(57)【要約】【課題】レーザ加工装置のレーザ光源と出力ヘッドとを別環境に置くことができるレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】レーザ加工装置（ファイバレーザシステムＦＬＳ）は、レーザ光源（ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵ７）及び出力ヘッド（ＯＨ）を含み、レーザ光源（ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵ７）は、第１の部屋（部屋Ｒ１）に設置されており、出力ヘッド（ＯＨ）は、第１の部屋（部屋Ｒ１）とは異なる第２の部屋（部屋Ｒ２）に設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光を加工対象物に照射する出力ヘッドと、を備えたレーザ加工装置であって、
上記レーザ光源は、第１の部屋に設置されており、
上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋に設置されている、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記レーザ光源は、上記第１の部屋に設置された液体冷媒循環式の冷却装置を備え、
上記第２の部屋には、除湿装置が設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記第１の部屋及び上記第２の部屋の各々は、互いに異なる階に位置し、且つ、上記第１の部屋及び上記第２の部屋の少なくとも一部は、互いに重なっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
上記レーザ光源は、希土類イオンが添加された増幅用光ファイバを備えている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
上記レーザ光源と上記出力ヘッドとを光学的に結合するデリバリファイバであって、上記第１の部屋と上記第２の部屋とに亘って配置されているデリバリファイバを更に備えている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
上記レーザ光に対応する誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長を遮断波長帯域に含むフィルタ装置を更に備え、
上記フィルタ装置は、（１）上記レーザ光源と上記デリバリファイバとの間、及び、（２）上記デリバリファイバの中途区間のうち少なくとも一方の位置に挿入されている、
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
上記デリバリファイバは、上記レーザ光源が生成する上記レーザ光の波長において、導波する導波モードの数が２以上２５以下であるフューモードファイバである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
上記デリバリファイバは、長さが１０ｍ以上であり、
上記レーザ光源は、上記レーザ光の最大出力が３ｋＷ以上である、
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
上記出力ヘッドは、ガルバノスキャナを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
レーザ光源と出力ヘッドとを備えたレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、上記レーザ光源は、第１の部屋においてレーザ光を生成し、且つ、上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋において上記レーザ光を加工対象物に照射する、
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１１】
レーザ光源と出力ヘッドとを備えたレーザ加工装置を用いて二次電池の第１部材と第２部材との接合部を溶接する溶接工程であって、上記レーザ光源は、第１の部屋においてレーザ光を生成し、且つ、上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋において上記レーザ光を上記接合部に照射する溶接工程を含む、
ことを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項１２】
上記溶接工程において、上記第１の部屋の露点は、−１０度よりも高く、且つ、上記第２の部屋の露点は、−２０度よりも低い、
ことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いたレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池の一態様であるリチウムイオン電池が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１の図１には、リチウムイオン電池を構成する複数の電極集電箔を溶接するレーザ加工装置（特許文献１ではレーザ溶接装置と記載）が記載されている。このレーザ加工装置は、レーザ光源と、出力ヘッド（特許文献１では出射ユニットと記載）と、デリバリファイバ（特許文献１では光ファイバと記載）と、を備えている。また、レーザ光源及び出力ヘッドの各々は、同一空間内に設置されていることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３０２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなレーザ加工装置において採用されるレーザ光源は、高出力なレーザ光を生成する際に熱が生じるため、液体の冷媒を循環させる冷却装置を備えている。冷媒の具体例としては、水や、水とエチレングリコールとの混合液などが挙げられる。
【０００６】
冷却装置において冷媒を循環させるための配管は、液体冷媒が漏れ出さないように、レーザ光源に対して接続されている。しかしながら、冷媒から気化した水分の一部は、水蒸気となり、例えば配管とレーザ光源との接続部から外部の空間に漏れ出してしまう。
【０００７】
一方、リチウムイオン電池は、層上構造を有する負極材料の層間にリチウムをドープ及び脱ドープすることにより、充電及び放電を行う。リチウムは、非常に活性が高い元素であり、空気中にわずかに存在する水分、空気、酸素によって酸化されてしまう。したがって、リチウムイオン電池の製造ラインは、空気中の水分をできるだけ除去したドライ環境のなかに構築されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の図１に記載のレーザ加工装置のようにレーザ光源及び出力ヘッドの各々を同一空間内に設置した場合、レーザ光源を冷却するための冷却装置が水蒸気の供給源になり、リチウムイオン電池のリチウムを酸化させてしまう場合がある。
【０００９】
また、例えば、レーザ光源に不具合が生じた場合、その不具合が生じたレーザ光源をメンテナンスすることになる。ここで、不具合が生じたレーザ光源のメンテナンスとは、当該レーザ光源を修理すること、又は、当該レーザ光源を新しいレーザ光源に交換することを意味する。この場合、作業者は、レーザ光源及び出力ヘッドの各々が設置されている同一空間内に立ち入り、該当するレーザ光源をメンテナンスする。しかしながら、多くの製造ラインは、空間を有効に活用するために、様々な装置をできるだけ詰めた状態で設置するように設計されている場合が多い。そのため、メンテナンス時の作業の効率が悪く、このメンテナンスは、作業者に対して多くの手間を強いることが多い。
【００１０】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び二次電池の製造方法は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、レーザ加工装置が備えているレーザ光源と出力ヘッドとを別環境に置くことができるレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び二次電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ光源と、上記レーザ光を加工対象物に照射する出力ヘッドと、を備えたレーザ加工装置であって、上記レーザ光源は、第１の部屋に設置されており、上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋に設置されている。
【００１２】
上記の構成によれば、レーザ光源は、第１の部屋に設置されており、出力ヘッドは、第２の部屋に設置されている。したがって、本レーザ加工装置は、レーザ光源と出力ヘッドとを別環境に置くことができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記レーザ光源は、上記第１の部屋に設置された液体冷媒循環式の冷却装置を更に備え、上記第２の部屋には、除湿装置が設置されている、ことが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、レーザ光源が液体冷媒循環式の冷却装置を備えている場合であっても、第１の部屋と第２の部屋とが別個であるため、第２の部屋の湿度は、冷却装置の影響を受けにくい。したがって、本レーザ加工装置は、湿気により悪影響を受けやすい加工対象物を加工する場合に好適である。
【００１５】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記第１の部屋及び上記第２の部屋の各々は、互いに異なる階に位置し、且つ、上記第１の部屋及び上記第２の部屋の少なくとも一部は、互いに重なっている、ことが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、第１の部屋及び第２の部屋の各々が同じ階に位置する場合と比較して、第１の部屋及び第２の部屋が占有する敷地面積を縮小することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記レーザ光源は、希土類イオンが添加された増幅用光ファイバを備えている、ことが好ましい。
【００１８】
増幅用光ファイバを備えているレーザ光源は、いわゆるファイバレーザユニットと呼ばれるレーザ光源である。換言すれば、本レーザ加工装置としては、ファイバレーザ加工装置が好適である。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、上記レーザ光源と上記出力ヘッドとを光学的に結合するデリバリファイバであって、上記第１の部屋と上記第２の部屋とに亘って配置されているデリバリファイバを更に備えている、ことが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、レーザ光源が配置されている第１の部屋と、出力ヘッドが配置されている第２の部屋とにおける環境の独立性を高めつつレーザ光源と出力ヘッドとを光学的に結合することができる。したがって、レーザ光源と出力ヘッドとをより確実に別環境に置くことができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、上記レーザ光に対応する誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長を遮断波長帯域に含むフィルタ装置と、を更に備え、上記フィルタ装置は、（１）上記レーザ光源と上記デリバリファイバとの間、及び、（２）上記デリバリファイバの中途区間のうち少なくとも一方の位置に挿入されている、ことが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、フィルタ装置は、誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長を遮断波長帯域に含んでいる。したがって、上記散乱光の強度を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記デリバリファイバは、上記レーザ光源が生成する上記レーザ光の波長において、導波する導波モードの数が２以上２５以下であるフューモードファイバである、ことが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、デリバリファイバとして導波モードの数が２６以上であるマルチモードファイバを採用した場合と比較して、デリバリファイバのコアの有効断面積を小さくすることができる。そのことに起因して、出力ヘッドから出力されたレーザ光を加工対象物の表面に結像させるために、より焦点距離が長いレンズを用いることができる。焦点距離がより長いレンズを用いるということは、ワーキングディスタンスをより長くすることができることを意味する。したがって、本レーザ加工装置は、レーザ光を走査可能な領域を広げることができる、走査速度を高めることができる、といった効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記デリバリファイバは、長さが１０ｍ以上であり、上記レーザ光源は、上記レーザ光の最大出力が３ｋＷ以上である、ことが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、レーザ光源は、出力が３ｋＷ以上であるレーザ光を生成することができる。そのため、加工対象物が、例えばアルミニウム合金のようにレーザ光に対する反射率が高い材料により構成されている場合であっても、本レーザ加工装置は、加工対象物を迅速且つ確実に加工することができる。
【００２７】
更に、上記の構成によれば、デリバリファイバの長さが１０ｍ以上であるため、第１の部屋と第２の部屋とを容易に離間させることができる。したがって、本レーザ加工装置は、レーザ光源と出力ヘッドとを容易に別環境に置くことができる。
【００２８】
したがって、本レーザ加工装置は、加工のために高出力なレーザ光を用い、且つ、第１の部屋の環境とは異なる環境である第２の部屋において加工対象物を加工する用途に好適である。
【００２９】
また、本発明の一態様に係るレーザ加工装置において、上記出力ヘッドは、ガルバノスキャナを含んでいる、ことが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、本レーザ加工装置は、加工対象物に照射するレーザ光を走査することができる。
【００３１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、レーザ光源と出力ヘッドとを備えたレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、上記レーザ光源は、第１の部屋においてレーザ光を生成し、且つ、上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋において上記レーザ光を加工対象物に照射する。
【００３２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る二次電池の製造方法は、レーザ光源と出力ヘッドとを備えたレーザ加工装置を用いて二次電池の第１部材と第２部材との接合部を溶接する溶接工程であって、上記レーザ光源は、第１の部屋においてレーザ光を生成し、且つ、上記出力ヘッドは、上記第１の部屋とは異なる第２の部屋において上記レーザ光を上記接合部に照射する溶接工程を含む。
【００３３】
これらのレーザ加工方法及び二次電池の製造方法によれば、本発明の一態様に係るレーザ加工装置と同じ効果を奏する。
【００３４】
また、本発明の一態様に係る二次電池の製造方法は、上記溶接工程において、上記第１の部屋の露点は、−１０度よりも高く、且つ、上記第２の部屋の露点は、−２０度よりも低く、設定されていることが好ましい。
【００３５】
第１の部屋の露点及び第２の部屋の露点の各々をこのように設定することにより、第１の部屋と第２の部屋とを別環境に置きつつ、第２の部屋の環境を二次電池の溶接工程により適した環境にすることにできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び二次電池の製造方法によれば、レーザ加工装置が備えているレーザ光源及び出力ヘッドの各々を別環境に置くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステムの概略図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示したファイバレーザシステムの第１の配置例及び第２の配置例を示す概略図である。
【図３】図１に示したファイバレーザシステムが備えているフィルタ装置の一態様の側面図である。
【図４】（ａ）は、図１に示したファイバレーザシステムが備えているフィルタ装置の別の一態様の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示しフィルタ装置が含んでいるフォトニックバンドギャップファイバの横断面図及び縦断面図である。
【図５】図１に示すファイバレーザシステムが備えている出力ヘッドの概略図である。
【図６】図１に示したファイバレーザシステムの変形例であるファイバレーザ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
〔第1の実施形態〕
（ファイバレーザシステムの構成）
本発明の一実施形態に係るファイバレーザシステムＦＬＳについて、図１を参照して説明する。図１は、ファイバレーザシステムＦＬＳの概略図である。特許請求の範囲に記載のレーザ加工装置の一例であるファイバレーザシステムＦＬＳは、加工対象物Ｗを加工するためのレーザ装置である。加工の態様としては、金属製の２つの部材の溶接や、部材の切断や、部材に対するマーキングなどが挙げられる。本実施形態においては、二次電池の一態様であるリチウムイオン電池（リチウムイオン電池，Lithium Ion Battery）の製造方法に含まれる溶接工程であって、リチウムイオン電池のケース（特許請求の範囲に記載の第１部材の一例）と、リチウムイオン電池の蓋（特許請求の範囲に記載の第２部材の一例）との接合部を溶接する溶接工程を例にして、ファイバレーザシステムＦＬＳについて説明する。
【００３９】
ファイバレーザシステムＦＬＳは、図１に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ（特許請求の範囲に記載のレーザ光源の一例）、ｎ個のレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、出力デリバリファイバＯＤＦ（特許請求の範囲に記載のデリバリファイバの一例）、及び出力ヘッドＯＨを備えている。以下において、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎをまとめて、ファイバレーザユニット群ＦＬＵｓとも称する。ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、１以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ及びレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの個数を表す。
【００４０】
なお、図１においては、ｎ＝７の場合のファイバレーザシステムＦＬＳの構成例を示している。また、合波部として機能する出力コンバイナＯＣは、ｎ個の入力ポートと１つの出力ポートを備えている。出力コンバイナＯＣは、各入力ポートに入力されたｎ個のレーザ光Ｌｉを１つのレーザ光Ｌに合波し、合波したレーザ光Ｌを出力ポートから出力する。
【００４１】
ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光Ｌｉを生成する。本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、対応するレーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端に接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、このレーザデリバリファイバＬＤＦｉに入力される。
【００４２】
レーザデリバリファイバＬＤＦｉは、対応するファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光Ｌｉを導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎは、シングルモードファイバであってもよいし、フューモードファイバであってもよい。フューモードファイバが伝搬するモードの数は、例えば、２以上２５以下である。
【００４３】
本実施形態においては、フューモードファイバをレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとして用いている。レーザデリバリファイバＬＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦｉを導波されたレーザ光Ｌｉは、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。
【００４４】
出力コンバイナＯＣは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの各々を導波されたレーザ光Ｌｉを合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、出力デリバリファイバＯＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光Ｌは、この出力デリバリファイバＯＤＦに入力される。すなわち、出力デリバリファイバＯＤＦの入射面は、出力コンバイナＯＣを介して複数のファイバレーザユニットＦＬＵｉに光学的に結合されている。
【００４５】
出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光Ｌを導波する。出力デリバリファイバＯＤＦは、シングルモードファイバ又はマルチモードファイバの何れであってもよいが、本実施形態においては、マルチモードファイバを出力デリバリファイバＯＤＦとして用いている。なお、本願明細書におけるマルチモードファイバは、レーザ光Ｌの波長（本実施形態においては１０７０μｍ）において、導波する導波モードの数が、例えば２以上２５以下であるいわゆるフューモードファイバを用いている。
【００４６】
出力デリバリファイバＯＤＦの出力端は、出力ヘッドＯＨに接続されている。また、出力ヘッドＯＨは、出力デリバリファイバＯＤＦから出射されたレーザ光ＬをワークＷの表面において集束及び走査するためのガルバノスキャナＧＳを含んでいる。ガルバノスキャナＧＳの構成については、図５を参照して後述する。
【００４７】
なお、本実施形態においては、出力デリバリファイバＯＤＦの中の点ＦＰ３の位置にフィルタ装置Ｆを挿入している。フィルタ装置Ｆについては、図３を参照して後述する。
【００４８】
出力コンバイナＯＣにて合波され、出力デリバリファイバＯＤＦにより出力ヘッドＯＨまで導波されたレーザ光Ｌは、この出力ヘッドＯＨから出射され、集束された状態でワークＷの表面に照射される。ファイバレーザシステムＦＬＳにおいては、出力ヘッドＯＨが含むガルバノスキャナＧＳにより、レーザ光Ｌは、ワークＷの表面において走査される。
【００４９】
なお、本実施形態では、請求の範囲に記載の合波部の一例として出力コンバイナＯＣを採用している。しかし、本発明の一態様では、請求の範囲に記載の合波部の一例として、複数の凸レンズを含む空間光学系を採用することもできる。この空間光学系がｎ個の凸レンズにより構成されている場合、各凸レンズは、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉのレーザデリバリファイバＬＤＦｉから出射されたレーザ光を集束させ、且つ、集束された各レーザ光を出力デリバリファイバＯＤＦのコアに結合するように配置されていればよい。
【００５０】
（ファイバレーザユニットの構成）
ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成について、引き続き図１を参照して説明する。なお、ファイバレーザユニットＦＬＵ２〜ＦＬＵｎも、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様に構成されている。
【００５１】
ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、前方向励起型のファイバレーザであり、図１に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個の励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを備えている。すなわち、ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、共振器型のファイバレーザユニットである。励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍと励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及び励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図１においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成例を示している。
【００５２】
励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、レーザダイオードを励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして用いている。励起光源ＰＳｊは、対応する励起デリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、この励起デリバリファイバＰＤＦｉに入力される。
【００５３】
励起デリバリファイバＰＤＦｊは、対応する励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起デリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。
【００５４】
励起コンバイナＰＣは、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍの各々にて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。
【００５５】
増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバを増幅用ファイバＡＦとして用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを介してレーザデリバリファイバＬＤＦ１の入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、ある波長λ（例えば、１０７０ｎｍ）においてミラーとして機能し（反射率が例えば９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、その波長λにおいてハーフミラーとして機能する（反射率が例えば１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと共に、波長λのレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光Ｌ１は、レーザデリバリファイバＬＤＦ１に入力される。
【００５６】
なお、本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明においては、後方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできるし、双方向励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできる。
【００５７】
なお、上述したように、ファイバレーザシステムＦＬＳは、各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、共振器型のファイバレーザユニットを採用している。しかし、ファイバレーザシステムＦＬＳは、各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用することもできる。ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットは、主発振（Master Oscillator：ＭＯ）部と、ＭＯ部の後段に配置されたパワー増幅（Power Amplifier：ＰＡ）部とを備えている。ＭＯ部は、種光を生成し、ＰＡ部は、種光のパワーを増幅することによってレーザ光を生成する。なお、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットにおいて、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。
【００５８】
また、ファイバレーザシステムＦＬＳは、請求の範囲に記載のレーザ光源として、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。
【００５９】
（除湿装置）
発明が解決しようとする課題の欄に記載したとおり、リチウムイオン電池の製造ラインは、空気中の水蒸気をできるだけ除去したドライ環境が実現された部屋（本実施形態においては部屋Ｒ２）の中に構築することが求められる。そのため、部屋Ｒ２は、部屋Ｒ２の外部から部屋Ｒ２の内部に空気が流入しないように構成されている。そのうえで、部屋Ｒ２には、除湿装置Ｄが設置されている（図１参照）。
【００６０】
除湿装置Ｄは、その本体（図１において符号Ｄを付している部分）において空気中の水蒸気を除去することによって、極めて乾燥した空気を生成することができる。除湿装置Ｄは、本体を部屋Ｒ２の内部及び外部の何れに設置する構成であってもよい。本実施形態においては、除湿装置Ｄは、本体を部屋Ｒ２の外部に設置し、ファンＤ１が部屋Ｒ２の内部に設置されており、配管Ｄ２が除湿装置Ｄの本体からファンＤ１に対して乾燥した空気を供給するように構成されている。このように構成された除湿装置Ｄは、乾燥した空気を部屋Ｒ２へ供給し、部屋Ｒ２の露点温度を低減することができる。
【００６１】
リチウムイオン電池の製造ラインを設置する部屋Ｒ２の露点温度は、できるだけ低いことが好ましい。部屋Ｒ２の好ましい露点温度の一例は、−２０度未満であり、より好ましい露点温度の一例は、−６０度未満である。
【００６２】
（隔壁及びパージ装置）
上述のように部屋Ｒ２は、露点温度ができるだけ低くなるように構成されている。そのうえで、出力ヘッドＯＨと、加工対象物Ｗを載置する加工ステージと、を含む加工ステーションは、その周囲をビニールシート製の隔壁Ｐにより取り囲まれている。これにより、出力ヘッドＯＨ及び加工対象物Ｗを含む空間は、その外部から空気が流れ込みにくくなるように構成されている。隔壁Ｐは、リチウムイオン電池の製造ラインＭＬ（図２の（ａ）及び（ｂ）参照）において、加工ステーションの全部を取り囲むように構成されていてもよいし、加工ステーションの一部であって、出力ヘッドＯＨ及び加工対象物Ｗを含む加工ステージの近傍のみを取り囲むように構成されていてもよい。
【００６３】
そのうえで、ファイバレーザシステムＦＬＳは、パージ装置ＰＳを更に備えている。パージ装置ＰＳは、隔壁Ｐの内部に配置されたノズルＰＳａを介して、加工対象物Ｗの表面のうちレーザ光Ｌが照射される領域（以下において加工点と称する）の近傍に、不活性ガスを吹き付ける。不活性ガスの例としては、除湿装置Ｄが生成する空気と同様の乾燥した空気であってもよいし、窒素ガスやアルゴンガスやヘリウムガスであってもよい。本実施形態では、不活性ガスとして乾燥した空気を用いるものとして説明する。
【００６４】
パージ装置ＰＳが乾燥した空気を隔壁Ｐ内の空間に供給することによって、隔壁Ｐ内の空間の露点温度をより低く保つことができる。また、ノズルＰＳａから加工対象物Ｗの加工点の近傍に不活性ガスが吹き付けられることにより、加工点の近傍に一定の気流を形成することができる。したがって、レーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射したときに加工点においてヒュームやスプラッシュが生じた場合であっても、それらを気流が押し流すことができる。したがって、この構成によれば、出力ヘッドの一部を構成する集光レンズＣＬなどの汚染を低減することができる。
【００６５】
（冷却装置）
ファイバレーザシステムＦＬＳにおいて、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵ７からなるファイバレーザユニット群ＦＬＵｓは、部屋Ｒ２の内部に設置された、液体冷媒循環式の冷却装置Ｃを用いて冷却されている（図１参照）。
【００６６】
冷却装置Ｃは、液体冷媒の一例である水を冷却したうえで、その冷却した水を循環させることによって、以下のように冷却対象物である各ファイバレーザユニットＦＬＵｉを冷却する。すなわち、冷却装置Ｃは、液体冷媒循環式の冷却装置である。なお、液体冷媒は、水に限定されるものではなく、例えば、水とエチレングリコールとの混合液であってもよい。
【００６７】
ファイバレーザユニット群ＦＬＵｓに設けられた接続部Ｊ１には、冷却水を循環させるためのホースＣ１及びホースＣ２の一方の端部が接続されている。同様に、冷却装置Ｃに設けられた接続部Ｊ２には、ホースＣ１及びホースＣ２の他方の端部が接続されている。
【００６８】
冷却装置Ｃにより冷却された冷水は、ホースＣ１を通じてファイバレーザユニット群ＦＬＵｓの接続部Ｊ１に至る。この冷水は、図１に図示しない配管を通じて、接続部Ｊ１から各ファイバレーザユニットＦＬＵｉに至り、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉを冷却することによって温水に変わる。この温水は、図１に図示しない配管を通じて、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉから再び接続部Ｊ１に至る。この温水は、ホースＣ２を通じて冷却装置Ｃの接続部Ｊ２に至り、冷却装置Ｃにより冷水へ冷却されて再びホースＣ１を通じてファイバレーザユニット群ＦＬＵｓの接続部Ｊ１に至る。
【００６９】
このような冷却装置Ｃを用いるにあたり、接続した箇所から水が漏れ出さないように、ホースＣ１及びホースＣ２の一方の端部は、接続部Ｊ１に対して固定されており、且つ、ホースＣ１及びホースＣ２の他方の端部は、接続部Ｊ２に対して固定されている。しかしながら、水から気化した水分の一部は、水蒸気となって接続部Ｊ１又は接続部Ｊ２から部屋Ｒ１内の空間に漏れ出すことがある。
【００７０】
このように、水から気化し、接続部Ｊ１又は接続部Ｊ２から部屋内の空間に漏れ出す水蒸気は、部屋内の露点温度を上昇させる原因になり得る。特に、冷却装置Ｃを部屋Ｒ２のように部屋内の露点温度をできる限り下げている部屋に配置した場合、漏れ出した水蒸気により部屋内の露点温度を所望の露点温度（例えば−６０度）まで下げることが難しくなる。
【００７１】
（レーザ光源及び出力ヘッドの配置）
ファイバレーザシステムＦＬＳにおいては、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵ７を冷却するための冷却装置Ｃが水蒸気の供給源になり、部屋Ｒ２内の露点温度が上昇し、リチウムイオン電池のリチウムが酸化する可能性が高まることを防ぐために、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉを第１の部屋の一例である部屋Ｒ１に設置し、出力ヘッドＯＨは、部屋Ｒ１とは異なる第２の部屋の一例である部屋Ｒ２に設置している。出力コンバイナＯＣにより合波されたレーザ光は、出力コンバイナＯＣと出力ヘッドＯＨとを光学的に結合している出力デリバリファイバＯＤＦにより、部屋Ｒ１から部屋Ｒ２へ導波される（例えば図１参照）。
【００７２】
また、上述したように、出力ヘッドＯＨは、隔壁Ｐにより周囲を取り囲まれた空間内に設置されており、且つ、その空間内には、パージシステムＰＳのノズルＰＳａから不活性ガスが供給されていることが好ましい。この構成によれば、なんらかの外部要因により部屋Ｒ２の露点温度が一時的に上昇してしまうような場合であっても、部屋Ｒ２の露点温度とは独立して、出力ヘッドＯＨが設置されている空間の露点温度をおおよそ一定に保つことができる。部屋Ｒ２の露点温度を上昇させ得る外部要因としては、部屋Ｒ２へ入退室するためのドアが開閉されることや、部屋Ｒ２へ作業員が入室することなどが挙げられる。
【００７３】
リチウムイオン電池のリチウムが酸化する可能性が高まることを防ぐために、部屋Ｒ２の好ましい露点温度の一例は、−２０度未満であり、より好ましい露点温度の一例は、−６０度未満である。一方、水分の供給源となり得る冷却装置Ｃが配置されており、且つ、積極的な除湿を行っていない部屋Ｒ１の露点温度は、多くの場合−１０度よりも高く、より典型的には、０度よりも高い。
【００７４】
（部屋の配置例）
図１に示したファイバレーザシステムＦＬＳの配置例について、図２の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図２の（ａ）及び（ｂ）の各々は、それぞれ、ファイバレーザシステムＦＬＳの第１の配置例及び第２の配置例を示す概略図である。なお、図２の（ａ）及び（ｂ）においては、図面が煩雑になることを防ぐために、図１に示した構成要素のうち除湿装置Ｄ及びパージシステムＰＳの図示を省略している。
【００７５】
図２の（ａ）に示す第１の配置例において、リチウムイオン電池の製造ラインＭＬを収容している建物Ｂ１は、１階（図２の（ａ）においては１Ｆと記載）平屋建ての構造を有する。建物Ｂ１は、ファイバレーザユニット群ＦＬＵｓ及び冷却装置Ｃが設置されている部屋Ｒ１と、製造ラインＭＬが設置されている部屋Ｒ２とを含んでいる。部屋Ｒ２において、製造ラインＭＬの始点は図２の（ａ）における左側に配置されており、製造ラインＭＬの終点は、図２の（ａ）における右側に配置されている。このような製造ラインＭＬにおいて、リチウムイオン電池は、図２の（ａ）に示した矢印Ｆに沿って移動しながら各部が組み立てられていき、製造ラインＭＬの後段に設けられた加工ステーションにおいて、リチウムイオン電池のケースＷ１と蓋Ｗ２とは、溶接される。なお、ケースＷ１と蓋Ｗ２との溶接については、図５を参照して後述する。
【００７６】
ファイバレーザシステムＦＬＳの出力ヘッドＯＨは、部屋Ｒ２内であって、隔壁Ｐにより周囲を取り囲まれた空間（例えば加工ステーション）内に設置されている。上述したように、出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣと出力ヘッドＯＨとを光学的に結合しているので、出力コンバイナＯＣにより合波されたレーザ光を部屋Ｒ１から部屋Ｒ２へ導波する。出力デリバリファイバＯＤＦの長さは、建物Ｂ１の構造に応じて適宜定めることができる。例えば、出力デリバリファイバＯＤＦの長さは、１０ｍ以上であることが好ましい。
【００７７】
以上のように、リチウムイオン電池の製造ラインＭＬを収容している建物Ｂ１は、１階平屋建てであり、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２は、１階に設けられていてもよい。また、建物Ｂ１が複数階建ての構造を有する場合において、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２は、同一階（例えば２階）に設けられていてもよい。
【００７８】
図２の（ｂ）に示す第２の配置例において、リチウムイオン電池の製造ラインＭＬを収容している建物Ｂ２は、２階建ての構造を有する。そのうえで、製造ラインＭＬは、前半部分である第１の製造ラインＭＬ１と、後半部分である第２の製造ラインＭＬ２とに分割されており、且つ、第１の製造ラインＭＬ１は、１階に設置されており、第２の製造ラインＭＬ２は、２階に設置されている。
【００７９】
より具体的には、建物Ｂ２は、部屋Ｒ１と、部屋Ｒ２と、部屋Ｒ３とを含んでいる。部屋Ｒ１は、ファイバレーザユニット群ＦＬＵｓ及び冷却装置Ｃが設置されている部屋であり、１階に設けられている。部屋Ｒ２は、第２の製造ラインＭＬ２が設置されている部屋であり、且つ、出力ヘッドＯＨが設置されている部屋である。部屋Ｒ２は、２階に設けられている。部屋Ｒ３は、第１の製造ラインＭＬ１が設置されている部屋であり、１階に設けられている。なお、図２の（ｂ）に示す矢印Ｆは、図２の（ａ）の場合と同様に、リチウムイオン電池の流れを示している。
【００８０】
また、天頂方向から建物Ｂ２を平面視した場合に、部屋Ｒ１の一部と部屋Ｒ２の一部は、互いに重なっている。
【００８１】
以上のように、ファイバレーザシステムＦＬＳにおいて、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２の各々は、互いに異なる階（本配置例では１階と２階と）に位置し、且つ、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２の少なくとも一部は、互いに重なっている、ことが好ましい。建物Ｂ２の内部において部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２がこのように配置されていることによって、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２の各々が同じ階に位置する場合と比較して、部屋Ｒ１及び部屋Ｒ２が占有する敷地面積を縮小することができる。換言すれば、敷地を有効活用することができる。
【００８２】
（フィルタ装置）
ファイバレーザシステムＦＬＳは、図１に示すように、出力デリバリファイバＯＤＦの中の点ＦＰ３の位置に挿入されたフィルタ装置Ｆを備えている。フィルタ装置Ｆは、レーザ光Ｌを透過させ、レーザ光Ｌが出力デリバリファイバＯＤＦのコアを伝搬する場合に生じ得る誘導ラマン散乱の散乱光のピーク波長を含む波長帯域に属する光の透過を抑制する。以下において、誘導ラマン散乱に起因する散乱光のことを単に散乱光と称する。
【００８３】
散乱光は、レーザ光Ｌの発振を不安定化させたり、増幅用光ファイバＡＦに励起光を供給する励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍを故障させたりする原因となることが知られている。また、散乱光の強度は、レーザ光Ｌの出力が高い程高くなり、出力デリバリファイバＯＤＦの長さが長いほど高くなる。したがって、レーザ光Ｌの出力が高く（例えば出力が３ｋＷを超えるような）、且つ、出力デリバリファイバＯＤＦの長さが長い（例えば長さが１０ｍを超えるような）ファイバレーザシステムＦＬＳは、散乱光の影響を受けやすい。そのため、ファイバレーザシステムＦＬＳが高出力且つ出力デリバリファイバＯＤＦの長さが長いファイバレーザシステムである場合、ファイバレーザシステムＦＬＳは、フィルタ装置Ｆを備えていることが好ましい。なお、本実施形態において、レーザ光Ｌの波長は、１０７０ｎｍであり、散乱光の波長は、１１２０ｎｍである。
【００８４】
本実施形態において、フィルタ装置Ｆは、出力デリバリファイバＯＤＦの中途区間である位置に挿入されているが、フィルタ装置Ｆが挿入される位置は、点ＦＰ３の位置に限定されるものではない。すなわち、フィルタ装置Ｆは、（１）ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵ７と出力デリバリファイバＯＤＦとの間、及び、（２）出力デリバリファイバＯＤＦの中途区間のうち少なくとも一方の位置に挿入されている、ことが好ましい。
【００８５】
＜スラントファイバブラッググレーティング＞
以下、フィルタ装置Ｆの一態様について、図３を参照して説明する。図３は、フィルタ装置Ｆの一態様（以下、フィルタ装置Ｆ１と記載する）の側面図である。
【００８６】
フィルタ装置Ｆ１は、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧと、クラッドモードストリッパＣＭＳと、を含んでいる。クラッドモードストリッパＣＭＳは、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧよりも増幅用光ファイバＡＦ側に配置されている。
【００８７】
スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧは、散乱光の波長を含む予め定められた波長帯域（本実施形態においては、１１０５ｎｍ以上１１３５ｎｍ以下の波長帯域）に属する光を、他の波長帯域に属する光よりも優先的にクラッドに結合するように構成されている。この予め定められた波長帯域は、フィルタ装置Ｆ１の遮断波長帯域であり、散乱光の波長に応じて適宜設計すればよい。出力ヘッドＯＨ側の出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ１に入射した散乱光は、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを通過する過程でクラッドに遷移する。クラッドモードストリッパＣＭＳは、クラッドに遷移した光をフィルタ装置Ｆ１の外部に漏出させる。このため、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを通過する過程でクラッドに遷移した散乱光は、クラッドモードストリッパＣＭＳを通過する過程でフィルタ装置Ｆ１の外部に漏出する。
【００８８】
以上のように、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを含むフィルタ装置Ｆ１を用いれば、出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ１に入射した散乱光を損失させることができる。なお、フィルタ装置Ｆ１における散乱光の損失は、例えば、−１０ｄＢ程度である。
【００８９】
なお、ここでは、出力ヘッドＯＨ側の出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ１に入射した散乱光を漏出させるために、クラッドモードストリッパＣＭＳは、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧよりも増幅用光ファイバＡＦ側（すなわち上流側）に配置されている。スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧよりも出力ヘッドＯＨ側（すなわち下流側）に配置された他のクラッドモードストリッパＣＭＳを追加すれば、増幅用光ファイバＡＦ側の出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ１に入射した散乱光を漏出させることもできる。
【００９０】
フィルタ装置Ｆ１は、図３に示されているようにスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの上流側に配置されたクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよいし、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの下流側に配置されたクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよいし、スラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧの上流側及び下流側の各々にそれぞれが配置された２つのクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよい。また、フィルタ装置Ｆ１は、少なくともスラントファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを備えていればよく、クラッドモードストリッパＣＭＳが省略された構成であってもよい。フィルタ装置Ｆ１は、クラッドモードストリッパＣＭＳを省略した場合であっても、少なくともファイバブラッググレーティングＳＦＢＧを備えていれば出力デリバリファイバＯＤＦのコアを伝搬する散乱光の強度を抑制することができる。
【００９１】
＜フォトニックバンドギャップファイバ＞
以下、フィルタ装置Ｆの別の一態様について、図４の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図４の（ａ）は、フィルタ装置Ｆの別の一態様（以下、フィルタ装置Ｆ２と記載する）の斜視図である。図４の（ｂ）は、フィルタ装置Ｆ２が含んでいるフォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの横断面図である。ここで、横断面とは、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの中心軸（後述するファイバ本体ＦＭとも言い換えられる）の中心軸に直交する断面を意味する。
【００９２】
図４の（ａ）に示すように、フィルタ装置Ｆ２は、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦと、クラッドモードストリッパＣＭＳと、を含んでいる。
【００９３】
フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦは、図４の（ｂ）に示すように、ファイバ本体ＦＭと、複数の高屈折率ロッドＨＩＲとを備えている。また、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦは、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、コアＣＯＰとして機能する領域と、クラッドＣＬＰとして機能する領域とを有している。コアＣＯＰの一方の端部は、出力デリバリファイバＯＤＦのコアに光学的に接続されており、コアＣＯＰの他方の端部は、クラッドモードストリッパＣＭＳのコアを介して出力デリバリファイバＯＤＦのコアに光学的に接続されている。クラッドＣＬＰの一方の端部は、出力デリバリファイバＯＤＦのクラッドに光学的に接続されており、コアＣＯＰの他方の端部は、クラッドモードストリッパＣＭＳのクラッドを介して出力デリバリファイバＯＤＦのクラッドに光学的に接続されている。なお、図４の（ａ）においては、コアＣＯＰの形状を判別しやすくするため、高屈折率ロッドＨＩＲの図示を省略している。
【００９４】
ファイバ本体ＦＭ及び複数の高屈折率ロッドＨＩＲの各々は、ガラスにより構成されている。ファイバ本体ＦＭを構成するガラスの屈折率は、各高屈折率ロッドＨＩＲを構成するガラスの屈折率より低い。ファイバ本体ＦＭを構成するガラス及び各高屈折率ロッドＨＩＲを構成するガラスの材料は、限定されるものではないが、本実施形態においては、母材料である石英に添加物を添加したガラスを採用している。添加物の材料及び添加量を適宜調整することによって、ファイバ本体ＦＭを構成するガラスの屈折率及び各高屈折率ロッドＨＩＲを構成するガラスの屈折率の各々は、所望の値となる。
【００９５】
各高屈折率ロッドＨＩＲは、ファイバ本体ＦＭのうち、ファイバ本体ＦＭの中心近傍の領域（図４の（ｂ）に示した二点鎖線で囲まれた領域）と、ファイバ本体ＦＭの外側面近傍の領域と、を除いた領域に、周期的な構造（本実施形態では六方最密構造）を有し且つ並走するよう（本実施形態では平行）に配置されている。本実施形態においては、六方最密構造となるように配置された複数の高屈折率ロッドＨＩＲのうち、ファイバ本体ＦＭの中心に位置する高屈折率ロッドＨＩＲを省略することによって、ファイバ本体ＦＭの中心近傍に高屈折率ロッドＨＩＲが配置されていない領域を形成している。
【００９６】
フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦにおいては、（１）ファイバ本体ＦＭの中心近傍の領域であって高屈折率ロッドＨＩＲが配置されていない領域（二点鎖線で囲まれた領域）がコアＣＯＰとして機能し、（２）コアＣＯＰの外側の領域がクラッドＣＬＰとして機能する（図４の（ｂ）参照）。
【００９７】
図４の（ｂ）の横断面図に示すように、コアＣＯＰと、クラッドＣＬＰとは互いに同心円状に配置されており、コアＣＯＰの側面をクラッドＣＬＰが取り囲むように配置されている。すなわち、図４の（ａ）に示した状態において、コアＣＯＰの中心軸とクラッドＣＬＰの中心軸とは一致しており、ｘ軸方向に沿っている。
【００９８】
フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦは、コアＣＯＰに光を閉じ込めることができる波長帯域（以下において閉じ込め波長帯域）と、コアＣＯＰに光を閉じ込めることができずクラッドＣＬＰへ漏出させる波長帯域（以下において漏出波長帯域）と、を有する。本実施形態においては、閉じ込め波長帯域がレーザ光Ｌの波長である１０７０ｎｍを含み、漏出波長帯域が散乱光の波長である１１２０ｎｍを含むように、閉じ込め波長帯域及び漏出波長帯域が設計されている。なお、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦにおいては、ファイバ本体ＦＭを構成するガラスの屈折率、高屈折率ロッドＨＩＲを構成するガラスの屈折率、各高屈折率ロッドＨＩＲの直径、隣接する各高屈折率ロッドＨＩＲ同士の間隔、及び、コアＣＯＰの直径に代表される複数のパラメータを設計パラメータとして、閉じ込め波長帯域及び漏出波長帯域を制御することができる。
【００９９】
なお、本実施形態において、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦは、ファイバ本体ＦＭと、複数の高屈折率ロッドＨＩＲとを備えているものとして説明した。しかし、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの一態様においては、高屈折率ロッドＨＩＲにより実現されている屈折率が高い領域が空孔に置換されていてもよい。すなわち、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの一態様は、図４の（ｂ）に示した高屈折率ロッドＨＩＲに対応する位置に空孔が形成されたファイバ本体ＦＭにより構成されていてもよい。
【０１００】
クラッドモードストリッパＣＭＳは、図３に示したクラッドモードストリッパＣＭＳと同様に構成されている。したがって、クラッドモードストリッパＣＭＳは、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦのクラッドＣＬＰからクラッドモードストリッパＣＭＳのクラッドに結合された光をフィルタ装置Ｆ２の外部に漏出させる。このため、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦを通過する過程でコアＣＯＰからクラッドＣＬＰに漏出した散乱光は、クラッドモードストリッパＣＭＳを通過する過程でフィルタ装置Ｆ２の外部に漏出する。
【０１０１】
以上のように、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦを含むフィルタ装置Ｆ２を用いれば、出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ２に入射した散乱光を損失させることができる。なお、フィルタ装置Ｆ２における散乱光の損失は、例えば、−１０ｄＢ程度である。
【０１０２】
なお、ここでは、増幅用光ファイバＡＦ側の出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ２に入射した散乱光を漏出させるために、クラッドモードストリッパＣＭＳは、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦよりも出力ヘッドＯＨ側（すなわち下流側）に配置されている。フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦよりも増幅用光ファイバＡＦ側（すなわち上流側）に配置された他のクラッドモードストリッパＣＭＳを追加すれば、出力ヘッドＯＨ側の出力デリバリファイバＯＤＦからフィルタ装置Ｆ２に入射した散乱光を漏出させることもできる。
【０１０３】
フィルタ装置Ｆ２は、図４の（ａ）に示されているようにフォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの下流側に配置されたクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよいし、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの上流側に配置されたクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよいし、フォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦの上流側及び下流側の各々にそれぞれが配置された２つのクラッドモードストリッパＣＭＳを備えていてもよい。また、フィルタ装置Ｆ２は、少なくともフォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦを備えていればよく、クラッドモードストリッパＣＭＳが省略された構成であってもよい。フィルタ装置Ｆ２は、クラッドモードストリッパＣＭＳを省略した場合であっても、少なくともフォトニックバンドギャップファイバＰＢＧＦを備えていれば出力デリバリファイバＯＤＦのコアを伝搬する散乱光の強度を抑制することができる。
【０１０４】
（ガルバノスキャナ）
ファイバレーザシステムＦＬＳの出力ヘッドＯＨは、図５に示すようにガルバノスキャナＧＳを含んでいる。図５は、ガルバノスキャナＧＳを含む出力ヘッドＯＨの概略図である。図５においては、特許請求の範囲に記載の加工対象物としてリチウムイオン電池Ｗを用い、リチウムイオン電池ＷのケースＷ１と蓋Ｗ２とを溶接する場合について説明する。ケースＷ１及び蓋Ｗ２の各々は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１部材及び第２部材の一例である。
【０１０５】
リチウムイオン電池Ｗの製造に用いる場合、ファイバレーザシステムＦＬＳは、ケースＷ１と蓋Ｗ２との溶接の他に、複数の電極集電箔同士の溶接、及び、電極集電箔と電極タブとの溶接に好適に利用可能である。前者の場合、第１の部材及び第２の部材は、何れも電極集電箔である。後者の場合、第１の部材は電極集電箔であり、第２の部材は電極タブである。
【０１０６】
出力ヘッドＯＨは、図５に示すように、第１ガルバノミラーＭ１及び第２ガルバノミラーＭ２を含むガルバノスキャナＧＳと、集光レンズＣＬと、を備えている。出力デリバリファイバＯＤＦから出射されるレーザ光Ｌは、（１）第１ガルバノミラーＭ１によって反射され、（２）第２ガルバノミラーＭ２によって反射され、（３）集光レンズＣＬによって集光された後、加工対象物Ｗであるリチウムイオン電池に照射される。
【０１０７】
ここで、第１ガルバノミラーＭ１は、リチウムイオン電池Ｗの表面に形成されるレーザ光Ｌのビームスポットを、第１の方向（例えば、図示したｘ軸方向）に移動するための構成である。第２ガルバノミラーＭ２は、リチウムイオン電池Ｗの表面に形成されるレーザ光Ｌのビームスポットを、第１の方向と交わる（例えば、直交する）第２の方向（例えば、図示したｙ軸方向）に移動するための構成である。したがって、第１ガルバノミラーＭ１及び第２ガルバノミラーＭ２の各々の向きを制御することによって、リチウムイオン電池Ｗの表面に形成されるレーザ光Ｌのビームスポットを走査することができる。
【０１０８】
集光レンズＣＬは、リチウムイオン電池Ｗの表面におけるレーザ光Ｌのビームスポット径を小さくするための構成である。
【０１０９】
レーザ光Ｌのパワーが一定である場合、リチウムイオン電池Ｗの表面におけるビームスポット径を小さくすることによってパワー密度を高めることができる。このパワー密度を重視する場合、リチウムイオン電池Ｗの表面におけるビームスポット径をできるだけ小さくできるように主に集光レンズＣＬを設計すればよい。リチウムイオン電池Ｗの表面におけるビームスポット径は、出力デリバリファイバＯＤＦのコア径程度まで絞ることができる。
【０１１０】
しかしながら、この場合には、集光レンズＣＬの焦点距離が短くなる傾向があるため、図５に示したワーキングディスタンスＷＤが短くなる傾向がある。ワーキングディスタンスＷＤが短くなった場合、レーザ光Ｌを走査可能な領域が狭まる、走査速度が低くなるといたデメリットがある。したがって、レーザ光Ｌを走査可能な領域の広さ及び走査速度を重視する場合、リチウムイオン電池Ｗの表面におけるビームスポット径が出力デリバリファイバＯＤＦのコア径よりも大きくなったとしてもワーキングディスタンスＷＤが長い集光レンズＣＬを採用することが好ましい。
【０１１１】
なお、レーザ光Ｌを走査可能な領域の広さ及び走査速度を重視するためにワーキングディスタンスＷＤが長い集光レンズＣＬを採用する場合、リチウムイオン電池Ｗの表面におけるビームスポット径が出力デリバリファイバＯＤＦのコア径よりも大きくなりやすい。そのため、コア径の小さな出力デリバリファイバＯＤＦを採用することが好ましい。このため、出力デリバリファイバＯＤＦは、レーザ光Ｌの波長（本実施形態においては１０７０μｍ）において、導波する導波モードの数が２以上２５以下であるフューモードファイバである、ことが好ましい。
【０１１２】
以上のように構成されたガルバノスキャナＧＳを含む出力ヘッドＯＨがレーザ光Ｌを走査することによって、ファイバレーザシステムＦＬＳは、リチウムイオン電池ＷのケースＷ１と蓋Ｗ２とを溶接することができる。図５においては、Ｗ１と蓋Ｗ２とを溶接する溶接工程の途中であり、６時の方向から溶接を開始し、９時の方向まで溶接したときの様子を示している。なお、ここでは、図５に示した座標系のｙ軸正方向を０時方向とし、ｘ軸正方向を３時方向とし、ｙ軸負方向を６時方向とし、ｘ軸負方向を９時方向としている。
【０１１３】
（レーザ装置の変形例）
図１に示したファイバレーザシステムＦＬＳの変形例であるファイバレーザ装置ＦＬＡについて、図６を参照して説明する。図６は、ファイバレーザ装置ＦＬＡの構成図である。ファイバレーザ装置ＦＬＡは、レーザ光源として複数ではなく１つのファイバレーザユニットＦＬＵ１のみを備えている点がファイバレーザシステムＦＬＳと異なる。換言すれば、ファイバレーザ装置ＦＬＡのレーザ光源以外の構成は、ファイバレーザシステムＦＬＳと同じである。そこで、本変形例では、レーザ光源以外の構成に関する説明は、省略する。
【０１１４】
図６に示すように、ファイバレーザ装置ＦＬＡが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、ファイバレーザシステムＦＬＳ（図１参照）が備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と同じ構成を有する。したがって、本実施形態は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１の説明を省略する。
【０１１５】
また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳと異なり、複数のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成されたレーザ光を合波する必要がない。したがって、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えている出力コンバイナＯＣを省略することができる。その結果、ファイバレーザ装置ＦＬＡにおいて、出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１に対して結合されている。
【０１１６】
なお、ファイバレーザシステムＦＬＳの場合と同様に、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１として、共振器型のファイバレーザユニットを採用してもよいし、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用してもよい。なお、ファイバレーザ装置ＦＬＡがファイバレーザユニットＦＬＵ１としてＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用する場合、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、請求の範囲に記載のレーザユニットとして、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
ＦＬＳ  ファイバレーザシステム（レーザ加工装置）
ＦＬＡ  ファイバレーザ装置（レーザ加工装置）
ＦＬＵｓ  ファイバレーザユニット群
ＦＬＵ１〜ＦＬＵ７  ファイバレーザユニット（レーザ光源）
ＡＦ  増幅用光ファイバ
ＯＤＦ  出力デリバリファイバ（デリバリファイバ）
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２  フィルタ装置
ＯＨ  出力ヘッド
ＣＬ  集光レンズ（レンズ）
Ｒ１，Ｒ２  部屋（第１の部屋、第２の部屋）
Ｃ  冷却装置
Ｄ  除湿装置
Ｌ  レーザ光
Ｗ  リチウムイオン電池（加工対象物）
Ｗ１  ケース（第１部材）
Ｗ２  蓋（第２部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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