002707B1 (ko)
CA (1) CA2957719A1 (ko)
ES (1) ES2922401T3 (ko)
MX (1) MX2017001992A (ko)
PL (1) PL3180823T3 (ko)
RU (1) RU2700723C2 (ko)
WO (1) WO2016025701A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190104331A (ko) * 2017-01-05 2019-09-09 아이피지 포토닉스 코포레이션 추가 레이저 기계가공 시스템 및 방법
KR20200103027A (ko) * 2017-12-29 2020-09-01 코렐라스 오와이 레이저 프로세싱 장치 및 방법

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10906129B2 (en) * 2015-05-26 2021-02-02 Ipg Photonics Corporation Multibeam laser system and methods for welding
WO2019130043A1 (en) * 2017-12-26 2019-07-04 Arcelormittal Method for butt laser welding two metal sheets with first and second front laser beams and a back laser beam
US10737303B2 (en) 2017-06-23 2020-08-11 Lockheed Martin Corporation Nutplate preparation laser system
JP6715815B2 (ja) * 2017-11-17 2020-07-01 三菱電線工業株式会社 レーザ光伝送用光ファイバ及び溶接方法
JP6767343B2 (ja) * 2017-11-17 2020-10-14 三菱電線工業株式会社 レーザ光伝送用光ファイバ及び溶接方法
EP3520927B1 (de) * 2018-01-31 2020-07-29 United Grinding Group Management AG 3d-drucker mit einem elektronisch ansteuerbaren umformmodul
CN113169505A (zh) 2018-12-03 2021-07-23 Ipg光子公司 具有可控输出光束强度分布曲线的超高光纤激光系统
CN109541749B (zh) * 2018-12-05 2020-06-12 温州如剑环保科技有限公司 一种室外光缆焊接器
DE102019114819A1 (de) * 2019-06-03 2020-12-03 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum mehrfokalen Laserstrahlschweißen von beschichteten Blechen
US20210305763A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 David Stucker Composite fiber laser assembly
DE102020128186A1 (de) 2020-10-27 2022-04-28 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Laserschneiden mittels eines in einer Multikernfaser geführten Laserstrahls sowie zugehöriges Computerprogrammprodukt
KR20240023115A (ko) * 2021-06-18 2024-02-20 아이피지 포토닉스 코포레이션 핸드헬드 레이저 시스템의 세정 기능
CN113809623A (zh) * 2021-09-15 2021-12-17 山东海富光子科技股份有限公司 一种连续脉冲复合模式高功率全光纤激光器系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003290965A (ja) * 2002-04-08 2003-10-14 Nippon Steel Corp レーザ加工装置
KR20120054650A (ko) * 2010-10-22 2012-05-30 아이피지 포토닉스 코포레이션 비대칭 코어를 구비한 광섬유 및 이의 제조방법

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3621181A (en) * 1969-08-15 1971-11-16 American Optical Corp Laser pattern generator
US5048911A (en) * 1988-11-15 1991-09-17 Universiti Malaya Coupling of multiple laser beams to a single optical fiber
US6732929B2 (en) * 1990-09-10 2004-05-11 Metrologic Instruments, Inc. Led-based planar light illumination beam generation module employing a focal lens for reducing the image size of the light emmiting surface of the led prior to beam collimation and planarization
GB9027659D0 (en) * 1990-12-20 1991-02-13 Secr Defence Optical device
JPH0611622A (ja) * 1992-06-24 1994-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ型分波合波器
US5485481A (en) * 1994-06-28 1996-01-16 Seastar Optics Inc. Fibre-grating-stabilized diode laser
US5841797A (en) * 1994-06-28 1998-11-24 Ventrudo; Brian F. Apparatus for stabilizing multiple laser sources and their application
US5589684A (en) * 1994-06-28 1996-12-31 Sdl, Inc. Multiple diode lasers stabilized with a fiber grating
JPH09267144A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Nippon Steel Corp ハニカム構造支持部材およびその製造方法
US5761234A (en) * 1996-07-09 1998-06-02 Sdl, Inc. High power, reliable optical fiber pumping system with high redundancy for use in lightwave communication systems
US6229940B1 (en) 1998-11-30 2001-05-08 Mcdonnell Douglas Corporation Incoherent fiber optic laser system
WO2001074529A2 (en) * 2000-03-30 2001-10-11 Electro Scientific Industries, Inc. Laser system and method for single pass micromachining of multilayer workpieces
JP2003285186A (ja) * 2002-03-26 2003-10-07 Nippon Steel Corp レーザ加工装置
JP2004029678A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Toshiba Corp ファイバ結合方法及びレーザ装置とプロジェクションテレビ装置
US7339661B2 (en) * 2002-09-30 2008-03-04 Doron Korngut Dark field inspection system
US20040081396A1 (en) 2002-10-23 2004-04-29 Hiroshi Komine Optical fiber array collimator
US7215852B2 (en) * 2003-08-15 2007-05-08 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for mode conversion
US7521651B2 (en) * 2003-09-12 2009-04-21 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method
CN100563894C (zh) * 2003-10-03 2009-12-02 住友电气工业株式会社 金属加热方法
CA2568791A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-15 Trumpf Photonics Inc. Optimum matching of the output of a two-dimensional laser array stack to an optical fiber
US7130113B2 (en) 2004-12-20 2006-10-31 Northrop Grumman Corporation Passive phasing of fiber amplifiers
US7705290B2 (en) * 2005-03-01 2010-04-27 Lockheed Martin Corporation Multi-channel fiber relays for high energy laser delivery to multi-beam optical sensors
US7409128B2 (en) * 2005-06-29 2008-08-05 Lucent Technologies Inc. Pumping arrangement for fiber amplifiers with reduced reflective feedback
US7366210B2 (en) * 2005-11-18 2008-04-29 Jds Uniphase Corporation Single spatial mode output multi-mode interference laser diode with external cavity
CN100428585C (zh) * 2006-05-08 2008-10-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 双波长脉冲光纤激光系统
US20080018943A1 (en) * 2006-06-19 2008-01-24 Eastman Kodak Company Direct engraving of flexographic printing plates
WO2007148127A2 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Gsi Group Limited Fibre laser system
JP2008213004A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Tokyu Car Corp レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
US20090029292A1 (en) * 2007-07-23 2009-01-29 Haim Chayet Engraving with amplifier having multiple exit ports
US7738751B1 (en) * 2008-05-06 2010-06-15 Hrl Laboratories, Llc All-fiber laser coupler with high stability
US20100006140A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-14 Parker James L Solar Energy System
US20100061410A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Nikolai Platonov System and method for controlling nonlinearities in laser units
CN102668272B (zh) * 2009-10-27 2014-09-03 株式会社藤仓 光纤合束器及使用其的光纤激光器装置
US8503840B2 (en) * 2010-08-23 2013-08-06 Lockheed Martin Corporation Optical-fiber array method and apparatus
US8670180B2 (en) * 2010-03-05 2014-03-11 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining laser with multiple outputs
US8254417B2 (en) * 2010-06-14 2012-08-28 Ipg Photonics Corporation Fiber laser system with controllably alignable optical components thereof
CN101902017A (zh) * 2010-07-28 2010-12-01 西安炬光科技有限公司 一种多发光单元半导体激光器模块及其制备方法
EP2616209B1 (en) 2010-09-13 2021-12-22 IPG Photonics Corporation Industrial high power fiber laser system with optical monitoring assembly
GB201106623D0 (en) * 2011-04-20 2011-06-01 Rolls Royce Plc Laser beam intensity distribution
US9214368B2 (en) * 2011-07-27 2015-12-15 Ipg Photonics Corporation Laser diode array with fiber optic termination for surface treatment of materials
WO2013019204A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Ipg Photonics Corporation Method and apparatus for processing materials with composite structure
DE102011055203A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Vorrichtung zum Verbinden zweier Werkstückteile über eine Schweißnaht mittels Durchstrahlschweißen
JP5216151B1 (ja) * 2012-03-15 2013-06-19 株式会社フジクラ 光ファイバコンバイナ、及び、それを用いたレーザ装置
DE102012209628A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-12 Jenoptik Laser Gmbh Faserkoppler
GB2510370A (en) * 2013-01-31 2014-08-06 Gsi Group Ltd Fibre Optical Laser Combiner
US9393644B2 (en) * 2013-01-31 2016-07-19 Siemens Energy, Inc. Cladding of alloys using flux and metal powder cored feed material
CN203480085U (zh) * 2013-09-27 2014-03-12 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 一种光纤激光合束器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003290965A (ja) * 2002-04-08 2003-10-14 Nippon Steel Corp レーザ加工装置
KR20120054650A (ko) * 2010-10-22 2012-05-30 아이피지 포토닉스 코포레이션 비대칭 코어를 구비한 광섬유 및 이의 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190104331A (ko) * 2017-01-05 2019-09-09 아이피지 포토닉스 코포레이션 추가 레이저 기계가공 시스템 및 방법
KR20200103027A (ko) * 2017-12-29 2020-09-01 코렐라스 오와이 레이저 프로세싱 장치 및 방법
US11850679B2 (en) 2017-12-29 2023-12-26 Corelase Oy Laser processing apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
US20190118297A1 (en) 2019-04-25
KR102251657B1 (ko) 2021-05-12
PL3180823T3 (pl) 2022-08-08
RU2017104281A (ru) 2018-09-13
BR112017002707A2 (pt) 2017-12-19
WO2016025701A1 (en) 2016-02-18
EP3180823A1 (en) 2017-06-21
CN106573339A (zh) 2017-04-19
JP2017529694A (ja) 2017-10-05
AU2021200488A1 (en) 2021-03-04
AU2015301630A1 (en) 2017-03-09
CN114147346A (zh) 2022-03-08
RU2017104281A3 (ko) 2019-03-06
CA2957719A1 (en) 2016-02-18
RU2700723C2 (ru) 2019-09-19
CN114147346B (zh) 2024-04-30
JP6726170B2 (ja) 2020-07-22
ES2922401T3 (es) 2022-09-14
AU2015301630B2 (en) 2021-02-18
EP3180823A4 (en) 2018-05-30
BR112017002707B1 (pt) 2022-08-09
US10759000B2 (en) 2020-09-01
MX2017001992A (es) 2018-05-28
EP3180823B1 (en) 2022-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102251657B1 (ko) 다중빔 섬유 레이저 시스템
TWI702105B (zh) 雷射處理設備以及方法
JP7177236B2 (ja) マルチビームレーザシステムおよび溶接のための方法
JP2021514841A (ja) レーザ処理装置及び方法
KR102641783B1 (ko) 재료를 레이저 가공하기 위한 장치 및 방법
EP3766627B1 (en) Laser oscillator, laser machining device in which same is used, and laser oscillation method
KR102513216B1 (ko) 레이저 전달 어드레스 가능한 어레이를 위한 용례, 방법 및 시스템
US8138447B2 (en) Laser-arc hybrid welding head
JPH10314973A (ja) 複合レーザビームによるレーザ加工装置および加工法
JP2004525766A (ja) レーザー／アーク混成溶接方法およびパワーダイオードレーザーを使用する装置
WO2016059937A1 (ja) ダイレクトダイオードレーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置
JP2019025531A (ja) レーザ溶接方法及びレーザ加工機
JP2024009490A (ja) レーザ加工装置
JP2018043257A (ja) レーザ加工装置
JP2016153143A (ja) ダイレクトダイオードレーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant