TW201832859A - 光纖雷射 - Google Patents
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Abstract
實現一種可得到精度比以往好的監測值之光纖雷射。一種光纖雷射，具備有：傳遞光纖；反射鏡，是在從傳遞光纖的一端的端面輸出的輸出光的光路上配置成使反射面與該光路不正交；監測光纖，將一端的端面配置在被反射鏡反射的輸出光的光路上；及輸出光檢測器，配置在從監測光纖的另一端的端面輸出的輸出光的光路上。反射鏡對輸出光的穿透率比反射鏡對該輸出光的反射率大。
Description
發明領域 本發明是有關於一種光纖雷射。特別是有關於一種可以監測輸出光的功率之光纖雷射。
發明背景 在材料加工的領域中，近年來光纖雷射已受到廣泛地利用。光纖雷射是一種將在芯材上添加有稀土類元素的光纖(以下稱「放大光纖」)作為放大媒介之雷射裝置，並具有連續地輸出雷射光的連續振盪型(共振器型)之光纖雷射、及間歇地輸出雷射光的脈衝振盪型(MOPA型)之光纖雷射等。
在光纖雷射中，除了將雷射光作為輸出光的光纖雷射外，也有將在以雷射光作為輸出光的光纖雷射的後段所連接的光纖(以下稱為「拉曼光纖」)中的因受激拉曼散射而產生的斯托克斯光(stokes light)作為輸出光的光纖雷射。不管是何種情況，輸出光都是藉由傳遞光纖(delivery fiber，用於對輸出光進行導光的光纖)而被引導至加工對象物的附近，並透過連接到傳遞光纖的前端之頭部來朝加工對象物照射。
然而，在加工用的光纖雷射中，為了進行反饋控制或異常檢測等，需要監測輸出光的功率。作為監測輸出光的功率之方法，可列舉例如以下的方法。
(1)將已入射到傳遞光纖的輸出光藉由已插入傳遞光纖的入射端附近的耦合器來分歧為照射用及監測用，並藉由光檢測器檢測監測用的輸出光。
(2)使已入射到傳遞光纖的輸出光的一部分從形成在傳遞光纖的入射端附近的屈曲部或熔接點漏出，並藉由光檢測器檢測已漏出的輸出光。
(3)將從傳遞光纖射出的輸出光藉由與傳遞光纖的射出端面相向的反射鏡來分歧為照射用及監測用，並藉由光檢測器檢測監測用的輸出光。
在(1)的方法中有以下的問題。亦即，在藉由(1)的方法所得到的檢測值中，並未反映出在傳遞光纖(特別是從耦合器到前端的部分)及頭部中的路徑損失。因此，在根據由(1)的方法所得到的檢測值而算出的監測值(表示輸出光的功率)中，會包含因應於路徑損失的誤差。從而，在(1)的方法中要得到精度好的監測值是困難的。
在(2)的方法中有以下的問題。亦即，藉由(2)的方法所得到的檢測值中，與藉由(1)的方法所得到的檢測值同樣，並未反映出在傳遞光纖(特別是從屈曲部或熔接點到前端的部分)及頭部所產生的路徑損失。再者，在(2)的方法中，要將在傳遞光纖的屈曲點或熔接點中的輸出光的漏出率保持在規定值很難。因此，在根據由(2)的方法所得到的檢測值而算出的監測值中，除了因應於路徑損失的誤差外，還包含因應於來自漏出率的規定值之偏差的誤差。從而，在(2)的方法中要得到精度好的的監測值是更困難的。
相對於此，在(3)的方法中，可以得到不包含因應於路徑損失的誤差之監測值。然而，在(3)的方法中，因為必須將光檢測器等內置於頭部，因此會產生頭部的構造複雜化、或頭部的尺寸大型化的問題。
作為可能有助於解決這種問題的技術，可列舉記載於專利文獻1的雷射加工機。在專利文獻1所記載的雷射加工機中，是藉由(3)的方法而監測輸出光的功率。其中，在專利文獻1所記載的雷射加工機中，所採用之構成為將在頭部內所分歧的監測用的輸出光透過監測光纖(用於對監測用的輸出光進行導光之光纖)引導至監測裝置，並藉由內置於監測裝置的光檢測器來進行檢測。因此，在專利文獻1記載的雷射加工機中，毋須在頭部內置用於檢測監測用的輸出光之光檢測器等。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本公開專利公報「特開2007-38226號公報(公開日：2007年2月15日)」
發明概要 發明欲解決之課題 然而，在專利文獻1所記載的雷射加工機中，作為用於在頭部內將輸出光分歧的反射鏡，是使用對輸出光的反射率比對輸出光的穿透率高的反射鏡。亦即，所採用的是將在這個反射鏡所反射之功率較大的反射光朝加工對象物照射，並將穿透這個反射鏡之功率較小的穿透光引導至監測光纖之構成。
因此，若這個反射鏡的安裝角度有誤差的話，會有應朝加工對象物照射之功率較大的輸出光朝非預期的方向傳播，而有其一部分在頭部內漫反射之情形。若是這樣，會使朝加工對象物照射之輸出光的功率降低，並且漫反射的輸出光的一部分入射到監測光纖，而使在光檢測器所檢測的輸出光的功率上升。從而，在依據檢測值而算出的監測值中，會包含相當於朝加工對象物照射之輸出光的功率之因漫反射所造成的降低量之誤差、及相當於在光檢測器所檢測的輸出光的功率之因漫反射所造成的上升量之誤差。因此，在專利文獻1記載的雷射加工機中，並無法取得精度良好的監測值。
本發明是有鑒於上述的問題而作成的發明，其目的在於實現可得到精度比以往更好的監測值之光纖雷射。 用以解決課題之手段
為了達成上述之目的，有關於本發明的光纖雷射具備有： 傳遞光纖； 反射鏡，是在從上述傳遞光纖的一端的端面輸出的輸出光的光路上配置成使反射面與該光路不正交，且該反射鏡對該輸出光的穿透率比對該輸出光的反射率大； 監測光纖，將一端的端面配置在被上述反射鏡反射之上述輸出光的光路上；及 輸出光檢測器，配置在從上述監測光纖的另一端的端面輸出之上述輸出光的光路上。 發明效果
依據本發明，可以在光纖雷射中得到精度比以往高的監測值。
用以實施發明之形態 ＜實施形態1＞ [光纖雷射的構成] 有關於本發明的第1實施形態之光纖雷射1的構成，參照圖1來說明。圖1是顯示光纖雷射1的構成之方塊圖。
光纖雷射1是將雷射光設為輸出光的光纖雷射，且如圖1所示，是由本體部B、頭部H、及纜線C所構成。
於本體部B中容納有複數個雷射二極體LD1~LDm、泵浦合束器(pump combiner)PC、第1光纖布拉格光柵FBG1、放大光纖AF、第2光纖布拉格光柵FBG2，及傳遞光纖DF的入射端(包含入射端面之區間)。再者，雖然在圖1中所例示的是m=6時的構成，但是雷射二極體LD1~LDm的個數m是為任意的。
各雷射二極體LDj是用於生成泵浦光的構成(j=1，2，…，m)。在各雷射二極體LDj中所生成的泵浦光是輸入至泵浦合束器PC。
泵浦合束器PC是用於藉由將在雷射二極體LD1~LDm的每一個所生成的泵浦光進行合波，以得到合成泵浦光之構成。在泵浦合束器PC所得到的合成泵浦光，是透過第1光纖布拉格光柵FBG1而輸入至放大光纖AF。
放大光纖AF是用於將在泵浦合束器PC得到的合成泵浦光轉換為雷射光的構成。在本實施形態中，作為放大光纖AF，所使用的是在芯材上添加有Yb等稀土類元素的雙包層光纖。在泵浦合束器PC中得到的合成泵浦光是為了將此稀土類元素維持在居量反轉狀態而被利用。
在放大光纖AF的輸入端連接有在特定的波長λ中作為反射鏡而發揮功能的第1光纖布拉格光柵FBG1。在放大光纖AF的輸出端連接有在上述特定的波長λ中作為半反射鏡(half mirror)而發揮功能的第2光纖布拉格光柵FBG2。亦即，放大光纖AF是與第1光纖布拉格光柵FBG1及第2光纖布拉格光柵FBG2一起構成共振器。在放大光纖AF的芯材中，是藉由讓已維持在居量反轉狀態的稀土類元素重複進行受激輻射，以將上述特定之波長λ的雷射光以遞迴的方式放大。在放大光纖AF中已遞迴地放大的雷射光之中，是將穿透第2光纖布格光柵FBG2的雷射光輸入至傳遞光纖DF。
在頭部H中容納有傳遞光纖DF的射出端(包含射出端面之區間)、第1光纖耦合部FC1、反射鏡M、第2光纖耦合部FC2、及監測光纖MF的入射端(包含入射端面之區間)。
第1光纖耦合部FC1是用於固定傳遞光纖DF的射出端中的光軸位置及光軸方向，以讓從傳遞光纖DF輸出的雷射光入射到反射鏡M之構成。在本實施形態中，作為第1光纖耦合部FC1，是使用光纖定位器。再者，第1光纖耦合部FC1除了用於固定傳遞光纖DF的射出端中的光軸位置及光軸方向的機構外，也可具備有使從傳遞光纖DF輸出的雷射光成平行之透鏡等光學元件。又，亦可取代利用光纖定位器來固定傳遞光纖DF，而採用在讓傳遞光纖DF於貫穿頭部H的殼體之玻璃套圈通過後，將傳遞光纖DF接著於該玻璃套圈之構成、或在讓傳遞光纖於貫穿頭部H的殼體的金屬塗層套圈通過後，於該金屬塗層套圈上對傳遞光纖DF進行YAG熔接之構成。
反射鏡M是用於將從傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之構成。反射鏡M是在從傳遞光纖DF輸出的雷射光的光路上配置成使其反射面與該雷射光的光路不正交。在反射鏡M中，將對輸出光即雷射光之穿透率設定成比對該雷射光的反射率更高。因此，穿透反射鏡M之照射用的雷射光的功率會比被反射鏡M反射的監測用的雷射光的功率更大。
第2光纖耦合部FC2是用於固定監測光纖MF的入射端中的光軸位置及光軸方向，以讓在反射鏡M所反射之監測用的雷射光入射到監測光纖MF之構成。在本實施形態中，作為第2光纖耦合部FC2，是使用光纖定位器。再者，第2光纖耦合部FC2除了用於固定監測光纖MF的入射端中的光軸位置及光軸方向的機構外，也可具備有將在反射鏡M所反射的監測用雷射光聚光之透鏡等光學元件。又，亦可取代利用光纖定位器來固定監測光纖MF，而採用在讓監測光纖MF於貫穿頭部H的殼體之玻璃套圈通過後，將監測光纖MF接著於該玻璃套圈之構成、或在讓監測光纖MF於貫穿頭部H的殼體的金屬塗層套圈上通過後，於該金屬塗層套圈上對監測光纖MF進行YAG熔接之構成。
纜線C是由傳遞光纖DF、監測光纖MF、及用於捆束這些的被覆材(例如SUS管)所構成，且將一端連接於本體部B，並將另一端連接於頭部H。傳遞光纖DF是用於將在本體部B所生成的雷射光引導至頭部H的光纖，其輸入端及輸出端是各自被拉進本體部B及頭部H。監測光纖MF是用於將在頭部H分歧的監測用雷射光引導至本體部B的光纖，其輸入端及輸出端是各自被拉進頭部H及本體部B。
在本體部B中更容納有監測光纖MF的射出端(包含射出端面之區間)、光檢測器(輸出光檢測器)PD、及控制部CU。在頭部H中被分歧並藉由監測光纖MF而從頭部H被引導至本體部B之監測用的雷射光是輸入至此光檢測器PD。光檢測器PD是用於將監測用的雷射光轉換為表示其功率的電氣訊號之構成。從光檢測器PD所得到的電氣訊號可被輸入控制部CU。控制部CU是依據由光檢測器PD所得到的電氣訊號，而算出表示照射用的雷射光的功率之監測值，並且依據所算出的監測值進行反饋控制或異常檢測等。
如以上，在本實施形態之光纖雷射1中，關於輸出光即雷射光，是採用將穿透反射鏡M之功率較大的雷射光設為照射用，並將由反射鏡M所反射之功率較小的雷射光設為監測用之構成。因此，即使反射鏡M的安裝角度有偏差，也變得難以產生功率較大之照射用的雷射光在頭部H內漫反射之事態、或在頭部H內漫反射之雷射光入射到光檢測器PD之事態。從而，可以使依據從光檢測器PD所得到的電氣訊號而算出的監測值中可能包含之相當於朝加工對象物照射之輸出光的功率之因漫反射所造成的降低量之誤差、及相當於由光檢測器PD所檢測的輸出光的功率之因漫反射所造成的上升量之誤差變小。因此，依據本實施形態之光纖雷射1，作為表示朝加工對象物照射之雷射光的功率之監測值，可以得到精度較高的監測值。
再者，在本實施形態中，雖然採用將光檢測器PD配置在本體部B內的構成，但是本發明並不限定於此。亦即，也可以採用將光檢測器PD配置在本體部B外的構成。
[頭部的變形例] 關於光纖雷射1所具備的頭部H的變形例，參照圖2進行說明。在圖2中，(a)是表示光纖雷射1所具備的頭部H的構成之方塊圖，(b)及(c)是表示其變形例的方塊圖。
在本實施形態中，是如圖2(a)所示，將用於將從傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之光學系統，藉由反射面與傳遞光纖DF的射出端面及監測光纖MF的入射端面之雙方相向之單一的反射鏡M所構成。然而，用於將從傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之光學系統的構成，並不限定於此。
例如，可以將用於將從傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之光學系統構成為如下。亦即，如圖2(b)所示，可以由反射面與傳遞光纖DF的射出端面相向之第1反射鏡M1、及反射面與第1反射鏡M1的反射面相向之第2反射鏡M2所構成。就圖2(b)所示之例子具體來說，第1反射鏡M1是在從傳遞光纖DF所輸出的雷射光的光路上配置成使其反射面與該雷射光的光路形成的角度成為45°，並在圖示的座標系統中，將該雷射光的行進方向從x軸正方向轉換成y軸負方向。第2反射鏡M2是在第1反射鏡M1所反射的雷射光的光路上配置成使其反射面與該雷射光的光路形成的角度成為45°，並在圖示的座標系統中，將該雷射光的行進方向從y軸負方向轉換成x軸負方向。傳遞光纖DF及監測光纖MF是在圖示的座標系統中，各自藉由光纖耦合部FC1及光纖耦合部FC2而被固定，以讓射出端面及入射端面朝向x軸正方向。亦即，傳遞光纖DF的射出端與監測光纖MF的入射端是被配置成互相平行。
作為用於將從傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之光學系統，而採用圖2(a)所示之構成的情況下，由於該光學系統可以藉由單一的反射鏡M來構成，所以具有可以簡單且低價地製造頭部H之優點。另一方面，作為用於將傳遞光纖DF輸出的雷射光分歧為照射用及監測用之光學系統，而採用圖2(b)所示之構成的情況下，由於可將傳遞光纖DF的射出端與監測光纖MF的入射端相互平行地配置，所以具有可以將頭部H以小型的形式實現的優點。再者，亦可在由反射鏡M2所反射的雷射光的光路上更設置1個或複數個反射鏡，並藉由這些反射鏡，將雷射光引導至監測光纖MF的入射端。
又，亦可在需要監測在加工對象物上反射並從頭部H的外部再入射到頭部H的內部之返回光的功率的情況下，採用圖2(c)所示的構成。圖2(c)所示的構成為在圖2(a)所示的構成中追加下述內容之構成：(1)用於將從頭部H的外部再入射到頭部H的內部後，而由反射鏡M所反射的返回光從頭部H引導至本體部B的返回光監測光纖MF2、及(2)用於固定返回光監測光纖MF2的入射端中的光軸位置及光軸方向，以使由反射鏡M所反射的返回光入射到返回光監測光纖MF2之光纖耦合部FC3。藉由返回光監測光纖MF2而從頭部H被引導至本體部B的返回光，是藉由例如內置於本體部B的返回光檢測器(在圖1中未圖示)來轉換為電氣訊號。在採用圖2(c)所示的構成的情況下，除了監測輸出光的功率之功能外，還可以使光纖雷射1具有監測返回光的功率之功能。
再者，亦可採用將由反射鏡M所反射的返回光藉由內置在頭部H的返回光檢測器轉換為電氣訊號，並使用金屬纜線將所得到的電氣訊號從頭部H引導至本體部B之構成。即使是在採用這種構成的情況下，也可以使光纖雷射1具有監測返回光的功率之功能。
再者，在此雖然說明了前述之第1實施形態的光纖雷射1所具備的頭部H的變形例，但是這些變形例也可適用於後述之第2實施形態的光纖雷射2所具備的頭部H、及後述之第3實施形態的光纖雷射3所具備的頭部H。
＜實施形態2＞ 有關於本發明的第2實施形態之光纖雷射2的構成，參照圖3來說明。圖3是顯示光纖雷射2的構成之方塊圖。
光纖雷射2是以斯托克斯光作為輸出光的光纖雷射，且是在圖1所示之光纖雷射1的第2光纖布拉格光柵FBG2與傳遞光纖DF之間插入有拉曼光纖RF而成的光纖雷射。
拉曼光纖RF是用於將已在放大光纖AF遞迴地放大的雷射光(受激拉曼散射之被散射光)藉由受激拉曼散射而轉換為斯托克斯光(受激拉曼散射的散射光)的光纖。散射光即斯托克斯光的波長由於比被散射光之雷射光的波長更長，因此拉曼光纖RF是作為波長轉換元件(拉曼移頻器)而發揮功能。從拉曼光纖RF中是將不需要光即殘留雷射光(在圖3中藉由白三角形圖示)，與輸出光即斯托克斯光(在圖3中藉由黒三角形圖示)一起輸出。
在本實施形態中，作為用於將從傳遞光纖DF所輸出的斯托克斯光及殘留雷射光分歧為照射用及監測用的構成，也是使用反射鏡M。反射鏡M是在從傳遞光纖DF輸出的斯托克斯光及殘留雷射光的光路上，配置成使其反射面與該斯托克斯光及該殘留雷射光的光路不正交。
在反射鏡M中，對輸出光即斯托克斯光之穿透率是設定得比對該斯托克斯光之反射率更高。因此，穿透反射鏡M之照射用的斯托克斯光的功率會比被反射鏡M反射的監測用的斯托克斯光的功率大。例如，可以將反射鏡M構成為讓輸出光即斯托克斯光之大約全部穿透。此時，照射用的斯托克斯光的功率會與傳遞光纖DF所輸出斯托克斯光的功率變得大約相同，而監測用的斯托克斯光的功率會變得大約為零。
另一方面，在反射鏡M中，對不需要光即殘留雷射光的反射率是設定得比對該殘留雷射光的穿透率更高。因此，由反射鏡M所反射之監測用的殘留雷射光的功率會變得比穿透反射鏡M之照射用的殘留雷射光的功率大。例如，可以將反射鏡M構成為讓不需要光即雷射光之大約全部反射。此時，監測用的殘留雷射光的功率會變得與從傳遞光纖DF所輸出的殘留雷射光的功率大約相同，而照射用的殘留雷射光的功率會變得大約為零。
對光檢測器PD可輸入監測用的殘留雷射光、或將監測用的殘留雷射光與監測用的斯托克斯光以一定比例混合而成的混合光。光檢測器PD是將監測用的殘留雷射光、或將監測用的殘留雷射光與監測用的斯托克斯光以一定比例混合而成的混合光轉換為表示其功率的電氣訊號。在監測用的殘留雷射光的功率與照射用的斯托克斯光的功率之間具有給定的相關性。同樣地，將監測用的殘留雷射光與監測用的斯托克斯光以一定比例混合而成的混合光的功率，與照射用的斯托克斯光的功率之間也具有給定的相關性。從而，內置在本體部B的控制部CU可以從藉由光檢測器PD所得到的電氣訊號之值算出朝加工對象物照射的斯托克斯光的功率。
如以上，在本實施形態之光纖雷射2中，關於輸出光之斯托克斯光，是採用將穿透反射鏡M之功率較大的斯托克斯光設為照射用，並將由反射鏡M所反射之功率較小的斯托克斯光設為監測用之構成。因此，與第1實施形態之光纖雷射1同樣，作為表示朝加工對象物照射之斯托克斯光的功率之監測值，可以得到精度較高的監測值。
此外，在本實施形態之光纖雷射2中，關於不需要光即殘留雷射光，是採用將穿透反射鏡M之功率較小的殘留雷射設為照射用，並將由反射鏡M所反射之功率較大的殘留雷射光設為監測用之構成。因此，可以將朝加工對象物照射的殘留雷射光的功率設得非常小，並且將輸入至光檢測器PD的殘留雷射光的功率設得非常大。
＜實施形態3＞ 有關於本發明的第3實施形態之光纖雷射3的構成，參照圖4來說明。圖4是顯示光纖雷射3的構成之方塊圖。
光纖雷射3是以斯托克斯光作為輸出光的光纖雷射，且是在第1實施形態之光纖雷射1的第2光纖布拉格光柵FBG2與傳遞光纖DF之間插入有拉曼光纖RF的光纖雷射。在第2實施形態之光纖雷射2中，是採用將從傳遞光纖DF所輸出的斯托克斯光與殘留雷射光的混合光引導至光檢測器PD的構成，相對於該構成，在本實施形態的光纖雷射3中，所採用的是將從傳遞光纖DF所輸出的混合光利用波長分波器WDM分波為斯托克斯光與殘留雷射光，且將斯托克斯光引導至第1光檢測器PD1(散射光檢測器)，並且將殘留雷射光引導至第2光檢測器PD2(被散射光檢測器)之構成。
在本實施形態中，作為用於將從傳遞光纖DF所輸出的斯托克斯光及殘留雷射光分歧為照射用及監測用的構成，也是使用反射鏡M。反射鏡M是在從傳遞光纖DF輸出的斯托克斯光及殘留雷射光的光路上，配置成使其反射面與該斯托克斯光及該殘留雷射光的光路不正交。
在反射鏡M中，對輸出光即斯托克斯光之穿透率是設定得比對該斯托克斯光之反射率更高。因此，穿透反射鏡M之照射用的斯托克斯光的功率會比被反射鏡M反射的監測用的斯托克斯光的功率大。例如，可以將反射鏡M構成為讓輸出光即斯托克斯光之大約全部穿透。此時，照射用的斯托克斯光的功率會與傳遞光纖DF所輸出斯托克斯光的功率變得大約相同，而監測用的斯托克斯光的功率會變得大約為零。
另一方面，在反射鏡M中，對不需要光即殘留雷射光的反射率是設定得比對該殘留雷射光的穿透率更高。因此，由反射鏡M所反射之監測用的殘留雷射光的功率會變得比穿透反射鏡M之照射用的殘留雷射光的功率大。例如，可以將反射鏡M構成為讓不需要光即雷射光之大約全部反射。此時，監測用的殘留雷射光的功率會變得與從傳遞光纖DF所輸出的殘留雷射光的功率大約相同，而照射用的殘留雷射光的功率會變得大約為零。
對第1光檢測器PD1可輸入監測用的斯托克斯光。第1光檢測器PD1會將監測用的斯托克斯光轉換為表示其功率的電氣訊號。另一方面，對第2光檢測器PD2可輸入監測用的殘留雷射光。第2光檢測器PD2會將監測用的雷射光轉換為表示其功率的電氣訊號。在監測用的斯托克斯光的功率與照射用的斯托克斯光的功率之間具有給定的相關性。同樣地，在監測用的殘留雷射光的功率與照射用的殘留雷射光的功率之間也具有給定的相關性。從而，內置在本體部B的控制部CU可以從藉由第1光檢測器PD1及第2光檢測器PD2所得到的電氣訊號之值個別算出各自朝加工對象物照射的斯托克斯光及殘留雷射光的功率。
如以上，在本實施形態之光纖雷射3中，關於輸出光之斯托克斯光，是採用將穿透反射鏡M之功率較大的斯托克斯光設為照射用，並將由反射鏡M所反射之功率較小的斯托克斯光設為監測用之構成。因此，與第1實施形態之光纖雷射1同樣，作為表示朝加工對象物照射之斯托克斯光的功率之監測值，可以得到精度較高的監測值。
此外，在本實施形態之光纖雷射3中，關於不需要光即殘留雷射光，是採用將穿透反射鏡M之功率較小的殘留雷射光設為照射用，並將由反射鏡M所反射之功率較大的殘留雷射光設為監測用之構成。因此，可以將朝加工對象物照射的殘留雷射光的功率設得非常小，並且將輸入至光檢測器PD的殘留雷射光的功率設得非常大。
[總結] 本發明之一個態樣的光纖雷射，具備有： 傳遞光纖； 反射鏡，是在從上述傳遞光纖的一端的端面輸出的輸出光的光路上配置成使反射面與該光路不正交，且該反射鏡對該輸出光的穿透率比對該輸出光的反射率大； 監測光纖，將一端的端面配置在被上述反射鏡反射的上述輸出光的光路上；及 輸出光檢測器，配置在從上述監測光纖的另一端的端面輸出之上述輸出光的光路上。
如上述，在本發明之光纖雷射中，作為用於將輸出光分歧的反射鏡，是使用對輸出光的穿透率比對輸出光的反射率高的反射鏡。亦即，所採用的是將已穿透這個反射鏡之功率較大的穿透光朝加工對象物照射，並且將由這個反射鏡所反射之功率較小的反射光引導至監測光纖之構成。
因此，即使上述反射鏡的安裝角度有偏差，也變得難以產生應朝加工對象物照射之功率較大的輸出光藉由頭部的殼體等而進行漫反射之事態。從而，可以使依據由上述光檢測器所得到的檢測值而算出的監測值中可能包含之相當於朝加工對象物照射之輸出光的功率之因漫反射所造成的降低量之誤差、及相當於入射到上述輸出光檢測器的輸出光的功率之因漫反射所造成的上升量之誤差變小。從而，依據本發明，可以得到精度比專利文獻1所記載的雷射加工機高的監測值。
本發明的一個態樣的光纖雷射，較為理想的是更具備有頭部，該頭部是用以容納上述傳遞光纖的包含上述一端的端面之區間、上述監測光纖的包含上述一端的端面之區間、及上述反射鏡，且上述輸出光檢測器是配置在上述頭部的外部。
依據上述的構成，可以藉由操縱上述頭部，而容易地實現雷射加工。又，由於上述輸出光檢測器是配置在上述頭部的外部，因此可以抑制上述頭部的構造複雜化、或上述頭部的尺寸大型化之情形。
在本發明之一個態樣的光纖雷射中，較理想的是上述傳遞光纖及上述監測光纖是構成藉由被覆材而被捆束，且將一端連接於上述頭部之單一的纜線。
依據上述的構成，可容易地在操縱上述頭部之時，進行上述傳遞光纖及上述監測光纖的處理。又，可以讓上述傳遞光纖及上述監測光纖較難以損傷。
本發明之一個態樣的光纖雷射，較理想的是更具備有放大光纖、控制部及本體部，該放大光纖是直接或間接地連接於上述傳遞光纖的另一端的端面，該控制部是從藉由上述輸出光檢測器所得到的檢測值算出表示上述輸出光的功率之監測值，該本體部是用以容納上述放大光纖、上述傳遞光纖的包含上述另一端的端面之區間、上述監測光纖的包含上述另一端的端面之區間、上述輸出光檢測器及上述控制部，且上述纜線的另一端是連接於上述本體部。
依據上述的構成，可以將該光纖雷射形成由上述本體部、上述頭部、及上述纜線所構成之容易進行操作處理的構造。又，由於將上述輸出光檢測器及上述控制部內置在上述本體部，所以可以將用於連接上述輸出光檢測器及上述控制部的配線及電路設成簡單的構成。
在本發明的一個態樣的光纖雷射中，較理想的是上述監測光纖的上述一端的端面是與上述反射鏡的上述反射面相向，且由上述反射鏡所反射的上述輸出光是透過上述一端的端面而入射到上述監測光纖。
依據上述的構成，可以將用於將上述輸出光分歧為照射用及監測用的光學系統藉由上述傳遞光纖的射出端及上述監測光纖的入射端及單一的反射鏡來構成。從而，可以將該光學系統簡單且低價地製造。
本發明之一個態樣的光纖雷射，較理想的是更具備配置成反射面與上述反射鏡的上述反射面相向之其他的反射鏡，且藉由上述反射鏡所反射的上述輸出光是藉由上述其他的反射鏡進一步反射後，透過上述一端的端面而入射到上述監測光纖。
依據上述的構成，可以將在上述監測光纖的入射端中的光軸方向設成與在上述傳遞光纖的射出端中的光軸方向平行或大致平行。從而，可以將用於將上述輸出光分歧為照射用及監測用的光學系統以小型化的形式實現。
本發明之一個態樣的光纖雷射，較理想的是更具備有將一端的端面配置在由上述反射鏡所反射的返回光的光路上之返回光監測光纖、或將受光面配置在由上述反射鏡所反射的返回光的光路上之返回光檢測器。
依據上述的構成，可以實現除了具有監測輸出光的功率之功能外，還具有監測返回光之功率的功率之功能的光纖雷射。
本發明的一個態樣之光纖雷射，是將受激拉曼散射的散射光作為上述輸出光來輸出，並且將受激拉曼散射的被散射光作為不需要光來輸出之光纖雷射，且較理想的是上述反射鏡對上述受激拉曼散射的被散射光之反射率比對該被散射光之穿透率高。
依據上述的構成，可以在將受激拉曼散射的散射光(斯托克斯光)作為輸出光的光纖雷射中，得到精度比以往高的監測值。
本發明的一個態樣之光纖雷射，是將受激拉曼散射的散射光作為上述輸出光來輸出，並且將受激拉曼散射的被散射光作為不需要光來輸出之光纖雷射，且較理想的是更具備有被散射光檢測器及波長分波器，該被散射光檢測器是檢測上述被散射光，該波長分波器是配置在從上述反射鏡到上述光檢測器的上述輸出光的光路上，且該波長分波器是將上述散射光引導至上述輸出光檢測器，並且將上述被散射光引導至上述被散射光檢測器。
依據上述的構成，可以在將受激拉曼散射的散射光(斯托克斯光)作為輸出光的光纖雷射中，得到精度比以往高的監測值。又，可以個別地監測上述輸出光所包含的上述散射光的功率、及上述輸出光所包含的上述被散射光(殘留雷射光)的功率。
＜附記事項＞ 本發明並非限定於上述各實施形態之發明，並可在請求項所示的範圍內進行各種變更，關於將不同的實施形態中各自揭示的技術上的手段適宜組合而得到的實施形態，也包含在本發明的技術範圍中。
1、2、3‧‧‧光纖雷射
B‧‧‧本體部
LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LDj、LDm‧‧‧雷射二極體
PC‧‧‧泵浦合束器
AF‧‧‧放大光纖
FBG1、FBG2‧‧‧光纖布拉格光柵
PD、PD1、PD2‧‧‧光檢測器
H‧‧‧頭部
FC1、FC2‧‧‧光纖耦合部
M、M1、M2‧‧‧反射鏡
C‧‧‧纜線
DF‧‧‧傳遞光纖
MF、MF1、MF2‧‧‧監測光纖
CU‧‧‧控制部
RF‧‧‧拉曼光纖
WDM‧‧‧波長分波器
圖1是顯示本發明的第1實施形態之光纖雷射的構成之方塊圖。 圖2(a)是顯示圖1的光纖雷射所具備的頭部的構成之方塊圖，圖2(b)是顯示其第1變形例的方塊圖，圖2(c)是顯示其第2變形例的方塊圖。 圖3是顯示本發明的第2實施形態之光纖雷射的構成之方塊圖。 圖4是顯示本發明的第3實施形態之光纖雷射的構成之方塊圖。
Claims (9)
- 一種光纖雷射，其特徵在於具備有： 傳遞光纖； 反射鏡，是在從上述傳遞光纖的一端的端面輸出的輸出光的光路上配置成使反射面與該光路不正交，且該反射鏡對該輸出光的穿透率比對該輸出光的反射率大； 監測光纖，將一端的端面配置在被上述反射鏡反射的上述輸出光的光路上；及 輸出光檢測器，配置在從上述監測光纖的另一端的端面輸出的上述輸出光的光路上。
- 如請求項1之光纖雷射，其更具備有頭部，該頭部是用以容納上述傳遞光纖的包含上述一端的端面之區間、上述監測光纖的包含上述一端的端面之區間、及上述反射鏡， 且上述輸出光檢測器是配置在上述頭部的外部。
- 如請求項2之光纖雷射，其中上述傳遞光纖及上述監測光纖是構成藉由被覆材而被捆束，且將一端連接於上述頭部之單一的纜線。
- 如請求項3之光纖雷射，其更具備有： 放大光纖，直接或間接地連接於上述傳遞光纖的另一端的端面； 控制部，從藉由上述輸出光檢測器所得到的檢測值算出表示上述輸出光的功率之監測值；及 本體部，用以容納上述放大光纖、上述傳遞光纖的包含上述另一端的端面之區間、上述監測光纖的包含上述另一端的端面之區間、上述輸出光檢測器、及上述控制部， 且上述纜線的另一端是連接於上述本體部。
- 如請求項1至4中任一項之光纖雷射，其中上述監測光纖的上述一端的端面是與上述反射鏡的上述反射面相向， 且由上述反射鏡所反射的上述輸出光是透過上述一端的端面而入射到上述監測光纖。
- 如請求項1至4中任一項之光纖雷射，其更具備配置成反射面與上述反射鏡的上述反射面相向之其他的反射鏡， 且藉由上述反射鏡所反射的上述輸出光是藉由上述其他的反射鏡進一步反射後，透過上述一端的端面而入射到上述監測光纖。
- 如請求項1至4中任一項之光纖雷射，其更具備有將一端的端面配置在由上述反射鏡所反射的返回光的光路上之返回光監測光纖、或將受光面配置在由上述反射鏡所反射的返回光的光路上之返回光檢測器。
- 如請求項1至4中任一項之光纖雷射，其中該光纖雷射是將受激拉曼散射的散射光作為上述輸出光來輸出，並且將受激拉曼散射的被散射光作為不需要光來輸出之光纖雷射， 且上述反射鏡對上述受激拉曼散射的被散射光之反射率比對該被散射光之穿透率高。
- 如請求項1至4中任一項之光纖雷射，其中該光纖雷射是將受激拉曼散射的散射光作為上述輸出光來輸出，並且將受激拉曼散射的被散射光作為不需要光來輸出之光纖雷射， 且該光纖雷射更具備有： 被散射光檢測器，檢測上述被散射光；及 波長分波器，是配置在從上述反射鏡到上述輸出光檢測器的上述輸出光的光路上，且該波長分波器是將上述散射光引導至上述輸出光檢測器，並且將上述被散射光引導至上述被散射光檢測器。
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