JP5496370B2 - 光ファイバ、及びそれを備えたレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を伝搬するための光ファイバ、及びそれを備えたレーザ加工装置に関する。

従来から、金属等の加工（切断や溶接等）に高出力のレーザ光を発振するＹＡＧレーザ加工装置が広汎に利用されている。

ＹＡＧレーザ加工装置は、一般的に、レーザ発振器から発振されたレーザ光を光ファイバで出射ユニットに導き、該出射ユニットに設けられた光学系によりワークに集光させて加工を行うように構成されている。

この種の光ファイバとして、純粋石英で形成されたコア中心部を、石英に三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）をドープして形成されたコア外周部で被覆し、前記コア外周部の屈折率を前記コア中心部の屈折率よりも低くする技術的思想が提案されている（例えば、実開昭６４−０１０７０７号公報参照）。

ところで、赤外領域の光に対する反射率が高いワーク（銅等）は、ＹＡＧレーザ光等の基本波（波長が１［μｍ］近傍の波）のレーザ光を用いて加工をすることが容易ではない。

このような加工では、前記ワークの表面状態、レーザ発振器自体の性能バラツキ（例えば、パルス間隔のバラツキ等）、光ファイバの形状等が加工安定性に与える影響も大きい。

該ワークを安定して加工する方法としては、例えば、ＳＨＧ（第２高調波）加工装置や、ハイブリッドレーザ加工装置（ＳＨＧレーザ光と基本波のハイブリッド）等を利用することが考えられるが、ＳＨＧ加工装置を利用した場合には、レーザ光を高出力化することが困難であり、一方、ハイブリッドレーザ加工装置を利用した場合には、コストが高騰化する問題がある。そのため、前記基本波のレーザ光を用いて該ワークを安定して加工する手段の開発が希求されている。

ここで、光ファイバを例にとると、該光ファイバへのレーザ光の入射角度、入射開口数（ＮＡ）、及び光ファイバの曲がり度合いのそれぞれが大となったり、光ファイバが長尺化したりすると、レーザ光のピーク強度が低下する。

また、上述した実開昭６４−０１０７０７号公報に記載の光ファイバにおいて、例えば、ガウス分布状のレーザ光を入射した場合にも、該光ファイバ内を伝搬する最中に、該レーザ光の強度が平均化されるため、ピーク強度が低下する。

そして、ワーク上でのレーザ光のピーク強度が前記ワークの反応閾値（加工を行うことが可能な最低強度値）未満にまで低下すると、該ワークを加工することができなくなるおそれがある。

なお、該レーザ光の中心部（ピーク強度とその近傍の部分）のみを該光ファイバに入射することにより、ピーク強度の低下を抑えることも可能であるが、この場合、レーザ光の外周部（中心部以外の部分）が該光ファイバに入射されないので、レーザ光の出力が低下してしまう。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、レーザ光の出力を低下させることなくピーク強度が低下することを抑えることができ、これにより、基本波のレーザ光を用いて高反射率のワークを安定して加工することが可能となる光ファイバ及びそれを備えたレーザ加工装置を提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係る光ファイバは、レーザ光を伝搬するための光ファイバであって、第１のコアと、前記第１のコアを被覆する第１のクラッドと、前記第１のクラッドを被覆する第２のコアと、前記第２のコアを被覆する第２のクラッドと、を備え、前記第１のコア及び前記第２のコアは、ノンドープの石英ガラスで構成され、前記第１のクラッド及び前記第２のクラッドは、前記ノンドープの石英ガラスの屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第２のコアのＮＡが、前記第１のコアのＮＡよりも大きく、前記第２のコアのＮＡと前記第１のコアのＮＡとの差が、０．０３〜０．１５であることを特徴とする。ここでいうＮＡは、通常のＳＩファイバにおけるファイバのＮＡに相当し、コア内に閉じ込める事が可能な最大開口数を表している。なお、本明細書において、前記ＮＡを「閉じ込めＮＡ」ということがある。

本発明に係る光ファイバによれば、例えば、ガウス分布状のレーザ光を光ファイバの一端面に入射した際に、該レーザ光の中心部を第１のコアで伝搬すると共に、該レーザ光の外周部を第２のコアで伝搬することができる。これにより、レーザ光の出力を低下させることなく、ピーク強度が低下することを抑えることができる。よって、基本波のレーザ光を用いて高反射率のワークを加工する場合に、レーザ光の出力を低下させることなく該ワーク上でのレーザ光のピーク強度を反応閾値よりも高くすることができるので、該ワークを安定して加工することができる。また、前記第１のコア及び前記第２のコアをノンドープの石英ガラスで構成しているので、該第１のコア及び第２のコア内を伝搬するレーザ光のエネルギ損失も好適に抑えられる。

ところで、前記光ファイバの端面に入射されるレーザ光は、第１のコアに入射される部分（第１レーザ光）と、第１のクラッドに入射される部分（第２レーザ光）と、第２のコアに入射される部分（第３レーザ光）とに分かれる。そして、第３レーザ光は、第１のクラッドから第２のコア内に侵入し、さらに、第２のクラッドを透過して外部に漏れるおそれがある。上記の光ファイバによれば、第２のコアのＮＡを第１のコアのＮＡよりも大きくしているので、第２レーザ光が第２のコアに侵入した場合であっても、第２のクラッドで好適に反射して外部への漏れを抑えることができる。よって、レーザ光の伝搬中に出力が低下することを好適に抑えることができる。また、第２のコアのＮＡと第１のコアのＮＡとの差が０．０３〜０．１５であるので、第３レーザ光の外部への漏れを一層抑えることができる。

［２］ 上記の光ファイバにおいて、前記第１のクラッド及び前記第２のクラッドが、石英ガラスにフッ素をドープして形成されていてもよい。

このような構成によれば、石英ガラスにフッ素をドープすることにより第１のクラッド及び第２のクラッドを形成しているので、該第１のクラッド及び該第２のクラッドの屈折率をノンドープの石英ガラス（第１のコア及び第２のコア）の屈折率よりも好適に低くすることができる。また、前記第１のクラッド及び前記第２のクラッドのレーザ光に対する耐久性（耐レーザ光強度）をノンドープの石英ガラスと略同等にすることができる。

［３］ 上記の光ファイバにおいて、前記第２のクラッドの屈折率が、前記第１のクラッドの屈折率よりも低くてもよい。このような構成によれば、第２のクラッドの屈折率を第１のクラッドの屈折率よりも低くしているので、第２のコアのＮＡを第１のコアのＮＡよりも好適に大きくすることができる。

［４］ 上記の光ファイバにおいて、前記第２のクラッドの厚みが、前記第１のクラッドの厚みよりも大きくてもよい。

このような構成によれば、第２のクラッドの厚みを第１のクラッドの厚みよりも大きくしているので、前記第２のコアのＮＡを前記第１のコアのＮＡよりも好適に大きくすることができる。また、第１のクラッドの厚みを薄くする事で、トンネル効果により第２のクラッドと同じ屈折率であっても、実質的な閉じこめＮＡを小さくする事が可能である。

［５］ 上記の光ファイバにおいて、前記第１のコアが断面円形状に形成され、前記第２のコアが断面円環状に形成され、前記第２のコアの外径が、前記第１のコアの直径に比して１．５〜１０倍の長さであってもよい。

このような構成によれば、第２のコアの外径を第１のコアの直径に比して１．５〜１０倍の長さにしているので、レーザ光のビーム径を第２のコアの外径内に納めつつ、第１レーザ光の平均強度（光ファイバから出射したレーザ光のピーク強度）をワークの反応閾値よりも大きくすることができる。

［６］ 上記の光ファイバにおいて、前記第２のクラッドを被覆する第３のコアと、前記第３のコアを被覆する第３のクラッドと、をさらに備え、前記第３のコアは、ノンドープの石英ガラスで構成され、前記第３のクラッドは、前記ノンドープの石英ガラスよりも低い屈折率を有していてもよい。

このような構成によれば、例えば、ガウス分布状のレーザ光を光ファイバの一端面に入射した際に、該レーザ光の中心部を第１のコアで伝搬し、該レーザ光の外周部のうち比較的強度の高い部分を第２のコアで伝搬し、該レーザ光の外周部のうち比較的強度の低い部分を第３のコアで伝搬することができる。これにより、光ファイバから出射したレーザ光の強度分布を該光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布に近づけることができる。よって、光ファイバ内を伝搬するレーザ光の強度低下（品質の劣化）を好適に抑えることができる。

［７］ 上記の光ファイバにおいて、前記第３のクラッドの屈折率は、前記第１のクラッドの屈折率及び前記第２のクラッドの屈折率よりも低くてもよい。このような構成によれば、光ファイバ内を伝搬するレーザ光が外部に漏れることを好適に抑えることができる。

［８］ 上記の光ファイバにおいて、前記第１のコアは、シングルモード特性を有していてもよい。このような構成によれば、第１のコアがマルチモード特性を有するように構成した光ファイバと比較して、光ファイバから出射したレーザ光のピーク強度を高くすることができる。これにより、該レーザ光のピーク強度をワークの反応閾値よりも確実に高くすることができる。

［９］ 本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出力するレーザ出力部と、前記レーザ光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバにより伝搬された前記レーザ光をワークに照射するレーザ出射部と、を備え、前記光ファイバは、上述した光ファイバであることを特徴とする。本発明に係るレーザ加工装置によれば、上述した光ファイバと同様の効果を奏することができる。

［１０］ 上記のレーザ加工装置において、前記レーザ出力部から出力されたレーザ光を前記光ファイバの端面に入射するレーザ入射部をさらに備え、前記レーザ入射部は、前記第１のコアの直径以上、且つ最も外側に位置するコアの外径以下となるように該レーザ光を該光ファイバの端面に入射してもよい。

このような構成によれば、レーザ光の中心部を第１のコアに入射すると共に、レーザ光の外周部（前記中心部以外であってビーム径の範囲内の部分）を最も外側に位置するコア（第２のコア、第３のコア）に入射することができる。これにより、レーザ光の出力低下を確実に抑えることができると共に、ピーク強度が低下することを抑えることができる。

［１１］ 上記のレーザ加工装置において、前記レーザ入射部は、前記光ファイバの端面にレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズと前記光ファイバの端面との相対位置を変更可能な位置調整手段と、を有していてもよい。

このような構成によれば、位置調整手段にて集光レンズと光ファイバの端面との相対位置を変更することができるので、該光ファイバから出射したレーザ光の中心部と外周部の強度比（エネルギバランス、パワーバランス）を自在に調節することができる。よって、ワーク（加工対象物）に応じて好適な強度分布を有するレーザ光を簡単に得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、例えば、ガウス分布状のレーザ光を光ファイバに入射した際に、該レーザ光の中心部を第１のコアで伝搬すると共に、該レーザ光の外周部を第２のコアで伝搬することができるので、レーザ光の出力を低下させることなく、ピーク強度が低下することを抑えることができる。よって、基本波のレーザ光を用いて高反射率のワークを加工する場合に、レーザ光の出力を低下させることなく該ワーク上でのレーザ光のピーク強度を反応閾値よりも高くすることができので、該ワークを安定して加工することができる。

添付した図面と協同する次の好適な実施の形態例の説明から、上記の目的及び他の目的、特徴及び利点がより明らかになるであろう。

図１は、第１の実施の形態に係るレーザ加工装置の要部を示したブロック図である。 図２は、図１に示す光ファイバの一端側の一部省略縦断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図と図２に示す光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図４Ａは図２に示す光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布を示した説明図であり、図４Ｂは該光ファイバから出射したレーザ光の強度分布を示した説明図である。 図５は、図２に示す光ファイバの一部省略拡大断面図である。 図６は、第１変形例に係る光ファイバの横断面図と該光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図７は、第２変形例に係る光ファイバの一部省略縦断面図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図と図７に示す光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図９は、第３変形例に係る光ファイバの一部省略縦断面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図と図９に示す光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図１１Ａは図９に示す光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布を示した説明図であり、図１１Ｂは該光ファイバから出射したレーザ光の強度分布を示した説明図である。 図１２は、第４変形例に係る光ファイバの横断面図と該光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図１３は、第５変形例に係る光ファイバの横断面図と該光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図１４は、第６変形例に係る光ファイバの一部省略縦断面図である。 図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図と図１４に示す光ファイバの屈折率分布を示した説明図である。 図１６は、第２の実施の形態に係るレーザ加工装置の要部を示したブロック図である。 図１７は、第３の実施の形態に係るレーザ加工装置の要部を示したブロック図である。 図１８は、図１７に示す位置調節機構の一部断面拡大側面図である。 図１９は、図１８に示す光ファイバホルダの拡大正面図である。 図２０は、レンズホルダを構成するホルダ本体を光ファイバの一端面側に移動させた状態を示す一部断面拡大側面図である。 図２１Ａは、レンズホルダを構成するホルダ本体の移動前後における光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布を示した説明図であり、図２１Ｂは、レンズホルダを構成するホルダ本体の移動前後における光ファイバから出射したレーザ光の強度分布を示した説明図である。 図２２は、図２１Ｂにおいて破線Ａ２で示す強度分布を有するレーザ光によって重ね溶接を行った場合の溶融部の形状を説明するための断面説明図である。 図２３は、図２１Ｂにおいて実線Ｂ２（Ｃ２）で示す強度分布を有するレーザ光によって重ね溶接を行った場合の溶融部の形状を説明するための断面説明図である。 図２４は、光ファイバホルダを構成するホルダ本体の移動前後における光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布を示した説明図である。

以下、本発明に係る光ファイバと、それを備えたレーザ加工装置について好適な実施の形態を例示し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ａは、いわゆるＹＡＧレーザ加工装置として構成されており、１．０６４［μｍ］の波長を有するレーザ光Ｌ１を光ファイバ１２ａで伝搬してワークＷに照射することにより、加工（切断又は溶接等）を行うための装置である。なお、ワークＷとしては、任意に選択することが可能であるが、例えば、赤外領域の光の反射率が高い（吸収率が低い）金属材料（銅、銅合金、金等）が用いられる。

図１に示すように、レーザ加工装置１０Ａは、加工用のレーザ光Ｌ１を出力するレーザ出力部１４と、前記レーザ光Ｌ１を伝搬するための光ファイバ１２ａと、前記レーザ出力部１４から出力されたレーザ光Ｌ１を所定方向に反射するミラー１５と、前記ミラー１５で反射されたレーザ光Ｌ１を前記光ファイバ１２ａの一端面に入射するレーザ入射部１８と、前記光ファイバ１２ａの他端面から出射されたレーザ光Ｌ３をワークＷの加工対象部位に照射するレーザ出射部２０と、前記ワークＷを位置決め保持する加工テーブル２２と、制御部２４とを備える。

レーザ出力部１４は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶からなるＹＡＧロッド２６と、該ＹＡＧロッド２６の原子を光励起させるためのＸｅフラッシュランプ等の励起ランプ２８と、前記励起ランプ２８を起動するための電源３０と、前記ＹＡＧロッド２６及び前記励起ランプ２８を冷却するためのクーラ３２と、前記ＹＡＧロッド２６の一端側に配設された全反射ミラー３４と、前記ＹＡＧロッド２６の他端側に配置された半透過性の出力ミラー３６と、前記ＹＡＧロッド２６を挟むようにして前記全反射ミラー３４及び前記出力ミラー３６間に配設された一対のシャッタ３８、３８とを有する。光ファイバ１２ａの構成については追って説明する。

レーザ入射部１８は、光ファイバ１２ａの一端面にレーザ光Ｌ１を集光入射するための集光レンズ４２を有する。

レーザ出射部２０は、光ファイバ１２ａの他端面から出射したレーザ光Ｌ３を平行光にコリメートするコリメートレンズ４６と、コリメートされたレーザ光Ｌ３をワークＷの加工対象部位に集光する集光レンズ４８とを有する。

本実施の形態におけるレーザ加工装置１０Ａは、前記レーザ光Ｌ１と同軸となるように可視光であるガイドレーザ光Ｌ２を出力するガイドレーザ出力部１６をさらに備えている。ガイドレーザ出力部１６としては、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置やＧａＡｌＰＡｓ系半導体レーザ装置等が用いられる。これにより、肉眼で視認することができないレーザ光Ｌ１の光路をガイドレーザ光Ｌ２により容易に知ることができる。

図２及び図３に示すように、光ファイバ１２ａは、軸線Ａｘ上に延在して円柱状に形成された第１のコア５０に対して同心円状に第１のクラッド５２、第２のコア５４、第２のクラッド５６、及び分厚いサポート層５８を順次配設して形成されている。

つまり、第１のクラッド５２が第１のコア５０の外周面を、第２のコア５４が第１のクラッド５２の外周面を、第２のクラッド５６が第２のコア５４の外周面を、サポート層５８が第２のクラッド５６の外周面をそれぞれ被覆している。

図４Ａに示すように、光ファイバ１２ａの一端面に入射する前のレーザ光Ｌ１は、概ねガウス分布状となっており、そのビーム径（ピークビーム強度Ｐ３の１／ｅ^２レベルのビーム強度Ｐ０の幅）ｄ０は、上述したレーザ入射部１８の集光レンズ４２によって、第１のコア５０の直径ｄ１以上、且つ第２のコア５４の外径ｄ２以下に集光される。

なお、本実施の形態では、前記ビーム径ｄ０の大きさは、第２のコア５４の外径ｄ２と同一の大きさとなっている。これにより、レーザ光Ｌ１のうちＰ２以上のビーム強度を有する部分（レーザ光Ｌ１の中心部）が第１のコア５０に入射し、前記Ｐ２未満且つＰ１以上のビーム強度を有する部分が第１のクラッド５２に入射し、前記Ｐ１未満且つ前記Ｐ０以上のビーム強度を有する部分が第２のコア５４に入射することになる。

なお、以下の説明では、光ファイバ１２ａの一端面に入射するレーザ光Ｌ１のうち第１のコア５０に入射した部分を第１レーザ光Ｌ１ａと、第１のクラッド５２に入射した部分を第２レーザ光Ｌ１ｂと、第２のコア５４に入射した部分を第３レーザ光Ｌ１ｃと称することがある（図２及び図５参照）。なお、説明の便宜上、図５では第３レーザ光Ｌ１ｃの図示を省略している。

第１のコア５０と第２のコア５４は、ノンドープの石英ガラスで構成されている。これにより、第１レーザ光Ｌ１ａと第３レーザ光Ｌ１ｃのエネルギ損失を好適に抑えることができる。

図２及び図３に示すように、第２のコア５４は、断面円環状に形成されており、その外径ｄ２は、第１のコアの直径ｄ１に比して１．５〜１０倍の範囲、好ましくは３倍の大きさに設定されている。このように設定しておくことで、レーザ光Ｌ１のビーム径ｄ０を第２のコア５４の外径に略一致させたときに、第１レーザ光Ｌ１ａの平均強度をワークＷの反応閾値ＰＬよりも大きくすることができるからである。

第１のクラッド５２と第２のクラッド５６は、断面円環状に形成されており、その厚みは、同一であると共に第２のコア５４の厚みよりも充分に薄くなっている。これにより、第２レーザ光Ｌ１ｂの量を少なくすることができる。よって、光ファイバ１２ａに入射されたレーザ光Ｌ１のエネルギ損失を抑えることができる。

第１のクラッド５２と第２のクラッド５６は、石英ガラスにフッ素（Ｆ）をドープして構成される。そして、第２のクラッド５６における単位質量当たりのフッ素のドープ量は、第１のクラッド５２における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多くなっている。そのため、第１のクラッド５２の屈折率ｎ２が第１のコア５０及び第２のコア５４（ノンドープの石英ガラス）の屈折率ｎ３よりも低くなると共に、第２のクラッド５６の屈折率ｎ１が第１のクラッド５２の屈折率ｎ２よりも低くなり、その結果、第２のコア５４の閉じ込めＮＡが第１のコア５０の閉じ込めＮＡよりも大きくなる。

これにより、図５に示すように、第１のクラッド５２に入射された第２レーザ光Ｌ１ｂが、第２のコア５４に侵入したときに、第２のクラッド５６にて確実に反射させることができる。よって、第２レーザ光Ｌ１ｂが第２のクラッド５６を透過して（図５中の破線矢印Ｌ０を参照）、外部に漏れることを抑えることができる。

第１のクラッド５２におけるフッ素のドープ量と第２のクラッド５６におけるフッ素のドープ量は、任意に設定することが可能であるが、例えば、第２のコア５４の閉じ込めＮＡと第１のコア５０の閉じ込めＮＡとの差が０．０３〜０．１５となるように設定するとよい。この場合、第２レーザ光Ｌ１ｂの外部への漏れを一層抑えることができる。

なお、第１のクラッド５２と第２のクラッド５６は、石英ガラスに三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）又は酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をドープして構成してもよい。このような構成であっても、第１のクラッド５２の屈折率ｎ２と第２のクラッド５６の屈折率ｎ３をノンドープの石英ガラスの屈折率ｎ１よりも低くすることができる。

サポート層５８は、ノンドープの石英ガラスで構成されると共に断面円環状に形成されている。サポート層５８の厚みは、レーザ入射部１８やレーザ出射部２０に接続するコネクタ等の大きさに合わせて適宜変更可能である。なお、サポート層５８の屈折率ｎ３は、第１のコア５０及び第２のコア５４の屈折率ｎ３と同一である。

制御部２４は、レーザ出力部１４の電源３０を駆動制御する第１制御部６０と、ガイドレーザ出力部１６を駆動制御する第２制御部６２とを有する。また、制御部２４は、上述したシャッタ３８、３８を開閉駆動すると共に、クーラ３２を駆動制御する。

以上のように構成されるレーザ加工装置１０Ａでは、先ず、制御部２４がシャッタ３８、３８を開放した上で、第２制御部６２がガイドレーザ出力部１６を駆動して、ガイドレーザ光Ｌ２を出力し、ミラー１５、レーザ入射部１８、光ファイバ１２ａ、レーザ出射部２０、及び加工テーブル２２の位置調整を行う。位置調整が終わった段階で、第２制御部６２は、ガイドレーザ出力部１６の駆動を停止する。

続いて、第１制御部６０は、電源３０を駆動することにより励起ランプ２８を閃光点灯させる。これにより、ＹＡＧロッド２６中のレーザ活性媒質が励起して反転分布の光が放出することになる。反転分布の光は、全反射ミラー３４と出力ミラー３６との間で共振増幅して、増幅した光が出力ミラー３６を透過してレーザ光Ｌ１として出力される。なお、このとき、第１制御部６０は、クーラ３２を駆動することにより、ＹＡＧロッド２６及び励起ランプ２８を冷却する。

レーザ出力部１４から出力されたレーザ光Ｌ１は、ミラー１５に反射してレーザ入射部１８に導かれ、集光レンズ４２によって光ファイバ１２ａの一端面に集光される。具体的には、レーザ光Ｌ１は、その光軸が光ファイバ１２ａ（第１のコア５０）の軸線Ａｘと略一致するように、該光ファイバ１２ａの一端面に入射される。

そうすると、前記レーザ光Ｌ１は、第１のコア５０に入射する第１レーザ光Ｌ１ａと、第１のクラッド５２に入射する第２レーザ光Ｌ１ｂと、第２のコア５４に入射する第３レーザ光Ｌ１ｃとに分かれることになる。つまり、第１レーザ光Ｌ１ａが第１のコア５０内を伝搬すると共に、第２レーザ光Ｌ１ｂ及び第３レーザ光Ｌ１ｃが第２のコア５４内を伝搬することになる。そして、光ファイバ１２ａから出射した第１〜第３レーザ光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃは、合成されてレーザ光Ｌ３となる。図４Ｂに示すように、このレーザ光Ｌ３では、第１レーザ光Ｌ１ａの平均強度がピークビーム強度Ｐ５として現れ、第２レーザ光Ｌ１ｂ及び第３レーザ光Ｌ１ｃの平均強度がビーム強度Ｐ４として現れる。その結果、レーザ光Ｌ３のピーク強度Ｐ５がワークの反応閾値ＰＬよりも充分に高くなる。

その後、前記レーザ光Ｌ３は、コリメートレンズ４６で平行化された後に、集光レンズ４８にてワークＷの加工対象部位に集光される。これにより、ビーム強度Ｐ５を有するレーザ中心部がワークＷの加工対象部位の加工の契機となり、ビーム強度Ｐ４を有するレーザ外周部で該加工を進行（拡張）させることができる。よって、１．０６４［μｍ］の波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて高反射率のワークＷを安定して加工することができる。

（第１変形例）
次に、上述した光ファイバ１２ａの第１変形例に係る光ファイバ１２ｂについて図６を参照しながら説明する。この変形例では、上記実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。後述する第２及び第３変形例についても同様である。

図６に示すように、本変形例に係る光ファイバ１２ｂでは、光ファイバ１２ａを構成する第２のクラッド５６及びサポート層５８に代えて第２のクラッド６４が用いられる。すなわち、本変形例では、光ファイバ１２ａのサポート層５８を省略し、第２のクラッド６４の厚みを第２のクラッド５６の厚みよりも大きくしている。

第２のクラッド６４における単位質量当たりのフッ素のドープ量は、第２のクラッド５６における単位質量当たりのフッ素のドープ量と同一であって、第１のクラッド５２における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多く設定されている。この場合、第２のクラッド６４の屈折率はｎ１となる。本変形例の光ファイバ１２ｂによれば、上述した光ファイバ１２ａと同様の効果を奏することができる。

（第２変形例）
次に、第２変形例に係る光ファイバ１２ｃについて図７及び図８を参照しながら説明する。

図７及び図８に示すように、本変形例に係る光ファイバ１２ｃでは、光ファイバ１２ａを構成する第２のクラッド５６に代えて第２のクラッド６６が用いられる。具体的には、第２のクラッド６６は、その厚みが第１のクラッド５２の厚みよりも大きく形成されている。第２のクラッド６６における単位質量当たりのフッ素のドープ量は、第１のクラッド５２における単位質量当たりのフッ素のドープ量と同一に設定されている。この場合、第２のクラッド６６の屈折率ｎ２が第１のクラッド５２の屈折率ｎ２と同一になる。

なお、上述した光ファイバ１２ａと同様に、第２のクラッド６６における単位質量当たりのフッ素のドープ量を、第１のクラッド５２における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多くしても構わないことは勿論である。

本変形例に係る光ファイバ１２ｃによれば、第２のクラッド６６の厚みを第１のクラッド５２の厚みよりも大きくしているので、第２のコア５４の閉じ込めＮＡを第１のコア５０の閉じ込めＮＡよりも大きくすることができる。これにより、上述した光ファイバ１２ａと同一の効果を奏することができる。

第１のクラッド５２の厚みと第２のクラッド６６の厚みとの差は、任意に設定することが可能であるが、例えば、第２のコア５４の閉じ込めＮＡと第１のコア５０の閉じ込めＮＡとの差が０．０３〜０．１５となるように設定するとよい。この場合、第２レーザ光Ｌ１ｂの外部への漏れを一層抑えることができる。

本変形例では、上述した第１変形例に係る光ファイバ１２ｂのように、サポート層５８を省略すると共に、該サポート層５８の厚み分だけ第２のクラッド６６の厚みを大きく構成してもよく、この場合であっても、同様の効果を奏する。

（第３変形例）
次に、第３変形例に係る光ファイバ１２ｄについて図９〜１１Ｂを参照しながら説明する。図９及び図１０に示すように、本変形例に係る光ファイバ１２ｄでは、第２のクラッド５６の外周面を被覆する第３のコア６８と、第３のコア６８の外周面を被覆する第３のクラッド７０とが設けられている。

すなわち、光ファイバ１２ｄは、第１のコア５０に対して同心円状に第１のクラッド５２、第２のコア５４、第２のクラッド５６、第３のコア６８、第３のクラッド７０、及びサポート層５８が順次配設して形成されている。なお、サポート層５８は、第３のクラッド７０の外周面を被覆している。

図１１Ａに示すように、光ファイバ１２ｄの一端面に入射する前のレーザ光Ｌ１は、概ねガウス分布状になっており、そのビーム径（ピークビーム強度Ｐ３の１／ｅ^２レベルのビーム強度Ｐ０の幅）ｄ０は、レーザ入射部１８の集光レンズ４２によって、第１のコア５０の直径ｄ１以上、且つ第３のコア６８の直径ｄ３以下に集光される。なお、本変形例では、前記ビーム径ｄ０の大きさは、第３のコア６８の外径ｄ３と同一の大きさとなっている。

これにより、レーザ光Ｌ１のうちＰ２以上のビーム強度を有する部分（レーザ光Ｌ１の中心部）が第１のコア５０に入射し、前記Ｐ２未満且つＰ１以上のビーム強度を有する部分が第１のクラッド５２に入射し、前記Ｐ１未満且つＰｂ以上のビーム強度を有する部分が第２のコア５４に入射し、前記Ｐｂ未満且つＰａ以上のビーム強度を有する部分が第２のクラッド５６に入射し、前記Ｐａ未満且つＰ０以上のビーム強度を有する部分が第３のコア６８に入射することになる。

なお、以下の説明では、光ファイバ１２ｄの一端面に入射するレーザ光Ｌ１のうち第２のクラッド５６に入射した部分を第４レーザ光Ｌ１ｄと、第３のコア６８に入射した部分を第５レーザ光Ｌ１ｅと称することがある。

第３のコア６８は、断面円環状に形成されており、その外径ｄ３は、第１のコアの直径ｄ１に比して１．５〜１０倍の範囲、好ましくは３倍の大きさに設定されている。このように設定しておくことで、レーザ光Ｌ１のビーム径ｄ０を第３のコア６８の外径に略一致させたときに、第１レーザ光Ｌ１ａの平均強度をワークＷの反応閾値ＰＬよりも大きくすることができるからである。

第３のコア６８は、第１のコア５０及び第２のコア５４と同様に、ノンドープの石英ガラスで構成されている。これにより、第５レーザ光Ｌ１ｅのエネルギ損失を好適に抑えることができる。

第３のクラッド７０は、断面円環状に形成されており、その厚みは、第１のクラッド５２及び第２のクラッド５６の厚みと同一である。第３のクラッド７０は、石英ガラスにフッ素をドープして構成される。そして、第３のクラッド７０における単位質量当たりのフッ素のドープ量は、第２のクラッド５６における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多くなっている。そのため、第３のクラッド７０の屈折率ｎ０が第２のクラッド５６の屈折率ｎ１よりも低くなり、その結果、第３のコア６８の閉じ込めＮＡが第２のコア５４の閉じ込めＮＡよりも大きくなる。

これにより、第２のクラッド５６に入射された第４レーザ光Ｌ１ｄが、第３のコア６８に侵入したときに、第３のクラッド７０にて確実に反射させることができる。よって、第４レーザ光Ｌ１ｄが第３のクラッド７０を透過して外部に漏れることを抑えることができる。

第２のクラッド５６におけるフッ素のドープ量と第３のクラッド７０におけるフッ素のドープ量は、任意に設定することが可能であるが、例えば、第３のコア６８の閉じ込めＮＡと第２のコア５４の閉じ込めＮＡとの差が０．０３〜０．１５となるように設定するとよい。この場合、第４レーザ光Ｌ１ｄの外部への漏れを一層抑えることができる。

なお、第３のクラッド７０は、石英ガラスに三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）又は酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をドープして構成してもよい。このような構成であっても、第３のクラッド７０の屈折率ｎ０をノンドープの石英ガラスの屈折率ｎ１よりも低くすることができる。

本変形例によれば、レーザ光Ｌ１は、第１のコア５０に入射する第１レーザ光Ｌ１ａと、第１のクラッド５２に入射する第２レーザ光Ｌ１ｂと、第２のコア５４に入射する第３レーザ光Ｌ１ｃと、第２のクラッド５６に入射する第４レーザ光Ｌ１ｄと、第３のコア６８に入射する第５レーザ光Ｌ１ｅとに分かれることになる。

つまり、第１レーザ光Ｌ１ａが第１のコア５０内を伝搬し、第２レーザ光Ｌ１ｂ及び第３レーザ光Ｌ１ｃが第２のコア５４内を伝搬し、第４レーザ光Ｌ１ｄ及び第５レーザ光Ｌ１ｅが第３のコア６８内を伝搬することになる。そして、光ファイバ１２ｄから出射した第１〜第５レーザ光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｅは、合成されてレーザ光Ｌ３となる。

図１１Ｂに示すように、このレーザ光Ｌ３は、第１レーザ光Ｌ１ａの平均強度がピークビーム強度Ｐ５として現れ、第２レーザ光Ｌ１ｂ及び第３レーザ光Ｌ１ｃの平均強度がビーム強度Ｐ４として現れ、第４レーザ光Ｌ１ｄ及び第５レーザ光Ｌ１ｅの平均強度がビーム強度Ｐｃとして現れる。

そのため、本変形例の光ファイバ１２ｄにて伝搬して得られたレーザ光Ｌ３の強度分布（図１１Ｂ参照）は、上述した光ファイバ１２ａにて伝搬して得られたレーザ光Ｌ３の強度分布（図４Ｂ参照）に比して、レーザ光Ｌ１の強度分布に近くなる。換言すれば、本変形例の光ファイバ１２ｄを用いることにより、該光ファイバ１２ｄ内を伝搬するレーザ光Ｌ１の強度低下（品質の劣化）を好適に抑えることができる。

（第４変形例）
次に、第４変形例に係る光ファイバ１２ｅについて図１２を参照しながら説明する。この変形例では、上記第３変形例の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。後述する第５及び第６変形例についても同様である。

図１２に示すように、本変形例に係る光ファイバ１２ｅは、第３変形例に係る光ファイバ１２ｄを構成する第２のクラッド５６に代えて第２のクラッド７２が用いられる。第２のクラッド７２は、その単位質量当たりのフッ素のドープ量が第１のクラッド５２における単位質量当たりのフッ素のドープ量と同一に設定されており、それ以外の構成が第２のクラッド５６と同様となっている。これにより、第２のクラッド７２の屈折率は、第１のクラッド５２の屈折率と同一のｎ２になる。

本変形例では、第３のクラッド７０の屈折率ｎ０が第１のクラッド５２及び第２のクラッド７２の各屈折率ｎ２よりも低いため、第１〜第５レーザ光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｅが第３のクラッド７０を透過して漏れ出ることを好適に抑えることができる。本変形例に係る光ファイバ１２ｅによれば、上述した光ファイバ１２ｄと同様の効果を奏することができる。

（第５変形例）
次に、第５変形例に係る光ファイバ１２ｆについて図１３を参照しながら説明する。図１３に示すうに、本変形例に係る光ファイバ１２ｆは、第３変形例に係る光ファイバ１２ｄと比較して、第３のクラッド７０及びサポート層５８に代えて第３のクラッド７４が用いられる。すなわち、本変形例では、光ファイバ１２ｄのサポート層５８を省略し、第３のクラッド７４の厚みを第３のクラッド７０の厚みよりも大きくしている。

第３のクラッド７４における単位質量当たりのフッ素のドープ量は、第３のクラッド７０における単位質量当たりのフッ素のドープ量と同一であって、第２のクラッド５６における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多く設定されている。本変形例に光ファイバ１２ｆによれば、上述した光ファイバ１２ｄと同様の効果を奏することができる。

（第６変形例）
次に、第６変形例に係る光ファイバ１２ｇについて図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４及び図１５に示すように、本変形例に係る光ファイバ１２ｇは、第３変形例に係る光ファイバ１２ｄと比較して、第２のクラッド５６に代えて第２のクラッド６６が用いられ、第３のクラッド７０に代えて第３のクラッド７８が用いられる。

第２のクラッド６６の厚みは第１のクラッド５２の厚みよりも大きく形成され、第３のクラッド７８の厚みは第２のクラッド６６の厚みよりも大きく形成されている。各クラッド５２、６６、７８における単位質量当たりのフッ素のドープ量は同一に設定されている。この場合、各クラッド５２、６６、７８の屈折率は、ｎ２で同一になる。

本変形例に係る光ファイバ１２ｇによれば、第２のクラッド６６の厚みを第１のクラッド５２の厚みよりも大きくすると共に、第３のクラッド７８の厚みを第２のクラッド６６の厚みよりも大きくしているので、第２のコア５４の閉じ込めＮＡを第１のコア５０の閉じ込めＮＡよりも大きくすると共に、第３のコア６８の閉じ込めＮＡを第２のコア５４の閉じ込めＮＡよりも大きくすることができる。本変形例に係る光ファイバ１２ｇによれば、上述した光ファイバ１２ｄと同様の効果を奏することができる。

なお、第３のクラッド７８における単位質量当たりのフッ素のドープ量を、第２のクラッド６６における単位質量当たりのフッ素のドープ量よりも多くしても構わないことは勿論である。

本実施の形態は、上述した構成に限定されない。例えば、励起ランプ２８に代えてレーザダイオード（ＬＤ）を用いてＹＡＧロッド２６を励起しても構わない。また、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ａは、パルスのＹＡＧレーザ溶接機として構成してもよい。

さらに、上述した光ファイバ１２ａ〜１２ｇは、第１のコア５０がシングルモード特性を有するように構成されていてもよい。このような光ファイバ１２ａ〜１２ｇは、例えば、前記第１のコア５０の直径を８〜１０［μｍ］の大きさに形成することにより得ることができる。

これにより、第１のコア５０がマルチモード特性を有するように構成した光ファイバと比較して、レーザ光Ｌ３のピーク強度Ｐ５を高くすることができる。これにより、レーザ光Ｌ３のピーク強度Ｐ５をワークの反応閾値ＰＬよりも確実に高くすることができる。

第１のコア５０の断面形状は、断面多角形状、断面楕円形状等であってもよい。また、第１のクラッド５２、第２のコア５４、第２のクラッド５６、６４、６６、７２、第３のコア６８、第３のクラッド７０、７４、７８、及びサポート層５８のそれぞれの断面形状は、断面多角環状、断面楕円環状等であってもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｂについて図１６を参照しながら説明する。この実施の形態では、上記第１の実施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。後述する第３の実施の形態についても同様である。

図１６に示すように、レーザ加工装置１０Ｂは、いわゆるファイバレーザ加工装置として構成されており、レーザ出力部１４に代えてレーザ出力部１００が用いられると共に、制御部２４に代えて制御部１０２が用いられ、ガイドレーザ出力部１６が省略されている。

レーザ出力部１００は、１．０６４［μｍ］の波長を有するファイバレーザ光ＦＢ１を出力するものであって、電源１０４と、前記電源１０４からの励起電流によって発光駆動されて励起光ＭＢを出力するレーザダイオード（ＬＤ）１０６と、前記励起光ＭＢが伝搬することによりファイバレーザ光ＦＢ１を発振する発振用の光ファイバ（アクティブファイバ）１０８と、前記アクティブファイバ１０８を介して光学的に対向する一対の光共振器ミラー１１０、１１２と、前記アクティブファイバ１０８の一端面及び前記光共振器ミラー１１０間に配設された光学レンズ１１４と、前記アクティブファイバ１０８の他端面及び前記光共振器ミラー１１２間に配設された光学レンズ１１６とを有する。

アクティブファイバ１０８は、詳細な図示は省略するが、所定の発光元素をドープしたコアと、前記コアを同軸に取り囲むクラッドとを有しており、該コアを活性媒体とし、該クラッドを励起光ＭＢの伝搬光路としている。

一対の光共振器ミラー１１０、１１２は、アクティブファイバ１０８から発振されるファイバレーザ光ＦＢ１のエネルギを共振して増幅させる。光共振器ミラー１１０は、ＬＤ１０６からの励起光ＭＢを反射面の裏側から透過し、且つアクティブファイバ１０８の一端面から導かれたファイバレーザ光ＦＢ１をその光軸に沿って全反射する。光共振器ミラー１１２は、アクティブファイバ１０８の他端面から導かれたファイバレーザＦＢ１をその光軸に沿って部分反射し、一部のファイバレーザ光ＦＢ１を透過する。

光学レンズ１１４は、光共振器ミラー１１０で反射された前記フィバレーザ光ＦＢ１及びＬＤ１０６からの前記励起光ＭＢをアクティブファイバ１０８の一端面に集光する一方で、該アクティブファイバ１０８の一端面から導かれたファイバレーザ光ＦＢ１を平行化する。光学レンズ１１６は、光共振器ミラー１１２で反射された前記ファイバレーザ光ＦＢ１をアクティブファイバ１０８の他端面に集光する一方で、該アクティブファイバ１０８の他端面から導かれたファイバレーザ光ＦＢを平行化する。なお、制御部１０２は、前記電源１０４を駆動制御する。

本実施の形態では、制御部１０２が電源１０４を駆動制御して該電源１０４からＬＤ１０６に励起電流が供給されると、ＬＤ１０６から励起光ＭＢが発振され、発振された励起光ＭＢが光共振器ミラー１１０を透過して光学レンズ１１４によってアクティブファイバ１０８の一端面に集光入射される。アクティブファイバ１０８の一端面に入射した励起光ＭＢは、アクティブファイバ１０８のコアを複数回横切りながらクラッド内を伝搬してコア中の発光元素を励起する。こうして、アクティブファイバ１０８からファイバレーザ光ＦＢ１が放出され、一対の光共振器ミラー１１０、１１２にて共振増幅された後に、光共振器ミラー１１２を透過してミラー１５に導かれることとなる。

レーザ出力部１００から出射したファイバレーザ光ＦＢ１は、第１の実施の形態と同様に、ミラー１５で反射された後に、レーザ入射部１８の集光レンズ４２にて伝搬用の光ファイバ１２ａの一端面に集光入射される。光ファイバ１２ａに集光入射された概ねガウス分布のファイバレーザ光ＦＢ１は、光ファイバ１２ａの第１のコア５０及び第２のコア５４に分かれて伝搬される。これにより、ファイバレーザ光ＦＢ１の出力を低下させることなく、ワークＷの反応閾値ＰＬよりも充分に高いピーク強度を有したファイバレーザ光ＦＢ２が光ファイバ１２ａの他端面から出射され、レーザ出射部２０を介してワークＷの加工対象部位に集光されることになる。これにより、１．０６４［μｍ］の波長を有するファイバレーザ光ＦＢ２を用いて赤外領域の光に対する反射率が高いワークＷを安定して加工することができる。

このように、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｂにおいても、上記した第１の実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ａと同様の効果を奏する。

本実施の形態は、上述した構成に限定されない。例えば、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｂは、マルチモード特性を有するアクティブファイバ１０８を備えたレーザ加工装置（レーザ溶接機）として構成してもよい。

また、本実施の形態において、光ファイバ１２ａに代えて光ファイバ１２ｂ〜１２ｇを用いてもよい。そして、各光ファイバ１２ａ〜１２ｇは、第１のコア５０がシングルモード特性を有するように構成されていてもよい。このような光ファイバ１２ａ〜１２ｇは、例えば、前記第１のコア５０の直径を８〜１０μｍの大きさに形成することにより得ることができる。この場合、レーザ出力部１００は、ファイバレーザ光ＦＢ１の品質がＭ^２＝２となるように構成してもよい。

これにより、第１のコア５０がマルチモード特性を有するように構成した光ファイバと比較して、レーザ光Ｌ３のピーク強度Ｐ５を高くすることができる。これにより、レーザ光Ｌ３のピーク強度Ｐ５をワークＷの反応閾値ＰＬよりも確実に高くすることができる。

さらに、本実施の形態では、ＬＤ１０６から出射した励起光ＭＢをアクティブファイバ１０８に入射し、光共振器ミラー１１０、１１２によって増幅したファイバレーザ光ＦＢ１を光ファイバ１２ａに入射する構成としている。これに対して、アクティブファイバ１０８、光共振器ミラー１１０、１１２等を用いることなく、ＬＤ１０６から出射した励起光ＭＢを直接的に光ファイバ１２ａ（１２ｂ〜１２ｇ）に入射する構成（いわゆる、ＬＤダイレクト加工装置）とすることもできる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｃについて図１７〜図２４を参照しながら説明する。図１７に示すように、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｃは、ＹＡＧレーザ溶接機として構成されており、レーザ入射部１８に代えてレーザ入射部２００が設けられている。

レーザ入射部２００は、集光レンズ４２と光ファイバ１２ａの一端面との相対位置を調整する位置調整機構２０１を備える。位置調整機構２０１は、集光レンズ４２を支持するためのレンズホルダ２０２と、光ファイバ１２ａの一端側（集光レンズ４２に近い側）を支持するための光ファイバホルダ２０４とを有する。

図１８に示すように、レンズホルダ２０２は、集光レンズ４２を保持するホルダ本体２０６と、前記ホルダ本体２０６をレーザ光Ｌ１の光軸方向に沿って移動可能に支持する支持部２０８と、前記支持部２０８に設けられて前記ホルダ本体２０６をレーザ光Ｌ１の光軸方向に沿って移動させるための位置調整ねじ２１０と、支持部２０８に固定されたロッド２１２とを有する。

図１９に示すように、光ファイバホルダ２０４は、光ファイバ１２ａの一端側を保持するホルダ本体２１４と、ホルダ本体２１４をレーザ光Ｌ１の光軸と直交する方向（光ファイバ１２ａの中心軸Ａｘと直交する方向）に沿って移動可能に支持する支持部２１６と、前記支持部２１６に設けられて前記ホルダ本体２１４をレーザ光Ｌ１の光軸と直交する方向に沿って移動させるための位置調整ねじ２１８、２２０と、支持部２１６に固定されたロッド２２２とを有する。

このように構成される光ファイバホルダ２０４によれば、位置調整ねじ２１８を回すことにより、ロッド２２２の延在方向に沿ってホルダ本体２１４を支持部２１６に対して移動することができ、位置調整ねじ２２０を回すことにより、ロッド２２２の延在方向と直交する方向に沿ってホルダ本体２１４を支持部２１６に対して移動することができる。

本実施の形態では、レンズホルダ２０２の位置調整ねじ２１０を回すことによりホルダ本体２０６をレーザ光Ｌ１の光軸に沿って移動させることができるので、光ファイバ１２ａの一端面（入射側端面）と集光レンズ４２との距離（レーザ光Ｌ１の焦点位置）を変えることができる。

具体的には、例えば、ホルダ本体２０６が図１８に示す位置に配置されている状態において光ファイバ１２ａに入射する前のレーザ光Ｌ１の強度分布は図２１Ａに示す二点鎖線Ａ１のようになる。そして、光ファイバ１２ａから出射されたレーザ光Ｌ３の強度分布は、図２１Ｂに示す二点鎖線Ａ２のようになる。

すなわち、レーザ光Ｌ３は、その中心部のピーク強度が比較的高く維持されると共にその外周部の強度が比較的低くなる。このようなレーザ光Ｌ３は、ワークＷに対する溶け込みが比較的深くなると共に溶融部３００の幅（直径）が狭くなるため、例えば、厚板３０２、３０４の重ね溶接等を好適に行うことができる（図２２参照）。

一方、例えば、レンズホルダ２０２の位置調整ねじ２１０を回してホルダ本体２０６を光ファイバ１２ａの一端面側に移動すると（図２０参照）、光ファイバ１２ａに入射する前のレーザ光Ｌ１の強度分布は図２１Ａに示す実線Ｂ１のようになる。そうすると、第１のコア５０に入射するレーザ光Ｌ１のエネルギ量が減少すると共に第２のコア５４に入射するレーザ光Ｌ１のエネルギ量が増加する。そのため、光ファイバ１２ａから出射したレーザ光Ｌ３の強度分布は、図２１Ｂに示す実線Ｂ２のようになる。

すなわち、レーザ光Ｌ３は、その中心部のピーク強度が比較的低くなると共にその外周部の強度が比較的高くなる。このようなレーザ光Ｌ３は、ワークＷに対する溶け込みが比較的浅くなると共に溶融部３０６の幅（直径）が広くなるため、例えば、薄板３０８、３１０の重ね溶接等を好適に行うことができる（図２３参照）。

このように、本実施の形態では、レンズホルダ２０２の位置調整ねじ２１０を回してホルダ本体２０６をレーザ光Ｌ１の光軸方向に沿って移動させて集光レンズ４２の焦点位置を変えることができるので、光ファイバ１２ａから出射したレーザ光Ｌ３の中心部と外周部の強度比（エネルギバランス、パワーバランス）を自在に調節することができる。これにより、ワークＷの板厚等の溶接条件（加工条件）に応じて好適な強度分布を有するレーザ光Ｌ３を簡単に得ることができる。

また、例えば、光ファイバホルダ２０４の位置調整ねじ２２０を回してホルダ本体２１４をレーザ光Ｌ１の光軸と直交する方向（ロッド２２２の延在方向と直交する方向）に移動すると、光ファイバ１２ａに入射する前のレーザ光Ｌ１の強度分布は図２４に示す実線Ｃ１のようになる。そうすると、第１のコア５０に入射するレーザ光Ｌ１のエネルギ量が減少すると共に第２のコア５４に入射するレーザ光Ｌ１のエネルギ量が増加する。そのため、光ファイバ１２ａから出射したレーザ光Ｌ３の強度分布は、図２１Ｂに示す実線Ｃ２のようになる。

このように、レンズホルダ２０２のホルダ本体２０６を移動させずに、光ファイバホルダ２０４のホルダ本体２１４を移動させた場合においても、レーザ光Ｌ３の中心部と外周部の強度比（エネルギバランス、パワーバランス）を自在に調節することができる。これにより、ワークＷの板厚等の溶接条件（加工条件）に応じて好適な強度分布を有するレーザ光Ｌ３を簡単に得ることができる。

本実施の形態は、上述した構成に限定されない。例えば、位置調整機構２０１は、レンズホルダ２０２のホルダ本体２０６を移動不能に構成するか、又は光ファイバホルダ２０４のホルダ本体２１４を移動不能に構成してもよい。

また、レンズホルダ２０２は、そのホルダ本体２０６をレーザ光Ｌ１の光軸と直交する方向に移動可能に構成してもよく、光ファイバホルダ２０４は、そのホルダ本体２１４をレーザ光Ｌ１の光軸に沿って移動可能に構成してもよい。さらに、これらホルダ本体２０６、２１４を移動させる機構は、モータ等を利用したものであってもよい。要は、位置調整機構２０１は、集光レンズ４２と光ファイバ１２ａの一端面との相対位置を変更可能であればどのように構成しても構わない。

また、例えば、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｃは、光ファイバ１２ａに代えて上述した光ファイバ１２ｂ〜１２ｇを用いることができる。

さらに、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０Ｃは、リチウムイオン電池の電極を構成する箔材（アルミニウム箔、銅箔等）の溶接に用いてもよい。この場合、集光レンズ４２と光ファイバ１２ａ（１２ｂ〜１２ｇ）の一端面との相対位置を調整して、光ファイバ１２ａ（１２ｂ〜１２ｇ）から出射したレーザ光Ｌ３のピーク強度を低くすることにより、該箔材が該レーザ光Ｌ３によって損傷することを好適に抑えることができる。また、該レーザ光Ｌ３を前記箔材に照射した時の該箔材の位置ずれを抑えることもできる。

本発明は、上記した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。例えば、本発明に係る光ファイバは、コアとクラッドを同心円状に交互に複数（例えば、４重以上）配設して構成しても構わない。この場合、光ファイバから出射したレーザ光の強度分布を光ファイバに入射する前のレーザ光の強度分布に一層近づけることができる。これにより、光ファイバによるレーザ光の品質の劣化を好適に抑えることができる。

この場合、最も外側に位置するクラッドの屈折率を他のクラッドの屈折率よりも小さく設定することが好ましい。これにより、最も外側に位置するコアの閉じ込めＮＡを他のコアの閉じ込めＮＡ以上にすることができ、その結果、光ファイバに入射されたレーザ光の外部への漏れを好適に抑えることができるからである。

本発明に係るレーザ加工装置は、銅リボン線を溶接する溶接装置（銅リボン線ボンディング装置）に適用してもよい。この場合、１．０６４［μｍ］の波長を有するレーザ光Ｌ１を用いて高反射率の銅リボン線を安定して溶接することができる。

Claims (11)

1. レーザ光を伝搬するための光ファイバであって、
   第１のコア（５０）と、
   前記第１のコア（５０）を被覆する第１のクラッド（５２）と、
   前記第１のクラッド（５２）を被覆する第２のコア（５４）と、
   前記第２のコア（５４）を被覆する第２のクラッド（５６、６４、６６、７２）と、を備え、
   前記第１のコア（５０）及び前記第２のコア（５４）は、ノンドープの石英ガラスで構成され、
   前記第１のクラッド（５２）及び前記第２のクラッド（５６、６４、６６、７２）は、前記ノンドープの石英ガラスの屈折率よりも低い屈折率を有し、
   前記第２のコア（５４）のＮＡが、前記第１のコア（５０）のＮＡよりも大きく、前記第２のコア（５４）のＮＡと前記第１のコア（５０）のＮＡとの差が、０．０３〜０．１５であることを特徴とする光ファイバ。
2. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
   前記第１のクラッド（５２）及び前記第２のクラッド（５６、６４、６６、７２）が、石英ガラスにフッ素をドープして形成されていることを特徴とする光ファイバ。
3. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
   前記第２のクラッド（５６、６４）の屈折率が、前記第１のクラッド（５２）の屈折率よりも低いことを特徴とする光ファイバ。
4. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
   前記第２のクラッド（６４、６６）の厚みが、前記第１のクラッド（５２）の厚みよりも大きいことを特徴とする光ファイバ。
5. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
   前記第１のコア（５０）が断面円形状に形成され、
   前記第２のコア（５４）が断面円環状に形成され、
   前記第２のコア（５４）の外径が、前記第１のコア（５０）の直径に比して１．５〜１０倍の長さであることを特徴とする光ファイバ。
6. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
   前記第２のクラッド（５６、６４、６６、７２）を被覆する第３のコア（６８）と、
   前記第３のコア（６８）を被覆する第３のクラッド（７０、７４、７８）と、をさらに備え、
   前記第３のコア（６８）は、ノンドープの石英ガラスで構成され、
   前記第３のクラッド（７０、７４、７８）は、前記ノンドープの石英ガラスよりも低い屈折率を有することを特徴とする光ファイバ。
7. 請求項６記載の光ファイバにおいて、
   前記第３のクラッド（７０、７４）の屈折率は、前記第１のクラッド（５２）の屈折率及び前記第２のクラッド（５６、６４、６６、７２）の屈折率よりも低いことを特徴とする光ファイバ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバにおいて、
   前記第１のコア（５０）は、シングルモード特性を有していることを特徴とする光ファイバ。
9. レーザ光を出力するレーザ出力部（１４、１００）と、
   前記レーザ光を伝搬する光ファイバと、
   前記光ファイバにより伝搬された前記レーザ光をワーク（Ｗ）に照射するレーザ出射部（２０）と、を備え、
   前記光ファイバは、請求項１〜８のいずれか１に記載の光ファイバ（１２ａ〜１２ｇ）であることを特徴とするレーザ加工装置。
10. 請求項９記載のレーザ加工装置において、
    前記レーザ出力部（１４、１００）から出力されたレーザ光を前記光ファイバ（１２ａ〜１２ｇ）の端面に入射するレーザ入射部（１８、２００）をさらに備え、
    前記レーザ入射部（１８、２００）は、前記レーザ光のビーム径が、前記第１のコア（５０）の直径以上、且つ最も外側に位置するコアの外径以下となるように該レーザ光を該光ファイバ（１２ａ〜１２ｇ）の端面に入射することを特徴とするレーザ加工装置。
11. 請求項９記載のレーザ加工装置において、
    前記レーザ入射部（２００）は、前記光ファイバ（１２ａ〜１２ｇ）の端面にレーザ光を集光する集光レンズ（４２）と、
    前記集光レンズ（４２）と前記光ファイバ（１２ａ〜１２ｇ）の端面との相対位置を変更可能な位置調整手段（２０１）と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。

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