JPH02284782A - 波長の異なるレーザの集光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ加工において、波長の異なるレーザを
同一スポットに集光照射する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

波長の異なるレーザを同一光軸上に集光するための従来
の方法としては、第６図に示すように、ベンディングミ
ラーａにて反射した第２レーザＣと、第２レーザＣとを
ダイクロイックミラｄにて同軸上に合流し、これを集光
レンズｅを経てワークｆに照射するようになっている。

また上記方法のほかに、特公昭８０−３３５９５号公報
に示された方法、すなわち、複数台の発振器から発振さ
れるパルスレーザビームを光路切換えにより交互にワー
クに導くようにした方法もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第６図で示された方法では、第２レーザ２と第２レ
ーザＣの波長が異なると、集光レンズｅで集光したとき
に、それぞれのレーザｂ。

Ｃの焦点が異なり、レーザ加工特性が劣化するという欠
点がある。また同・−時に両レーザｂ。

Ｃを照射すると、ダイクロイックミラーｄとワークｆの
間で両レーザｂ、ｃが同じ空間を通るため、レーザ同志
の干渉が起り、位相性がくずれるなどレーザ加工にとっ
てははなはだ好ましくないこととなり、事実上加工はう
まく行なえない。

また特公昭６０−３３５９５号公報に記載された方法で
は、２種のレーザを同時にワークに照射することはでき
ない。

レーザ加工においては、被加工物の種類、使用するレー
ザのちがいにより、その加工特性が大きく異なり、そこ
で異種のレーザを組合わせることにより、加工対象の拡
大、加工精度、加工速度の向上を図ることが考えられ、
従って異種の１ノーザを同一光軸上へ集光照射する方法
が望まれている。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、レーザ
同志の干渉が小さく、レーザビームの特性を劣化させず
、また、波長のちがいによる焦点のちがいを防ぐことが
でき、これにより、特性の異なるレーザを同時にワーク
の同一スポットに照射することができる。種々材料の加
工特性を大幅に向上することができる波長の異なるレー
ザの集光方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る波長の異なる
レーザの集光方法は、波長の異なるレーザのうちの１つ
のレーザを、中空状の強度分布をもたせて集光レンズに
入射し、また他のレーザを、上記中空状の強度分布をも
ったレーザの中空部を通して集光レンズに入射し、各レ
ーザを集光レンズにて同一光軸上に集光照射する。

上記中空部を通るレーザの集光レンズでの焦点距離を、
このレーザの径路内に介装（７た焦点補正用レンズにて
捕正し、中空部を通るレーザの焦点を任意の同一軸上に
集光できるようにした。

中空状の強度分布を有する１つのレーザを中央部に穴を
有する穴あき放物面鏡で集光し、穴あき放物面鏡の穴に
他のレーザを通して上記レーザと同一光軸上に集光照射
する。

上記穴あき放物面鏡の穴を通るレーザを穴あき放物面鏡
の手前側で集光レンズにて集光して穴あき放物面鏡にて
集光されたレーザと同一光軸上に集光照射する。

〔作　　用〕

波長の異なったレーザは異なった径路を通ってワークの
同一スポットに集光照射される。

集光レンズを通って集光される波長の異なるレーザのう
ち、集光レンズの中央部に入射される方のレーザの焦点
距離が焦点補正用レンズにて補正される。

〔実　施　例〕

本発明の実施態様を第１図から第５図に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施態様を示すもので、波長の
異なる第ル−ザ１と第２レーザの一方、例えば第ル−ザ
１の軸心を集光レンズ３の入射側の軸心上に配置し、第
２レーザ２の軸心を集光レンズ３の入射側の軸心と交差
する方向に配置する。

そして第ル−ザ１を円錐外面ミラー４と、円錐内面ミラ
ー５にて中空強度分布を有するレーザビームとして集光
レンズ３に入射する。

一方策２レーザ２は上記中空強度分布を何する第１のレ
ーザビームの中空部に位置するベンディングミラー６に
て側方から導入して集光レンズ３の軸心に入射する。

集光レンズ３に入射された両レーザビームはワーク７の
同一の加ニスボット８に集光される。

このとき上記第２レーザ２はベンディングミラー６の手
前に位置する焦点補正用レンズ３ａを通り、これにより
、第ル−ザ１との波長のちがいによる焦点のちがいが補
正される。

第２図は本発明の第２の実施態様を示すもので、第１の
レーザ１ａに不安定型レーザ共振器を用いて、中空強度
分布をもつレーザビームとし、これを集光レンズ３に入
射する。

第２レーザ２は上記第１の実施態様と同様に焦点補正用
レンズ３　ａ　％ベンディングミラー６を介して第２レ
ーザ２の中空部を通って集光レンズ３の軸心に入射され
、両レーザ１，２は集光レンズ３にて同一加工スポット
８に集光される。

第３図は本発明の第３の実施態様を示すもので、集光レ
ンズ３の入射軸心上に傾斜して配置するミラー９に、ダ
イクロイックミラーを用い、第１ビーム１ｂをそのまま
透過して集光レンズ３に入射し、第２ビーム２を反射し
て集光レンズ３に入射する。このとき、第１ビーム１ｂ
はミラー９の軸方向投影面積より大きく、集光レンズ３
の有効面積より小さい強度分布を有するものが用いられ
る。

第４図は本発明の第４の実施態様を示すもので、第２レ
ーザ２ａを中空状に成形し、この中空状の第２レーザ２
ａを、軸心部に穴１０を有する穴あき放物面鏡１１で反
射及び集光してワーク７に集光照射する。

一方策ル−ザ１はベンディングミラー６にて上記穴あき
放物面鏡１１の穴１０に向くように反射してから、この
穴あき放物面鏡１１の手前側で集光レンズ３にて集光し
て穴あき放物面＃１１１の穴１０を通し、上記第２レー
ザ２ａと同一加工スポット８に集光照射する。

第５図は上記第４図で示した方法の応用例である第５の
実施態様を示すものであり、第ル−ザ１を光ファイバ１
２にて導き、ファイバ射出ユニット（コリメータ）１３
にて穴あき放物面鏡１１の穴１０を通してワーク７へ集
光照射する。

上記第４、第５の実施態様における第２レーザ２ａは第
１、第２の実施態様の第ル−ザ１゜］ａの場合と同様の
方法にて中空状に成形する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、波長の異なったレーザは異なった径路
を通ってワーク７の同一加工スポット８に集光照射され
る。

従って波長の異なるレーザ同志の干渉が小さく、レーザ
ビームの特性を劣化させず、また波長のちがいによる焦
点のちがいを防ぐことができ、これにより、特性の異な
るレーザを同時にワークの同一スポットに照射すること
ができ、種々材料の加工特性、すなわち、加ニスピード
、加工深さを大幅に向上することができる。

従来ではレーザ加工が困難な材料の加工、例えば、Ａ、
９やＣｕ合金のレーザ加工において、エキシマ、ＹＡＧ
レーザ、Ｃ０２レーザでは吸収係数がちがい、ＣＯ２レ
ーザでは殆ど反射し、レーザ加工は非常に困難である。

またエキシマ、ＹＡＧレーザの吸収係数は比較的高いが
、出力が小さいため、０．１ｍ■の板厚を越えるような
ものは困難が伴っていた。

これに対してエキシマと００２レーザ、あるいはＹＡＧ
レーザとＣＯ２レーザのような組合せでレーザを同時照
射、あるいは予熱にエキシマ、またはＹＡＧレーザを、
本加工にＣＯ２レーザを照射することにより、今まで困
難であった材料の加工が可能となった。

ＣＯ２レーザでのレーザ加工が困難な材料でも、エキシ
マ、ＹＡＧレーザの照射によりワークの温度が上昇する
と吸収係数が増大してＣＯ２レーザでも効率よく吸収す
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は本発明のそ
れぞれ異なる実施態様例を示す概略的な説明図、第６図
は従来例を示す概略的な説明図である。 １、ｌａ、ｌｂ、２．２ａはレーザ、３は集光レンズ、
３ａは焦点補正用レンズ、４１よｎ４［外面ミラー　５
は円錐内面ミラー　６ζよベンディングミラー　７はワ
ーク、８Ｃよ加エスポ・ント、１０は穴、１１は穴あき
放物面鏡、１２（よ光ファイバ、１３はファイノく射出
ユニ・ノド。 出願人　　株式会社　小松製作ｊ祈

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）波長の異なる複数のレーザのうちの一つのレーザ
   を、中空状の強度分布をもたせて集光レンズに入射し、
   また他のレーザを、上記中空状の強度分布をもったレー
   ザの中空部を通して集光レンズに入射し、各レーザを集
   光レンズにて同一光軸上に集光照射することを特徴とす
   る波長の異なるレーザの集光方法。
2. （２）中空部を通るレーザの集光レンズでの焦点距離を
   、このレーザの径路内に介装した焦点補正用レンズにて
   補正し、中空部を通るレーザの焦点を任意の同軸上に集
   光できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の波
   長の異なるレーザの集光方法。
3. （３）中空状の強度分布を有する１つのレーザを中央部
   に穴を有する穴あき放物面鏡で集光し、穴あき放物面鏡
   の穴に他のレーザを通して上記レーザと同一光軸上に集
   光照射することを特徴とする波長の異なるレーザの集光
   方法。
4. （４）穴あき放物面鏡の穴を通るレーザを穴あき放物面
   鏡の手前側で集光レンズにて集光して穴あき放物面鏡に
   て集光されたレーザと同一光軸上に集光することを特徴
   とする請求項３記載の波長の異なるレーザの集光方法。