JP2005347338A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラマン散乱を抑えつつ品質の高いレーザ加工を行うことが可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 本体ユニット２０側に設けられた信号用半導体レーザは、ドライバ２２を介してレーザ発振制御手段２３により駆動され、赤外線レーザをパルス発振する。そして、これが伝送用光ファイバＦ１によってヘッドユニット３０側に伝送され、このヘッドユニット３０側に設けれたレーザ増幅器３１によって被加工物Ｗにマーキング可能な光強度に最終的に増幅されて光走査機構４２に導かれる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、いわゆるヘッド分離型のレーザ加工装置に関する。

従来から、レーザ光を出射するレーザ光源を有する本体ユニットと、収束レンズを有するヘッドユニットとを伝送用光ファイバによって接続された、いわゆるヘッド分離型のレーザ加工装置がある。このものは、本体ユニットに、レーザ光源からのレーザ光を、被加工物に対して加工可能なレベルまで増幅する増幅手段が備えられていた。そして、この増幅されたレーザ光を伝送用光ファイバを介してヘッドユニット側に伝送し、このヘッドユニットに備えた収束レンズによって収束させたレーザ光を被加工物上に照射して加工を施すようになっていた。
特許第３４１１８５２号公報

ここで、一般に、レーザ光が伝送用光ファイバ内を通過する過程でラマン散乱（物質に単色光を入射させると入射光と振動数が少しずれた散乱光が観測される現象）が発生することが知られている。そうすると、伝送用光ファイバから出射された光は、複数の波長を有する光となり、収束レンズでの屈折率は波長によって異なるから被加工物での焦点がぼける。この現象は特に極めて高い光強度のレーザ光を伝送する場合に顕著に現れる。従って、レーザ光を加工可能な高いレベルに増幅した後に伝送用光ファイバに伝送する上記従来の構成では、ラマン散乱の影響が大きく、被加工物上での焦点ぼけにより加工品質が低下するという問題があった。

なお、これに対して伝送用光ファイバの径を相対的に大きくすることでラマン散乱を抑える方法がある。しかし、これでは伝送用光ファイバの出射端面の径が大きくなる。一般に収束レンズ等のレンズ効果によって光を収束させる場合、仮想的な発光源となる伝送用光ファイバの出射端面よりも小さい径に絞る（集光させる）ことができないため、被加工物へのスポット径を小さくするのに限界があり、微細な加工ができなくなるというおそれがあった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ラマン散乱を抑えつつ品質の高いレーザ加工を行うことが可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源を有する本体ユニットと、収束レンズを有するヘッドユニットと、前記本体ユニット及び前記ヘッドユニットを接続する伝送用光ファイバとを備えて構成され、前記本体ユニットから出射されたレーザ光を前記伝送用光ファイバを通じて前記ヘッドユニットに伝送し、このヘッドユニットの前記収束レンズによって収束したレーザ光を被加工物に照射させて加工を施すレーザ加工装置であって、前記ヘッドユニットには、前記伝送用光ファイバから伝送されたレーザ光を、前記被加工物に加工可能なレベルに最終的に増幅する増幅手段が設けられ、この増幅手段で増幅されたレーザ光が前記収束レンズを介して前記被加工物上に照射される構成であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光源は、第１の半導体レーザを備えて構成され、前記増幅手段は、希土類元素を含み、前記伝送用光ファイバからのレーザ光が一方の端面から入射されるとともに他方の端面をレーザ光の出射端面とし、レーザ光が入射されることで励起状態となる第１の希土類ドープ光ファイバを備えて構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記本体ユニットには、第２の半導体レーザが設けられ、前記レーザ光源は、希土類元素を含み、前記第１の半導体レーザからのレーザ光が入射されることで励起状態となる第２の希土類ドープ光ファイバを有し、前記被加工物への加工可能な光強度よりも低い低増幅レーザ光を出射する予備増幅手段を備え、前記伝送用光ファイバは、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを備え、前記予備増幅手段からの前記低増幅レーザ光を、第１の光ファイバを通じて前記第１の希土類ドープ光ファイバの一方の端面に入射させ、前記第２の半導体レーザ光からのレーザ光を、前記第２の光ファイバを通じて励起用レーザ光として前記第１の希土類ドープ光ファイバに入射させて励起させる構成になっていることを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、被加工物への加工可能なレベルに対して相対的に低い光強度のレーザ光を伝送用光ファイバで伝送することによりラマン散乱を抑え、最終的な増幅はヘッドユニットにて行う構成とした。

＜請求項２の発明＞
本構成よれば、屈曲可能な希土類ドープ光ファイバを用いればそれを巻回することによって小型化が可能になる。また、希土類ドープ光ファイバ長を変えることで比較的簡単に励起度を調整できる。

＜請求項３の発明＞
第１及び第２の半導体レーザの光源を本体ユニット側に設けることで、ヘッドユニットには必要最小限の構成で済むからヘッドユニットの更なる小型化を図ることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１，２によって説明する。
１．本実施形態の構成
本発明のレーザ加工装置は、例えば１対のガルバノミラー４２Ａ，４２Ｂを備えた光走査機構４２が設けられた、いわゆるガルバノスキャニング式のレーザマーキング装置１０である。そして、このものは、レーザ光を出射するレーザ光源を有する本体ユニット２０と、収束レンズ４３を有するヘッドユニット３０と、本体ユニット２０及びヘッドユニット３０を接続する伝送ケーブル５０とを備えて構成されている。図１には、この具体的構成が示されている。

（１）本体ユニット
図１で符号２１は、信号用半導体レーザ（本発明の「レーザ光源、第１の半導体レーザ」に相当）であり、ドライバ２２を介してレーザ発振制御手段２３により駆動され、赤外線レーザをパルス発振する。次いで、符号２４Ａ，２４Ｂは、第１励起用半導体レーザ及び第２励起用半導体レーザであり、これらは、それぞれドライバ２５Ａ，２５Ｂを介してレーザ発振制御手段２３によって制御され、ともに一定出力レベルで駆動される。また、各半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂの発振波長は、後述する希土類ドープ光ファイバ３２の希土類元素を励起するに適した波長帯に設定されている。また、本体ユニット２０には、ヘッドユニット３０との間で信号のやり取りを行うための信号入力回路２６が設けられている。

（２）伝送ケーブル
伝送ケーブル５０は、信号用半導体レーザ２１からのレーザ光をヘッドユニット３０側に伝送するための伝送用光ファイバＦ１と、第１励起用半導体レーザ２４Ａからの励起光をヘッドユニット３０側に伝送するための伝送用光ファイバＦ２と、第２励起用半導体レーザ２４Ｂからの励起光をヘッドユニット３０側に伝送するための伝送用光ファイバＦ３とを束ねてなる。

（３）ヘッドユニット
ヘッドユニット３０は、主として、上記信号用半導体レーザ２１からのレーザ光を増幅する機能を有するレーザ増幅器３１、コリメータレンズ４１、上記した光走査機構４２、収束レンズ４３、及び、本体ユニット２０と信号のやり取りするための入出力回路４４を備えて構成されている。

このうちレーザ増幅器３１には、希土類元素である例えばイットリビウム（Ｙｂ）を含むガラスファイバ（希土類ドープ光ファイバ３２）が備えられている。なお、希土類ドープ光ファイバ３２は他との区別をするために図面中では斜線を付して示してある。

上記希土類ドープ光ファイバ３２は屈曲可能であり、図示しないボビンに多数回巻回することで所要長の光路が確保されており、その両端部には２つの光結合部３３Ａ，３３Ｂが設けられている。このうち、一方の光結合部３３Ａは、光結合部３４を介して接続した伝送用光ファイバＦ１に入射した信号用半導体レーザ２１からのレーザ光を希土類ドープ光ファイバ３２の一端（前端）に入射させるとともに、伝送用光ファイバＦ２に入射した第１励起用半導体レーザ２４Ａからのレーザ光を希土類ドープ光ファイバ３２にその後端側に向けて合流させる機能を有する。

また、他方の光結合部３３Ｂは伝送用光ファイバＦ３に入射した第２励起用半導体レーザ２４Ｂからのレーザ光を希土類ドープ光ファイバ３２内に前端側に向けて入射させる機能を有する。また、図示はしないが、上記したようにボビンに巻回した希土類ドープ光ファイバ３２、光結合部３３Ａ，３３Ｂ，３４は直方体のケース内に収容されるとともに、そのケース内にシリコン樹脂を充填することで固定されている。

一方、希土類ドープ光ファイバ３２の出射端面３２Ａの外側には出力されたレーザ光はコリメータレンズ４１によって平行光とされて光走査機構４２に導かれる。光走査機構４２は、コリメータレンズ４１を通過したレーザ光を縦横に走査するためのＸ軸ガルバノミラー４２Ａ及びＹ軸ガルバノミラー４２Ｂを備え、さらにそのレーザ光を被加工物Ｗに集光するための収束レンズ４３（ｆθレンズ）４３が設けられている。なお、レーザマーキング装置１０内には、図示はしないが冷却装置や装置各部に動作電力を供給する電源回路等も備えられている。

２．本実施形態の動作
例えばコンソール等の入力手段５１によって入力された設定値等および文字・図形等のマーキング内容の入力データやマーキングのプログラムを受けて、レーザ発振制御手段２３は、この入力されたプログラムおよび各種設定値にしたがって、レーザ出力を制御するための制御信号をドライバ２２，２５Ａ，２５Ｂに与えると同時に、Ｘ軸及びＹ軸の各ガルバノミラー駆動用の制御信号を光走査機構４２に与える。

ここで、レーザマーキング装置１０の図示しない励起用スイッチをオン操作することにより励起用半導体レーザ２４Ａはドライバ２５Ａにより直流駆動され、出射されたレーザ光は伝送用光ファイバＦ２及び光結合部３３Ａを介して希土類ドープ光ファイバ３２内に入射される。この結果、希土類ドープ光ファイバ３２内が励起されてレーザ光が発生するが、その出力強度は被加工物Ｗ上に照射されてもマーキングを行うのには不十分なレベルＬc （図２参照）となるように、第１励起用半導体レーザ２４Ａは所定の低レベルに連続的に維持されている。したがって、この状態では希土類ドープ光ファイバ３２は、ある一定のレベルで励起状態になっているが、これによって発生したレーザ光が被加工物Ｗに照射されてもマーキングはされない。

マーキング動作が開始されると、レーザ発振制御手段２３からの信号に基づき信号用半導体レーザ２１がパルス発振するとともに、第２励起用半導体レーザ２４Ｂが所定レベルで連続発振する。このことは、励起用レーザ光源の出力が増大したことを意味する。第２励起用半導体レーザ２４Ｂからのレーザ光は伝送用光ファイバＦ３及び光結合部３３Ｂを介して希土類ドープ光ファイバ３２内に入射されてこれを高励起状態とする。そして、信号用半導体レーザ２１からのパルスレーザ光が伝送用光ファイバＦ１及び光結合部３４，３３Ａを通過して高励起状態にある希土類ドープ光ファイバ３２に入射して通過することにより、このパルスレーザ光は増幅されて出射端面３２Ａから出射する。

ここで、第１及び第２の励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂは希土類元素を励起するに適した波長帯のレーザ光を出射するものが選択されており、信号用半導体レーザ２１には励起された希土類元素がエネルギーを失って発光するときの波長帯の光を有するものが使用されているから、誘導放出による発光が促進され、レーザ光が効率よく増幅される。図２に示すように、このときのレーザ光の出力レベルは、被加工物Ｗ上に照射されてマーキングを行うことが可能なレベルＬB を十分に越え、マーキングするのに十分な出力レベルＬA となる。

希土類ドープ光ファイバ３２の出射端面３２Ａから出射されたパルスレーザ光は、コリメータレンズ４１により平行光に絞られ、この平行光はレーザ発振制御手段２３からの制御信号によって駆動される光走査機構４２によって所要の方向に反射される。ここで、光走査機構４２は、Ｘ軸ガルバノミラー４２Ａによって一つの方向に走査し、Ｙ軸ガルバノミラー４２Ｂによって、Ｘ軸ガルバノミラー４２Ａが走査する方向と直交する方向に走査することで２次元のあらゆる方向に走査することができる。光走査機構４２で反射された平行光は収束レンズ４３によって平行光からスポットレーザ光に絞り込まれ、このレーザ光が被加工物Ｗ表面上を走査することにより、所望のマーキングが行われる。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態によれば、被加工物Ｗへのマーキング可能なレベルに対して相対的に低い光強度のレーザ光を伝送用光ファイバで伝送することによりラマン散乱を抑え、最終的な増幅はヘッドユニット３０にて行う構成とした。
（２）また、レーザ増幅手段に、屈曲可能な希土類ドープ光ファイバ３２を用いているからそれを巻回することによって小型化が可能になる。また、希土類ドープ光ファイバ長を変えることで比較的簡単に励起度を調整できる。
（３）更に、希土類ドープ光ファイバ３２を励起状態にするための第１及び第２の励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂを本体ユニット２０側に設けることで、ヘッドユニット３０の更なる小型化を図ることができる。

＜実施形態２＞
図３は（請求項１の発明に対応する）実施形態２を示す。前記実施形態との相違は、レーザ増幅手段の構成にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

図３に示すように、本実施形態のレーザマーキング装置６０では、ヘッドユニット３０側に設けられたレーザ増幅器６１は、レーザ媒質となるＹＡＧ結晶６２の両端に全反射ミラー６３と部分透過ミラー６４とを設けて構成されている。第１〜第３の励起用半導体レーザ２４Ａ〜２４Ｃは、各ドライバ２５Ａ〜２５Ｃによって駆動され、これらの励起光が伝送用光ファイバＦ２〜Ｆ４を介してセンサヘッド内のＹＡＧ結晶６２に照射されることで励起状態となる。そして、例えば、マーキング動作前は、第１及び第２の励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂのみが駆動され、マーキング動作が開始されると、第３の励起用半導体レーザ２４Ｃと信号用半導体レーザ２１が駆動され、部分透過ミラー６４から被加工物Ｗにマーキング可能な光強度のレーザ光が出射されるようになっている。

このような構成であっても、被加工物Ｗへのマーキング可能なレベルに対して相対的に低い光強度のレーザ光を伝送用光ファイバで伝送し最終的な増幅をヘッドユニット３０側で行うからラマン散乱を抑制することができる。
また、ＹＡＧ結晶６２を励起状態にするための第１〜第３の励起用半導体レーザ２４Ａ〜２４Ｃを本体ユニット２０側に設けることで、ヘッドユニット３０の更なる小型化を図ることができる。

＜実施形態３＞
図４は（請求項３の発明に対応する）実施形態３を示す。前記実施形態１との相違は、主として本体ユニット２０側に予備増幅手段を設けたことにあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

本実施形態では、本体ユニット２０側に、信号用半導体レーザ２１からのレーザ光を、被加工物Ｗにマーキング可能なレベルより低い光強度まで増幅させるレーザ予備増幅器７１が設けられている。これは、ヘッドユニット３０側の希土類ドープ光ファイバ３２と同様の構造を有する希土類ドープ光ファイバ７２を備え、その一端（前端）にはドライバ２５Ｃによって駆動される第３励起用半導体レーザ２４Ｃからの励起光と信号用半導体レーザ２１からのレーザ光とを合流させる光結合部７３が設けられている。また、希土類ドープ光ファイバ７２の出射端面７２Ａには、レーザ光を他端（後端）側にのみ通過させる光アイソレータ７４が設けられ、上記光アイソレータ７４は、光ファイバの接合部分やレーザ照射面から反射するレーザ光が半導体レーザ２１，２４Ｃや希土類ドープ光ファイバ７２に逆流することによってこれらが損傷することを防止する機能を有する。

信号用半導体レーザ２１からのレーザ光は、このレーザ予備増幅器７１によって被加工物Ｗへのマーキング可能なレベルに対して相対的に低い光強度に増幅されて伝送用光ファイバによってヘッドユニット３０側に伝送される。そして、ヘッドユニット３０のレーザ増幅器３１によって被加工物Ｗへのマーキング可能な光強度に最終的に増幅される。

このような構成であれば、やはりラマン散乱を抑制することができる。また、レーザ予備増幅器７１についても、屈曲可能な希土類ドープ光ファイバ７２を用いているからそれを巻回することによって小型化が可能になる。また、この希土類ドープ光ファイバ長を変えることで比較的簡単に励起度を調整できる。

＜実施形態４＞
図５は実施形態４を示す。前記実施形態３との相違は、レーザ予備増幅器７１を励起させるための励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂ及びそれらを駆動するドライバ２５Ａ，２５Ｂをヘッドユニット３０側に配置した構成である。
このような構成であっても、やはりラマン散乱を抑制することができる。また、レーザ予備増幅器７１についても、屈曲可能な希土類ドープ光ファイバ７２を用いているからそれを巻回することによって小型化が可能になる。また、この希土類ドープ光ファイバ長を変えることで比較的簡単に励起度を調整できる。

＜実施形態５＞
図６は実施形態５を示す。前記実施形態４との相違は、主としてヘッドユニット３０側のレーザ増幅手段の構成にある。
図６に示すように、本実施形態のレーザマーキング装置９０では、ヘッドユニット３０側に設けられたレーザ増幅器９１は、レーザ媒質となるＹＡＧ結晶９２の両端に全反射ミラー９３と部分透過ミラー９４とを設けて構成されている。第１，２，４の励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｃ，２４Ｄは、各ドライバ２５Ａ，２５Ｃ，２５Ｄによって駆動される。そして、例えば、マーキング動作前は、第１〜第３の励起用半導体レーザ２４Ａ〜２４Ｃのみが駆動され、マーキング動作が開始されると、第４の励起用半導体レーザ２４Ｄと信号用半導体レーザ２１が駆動され、部分透過ミラー９４から被加工物Ｗにマーキング可能な光強度のレーザ光が出射されるようになっている。

なお、本実施形態とは逆に、本体ユニット２０側の予備増幅手段をＹＡＧ結晶を備えるものとし、ヘッドユニット３０側の増幅手段を希土類ドープ光ファイバを備えるものとする構成も考えられる。この構成であれば屈曲可能な希土類ドープ光ファイバを用いることによりヘッドユニット３０側の小型化を図ることができるという利点がある。しかし、ＹＡＧ結晶によるＹＡＧ増幅方式は本来的に高励起用に適しており、本実施形態のように、これをヘッドユニット３０側に設けてレーザ光を被加工物Ｗにマーキング可能な光強度に最終的に増幅する構成が望ましい。

＜実施形態６＞
図７は実施形態６を示す。前記実施形態５との相違は、主として本体ユニット２０側の予備増幅手段の構成にある。つまり、この予備増幅手段についてもＹＡＧ増幅方式を用いた構成になっている。

図７に示すように、本実施形態のレーザマーキング装置１００では、本体ユニット２０側に設けられたレーザ予備増幅器１０１は、レーザ媒質となるＹＡＧ結晶１０２の両端に全反射ミラー１０３と部分透過ミラー１０４とを設けて構成されている。第１，５の励起用半導体レーザ２４Ｃ，２４Ｅは、各ドライバ２５Ｃ，２５Ｅによって駆動される。そして、例えば、マーキング動作前は、第１〜第３の励起用半導体レーザ２４Ａ〜２４Ｃのみが駆動され、マーキング動作が開始されると、第４，５の励起用半導体レーザ２４Ｄ，２４Ｅが駆動され、部分透過ミラー１０４から被加工物Ｗにマーキング可能な光強度のレーザ光が出射されるようになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記各実施形態に対し、レーザ光偏向スイッチによってレーザ光出射のオンオフ動作を行う構成であってもよい。例えば、実施形態１であれば種光源としての信号用半導体レーザ２１を取り除き、光結合部３３Ｂ（希土類ドープ光ファイバ３２の出射端面３２Ａ）とコリメータレンズ４１との間にレーザ発振制御手段からの制御信号に基づきレーザ光の通過を許容する動作と阻止する動作とを切り換え可能に行うレーザ光偏向スイッチを設ける。そして、マーキング開始前に各励起用半導体レーザ２４Ａ，２４Ｂを駆動させつつレーザ光偏向スイッチを阻止状態にしておいて、マーキング動作が開始されたときにレーザ光偏向スイッチを許容状態に切り換え光走査機構４２側にレーザ光を出射させる構成となる。このとき、希土類ドープ光ファイバ３２の光結合部３４と光結合部３３Ｂの間、又は、光結合部３３Ａと光結合部３３Ｂの間にクレーピングミラー（特定波長のレーザ光を透過させそれ以外の波長のレーザ光を反射させるミラー）を設けてレーザ増幅発振器として構成することが望ましい。なお、レーザ光偏向スイッチとしては、電気光学効果を利用するＱスイッチや、超音波媒体中に生じた回折格子でのブラッグ回折現象による音響光学効果を利用したものであってもよい。
また、実施形態２であれば、やはり信号用半導体レーザ２１を取り除き、ＹＡＧ結晶６２と一部透過ミラー６４との間に上記レーザ光偏向スイッチを配した構成となる。
実施形態３，４であれば、信号用半導体レーザ２１を取り除き、光結合部３３Ｂ（希土類ドープ光ファイバ３２の出射端面３２Ａ）とコリメータレンズ４１との間にレーザ光偏向スイッチを設ける構成になる。
実施形態５，６であれば、やはり信号用半導体レーザ２１を取り除き、ＹＡＧ結晶９２と一部透過ミラー９４との間に上記レーザ光偏向スイッチを配した構成となる。
このようにレーザ光偏向スイッチによってレーザ出射をオンオフさせる構成であれば、レーザ出射時の出力レベルの立ち上がりが早いという利点がある。しかし、その反面、非マーキング時において全ての励起用半導体レーザを駆動させるために上記各実施形態に比べて消費電力が大きいという問題がある。

（２）上記実施形態ではボビン状（らせん状）に巻回された希土類ドープ光ファイバを用いたが、これに限らず、環状の希土類ドープ光ファイバ（いわゆるリングファイバ）であってもよい。

（３）上記実施形態２，５，６に対して、ＹＡＧレーザの技術を適用したが、それ以外の固体レーザやＣＯ^２レーザ等の気体レーザの技術を適用したものであってもよい。

（４）上記各実施形態において、希土類ドープ光ファイバやＹＡＧ結晶を励起するための励起用半導体レーザは１つであって複数であってもよい。

（５）上記実施形態では、被加工物Ｗに文字等のマーキングを施すレーザマーキング装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限らず、被加工物Ｗに穴あけするなど所定の加工を施すものであってもよい。このようなものでは、一般に、レーザマーキング装置よりも光強度の高いレーザ光が使用されるため本発明を適用する意義は大きい。

（６）上記実施形態においてレーザ光源２１については、既に半導体レーザを備えたファイバレーザを利用してもよい。

（７）図３，６，７の構成において、全反射ミラー６３，９３及び部分透過ミラー６４，９４を除いた構成であってもよい。

（８）図３の構成において、信号用半導体レーザ２１を除いた構成、或いは、それを励起用半導体レーザとした構成であってもよい。

本発明の実施形態１に係るレーザマーキング装置の全体概要図 信号用及び励起用の各半導体レーザの動作波形図 実施形態２に係るレーザマーキング装置の全体概要図 実施形態３に係るレーザマーキング装置の全体概要図 実施形態４に係るレーザマーキング装置の全体概要図 実施形態５に係るレーザマーキング装置の全体概要図 実施形態６に係るレーザマーキング装置の全体概要図

符号の説明

１０，６０，７０，８０，１００…レーザマーキング装置（レーザ加工装置）
２０…本体ユニット
２１…信号用半導体レーザ（レーザ光源）
２４Ａ〜２４Ｅ…励起用半導体レーザ
３０…ヘッドユニット
３１，６１，９１…レーザ増幅器（増幅手段）
３２，７２…希土類ドープ光ファイバ
３２Ａ，７２Ａ…出射端面
４３…収束レンズ
７１，１０１…レーザ予備増幅器（予備増幅手段）
Ｆ１〜Ｆ４…伝送用光ファイバ
Ｗ…被加工物

Claims (3)

1. レーザ光を出射するレーザ光源を有する本体ユニットと、収束レンズを有するヘッドユニットと、前記本体ユニット及び前記ヘッドユニットを接続する伝送用光ファイバとを備えて構成され、
   前記本体ユニットから出射されたレーザ光を前記伝送用光ファイバを通じて前記ヘッドユニットに伝送し、このヘッドユニットの前記収束レンズによって収束したレーザ光を被加工物に照射させて加工を施すレーザ加工装置であって、
   前記ヘッドユニットには、前記伝送用光ファイバから伝送されたレーザ光を、前記被加工物に加工可能なレベルに最終的に増幅する増幅手段が設けられ、この増幅手段で増幅されたレーザ光が前記収束レンズを介して前記被加工物上に照射される構成であることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記レーザ光源は、第１の半導体レーザを備えて構成され、
   前記増幅手段は、希土類元素を含み、前記伝送用光ファイバからのレーザ光が一方の端面から入射されるとともに他方の端面をレーザ光の出射端面とし、レーザ光が入射されることで励起状態となる第１の希土類ドープ光ファイバを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記本体ユニットには、第２の半導体レーザが設けられ、
   前記レーザ光源は、希土類元素を含み、前記第１の半導体レーザからのレーザ光が入射されることで励起状態となる第２の希土類ドープ光ファイバを有し、前記被加工物への加工可能な光強度よりも低い低増幅レーザ光を出射する予備増幅手段を備え、
   前記伝送用光ファイバは、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを備え、
   前記予備増幅手段からの前記低増幅レーザ光を、第１の光ファイバを通じて前記第１の希土類ドープ光ファイバの一方の端面に入射させ、
   前記第２の半導体レーザ光からのレーザ光を、前記第２の光ファイバを通じて励起用レーザ光として前記第１の希土類ドープ光ファイバに入射させて励起させる構成になっていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。

Images