JP2005070664A - レーザ分岐装置及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 レーザ光源11と、そのレーザ光Lを入射し出射面からエネルギー分布が面内で均一化されたレーザ光を出射する断面多角形状をなすエネルギー分布均一化ロッド14と、複数本の光ファイバの一端側を集束してなり、その集束端末を前記エネルギー分布均一化ロッドの出射面に接続したファイババンドル15とを備えたことを特徴とするレーザ分岐装置10。前記レーザ分岐装置10を備え、前記ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端18を所定の加工位置に向けて配置してなるレーザ加工装置。
【選択図】 図4
Description
図1〜3は従来のレーザ分岐方法及び分岐装置の概要を例示する図である。図1の方法では集光レンズ1を通してレーザ光Lを平行光とし、これを反射:透過比が1:1の部分反射透過ミラー2に当て、このレーザ光Lを反射側と透過側の2つの分岐レーザ光L1,L2に分配し、それぞれ集光レンズ1を通して照射できるようになっている。
図2の方法では、集光レンズ1を通してレーザ光Lを平行光とし、反射:透過比が1:2の部分反射透過ミラー3に当て、その透過光を反射:透過比が1:1の部分反射透過ミラー2に当てることで、レーザ光Lを3つの分岐レーザ光L1〜3に分配している。
図3は、図2に示す方法を適用し、かつ導光用に光ファイバを用いた3分岐タイプのレーザ分岐装置4を例示している。この装置では、光ファイバ5によって導光されたレーザー光Lを端末5aから出射し、集光レンズ1を通して平行光とし、図2と同様に反射:透過比が1:2の部分反射透過ミラー3と反射:透過比が1:1の部分反射透過ミラー2に当て、3つの分岐レーザ光L1〜3に分配し、それぞれの分岐レーザ光L1〜3をそれぞれ光ファイバ6〜8の端末6a〜8aに入射している。
さらに、誘電体多層膜で形成された部分反射透過ミラーは、分配比が精密に均一とはならず、特にミラー温度の上昇によってこの分配比にズレを生じやすく、分岐レーザ光で加工する際に各部で照射エネルギーが異なり、均一なレーザ加工ができない問題がある。
また、部分反射透過ミラーの反射・透過特性は、その製造ロット間のバラツキを持つ場合があり、従来の技術ではレーザ光を小型・簡便に、かつ高精度のエネルギー分配比で所定数の分配を行うことは困難であった。
本発明のレーザ分岐装置において、レーザ光源とエネルギー分布均一化ロッドとの間に導光用光ファイバを設けた構成としても良い。
また本発明は、前記レーザ分岐装置を備え、前記ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端を所定の加工位置に向けて配置してなるレーザ加工装置を提供する。
本発明のレーザ加工装置において、前記ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端を被加工物の加工形状に合わせて並べ、分岐レーザ光を一括照射する構成としても良い。
また、エネルギー分布均一化ロッドの出射面にファイババンドルの集束端末を接続して構成したので、高効率で均等なエネルギーの分岐レーザ光を安定して分配照射することができ、この分岐レーザ光によるプラスチック溶着や半田付けなどの加工を1台のレーザ光源を用いて、2箇所以上の複数のラインで同時に加工を行うことができ、装置のコスト、及びランニングコストを大幅に削減することができる。
さらに、1個の被加工物に対して、一度に多点から分岐レーザ光を照射して加工することができる。例えば、プラスチックレンズをプラスチック製ホルダに溶着する場合、一点からレーザ光を照射して溶着する場合には、溶融歪みにより、該レンズの固定位置にずれが生じることがあるが、多点から分岐レーザ光を照射して一挙に多点溶着すれば固定位置のずれは生じなくなる。これにより、加工時間の短縮及び製品歩留まりの向上の両方の改善が可能となる。
また、ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端を被加工物の加工形状に合わせて並べ、分岐レーザ光を一括照射することにより、プラスチックの溶着や半田付けなどの分野で非常に高品質なレーザ加工を実現でき、加工歩留まりの向上や接着強度の向上が可能となる。
このレーザ分岐装置10は、レーザ加工装置、光通信機器などの分野において用いることができる。
また、エネルギー分布均一化ロッド14の出射面にファイババンドル15の集束端末16を接続して構成したので、高効率で均等なエネルギーの分岐レーザ光L1〜L4を安定して分配照射することができ、この分岐レーザ光L1〜L4によるプラスチック溶着や半田付けなどの加工を1台のレーザ光源11を用いて、2箇所以上の複数のラインで同時に加工を行うことができ、装置のコスト、及びランニングコストを大幅に削減できる。
さらに、1個の被加工物に対して、一度に多点から分岐レーザ光L1〜L4を照射して加工することができる。例えば、プラスチックレンズをプラスチック製ホルダに溶着する場合、一点からレーザ光を照射して溶着する場合には、溶融歪みにより、該レンズの固定位置にずれが生じることがあるが、多点から分岐レーザ光を照射して一挙に多点溶着すれば固定位置のずれは生じなくなる。これにより、加工時間の短縮及び製品歩留まりの向上の両方の改善が可能となる。
レーザ光源11からエネルギー分布均一化ロッド14へのレーザ光導光経路は、前記のように導光用光ファイバ13を用いる以外に、レーザ光源11からのレーザ光Lを直接集光レンズでロッド端面へ入射する方法としてもよい。この場合は、レーザ分岐装置の筐体内にエネルギー分布均一化ロッド14を一括収納することで、装置全体をより小型化することができる。
本実施例では、波長808nmの半導体レーザ発振機を用いて大口径光ファイバの透過エネルギーで1W〜20Wまでの伝送を行った結果、4分岐バンドルの各出射端末間のレーザ光のエネルギー差は1%未満であった。
図1に示す従来の部分反射透過ミラーを用いたレーザ分岐方法におけるレーザ光の分配比を測定した。レーザ光源としては前記実施例と同じ半導体レーザ発振機を用い、そのレーザ光をレンズを通して反射:透過比が1:1の誘電体多層膜で形成された部分反射透過ミラーに当て、レーザ光を反射光と透過光の2つに分け、それぞれのエネルギーを測定し、その差を求めた。その結果、半導体レーザの出力が3Wの時には、反射光と透過光のエネルギー差は2%程度であるが、半導体レーザ出力が20Wの時には、反射光と透過光のエネルギー差は4%以上となった。
Claims (4)
- レーザ光源と、そのレーザ光を入射し出射面からエネルギー分布が面内で均一化されたレーザ光を出射する断面多角形状をなすエネルギー分布均一化ロッドと、複数本の光ファイバの一端側を集束してなり、その集束端末を前記エネルギー分布均一化ロッドの出射面に接続したファイババンドルとを備えたことを特徴とするレーザ分岐装置。
- レーザ光源とエネルギー分布均一化ロッドとの間に導光用光ファイバが設けられた請求項1に記載のレーザ分岐装置。
- 請求項1または2に記載のレーザ分岐装置を備え、前記ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端を所定の加工位置に向けて配置してなるレーザ加工装置。
- 前記ファイババンドルのそれぞれの分岐光ファイバの出射端を被加工物の加工形状に合わせて並べ、分岐レーザ光を一括照射するように構成された請求項3に記載のレーザ加工装置。
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