WO2021145358A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

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WO2021145358A1
WO2021145358A1 PCT/JP2021/000964 JP2021000964W WO2021145358A1 WO 2021145358 A1 WO2021145358 A1 WO 2021145358A1 JP 2021000964 W JP2021000964 W JP 2021000964W WO 2021145358 A1 WO2021145358 A1 WO 2021145358A1
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WO
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laser beam
laser
core
processing apparatus
laser processing
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Application number
PCT/JP2021/000964
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English (en)
French (fr)
Inventor
恵司 鳴海
菱田　光起
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • 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
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing apparatus, particularly a laser processing apparatus that emits a plurality of laser beams having different wavelengths from each other.
  • optical fibers are usually designed so that transmission loss is minimized or minimized when light of a specific wavelength is transmitted. Therefore, when light other than the set wavelength is incident on the optical fiber, the transmission loss becomes large.
  • an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of reducing the transmission loss of each laser beam in a laser processing apparatus that transmits laser beams having different wavelengths by an optical fiber. To do.
  • the laser processing apparatus includes a first laser oscillator that emits a first laser beam of a first wavelength, a second laser oscillator that emits a second laser beam of a second wavelength, and the like.
  • the optical fiber changing means for changing the optical paths of the first laser beam and the second laser beam so as to travel in different directions, and the first laser beam and the second laser beam received from the optical path changing means, respectively.
  • the optical fiber for guiding light and a laser head connected to the optical fiber and configured to collect the first laser beam and the second laser beam at predetermined positions of the work are provided at least.
  • Each optical fiber is an optical waveguide and has at least a first core and a second core provided at predetermined intervals from each other, and the optical path changing means uses the first laser beam as described above.
  • the second core is configured to have the second laser beam incident on the first core, respectively.
  • the laser processing apparatus of the present disclosure it is possible to reduce the loss of each of the first laser beam and the second laser beam transmitted to the optical fiber, and it is possible to perform laser processing of the workpiece with a desired output.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator.
  • FIG. 4 is an example of output control of the first laser oscillator and the second laser oscillator.
  • FIG. 5 is a schematic view of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the first modification.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a cross-sectional structure of another optical fiber.
  • FIG. 7 is a schematic view of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator.
  • FIG. 8 is a schematic view of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the second modification.
  • FIG. 9 is a schematic view of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the internal configuration of another beam coupling / separator according to the third embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross-sectional structure of an optical fiber.
  • the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60 is referred to as the Z direction
  • the direction parallel to the incident end surface 60a of the optical fiber 60 and orthogonal to the Z direction is referred to as the X direction
  • the direction orthogonal to each of the X direction and the Z direction is referred to as the Y direction.
  • FIG. 2 is only a schematic view, and is different from the actual dimensions of each part of the optical fiber 60.
  • the laser processing apparatus 100 has at least a first laser oscillator 1, a second laser oscillator 2, a beam coupling / separator 10, an optical fiber 60, and a laser head 70.
  • the laser processing apparatus 100 controls the output of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 by controlling the driving power source of the first laser oscillator 1 and the second laser oscillator 2 and the output of the power source. Although it has parts and the like, illustration and description thereof will be omitted for convenience of explanation.
  • the first laser oscillator 1 emits the first laser beam LB1 having the first wavelength
  • the second laser oscillator 2 emits the second laser beam LB2 having the second wavelength.
  • the first wavelength is shorter than the second wavelength
  • the first wavelength is about 400 nm to 450 nm
  • the second wavelength is about 900 nm to 1100 nm.
  • the present invention is not particularly limited to this, and different values can be taken as appropriate.
  • the first wavelength may be about 500 to 550 nm. It is preferable that the first wavelength is in the range of 380 nm or more and 550 nm or less, and the second wavelength is in the range of 800 nm or more and 1100 nm or less.
  • the first laser oscillator 1 and the second laser oscillator 2 may be a solid-state laser light source, a gas laser light source, or a fiber laser light source, respectively. Further, a semiconductor laser light source that directly uses the light emitted from the semiconductor laser may be used. Further, it may be a semiconductor laser array including a plurality of laser light emitters.
  • the beam coupling / separator 10 couples the first laser beam LB1 emitted from the first laser oscillator 1 and the second laser beam LB2 emitted from the second laser oscillator 2 so that their optical axes are substantially aligned with each other. .. Further, the beam coupling / separator 10 uses the first laser beam LB1 as the second core 63 of the optical fiber 60 (see FIG. 2) and the second laser beam LB2 as the first core 61 of the optical fiber 60 (see FIG. 2). It is configured to be incident on each of them. The internal configuration of the beam coupling / separator 10 will be described in detail later.
  • substantially the same and “substantially the same” mean the same or the same including the manufacturing tolerance of each part in the laser machining apparatus 100 and the permissible tolerance of the arrangement relation of each part. It does not mean that the two to be compared are exactly the same or the same.
  • the optical fiber 60 has at least a first core 61 and a second core 63, and a first clad 62 and a second clad 64, which are optical waveguides, respectively, and the second clad 64
  • the outer peripheral surface is covered with a light-shielding coating (not shown).
  • the first core 61 has a circular shape in a cross-sectional view and is arranged at the axial center of the optical fiber 60.
  • the first clad 62 is in contact with the outer peripheral surface of the first core 61 and is coaxial with the first core 61. They are arranged and are ring-shaped in cross-sectional view.
  • the second core 63 is in contact with the outer peripheral surface of the first clad 62 and is arranged coaxially with the first core 61, and has a ring shape in a cross-sectional view.
  • the second clad 64 is in contact with the outer peripheral surface of the second core 63 and is arranged coaxially with the first core 61, and has a ring shape in a cross-sectional view.
  • the first core 61 and the second core 63 and the first clad 62 and the second clad 64 are all made of quartz. However, the refractive index of the first clad 62 is set to be lower than the refractive index of each of the first core 61 and the second core 63. Further, the refractive index of the second clad 64 is set to be lower than the refractive index of the second core 63.
  • the first core 61 has optical characteristics such that the transmission loss of the second laser beam LB2 is minimized or minimized
  • the second core 63 has optical characteristics such that the transmission loss of the first laser beam LB1 is minimized or minimized. It has been adjusted. From another point of view, the optical characteristics of the first core 61 are adjusted so that the transmission loss of the second laser beam LB2 is smaller than the transmission loss of the first laser beam LB1. The optical characteristics of the second core 63 are adjusted so that the transmission loss of the first laser beam LB1 is smaller than the transmission loss of the second laser beam LB2.
  • optical characteristics are adjusted, for example, by appropriately setting the amount of impurities introduced into the first core 61, the second core 63, the first clad 62, and the second clad 64, respectively. Further, the difference in the refractive index between the first core 61 and the first clad 62 and the difference in the refractive index between the second core 63 and the first clad 62 and the second clad 64 are appropriately set.
  • the laser head 70 has a second housing 71 and a condensing optical system 80.
  • the second housing 71 has a second connection port 72 and an exit port 73, and one end of the optical fiber 60 is connected to the second connection port 72.
  • the first laser beam LB1 transmitted to the second core 63 of the optical fiber 60 and the second laser beam LB2 transmitted to the first core 61 of the optical fiber 60 are incident on the inside of the second housing 71 after being incident on the inside of the second housing 71. It passes through the condensing optical system 80 and is emitted from the exit port 73 toward the work 200.
  • the exit port 73 is provided with a protective glass 74 to prevent fume and the like from entering the inside of the laser head 70.
  • the condensing optical system 80 is provided inside the second housing 71, and is composed of a collimating lens 81 and a condensing lens 82.
  • the collimating lens 81 converts the first laser light LB1 and the second laser light LB2 into parallel light, respectively, and the condensing lens 82 works the first laser light LB1 and the second laser light LB2 transmitted through the collimating lens 81, respectively. It is configured to focus on 200 identical positions.
  • the material of the collimating lens 81 and the condenser lens 82 is synthetic quartz, so that the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are transmitted respectively, and the loss at the time of transmission is equal to or less than a predetermined value. It is configured.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator. Further, FIG. 4 shows an example of output control of the first laser oscillator and the second laser oscillator.
  • FIG. 3 shows the first connection port 14 of the first housing 11 and the incident end surface 60a of the optical fiber 60 separated from each other, but in reality, the incident end of the optical fiber 60 is shown. Is connected to the first connection port 14. The same applies to FIGS. 5 and 7 to 10 shown below.
  • the beam coupling / separator 10 has a polarized beam combiner 20 and a first axicon lens 40 which is an optical path changing means 30 inside the first housing 11.
  • the first housing 11 has a first window 12 that transmits the first laser beam LB1 emitted from the first laser oscillator 1 and a second window that transmits the second laser beam LB2 emitted from the second laser oscillator 2.
  • a first connection port 14 for connecting the 13 and the optical fiber 60 is provided.
  • the first connection port 14 of the first housing 11 and the second connection port 72 of the second housing 71 of the laser head 70 are connected by an optical fiber 60.
  • the polarized beam combiner 20 is a plate-shaped optical element, and is configured to transmit the first laser beam LB1 while reflecting the second laser beam LB2.
  • the surface of the polarized beam combiner 20 is such that the optical axis of the first laser beam LB1 emitted from the first laser oscillator 1 and the optical axis of the second laser beam LB2 emitted from the second laser oscillator 2 are respectively. , 45 degrees.
  • the first laser beam LB1 transmitted through the first window 12 and the second laser beam LB2 transmitted through the second window 13 are coupled by the polarizing beam combiner 20 so that their optical axes are substantially aligned with each other.
  • the polarized beam combiner 20 reflects the first laser beam LB1 while transmitting the second laser beam LB2, so that the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are respectively transmitted.
  • the optical axes may be coupled so as to be substantially aligned with each other.
  • the first axicon lens 40 is a prism lens that is arranged between the polarizing beam combiner 20 and the incident end surface 60a of the optical fiber 60 and has a conical emission side.
  • the light incident on the incident surface of the first axicon lens 40 is emitted as ring-shaped light having a diameter D centered on the optical axis of the incident light.
  • the diameter D is represented by the following formula (1).
  • D 2Ltan ((n-1) ⁇ ) ⁇ ⁇ ⁇ (1) here, L: Distance from the apex of the first axicon lens 40 to the image plane n: Refractive index of the first axicon lens 40 ⁇ : The bottom surface and the side surface of the conical part of the first axicon lens 40 in a cross-sectional view. Is the angle that the lens makes.
  • the first axicon lens 40 is made of synthetic quartz like the collimating lens 81 and the condenser lens 82 described above. Further, in general, the refractive index of synthetic quartz tends to increase as the wavelength becomes shorter.
  • the first laser beam LB1 having a short wavelength is converted into a ring-shaped light having a diameter larger than that of the second laser beam LB2 having a long wavelength after passing through the first axicon lens 40. That is, the optical paths of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are changed so as to travel in different directions after passing through the first axicon lens 40.
  • the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 that have passed through the first axicon lens 40 are imaged on the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the first laser beam LB1 having a short wavelength is incident on the second core 63 located on the outer peripheral side of the first core 61 and the second core 63 by passing through the first axicon lens 40.
  • the second laser beam LB2 having a long wavelength passes through the first axicon lens 40 so as to be on the inner peripheral side of the optical fiber 60, in this case, the axial center of the first core 61 and the second core 63. It is incident on the first core 61 located.
  • the beam coupling / separator 10 is configured to be movable in any of the XYZ directions.
  • the beam coupling / separator 10 further includes a drive mechanism 31 that is connected to the first axicon lens 40 and can move the first axicon lens 40 in any of the XYZ directions.
  • the incident positions of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are adjusted with respect to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the first laser light LB1 and the second laser light LB2 are incident on the first axicon lens 40 at the initial position at a lower output than that used for actual processing, and the first laser emitted from the laser head 70.
  • the outputs of the optical LB1 and the second laser beam LB2 are measured.
  • the drive mechanism 31 moves the first axicon lens 40 to determine the position of the first axicon lens 40 at which the outputs of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are maximized. After that, the first axicon lens 40 is held and fixed at that position.
  • the period for emitting the first laser beam LB1 and the period for emitting the second laser beam LB2 all overlap (FIG. 4A).
  • the first laser oscillator 1 and the second laser oscillator 2 are controlled so as to partially overlap each other (FIG. 4 (b)).
  • the work 200 is laser-processed by simultaneously irradiating the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 at the same position of the work 200.
  • the laser processing apparatus 100 has a first laser oscillator 1 that emits a first laser beam LB1 having a first wavelength and a second laser processing apparatus 100 that emits a second laser beam LB2 having a second wavelength.
  • a laser oscillator 2 and a first axicon lens 40 which is an optical path changing means 30 for changing the optical paths of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 so as to travel in different directions are provided.
  • the first wavelength is shorter than the second wavelength.
  • the laser processing apparatus 100 is connected to an optical fiber 60 that guides the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 received from the first axicon lens 40, respectively, and the optical fiber 60, and is connected to the first laser beam LB1. It also includes at least a laser head 70 configured to focus the second laser beam LB2 at a predetermined position on the work 200, respectively.
  • the optical fiber 60 has a first core 61 as an axis, and a ring-shaped second core 63 in a cross-sectional view is coaxial with the first core 61 and at a predetermined interval on the outer peripheral side of the first core 61. It is provided.
  • the first core 61 and the second core 63 are optical wave guides, respectively.
  • the first axicon lens 40 is configured so that the first laser beam LB1 is incident on the second core 63 and the second laser beam LB2 is incident on the first core 61.
  • the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 having different wavelengths can be combined with the second core 63 and the first core 63, which are different optical waveguides provided in the optical fiber 60.
  • the core 61 can be guided to each other, and the laser head 70 can irradiate the work 200.
  • the optical characteristics of the cores are defined so that the transmission loss is minimized or minimized with respect to the light of one wavelength. If this is done, the transmission loss of light of the other wavelength will be large. In particular, when the cable length of the optical fiber 60 becomes long, this tendency becomes remarkable. When a high-power laser beam is required as in laser processing, if the transmission loss is large, the optical fiber 60 may generate heat or be damaged.
  • the first core 61 and the second core 61 and the second core 61 are guided.
  • the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 transmitted to the optical fiber 60 can be reduced, and the work 200 is laser-processed at a desired output. be able to.
  • the optical characteristics of the first core 61 are such that the transmission loss of the second laser beam LB2 is minimized or minimized, and the optical characteristics of the second core 63 are such that the transmission loss of the first laser beam LB1 is minimized or minimized.
  • the first core 61 has a transmission loss of the first laser beam LB1 so that the transmission loss of the second laser beam LB2 is smaller than the transmission loss of the first laser beam LB1.
  • Each optical characteristic is adjusted so that is smaller than the transmission loss LB2 of the second laser beam.
  • the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 transmitted to the optical fiber 60 can be appropriately reduced.
  • a condensing optical system 80 is provided that condenses the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 emitted from the optical fiber 60 at the same condensing position.
  • the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 each of which has reduced transmission loss, can be focused at the same position on the work 200, and the work 200 can be focused on the work 200.
  • the desired laser processing can be performed.
  • the first axicon lens 40 is configured to be movable in the XY plane, which is a direction substantially parallel to the incident end surface 60a of the optical fiber 60, and in the Z direction, which is a direction perpendicular to the incident end surface 60a.
  • the beam coupling / separator 10 further includes a drive mechanism 31 that is connected to the first axicon lens 40 and can move the first axicon lens 40 in any of the XYZ directions.
  • the second laser beam LB2 and the first laser beam LB1 can be reliably incident on the first core 61 and the second core 63, respectively.
  • the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 can be reliably reduced, and the laser machining of the work 200 can be performed with a desired output.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator according to this modification.
  • the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the components other than the beam coupler / separator 10 are the same as those shown in FIG.
  • the beam coupling / separator 10 shown in FIG. 5 is different from the beam coupling / separator 10 shown in FIG. 3 in that the optical path changing means 30 is the first prism 41.
  • the first prism 41 is made of synthetic quartz.
  • the optical path changing means 30 may be a prism.
  • the optical path of the second laser beam having a long wavelength is not significantly bent.
  • the optical path of the first laser beam LB1 having a short wavelength is bent more than the optical path of the second laser beam LB2.
  • the first laser beam LB1 having a short wavelength is incident on the second core 63 located on the outer peripheral side of the first core 61 and the second core 63 by passing through the first prism 41.
  • the second laser beam LB2 having a long wavelength is located on the inner peripheral side of the optical fiber 60, in this case, the axial center of the first core 61 and the second core 63 by passing through the first prism 41. It is incident on the first core 61.
  • the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment can be obtained. That is, the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 guided by the optical fiber 60 can be reduced, and the laser processing of the work 200 can be performed with a desired output.
  • the structure of the optical fiber 60 does not have to be the configuration shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 6, the first core 611 and the second core having a circular cross section, respectively.
  • the core 631 and the core 631 may be arranged at intervals with the first clad 621 interposed therebetween.
  • FIG. 6 is only a schematic view, and is different from the actual dimensions of each part of the optical fiber 60.
  • the first core 61 has the minimum or minimum transmission loss of the second laser beam LB2, and the second core 63 has the transmission loss of the first laser beam LB1.
  • Each optical characteristic is adjusted to be the minimum or the minimum. From another point of view, the optical characteristics of the first core 61 are adjusted so that the transmission loss of the second laser beam LB2 is smaller than the transmission loss of the first laser beam LB1. Further, the optical characteristics of the second core 63 are adjusted so that the transmission loss of the first laser beam LB1 is smaller than the transmission loss LB2 of the second laser beam.
  • the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 guided by the optical fiber 60 can be greatly reduced, and the work can be performed at a desired output. 200 laser processing can be performed.
  • an optical component (not shown) that substantially aligns the optical axis of the first laser beam LB1 and the optical axis of the second laser beam LB2 is arranged inside the laser head 70. It is preferable that it is. By doing so, the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 can be focused at the same position on the work 200.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the present embodiment.
  • the components other than the beam coupler / separator 10 are the same as those shown in FIG.
  • a second axicon lens (second component) 50 is arranged between the first axicon lens (first component) 40 and the incident end surface 60a of the optical fiber 60. In that respect, it differs from the beam coupling / separator 10 shown in FIG. As will be shown later, the second axicon lens 50 is also an optical path changing means 30.
  • the first axicon lens 40 and the second axicon lens 50 are made of synthetic quartz.
  • the second axicon lens 50 has the same or similar shape as the first axicon lens 40.
  • the second axicon lens 50 is spaced from the first axicon lens 40 in the Z direction at a predetermined distance so that the first axicon lens 40 and the conical portion face each other. Have been placed.
  • the optical paths of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 can be changed as follows.
  • the optical paths of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are changed so as to travel in different directions.
  • the first laser beam LB1 transmitted through the first axicon lens 40 is incident on the second axicon lens 50, it is refracted again by the second axicon lens 50.
  • the second axicon lens 50 has the same or similar shape as the first axicon lens 40.
  • the first axicon lens 40 and the second axicon lens 50 have the above-mentioned arrangement relationship. Therefore, the refracted light travels in a direction parallel to the original traveling direction. That is, in this case, the optical path of the first laser beam LB1 is changed so as to travel in the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the second laser beam LB2 is refracted again by the second axicon lens 50 and travels in a direction parallel to the original traveling direction. That is, the optical path of the second laser beam LB2 is changed so as to travel in the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment can be obtained. That is, the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 guided by the optical fiber 60 can be greatly reduced, and the laser processing of the work 200 can be performed with a desired output.
  • first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 can be incidented from a direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the beam quality of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 emitted from the optical fiber 60, and by extension, the beam quality of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 irradiated on the work 200 are improved. be able to.
  • the incident angle of the laser light on the incident end surface 60a of the optical fiber 60 corresponds to the emission angle of the laser light from the emission end surface of the optical fiber 60. Therefore, if the incident angle deviates significantly from 90 degrees, the laser light emitted from the optical fiber 60 also spreads greatly according to the angle.
  • the laser head 70 is provided with a focusing optical system 80, and the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are focused so as to form a spot on the surface of the work 200.
  • the laser beam emitted from the optical fiber 60 is incident on the condensing optical system 80 in a state of being greatly expanded, the laser beam cannot be sufficiently focused and the beam quality is deteriorated. That is, the spot diameter becomes large on the surface of the work 200. Therefore, there is a possibility that the work 200 cannot be processed with a desired size.
  • the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are irradiated to the work 200 by incidenting the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 from a direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the beam quality of the second laser beam LB2 can be improved. This makes it possible to process the work 200 with desired dimensions.
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator according to this modification.
  • the components other than the beam coupler / separator 10 are the same as those shown in FIG.
  • the beam coupling / separator 10 shown in FIG. 8 is provided with a second prism 51 in addition to the first prism 41 as the optical path changing means 30, and the beam coupling / separator 10 of the modification 1 shown in FIG. 5 is provided.
  • the first prism (first component) 41 and the second prism (second component) 51 are the first axicon lens (first component) 40 and the second axicon lens (second component) shown in the second embodiment, respectively. It corresponds to 50.
  • the first prism 41 and the second prism 51 are both made of synthetic quartz.
  • the optical paths of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are changed so as to travel in different directions.
  • the first laser beam LB1 that passes through the first prism 41 and travels in a direction different from that of the second laser beam LB2 is incident on the second prism 51, it is refracted again by the second prism 51.
  • the refracted first laser beam LB1 travels in a direction parallel to the original traveling direction. That is, in this case, the optical path of the first laser beam LB1 is changed so as to travel in the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the second laser beam LB2 is refracted again by the second prism 51 and travels in a direction parallel to the original traveling direction. That is, the optical path of the second laser beam LB2 is changed so as to travel in the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60.
  • the same effect as that of the configuration shown in the second embodiment can be obtained. That is, the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 guided by the optical fiber 60 can be greatly reduced, and the laser processing of the work 200 can be performed with a desired output. Further, the beams of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 irradiated to the work 200 by incident the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 from the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60. The quality can be improved. This makes it possible to process the work 200 with desired dimensions.
  • FIG. 9 shows a schematic diagram of the internal configuration of the beam coupling / separator according to the present embodiment
  • FIG. 10 shows a schematic diagram of the internal configuration of another beam coupling / separator.
  • the components other than the beam coupler / separator 10 are the same as those shown in FIG.
  • the beam coupling / separator 10 shown in FIG. 9 is different from the beam coupling / separator 10 shown in FIGS. 3 and 5 in that the optical path changing means 30 is the first diffraction grating 42. Further, in the beam coupling / separator 10 shown in FIG. 10, the optical path changing means 30 is a first diffraction grating (first component) 42 and a second diffraction grating (second component) 52, and FIGS. 7 and 8 show. It is different from the beam coupling / separator 10 shown in. In this embodiment, the first diffraction grating 42 and the second diffraction grating 52 are transmission type diffraction gratings, respectively.
  • optical fiber 60 used in the laser processing apparatus 100 of the present embodiment is different from the optical fiber 60 shown in FIG. 2 in the following points.
  • the first core 61 has optical characteristics such that the transmission loss of the first laser beam LB1 is minimized or minimized
  • the second core 63 has optical characteristics such that the transmission loss of the second laser beam LB2 is minimized or minimized. It has been adjusted. From another point of view, the optical characteristics of the first core 61 are adjusted so that the transmission loss of the first laser beam LB1 is smaller than the transmission loss of the second laser beam LB2. The optical characteristics of the second core 63 are adjusted so that the transmission loss of the second laser beam LB2 is smaller than the transmission loss of the first laser beam LB1.
  • the second laser beam LB2 when the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 each pass through the first diffraction grating 42, the second laser beam LB2 having a longer wavelength has a shorter wavelength than the first laser beam LB1. It is diffracted at a larger angle. Therefore, the second laser beam LB2 is incident on the second core 63 located on the outer peripheral side of the first core 61 and the second core 63. Further, the first laser beam LB1 is incident on the inner peripheral side of the optical fiber 60, in this case, the first core 61 located at the axial center of the first core 61 and the second core 63.
  • a second diffraction grating 52 is provided after the first diffraction grating 42, and the angle of the main surface of the second diffraction grating 52 with respect to the main surface of the first diffraction grating 42 and the first diffraction.
  • the same effect as that of the configuration shown in the first embodiment or the first modification can be obtained. That is, the loss of each of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 guided by the optical fiber 60 can be greatly reduced, and the laser processing of the work 200 can be performed with a desired output.
  • the same effect as that of the configuration shown in the second embodiment or the second modification can be obtained. That is, the beams of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 irradiated to the work 200 by incident the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 from the direction perpendicular to the incident end surface 60a of the optical fiber 60. The quality can be improved. This makes it possible to process the work 200 with desired dimensions.
  • the optical fiber 60 having the structure shown in FIG. 2 not only the optical fiber 60 having the structure shown in FIG. 2 but also the optical fiber 60 having the same structure as shown in FIG. 6 is used as shown in the modified example 1. It goes without saying that you can do it. However, the first diffraction grating 42, the second diffraction grating 52, the first core 61, and the first core 61 so that the first laser beam LB1 is incident on the first core 61 and the second laser beam LB2 is incident on the second core 63, respectively. It is necessary to set the arrangement relationship with the two cores 63.
  • the first diffraction grating 42 and the second diffraction grating 52 are used as the optical path changing means 30, some laser light is not transmitted to the optical fiber 60. Therefore, in order to increase the amount of light of the laser beam of the diffraction order used for transmission to the optical fiber 60, it is preferable to increase the diffraction efficiency at the order as much as possible. For example, when the + 1st-order diffracted light is used, the diffraction efficiency may be increased by adjusting the depth of the diffraction groove of the first diffraction grating 42 or the second diffraction grating 52.
  • a beam coupling / separator 10 having a configuration in which the polarizing beam combiner 20 and the optical path changing means 30 are arranged inside the same first housing 11 is shown as an example, but each of them is a separate housing. It may be placed on the body. That is, the beam coupler and the beam separator may be provided separately. Further, other optical components may be arranged in the beam coupling / separator 10.
  • the optical axis of the first laser beam LB1 incident on the beam separator and the optical axis of the second laser beam LB2 are substantially the same. Is preferable.
  • the first wavelength when the difference between the first wavelength and the second wavelength is large, for example, the first wavelength is in the range of 380 nm or more and 550 nm or less, and the second wavelength.
  • the wavelength is particularly useful when it is in the range of 800 nm or more and 1100 nm or less, and the loss of each of the first laser light LB1 and the second laser light LB2 guided by the optical fiber 60 can be greatly reduced, which is desired.
  • the work 200 can be laser-processed with the output of.
  • the copper material has a low light absorption rate in the wavelength range of the second wavelength, but by irradiating the first laser beam LB1 of the first wavelength at the same time as the second laser beam LB2 of the second wavelength, the copper material can be used.
  • the light absorption is enhanced, and the temperature of the portion irradiated with the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 rises in a short time.
  • the temperature of the copper material approaches the melting point, the light absorption rate in the wavelength region of the second wavelength rapidly improves, so that both the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 can be efficiently processed in the work 200. Available.
  • the wavelength ranges of the first wavelength and the second wavelength as described above, it is possible to suppress the generation of sputtering and debris during laser processing of the work 200. As a result, the processing quality of the work 200 can be improved.
  • the laser head 70 may be held by a robot arm (not shown). By doing so, the laser head 70 can be brought to an appropriate position even for the work 200 having a complicated shape, and the desired laser machining can be performed on the work 200.
  • the laser processing apparatus of the present disclosure is useful for performing laser processing that requires high-power laser light because it can irradiate a work with laser light having different wavelengths by reducing transmission loss in the optical fiber.

Abstract

レーザ加工装置は、互いに波長の異なる第１及び第２レーザ光（ＬＢ１），（ＬＢ２）を出射する第１及び第２レーザ発振器と、互いに異なる方向に進むように第１及び第２レーザ光（ＬＢ１），（ＬＢ２）のそれぞれの光路を変更する光路変更手段（３０）と、第１及び第２レーザ光（ＬＢ１），（ＬＢ２）を導光する光ファイバ（６０）と、第１及び第２レーザ光（ＬＢ１），（ＬＢ２）をワークの所定の位置に集光するように構成されたレーザヘッドと、を備えている。光路変更手段（３０）は、第１レーザ光（ＬＢ１）を光ファイバ（６０）の第２コア（６３）に、第２レーザ光（ＬＢ２）を光ファイバ（６０）の第１コア（６１）にそれぞれ入射させるように構成されている。

Description

レーザ加工装置
　本開示は、レーザ加工装置、特に互いに波長の異なる複数のレーザ光を出射するレーザ加工装置に関する。
　従来、レーザ光を用いて溶接等の加工を行うレーザ加工装置が広く用いられており、その中で、複数の波長成分を含むレーザ光を光ファイバで導光してワークの加工を行うレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－０７９８０２号公報
　ところで、近年、赤外レーザ光と可視レーザ光とを同時にワークに照射してレーザ加工を行う技術が提案されてきている。例えば、近赤外レーザ光と緑色レーザ光または青色レーザ光とをワークに同時照射することで、ワークでのレーザ光吸収率を高めつつ、高速にレーザ加工を行うことができる。
　しかし、通常、光ファイバは、特定の波長の光が伝送される場合に、伝送損失が最小または極小となるように設計されている。このため、設定された波長以外の光が光ファイバに入射されると、その伝送損失が大きくなる。
　このため、赤外レーザ光と可視レーザ光のように、波長が大きく異なるレーザ光を光ファイバの同じコアで伝送しようとすると、いずれか一方のレーザ光の伝送損失が非常に大きくなってしまう。特に、レーザ加工のように大出力のレーザ光が必要とされる場合、伝送損失が大きいと、光ファイバの発熱や破損につながるおそれがあった。
　本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、互いに波長の異なるレーザ光を光ファイバで伝送するレーザ加工装置において、それぞれのレーザ光の伝送損失を低減可能なレーザ加工装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本開示に係るレーザ加工装置は、第１波長の第１レーザ光を出射する第１レーザ発振器と、第２波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ発振器と、互いに異なる方向に進むように前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光のそれぞれの光路を変更する光路変更手段と、前記光路変更手段から受け取った前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれ導光する光ファイバと、前記光ファイバに接続され、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれワークの所定の位置に集光するように構成されたレーザヘッドと、を少なくとも備え、前記光ファイバは、それぞれが光導波路であり、かつ互いに所定の間隔をあけて設けられた第１コアと第２コアとを少なくとも有しており、前記光路変更手段は、前記第１レーザ光を前記第２コアに、前記第２レーザ光を前記第１コアにそれぞれ入射させるように構成されていることを特徴とする。
　本開示のレーザ加工装置によれば、光ファイバに伝送される第１レーザ光と第２レーザ光のそれぞれの損失を低減でき、所望の出力でワークのレーザ加工を行うことができる。
図１は、本開示の実施形態１に係るレーザ加工装置の概略構成図である。 図２は、光ファイバの断面構造を示す模式図である。 図３は、ビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。 図４は、第１レーザ発振器と第２レーザ発振器の出力制御の一例である。 図５は、変形例１に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。 図６は、別の光ファイバの断面構造を示す模式図である。 図７は、実施形態２に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。 図８は、変形例２に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。 図９は、実施形態３に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。 図１０は、実施形態３に係る別のビーム結合／分離器の内部構成の模式図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態１）
　［レーザ加工装置の構成］
　図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図を示し、図２は、光ファイバの断面構造の模式図を示す。なお、以降の説明において、光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向をＺ方向と呼び、光ファイバ６０の入射端面６０ａと平行な方向であって、Ｚ方向と直交する方向をＸ方向と呼び、Ｘ方向及びＺ方向のそれぞれと直交する方向をＹ方向と呼ぶこととする。また、図２はあくまでも模式図であり、光ファイバ６０の各部の実際の寸法とは異なっている。
　図１に示すように、レーザ加工装置１００は、第１レーザ発振器１と第２レーザ発振器２とビーム結合／分離器１０と光ファイバ６０とレーザヘッド７０とを少なくとも有している。
　なお、レーザ加工装置１００は、第１レーザ発振器１及び第２レーザ発振器２の駆動用電源や当該電源の出力を制御することで第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２の出力を制御する制御部等を有しているが、これらについては、説明の便宜上、図示及び説明を省略する。
　第１レーザ発振器１は、第１波長を有する第１レーザ光ＬＢ１を出射し、第２レーザ発振器２は、第２波長を有する第２レーザ光ＬＢ２を出射する。本実施形態では、第１波長は第２波長よりも短く、第１波長は４００ｎｍ～４５０ｎｍ程度であり、第２波長は９００ｎｍ～１１００ｎｍ程度である。ただし、特にこれに限定されず、それぞれ適宜別の値を取りうる。例えば、第１波長が５００～５５０ｎｍ程度であってもよい。第１波長が、３８０ｎｍ以上でかつ５５０ｎｍ以下の範囲であり、第２波長が、８００ｎｍ以上でかつ１１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。
　第１レーザ発振器１及び第２レーザ発振器２は、それぞれ固体レーザ光源であっても気体レーザ光源であってもよいし、ファイバレーザ光源であってもよい。また、半導体レーザからの出射光を直接に用いる半導体レーザ光源でもよい。また、複数のレーザ光エミッタを備える半導体レーザアレイであってもよい。
　ビーム結合／分離器１０は、第１レーザ発振器１から出射された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ発振器２から出射された第２レーザ光ＬＢ２とをそれぞれ光軸が略一致するように結合する。また、ビーム結合／分離器１０は、第１レーザ光ＬＢ１を光ファイバ６０の第２コア６３（図２参照）に、第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の第１コア６１（図２参照）にそれぞれ入射させるように構成されている。ビーム結合／分離器１０の内部構成については後で詳述する。
　なお、本願明細書において、「略同じ」や「略一致」とは、レーザ加工装置１００内の各部品の製造公差や各部品の配置関係の許容公差を含んで同じまたは一致という意味であり、比較対象となる両者が厳密な意味で同じまたは一致していることまでを意味するものではない。
　図２に示すように、光ファイバ６０は、それぞれが光導波路である第１コア６１及び第２コア６３と第１クラッド６２及び第２クラッド６４とを少なくとも有しており、第２クラッド６４の外周面が遮光性の被膜（図示せず）で覆われている。
　第１コア６１は、断面視で円形状であり、光ファイバ６０の軸心に配置されており、第１クラッド６２は、第１コア６１の外周面に接して、第１コア６１と同軸に配置されており、断面視でリング状である。第２コア６３は、第１クラッド６２の外周面に接して、第１コア６１と同軸に配置されており、断面視でリング状である。第２クラッド６４は、第２コア６３の外周面に接して、第１コア６１と同軸に配置されており、断面視でリング状である。
　第１コア６１及び第２コア６３と第１クラッド６２及び第２クラッド６４とは、いずれも石英からなる。ただし、第１クラッド６２の屈折率は、第１コア６１及び第２コア６３のそれぞれの屈折率よりも低くなるように設定されている。また、第２クラッド６４の屈折率は、第２コア６３の屈折率よりも低くなるように設定されている。
　また、第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が最小または極小となるように、第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が最小または極小となるように光学特性が調整されている。別の見方をすると、第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失よりも小さくなるように光学特性が調整されている。第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失よりも小さくなるように光学特性が調整されている。これらの光学特性の調整は、例えば、第１コア６１や第２コア６３や第１クラッド６２や第２クラッド６４にそれぞれ導入される不純物の量を適切に設定することによりなされる。また、第１コア６１と第１クラッド６２との屈折率差や第２コア６３と第１クラッド６２及び第２クラッド６４との屈折率差をそれぞれ適切に設定することによりなされる。
　図１に示すように、レーザヘッド７０は、第２筐体７１と集光光学系８０とを有している。第２筐体７１は、第２接続口７２と出射口７３とを有しており、第２接続口７２に光ファイバ６０の一端が接続されている。光ファイバ６０の第２コア６３に伝送された第１レーザ光ＬＢ１及び光ファイバ６０の第１コア６１に伝送された第２レーザ光ＬＢ２は、第２筐体７１の内部に入射された後、集光光学系８０を透過して、出射口７３からワーク２００に向けて出射される。なお、出射口７３には、レーザヘッド７０の内部にヒューム等が入り込まないように保護ガラス７４が設けられている。
　集光光学系８０は、第２筐体７１の内部に設けられており、コリメートレンズ８１と集光レンズ８２とで構成されている。
　コリメートレンズ８１は、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２をそれぞれ平行光に変換し、集光レンズ８２は、コリメートレンズ８１を透過した第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２をそれぞれワーク２００の同じ位置に集光するように構成されている。また、コリメートレンズ８１及び集光レンズ８２のそれぞれの材質は、合成石英であり、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２をそれぞれ透過させるとともに、透過時の損失が所定値以下になるように構成されている。
　［ビーム結合／分離器の構成］
　図３は、ビーム結合／分離器の内部構成の模式図を示す。また、図４は、第１レーザ発振器と第２レーザ発振器の出力制御の一例を示す。なお、説明の便宜上、図３において、第１筐体１１の第１接続口１４と光ファイバ６０の入射端面６０ａとを離間させて図示しているが、実際には、光ファイバ６０の入射端は、第１接続口１４に接続されている。以降に示す図５及び図７～１０においても同様である。
　図３に示すように、ビーム結合／分離器１０は、第１筐体１１の内部に偏光ビームコンバイナ２０と光路変更手段３０である第１アキシコンレンズ４０とを有している。第１筐体１１には、第１レーザ発振器１から出射された第１レーザ光ＬＢ１を透過させる第１窓１２と第２レーザ発振器２から出射された第２レーザ光ＬＢ２を透過させる第２窓１３と光ファイバ６０と接続するための第１接続口１４とが設けられている。第１筐体１１の第１接続口１４とレーザヘッド７０の第２筐体７１の第２接続口７２とが光ファイバ６０により接続されている。
　偏光ビームコンバイナ２０は、板状の光学素子であり、第１レーザ光ＬＢ１を透過する一方、第２レーザ光ＬＢ２を反射するように構成されている。
　偏光ビームコンバイナ２０は、その表面が、第１レーザ発振器１から出射された第１レーザ光ＬＢ１の光軸と第２レーザ発振器２から出射された第２レーザ光ＬＢ２の光軸のそれぞれに対して、４５度をなすように配置されている。
　第１窓１２を透過した第１レーザ光ＬＢ１と第２窓１３を透過した第２レーザ光ＬＢ２とが偏光ビームコンバイナ２０により、それぞれの光軸が略一致するように結合される。
　なお、偏光ビームコンバイナ２０が、第１レーザ光ＬＢ１を反射する一方、第２レーザ光ＬＢ２を透過するように構成されることで、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とが、それぞれの光軸が略一致するように結合されてもよい。
　図３に示すように、第１アキシコンレンズ４０は、偏光ビームコンバイナ２０と光ファイバ６０の入射端面６０ａとの間に配置されており、出射側が円錐形状であるプリズムレンズである。第１アキシコンレンズ４０の入射面に入射した光は、入射光の光軸を中心とした直径Ｄのリング状の光として出射される。直径Ｄは、以下の式（１）により表される。
　Ｄ＝２Ｌｔａｎ（（ｎ－１）α）　・・・（１）
　ここで、
　Ｌ：第１アキシコンレンズ４０の頂点から結像面までの距離
　ｎ：第１アキシコンレンズ４０の屈折率
　α：断面視で、第１アキシコンレンズ４０の円錐状の部分における底面と側面とがなす角度
である。
　式（１）から明らかなように、ｔａｎ（（ｎ－１）α）が０から１の範囲にあるとき、屈折率ｎの増加とともに、直径Ｄも増加する。
　一方、第１アキシコンレンズ４０は、前述のコリメートレンズ８１や集光レンズ８２と同様に、合成石英製である。また、一般に、合成石英の屈折率は、波長が短くなると増加する傾向にある。
　したがって、波長の短い第１レーザ光ＬＢ１は、第１アキシコンレンズ４０を透過後に、波長の長い第２レーザ光ＬＢ２よりも大きな直径のリング状の光に変換される。つまり、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とは、第１アキシコンレンズ４０を透過した後に、互いに異なる方向に進むように、それぞれの光路が変更される。
　また、第１アキシコンレンズ４０を透過した第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２は、光ファイバ６０の入射端面６０ａに結像される。このとき、波長の短い第１レーザ光ＬＢ１は、第１アキシコンレンズ４０を透過することで、第１コア６１及び第２コア６３のうち、外周側に位置する第２コア６３に入射される。また、波長の長い第２レーザ光ＬＢ２は、第１アキシコンレンズ４０を透過することで、第１コア６１及び第２コア６３のうち、光ファイバ６０の内周側、この場合は軸心に位置する第１コア６１に入射される。
　また、ビーム結合／分離器１０は、ＸＹＺ方向のいずれにも移動可能に構成されている。具体的には、ビーム結合／分離器１０は、第１アキシコンレンズ４０に連結され、第１アキシコンレンズ４０をＸＹＺ方向のいずれにも移動させられる駆動機構３１をさらに有している。
　この駆動機構３１を用いて、光ファイバ６０の入射端面６０ａに対する第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２の入射位置調整が行われる。例えば、初期位置にある第１アキシコンレンズ４０に、実際の加工に用いられるよりも低出力で第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を入射させ、レーザヘッド７０から出射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの出力を測定する。駆動機構３１により第１アキシコンレンズ４０を移動させて、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２の出力が最大となる第１アキシコンレンズ４０の位置を決定する。その後、第１アキシコンレンズ４０をその位置に保持固定する。
　また、本実施形態において、図４に示すように、第１レーザ光ＬＢ１を出射する期間と、第２レーザ光ＬＢ２を出射する期間とが、全部が重なるか（図４の（ａ）図）、または、一部が重なるように（図４の（ｂ）図）、第１レーザ発振器１と第２レーザ発振器２が、それぞれ制御される。
　つまり、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とが同時にワーク２００の同じ位置に照射されることで、ワーク２００がレーザ加工される。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１００は、第１波長の第１レーザ光ＬＢ１を出射する第１レーザ発振器１と、第２波長の第２レーザ光ＬＢ２を出射する第２レーザ発振器２と、互いに異なる方向に進むように第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの光路を変更する光路変更手段３０である第１アキシコンレンズ４０と、を備えている。また、第１波長は、第２波長よりも短い。
　また、レーザ加工装置１００は、第１アキシコンレンズ４０から受け取った第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２をそれぞれ導光する光ファイバ６０と、光ファイバ６０に接続され、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２をそれぞれワーク２００の所定の位置に集光するように構成されたレーザヘッド７０と、を少なくとも備えている。
　光ファイバ６０は、第１コア６１を軸心に有するとともに、断面視でリング状の第２コア６３が、第１コア６１と同軸にかつ第１コア６１の外周側に所定の間隔をあけて設けられている。第１コア６１及び第２コア６３は、それぞれ光導波路である。
　第１アキシコンレンズ４０は、第１レーザ光ＬＢ１を第２コア６３に、第２レーザ光ＬＢ２を第１コア６１にそれぞれ入射させるように構成されている。
　レーザ加工装置１００をこのように構成することで、互いに波長の異なる第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを、光ファイバ６０に設けられた異なる光導波路である第２コア６３と第１コア６１にそれぞれ導光させて、レーザヘッド７０からワーク２００に照射することができる。
　前述したように、光ファイバ６０の１つのコアに互いに波長の異なるレーザ光を導光させる場合、一方の波長の光に対して伝送損失が最小または極小となるように、コアの光学特性が規定されていると、他方の波長の光の伝送損失は大きくなってしまう。特に、光ファイバ６０のケーブル長が長くなると、この傾向は顕著となる。レーザ加工のように大出力のレーザ光が必要とされる場合、伝送損失が大きいと、光ファイバ６０の発熱や破損につながるおそれがあった。
　一方、本実施形態によれば、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを、光ファイバ６０の第２コア６３と第１コア６１にそれぞれ導光させるため、第１コア６１や第２コア６３の光学特性を適切に設定することで、光ファイバ６０に伝送される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が最小または極小となるように、第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が最小または極小となるように、それぞれの光学特性が調整されている。別の見方をすると、第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失よりも小さくなるように、第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が第２レーザ光の伝送損失ＬＢ２よりも小さくなるように、それぞれの光学特性が調整されている。
　このようにすることで、光ファイバ６０に伝送される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を適切に低減できる。
　レーザヘッド７０の内部には、光ファイバ６０から出射された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをそれぞれ同じ集光位置に集光させる集光光学系８０が設けられている。
　レーザヘッド７０をこのように構成することで、それぞれ伝送損失が低減された第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とをワーク２００の同じ位置に集光させることができ、ワーク２００に対して所望のレーザ加工を行うことができる。
　第１アキシコンレンズ４０は、光ファイバ６０の入射端面６０ａと略平行な方向であるＸＹ平面内及び入射端面６０ａと垂直な方向であるＺ方向のそれぞれに移動可能に構成されている。具体的には、ビーム結合／分離器１０は、第１アキシコンレンズ４０に連結され、第１アキシコンレンズ４０をＸＹＺ方向のいずれにも移動させられる駆動機構３１をさらに有している。
　このようにすることで、第１コア６１及び第２コア６３に対して、第２レーザ光ＬＢ２及び第１レーザ光ＬＢ１をそれぞれ確実に入射させることができる。このことにより、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を確実に低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　＜変形例１＞
　図５は、本変形例に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図を示す。なお、図５及び以降に示す各図面において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、図示しないが、本変形例に係るレーザ加工装置１００において、ビーム結合器／分離器１０以外の構成部品は、図１に示すのと同様である。
　図５に示すビーム結合／分離器１０は、光路変更手段３０が第１プリズム４１である点で、図３に示すビーム結合／分離器１０と異なる。第１プリズム４１は、合成石英製である。
　本変形例に示すように光路変更手段３０をプリズムとしてもよい。第１プリズム４１に第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２がそれぞれ入射すると、波長の長い第２レーザ光の光路は大きく曲げられない。一方で、波長の短い第１レーザ光ＬＢ１の光路は第２レーザ光ＬＢ２の光路よりも大きく曲げられる。第１プリズム４１と光ファイバ６０の入射端面６０ａとの配置関係を適切に設定することで、第１レーザ光ＬＢ１を第２コア６３に、第２レーザ光ＬＢ２を第２コア６３にそれぞれ入射させることができる。
　具体的に言えば、波長の短い第１レーザ光ＬＢ１は、第１プリズム４１を透過することで、第１コア６１及び第２コア６３のうち、外周側に位置する第２コア６３に入射される。また、波長の長い第２レーザ光ＬＢ２は、第１プリズム４１を透過することで、第１コア６１及び第２コア６３のうち、光ファイバ６０の内周側、この場合は軸心に位置する第１コア６１に入射される。
　このことにより、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　なお、光路変更手段３０としてプリズムを用いる場合、光ファイバ６０の構造は図２に示す構成でなくてもよく、図６に示すように、それぞれ、断面が円形状の第１コア６１１と第２コア６３１とが、第１クラッド６２１を挟んで間隔をあけて配置されていてもよい。また、図６はあくまでも模式図であり、光ファイバ６０の各部の実際の寸法とは異なっている。
　なお、実施形態１に示すのと同様に、第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が最小または極小となるように、第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が最小または極小となるように、それぞれの光学特性が調整されている。別の見方をすると、第１コア６１は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失よりも小さくなるように、光学特性が調整されている。また、第２コア６３は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が第２レーザ光の伝送損失ＬＢ２よりも小さくなるように、光学特性が調整されている。
　このようにすることで、実施形態１に示すのと同様に、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を大きく低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　なお、図６に示す光ファイバ６０を用いる場合、レーザヘッド７０の内部に第１レーザ光ＬＢ１の光軸と第２レーザ光ＬＢ２の光軸とを略一致させる光学部品（図示せず）が配置されているのが好ましい。このようにすることで、ワーク２００の同じ位置に第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とを集光させることができる。
　（実施形態２）
　図７は、本実施形態に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図を示す。なお、図示しないが、本実施形態に係るレーザ加工装置１００において、ビーム結合器／分離器１０以外の構成部品は、図１に示すのと同様である。
　図７に示すビーム結合／分離器１０は、第１アキシコンレンズ（第１部品）４０と光ファイバ６０の入射端面６０ａとの間に第２アキシコンレンズ（第２部品）５０が配置されている点で、図３に示すビーム結合／分離器１０と異なる。後で示すように、第２アキシコンレンズ５０も光路変更手段３０である。また、第１アキシコンレンズ４０及び第２アキシコンレンズ５０は合成石英製である。また、第２アキシコンレンズ５０は、第１アキシコンレンズ４０と同じ形状か、または相似形状である。
　図７に示すように、第２アキシコンレンズ５０は、第１アキシコンレンズ４０とＺ方向に所定の間隔をあけて、かつ第１アキシコンレンズ４０と円錐状の部分同士が対向するように配置されている。
　第１アキシコンレンズ４０と第２アキシコンレンズ５０とをこのように配置することで、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの光路を以下のように変更することができる。
　まず、前述したように、第１アキシコンレンズ４０を透過することで、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とは、互いに異なる方向に進むようにそれぞれの光路が変更される。
　第１アキシコンレンズ４０を透過した第１レーザ光ＬＢ１が、第２アキシコンレンズ５０に入射されると、第２アキシコンレンズ５０で再度屈折される。このとき、第２アキシコンレンズ５０は、第１アキシコンレンズ４０と同じ形状か、または相似形状である。また、第１アキシコンレンズ４０と第２アキシコンレンズ５０とは、前述した配置関係にある。このため、屈折された光は、もとの進行方向と平行な方向に進むようになる。つまり、この場合は、光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向に進むように第１レーザ光ＬＢ１の光路が変更される。
　第２レーザ光ＬＢ２に関しても同様に、第２アキシコンレンズ５０で再度屈折されて、もとの進行方向と平行な方向に進むようになる。つまり、光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向に進むように第２レーザ光ＬＢ２の光路が変更される。
　本実施形態によれば、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を大きく低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　また、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向から入射させることができる。このことにより、光ファイバ６０から出射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のビーム品質、ひいては、ワーク２００に照射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のビーム品質を高めることができる。
　従来知られているように、光ファイバ６０の入射端面６０ａへのレーザ光の入射角は、光ファイバ６０の出射端面からレーザ光の出射角に対応する。したがって、入射角が９０度から大きくずれると、光ファイバ６０から出射されるレーザ光も、その角度に応じて大きく拡がってしまう。
　図１に示すように、レーザヘッド７０には集光光学系８０が設けられ、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２は、ワーク２００の表面でスポットをなすように集光される。しかし、光ファイバ６０から出射されるレーザ光が大きく拡がった状態で集光光学系８０に入射すると、レーザ光を十分に集光できず、ビーム品質が低下してしまう。つまり、ワーク２００の表面でスポット径が大きくなってしまう。このため、所望の寸法でワーク２００を加工できないおそれがあった。
　一方、本実施形態によれば、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向から入射させることで、ワーク２００に照射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のビーム品質を高めることができる。このことにより、所望の寸法でワーク２００を加工することができる。
　＜変形例２＞
　図８は、本変形例に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図を示す。なお、図示しないが、本変形例に係るレーザ加工装置１００において、ビーム結合器／分離器１０以外の構成部品は、図１に示すのと同様である。
　図８に示すビーム結合／分離器１０は、光路変更手段３０として、第１プリズム４１に加えて第２プリズム５１が設けられている点で、図５に示す変形例１のビーム結合／分離器１０と異なる。第１プリズム（第１部品）４１及び第２プリズム（第２部品）５１は、それぞれ、実施形態２に示す第１アキシコンレンズ（第１部品）４０及び第２アキシコンレンズ（第２部品）５０に対応している。なお、第１プリズム４１及び第２プリズム５１は、いずれも合成石英製である。
　第１プリズム４１を透過することで、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２とは、互いに異なる方向に進むようにそれぞれの光路が変更される。
　第１プリズム４１を透過して、第２レーザ光ＬＢ２と異なる方向に進む第１レーザ光ＬＢ１が、第２プリズム５１に入射されると、第２プリズム５１で再度屈折される。屈折された第１レーザ光ＬＢ１は、もとの進行方向と平行な方向に進むようになる。つまり、この場合は、光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向に進むように第１レーザ光ＬＢ１の光路が変更される。
　第２レーザ光ＬＢ２に関しても同様に、第２プリズム５１で再度屈折されて、もとの進行方向と平行な方向に進むようになる。つまり、光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向に進むように第２レーザ光ＬＢ２の光路が変更される。
　本変形例によれば、実施形態２に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を大きく低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。また、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向から入射させることで、ワーク２００に照射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のビーム品質を高めることができる。このことにより、所望の寸法でワーク２００を加工することができる。
　なお、本変形例のレーザ加工装置１００において、図２に示す構造の光ファイバ６０だけでなく、変形例１に示すのと同様に、図６に示す構造の光ファイバ６０を用いることができることは言うまでもない。
　（実施形態３）
　図９は、本実施形態に係るビーム結合／分離器の内部構成の模式図を、図１０は、別のビーム結合／分離器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。なお、図示しないが、本実施形態に係るレーザ加工装置１００において、ビーム結合器／分離器１０以外の構成部品は、図１に示すのと同様である。
　図９に示すビーム結合／分離器１０は、光路変更手段３０が第１回折格子４２である点で、図３や図５に示すビーム結合／分離器１０と異なる。また、図１０に示すビーム結合／分離器１０は、光路変更手段３０が第１回折格子（第１部品）４２と第２回折格子（第２部品）５２である点で、図７や図８に示すビーム結合／分離器１０と異なる。なお、本実施形態において、第１回折格子４２及び第２回折格子５２は、それぞれ透過型回折格子である。
　また、本実施形態のレーザ加工装置１００に用いられる光ファイバ６０は、図２に示す光ファイバ６０と以下の点で異なっている。
　まず、第１コア６１は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が最小または極小となるように、第２コア６３は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が最小または極小となるように光学特性が調整されている。別の見方をすると、第１コア６１は、第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失が第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失よりも小さくなるように光学特性が調整されている。第２コア６３は、第２レーザ光ＬＢ２の伝送損失が第１レーザ光ＬＢ１の伝送損失よりも小さくなるように光学特性が調整されている。
　図９に示すように、第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２がそれぞれ第１回折格子４２を透過する際、波長の長い第２レーザ光ＬＢ２の方が、波長の短い第１レーザ光ＬＢ１よりも大きな角度で回折される。このため、第２レーザ光ＬＢ２は、第１コア６１及び第２コア６３のうち、外周側に位置する第２コア６３に入射される。また、第１レーザ光ＬＢ１は、第１コア６１及び第２コア６３のうち、光ファイバ６０の内周側、この場合は軸心に位置する第１コア６１に入射される。
　また、図１０に示すように、第１回折格子４２の後段に第２回折格子５２を設けるとともに、第１回折格子４２の主面に対する第２回折格子５２の主面の角度や、第１回折格子４２及び第２回折格子５２のそれぞれの回折ピッチを適切に設定することで、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向から入射させることができる。
　図９に示す構成によれば、実施形態１や変形例１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を大きく低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　また、図１０に示す構成によれば、上記に加えて、実施形態２や変形例２に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２を光ファイバ６０の入射端面６０ａと垂直な方向から入射させることで、ワーク２００に照射される第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２のビーム品質を高めることができる。このことにより、所望の寸法でワーク２００を加工することができる。
　なお、本実施形態のレーザ加工装置１００において、図２に示す構造の光ファイバ６０だけでなく、変形例１に示すのと同様に、図６に示すのと同様の構造の光ファイバ６０を用いることができることは言うまでもない。ただし、第１レーザ光ＬＢ１が第１コア６１に、第２レーザ光ＬＢ２が第２コア６３にそれぞれ入射されるように、第１回折格子４２や第２回折格子５２と第１コア６１及び第２コア６３との配置関係を設定する必要がある。
　また、本実施形態では、光路変更手段３０として第１回折格子４２や第２回折格子５２を用いるため、一部のレーザ光が光ファイバ６０に伝送されなくなる。このため、光ファイバ６０への伝送に用いられる回折次数のレーザ光の光量を増やすため、当該次数での回折効率をできるだけ高めることが好ましい。例えば、＋1次回折光が用いられるときに、第１回折格子４２や第２回折格子５２の回折溝の深さを調整することで、回折効率を高めるようにしてもよい。
　（その他の実施形態）
　なお、本願明細書では、偏光ビームコンバイナ２０と光路変更手段３０とが同じ第１筐体１１の内部に配置される構成のビーム結合／分離器１０を例にとって示したが、それぞれが別々の筐体に配置されていてもよい。つまり、ビーム結合器とビーム分離器とが別体で設けられるようにしてもよい。また、ビーム結合／分離器１０に他の光学部品が配置されていてもよい。
　なお、ビーム結合器とビーム分離器とが別体で設けられる場合も、ビーム分離器に入射される第１レーザ光ＬＢ１の光軸と第２レーザ光ＬＢ２の光軸とが略一致していることが好ましい。
　また、各実施形態及び各変形例に示すレーザ加工装置１００は、第１波長と第２波長との差が大きい場合、例えば、第１波長は、３８０ｎｍ以上かつ５５０ｎｍ以下の範囲であり、第２波長は、８００ｎｍ以上かつ１１００ｎｍ以下の範囲であるような場合に特に有用であり、光ファイバ６０で導光される第１レーザ光ＬＢ１と第２レーザ光ＬＢ２のそれぞれの損失を大きく低減でき、所望の出力でワーク２００のレーザ加工を行うことができる。
　例えば、銅材は、第２波長の波長域の光吸収率が低いが、第１波長の第１レーザ光ＬＢ１を第２波長の第２レーザ光ＬＢ２と同時に照射することで、銅材での光吸収が高められ、短時間で第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２が照射された部分の温度が上昇する。また、銅材の温度が融点近くになると、第２波長の波長域の光吸収率が急激に向上するため、第１レーザ光ＬＢ１及び第２レーザ光ＬＢ２の両方を効率よくワーク２００の加工に利用できる。
　また、第１波長及び第２波長の波長域をそれぞれ上記のように設定することで、ワーク２００のレーザ加工時にスパッタやデブリの発生を抑制することができる。このことにより、ワーク２００の加工品質を高められる。
　なお、レーザヘッド７０がロボットアーム（図示せず）に保持されていてもよい。このようにすることで、複雑な形状のワーク２００に対してもレーザヘッド７０を適切な位置に持ってくることができ、ワーク２００に対して所望のレーザ加工を行うことができる。
　本開示のレーザ加工装置は、互いに波長の異なるレーザ光を光ファイバでの伝送損失を低減させてワークに照射できるため、高出力のレーザ光を必要とするレーザ加工を行う上で有用である。
１　　　第１レーザ発振器
２　　　第２レーザ発振器
１０　　ビーム結合／分離器
１１　　第１筐体
１２　　第１窓
１３　　第２窓
１４　　第１接続口
２０　　偏光ビームコンバイナ
３０　　光路変更手段
３１　　駆動機構
４０　　第１アキシコンレンズ（第１部品）
４１　　第１プリズム（第１部品）
４２　　第１回折格子（第１部品）
５０　　第２アキシコンレンズ（第２部品）
５１　　第２プリズム（第２部品）
５２　　第２回折格子（第２部品）
６０　　光ファイバ
６０ａ　入射端面
６１，６１１　第１コア
６２，６２１　第１クラッド
６３，６３１　第２コア
６４　　第２クラッド
７０　　レーザヘッド
７１　　第２筐体
７２　　第２接続口
７３　　出射口
７４　　保護ガラス
８０　　集光光学系
８１　　コリメートレンズ
８２　　集光レンズ
１００　レーザ加工装置
２００　ワーク

Claims (17)

  1. 　第１波長の第１レーザ光を出射する第１レーザ発振器と、
    　第２波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ発振器と、
    　互いに異なる方向に進むように前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光のそれぞれの光路を変更する光路変更手段と、
    　前記光路変更手段から受け取った前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれ導光する光ファイバと、
    　前記光ファイバに接続され、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれワークの所定の位置に集光するように構成されたレーザヘッドと、を少なくとも備え、
    　前記光ファイバは、それぞれが光導波路であり、かつ互いに所定の間隔をあけて設けられた第１コアと第２コアとを少なくとも有しており、
    　前記光路変更手段は、前記第１レーザ光を前記第２コアに、前記第２レーザ光を前記第１コアにそれぞれ入射させるように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　請求項１に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、アキシコンレンズであることを特徴とするレーザ加工装置。
  3. 　請求項１に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、プリズムであることを特徴とするレーザ加工装置。
  4. 　請求項１または２に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光ファイバは、前記第１コアを軸心に有するとともに、断面視でリング状の前記第２コアが、前記第１コアと同軸にかつ前記第１コアの外周側に所定の間隔をあけて設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
  5. 　請求項１に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、
    　　前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とが互いに異なる方向に進むように光路を変更する第１部品と、
    　　前記第１部品の後段に設けられ、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光が、前記光ファイバの入射端面と垂直な方向に進むようにそれぞれの光路を変更する第２部品とで構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  6. 　請求項５に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１部品及び前記第２部品は、それぞれアキシコンレンズであることを特徴とするレーザ加工装置。
  7. 　請求項５に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１部品及び前記第２部品は、それぞれプリズムであることを特徴とするレーザ加工装置。
  8. 　請求項５または６に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光ファイバは、前記第１コアを軸心に有するとともに、断面視でリング状の前記第２コアが、前記第１コアと同軸にかつ前記第１コアの外周側に所定の間隔をあけて設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
  9. 　請求項１ないし８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１コアは、前記第２レーザ光の伝送損失が最小または極小となるように、
    　前記第２コアは、前記第１レーザ光の伝送損失が最小または極小となるように、
    　それぞれの光学特性が調整されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  10. 　第１波長の第１レーザ光を出射する第１レーザ発振器と、
    　第２波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ発振器と、
    　互いに異なる方向に進むように前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光のそれぞれの光路を変更する光路変更手段と、
    　前記光路変更手段から受け取った前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれ導光する光ファイバと、
    　前記光ファイバに接続され、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をそれぞれワークの所定の位置に集光するように構成されたレーザヘッドと、を少なくとも備え、
    　前記光ファイバは、それぞれが光導波路であり、かつ互いに所定の間隔をあけて設けられた第１コアと第２コアとを少なくとも有しており、
    　前記光路変更手段は、前記第１レーザ光を前記第１コアに、前記第２レーザ光を前記第２コアにそれぞれ入射させるように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  11. 　請求項１０に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、回折格子であることを特徴とするレーザ加工装置。
  12. 　請求項１０または１１に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、
    　　前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とが互いに異なる方向に進むように光路を変更する第１部品と、
    　　前記第１部品の後段に設けられ、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光が、前記光ファイバの入射端面と垂直な方向に進むようにそれぞれの光路を変更する第２部品とで構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  13. 　請求項１２に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１部品及び前記第２部品は、それぞれ回折格子であることを特徴とするレーザ加工装置。
  14. 　請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１コアは、前記第１レーザ光の伝送損失が最小または極小となるように、
    　前記第２コアは、前記第２レーザ光の伝送損失が最小または極小となるように、
    　それぞれの光学特性が調整されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  15. 　請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    　前記光路変更手段は、前記光ファイバの入射端面と略平行な方向及び垂直な方向のそれぞれに移動可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
  16. 　請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    　前記レーザヘッドの内部には、前記光ファイバから出射された前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とをそれぞれ同じ集光位置に集光させる集光光学系が設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
  17. 　請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、
    　前記第１波長は、３８０ｎｍ以上かつ５５０ｎｍ以下の範囲であり、
    　前記第２波長は、８００ｎｍ以上かつ１１００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とするレーザ加工装置。
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