(57)【要約】【課題】出力レーザ光とガイド光とを選択的に手間なく容易に出力することが可能であり、出力レーザ光の損失や、出力レーザ光とガイド光との光軸の誤差の発生を抑制することができるレーザ発振装置を提供する。【解決手段】レーザ光を発生するレーザ発生装置と、発生したレーザ光を伝送する伝送用光ファイバ９０と、前記レーザ発生装置から出射されたレーザ光Ｌｏｕｔを集光して前記伝送用光ファイバ９０に入射するレーザ集光装置と、を備えたレーザ発振装置であって、更に、可視光線のガイド光Ｌｇを出射するガイド光源８５を備え、前記伝送用光ファイバ９０の入射面に、前記レーザ集光装置にて集光したレーザ光Ｌｏｕｔと、前記ガイド光源８５からのガイド光Ｌｇの少なくとも一部と、を入射可能となるように前記ガイド光源８５が配置されている。【選択図】図３
2008021910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ発生装置と、
発生したレーザ光を伝送する伝送用光ファイバと、
前記レーザ発生装置から出射されたレーザ光を集光して前記伝送用光ファイバに入射するレーザ集光装置と、を備えたレーザ発振装置であって、
更に、可視光線のガイド光を出射するガイド光源を備え、
前記伝送用光ファイバの入射面に、前記レーザ集光装置にて集光したレーザ光と、前記ガイド光源からのガイド光の少なくとも一部と、を入射可能となるように前記ガイド光源が配置されている、
ことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ発振装置であって、
前記伝送用光ファイバは、第１入射角度以下の入射角度で入射される光を内部に閉じ込めて伝送可能であり、
前記レーザ集光装置は、前記第１入射角度以下となるように前記伝送用光ファイバの入射面に前記レーザ光を集光し、
前記ガイド光の少なくとも一部が前記第１入射角度以下の角度となって前記伝送用光ファイバの入射面に入射可能な位置に前記ガイド光源が配置されている、
ことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ発振装置であって、
前記レーザ集光装置は、前記第１入射角度よりも小さい第２入射角度以下となるように前記伝送用光ファイバの入射面に前記レーザ光を集光し、
前記ガイド光が、前記第２入射角度以上、且つ前記第１入射角度以下の角度となって前記伝送用光ファイバの入射面に入射可能な位置に前記ガイド光源が配置されている、
ことを特徴とするレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振装置に関し、特に可視光を用いたガイド光に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振装置から出力されるレーザ光は、用途に応じて種々の波長のものがある。従って、波長によっては可視光であったり、不可視光であったりする。
例えば、レーザ発振装置を用いて、被加工物をレーザ加工する場合、通常、被加工物の加工個所にレーザ光が照射されるように、レーザ光の照射先端部の位置決めを行う。この位置決めの際には、ガイド光と呼ばれる可視光であり且つエネルギの小さな光を出力して行う。
従って、レーザ発振装置は、本来使用すべき出力レーザ光と、位置決め用のガイド光とを選択的に出力できることが要求される。
そこで、引用文献１に記載された従来技術では、加工に用いるレーザ光の波長の光を透過してガイド光の波長の光を反射する波長フィルタ（または波長セパレータ）を用いて、出力レーザ光とガイド光とを選択的に出力可能としている。出力レーザ光とガイド光の光軸が一致するように調整して、位置決めの際にはガイド光のみを出射することが可能である。
また、引用文献２に記載された従来技術では、出力レーザ光を出射する先端部が着脱可能であり、出力レーザ光を出射する場合は前記先端部に集光レンズユニットを取り付け、ガイド光を出射する場合は前記先端部から集光レンズユニットを取り外してガイド光源ユニットを取り付けている。
【特許文献１】特開平６−３４７８４７号公報
【特許文献２】特開２００３−０７１５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された従来技術では、波長フィルタ、ガイド光源、レーザ光源のいずれかに、振動や熱的要因による位置の誤差が生じると、ガイド光と出力レーザ光の光軸がずれる可能性がある。また、出力レーザ光については、本来必要がない波長フィルタを通過させなければならないため、波長フィルタの表裏面反射による出力レーザ光のエネルギの損失が発生する。
また、特許文献２に記載された従来技術では、集光レンズユニットとガイド光源ユニットを交換しなければならないため、交換の手間がかかる。また、交換を行う毎に光軸の確認や、微調整が必要であり、非常に手間がかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、出力レーザ光とガイド光とを選択的に手間なく容易に出力することが可能であり、出力レーザ光の損失や、出力レーザ光とガイド光との光軸の誤差の発生を抑制することができるレーザ発振装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのレーザ発振装置である。
請求項１に記載のレーザ発振装置は、レーザ光を発生するレーザ発生装置と、発生したレーザ光を伝送する伝送用光ファイバと、前記レーザ発生装置から出射されたレーザ光を集光して前記伝送用光ファイバに入射するレーザ集光装置と、を備えたレーザ発振装置であって、更に、可視光線のガイド光を出射するガイド光源を備える。
そして、前記伝送用光ファイバの入射面に、前記レーザ集光装置にて集光したレーザ光と、前記ガイド光源からのガイド光の少なくとも一部と、を入射可能となるように前記ガイド光源が配置されている。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのレーザ発振装置である。
請求項２に記載のレーザ発振装置は、請求項１に記載のレーザ発振装置であって、前記伝送用光ファイバは、第１入射角度以下の入射角度で入射される光を内部に閉じ込めて伝送可能である。
前記レーザ集光装置は、前記第１入射角度以下となるように前記伝送用光ファイバの入射面に前記レーザ光を集光し、前記ガイド光の少なくとも一部が前記第１入射角度以下の角度となって前記伝送用光ファイバの入射面に入射可能な位置に前記ガイド光源が配置されている。
【０００６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのレーザ発振装置である。
請求項３に記載のレーザ発振装置は、請求項２に記載のレーザ発振装置であって、前記レーザ集光装置は、前記第１入射角度よりも小さい第２入射角度以下となるように前記伝送用光ファイバの入射面に前記レーザ光を集光し、前記ガイド光が、前記第２入射角度以上、且つ前記第１入射角度以下の角度となって前記伝送用光ファイバの入射面に入射可能な位置に前記ガイド光源が配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載のレーザ発振装置では、レーザ発生装置にて発生させた出力レーザ光を集光して、伝送用光ファイバの入射面に入射する。
そして、伝送用光ファイバの入射面に、更に、ガイド光源からのガイド光を入射する。
なお、ガイド光は全部が伝送用光ファイバ内に閉じ込められなくてもよく、少なくとも一部のガイド光が伝送用光ファイバ内に閉じ込められればよい。
これにより、伝送用光ファイバの出射面から出力レーザ光とガイド光とを同一の光軸で出力することができ、光軸の誤差は発生しない。
また、出力レーザ光の損失等も発生させることがなく、手間なく容易に出力レーザ光とガイド光とを選択的に出力することが可能である。
【０００８】
また、請求項２に記載のレーザ発振装置によれば、より適切に少なくとも一部のガイド光を伝送用光ファイバ内に閉じ込めることができる。
これにより、伝送用光ファイバの出射面から出力レーザ光とガイド光とを同一の光軸で出力することができ、光軸の誤差は発生しない。
また、出力レーザ光の損失等も発生させることがなく、手間なく容易に出力レーザ光とガイド光とを選択的に出力することが可能である。
【０００９】
また、請求項３に記載のレーザ発振装置によれば、ガイド光源から出射されるガイド光の全てを伝送用光ファイバに入射して伝送することができる。
これにより、ガイド光の漏れが発生しないので、作業者はより安心してガイド光を使った位置決め作業等を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のレーザ発振装置１０の一実施の形態における透視図を示しており、略箱状の筐体を透視した状態を示している。図１における各図は、左上から右に向かってそれぞれ背面図、平面図、正面図を示しており、下方の図は側面図を示している。
【００１１】
●［レーザ発振装置１０の外観と構造（図１、図２）］
図１に示すように、本発明のレーザ発振装置１０は、略箱状の筐体（ケース）に収容されており、脚部１０Ｓにて水平面に載置される。
筐体の背面（一方の側面に相当）には冷却用の空気を取り込む吸気口１０Ｎが設けられており、筐体の正面（一方の側面と対向する側面に相当）には冷却風を排出する排気口１０Ｅが設けられている。また、正面には、出力レーザ光の状態等を設定するための各種の操作スイッチや、動作状態等を表示する表示パネルや、出力レーザ光を取り出すコネクタ等が配置された正面パネル１０Ｇが設けられており、筐体の上面には、第２排気口１０Ｃが設けられている。
筐体の内部には、励起光源として用いる半導体レーザアレイ３１、励起光が入射されると出力レーザ光を発生するファイバレーザ用光ファイバ７０、半導体レーザアレイ３１からの励起光を集光してファイバレーザ用光ファイバ７０に入射する励起レーザ集光装置（図１では図示省略）、伝送用光ファイバ（図１では図示省略）、ファイバレーザ用光ファイバ７０から出射された出力レーザ光を集光して伝送用光ファイバに入射する出力レーザ集光装置（図１では図示省略）等が配置されている。
また、筐体の内部には、半導体レーザアレイ３１が発生する熱を放熱する半導体レーザ放熱部材３０（３２、３３）、ファイバレーザ用光ファイバ７０が発生する熱を放熱するファイバレーザ放熱部材５０（５１、５２）、半導体レーザ放熱部材３０（３２、３３）及びファイバレーザ放熱部材５０（５１、５２）に冷却風を送風する冷却ファン２０等が配置されている。
【００１２】
次に、図２を用いて、出力レーザ光を発生させるレーザ発生装置（筐体内に収容されている）の例を説明する。なお、レーザ発生装置は、本実施の形態にて説明する、ファイバレーザ用光ファイバ７０に、半導体レーザのレーザ光を励起光として入射するものに限定されず、種々のレーザ発生装置を用いることが可能である。
本実施の形態にて説明するレーザ発振装置１０は、半導体レーザアレイ３１から出射されるレーザ光（以下、励起レーザ光と記載する）を励起光として用い、励起レーザ光をファイバレーザ用光ファイバ７０に入射し、ファイバレーザ用光ファイバ７０内で励起されたレーザ光（以下、出力レーザ光と記載する）を取り出している。
半導体レーザアレイ３１は、（一列に配置された）複数の発光部を有しており、各発光部から励起レーザ光が出力される。本実施の形態にて説明するレーザ発振装置１０では、出力レーザ光を高出力化するために、複数の半導体レーザアレイ３１を用いている。
【００１３】
各半導体レーザアレイ３１から出射される励起レーザ光は、励起レーザ集光装置６０にて集光されてファイバレーザ用光ファイバ７０の一方の端面（入射面）に入射される。
図２に示す例では、励起レーザ集光装置６０は、半導体レーザアレイ３１の複数の発光部から出射される励起レーザ光の光束を更に束ねる等して集光する集光ユニット６１（詳細な説明は省略する）、集光ユニット６１から出射される励起レーザ光Ｌｉｎをほぼ平行光に変換する第１レンズ６２、平行光に変換された励起レーザ光Ｌｉｎをファイバレーザ用光ファイバ７０の入射面に集光する第２レンズ６４とで構成される。なお、ダイクロイックミラー６３は、励起レーザ光Ｌｉｎの波長の光を透過させて、出力レーザ光Ｌｏｕｔの波長の光を反射するものである。
そして、ファイバレーザ用光ファイバ７０から出射される出力レーザ光Ｌｏｕｔは、出力レーザ集光装置８０にて集光されて伝送用光ファイバ９０の一方の端面（入射面）に入射される。
ファイバレーザ用光ファイバ７０は、レーザ活性物質を含むコア７２を有し、コア７２の周囲をクラッド部材７３で覆った光ファイバであり、入射された励起レーザ光を内部に閉じ込め、励起レーザ光がコア７２に当たるとコア７２の内部に出力レーザ光が励起され、出力レーザ光はコア７２内で伝送される。また、ファイバレーザ用光ファイバ７０には、励起レーザ光が入射される端面とは反対側の端面に、励起レーザ光及び出力レーザ光を反射するＦＢＧ７１（ファイバブラッググレーティング）が設けられており、励起レーザ光の入射面側から出力レーザ光を取り出す構成としている。
【００１４】
ファイバレーザ用光ファイバ７０のコア７２内で励起されて発生した出力レーザ光Ｌｏｕｔは、励起レーザ光Ｌｉｎの入射面から出力され、第２レンズ６４にてほぼ平行光に変換され、ダイクロイックミラー６３にて進行方向を変えられる。ダイクロイックミラー６３は、励起レーザ光Ｌｉｎの波長の光を透過させて、出力レーザ光Ｌｏｕｔの波長の光を反射するものである。そして、進行方向を変えられた出力レーザ光Ｌｏｕｔは、第３レンズ８１にて集光されて伝送用光ファイバ９０の入射面に入射される。伝送用光ファイバ９０の出射面は、例えば正面パネル１０Ｇに設けられた出力レーザ光を取り出すコネクタ等に接続される。
図２に示す例では、出力レーザ集光装置８０は、第２レンズ６４、ダイクロイックミラー６３、第３レンズ８１とで構成される。
伝送用光ファイバ９０の入射面には、出力レーザ集光装置８０にて集光された出力レーザ光Ｌｏｕｔを入射可能である。また、ガイド光源８５から出射される可視光線のガイド光Ｌｇの少なくとも一部を入射することも可能となるようにガイド光源８５が配置されている。ガイド光Ｌｇは、出力レーザ光Ｌｏｕｔを実際に照射する前の位置決め等に用いるものであり、ガイド光源８５から出射された全てのガイド光Ｌｇを伝送用光ファイバ９０に入射して伝送することが好ましいが、ガイド光Ｌｇの少なくとも一部を入射して伝送できればよい。
【００１５】
●［ガイド光源８５の配置位置の例（図３）］
次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、ガイド光源８５の配置位置と、ガイド光Ｌｇの光路の例について説明する。
伝送用光ファイバ９０は、入射角θ（第１入射角度に相当）以下の光を閉じ込めて伝送可能である。第３レンズ８１（出力レーザ集光装置に相当）は、前記入射角θよりも小さな入射角θ１（第２入射角度に相当）となるように、伝送用光ファイバ９０の入射面に、レーザ発生装置からの出力レーザ光Ｌｏｕｔを集光する（図３（Ａ）〜（Ｃ）参照）。
【００１６】
図３（Ａ）は、伝送用光ファイバ９０の入射面に向けて、ガイド光源８５からガイド光Ｌｇを集光して出射する例を示している。この場合の伝送用光ファイバ９０に対するガイド光Ｌｇの入射角を、角度θ２１〜角度θ２２（角度２１＜角度２２）とする。
好ましくは、角度θ１≦角度θ２１≦角度θ、且つ角度θ１≦角度θ２２≦角度θとなって（第２入射角度以上、且つ第１入射角度以下となって）、ガイド光Ｌｇが伝送用光ファイバ９０の入射面から入射されるように、ガイド光源８５の位置及び出射方向を調整する。この場合は、全てのガイド光Ｌｇを伝送用光ファイバ９０に入射して伝送することができ、ガイド光Ｌｇの漏れがない。
なお、ガイド光Ｌｇが、角度θ２１≦角度θ（ガイド光の少なくとも一部が入射角θ以下）となって伝送用光ファイバ９０の入射面に入射可能な位置にガイド光源８５が配置されていれば、少なくとも一部のガイド光Ｌｇを、出力レーザ光Ｌｏｕｔと同一光軸上に出射することができるので、ガイド光Ｌｇとしての目的を達成することができる。
【００１７】
図３（Ｂ）は、伝送用光ファイバ９０の入射面に向けて、ガイド光源８５から平行光のガイド光Ｌｇを出射する例を示している。この場合の伝送用光ファイバ９０に対するガイド光Ｌｇの入射角を角度θ２３とする。
好ましくは、角度θ１≦角度θ２３≦角度θとなって（第２入射角度以上、且つ第１入射角度以下となって）、ガイド光Ｌｇが伝送用光ファイバ９０の入射面から入射されるように、ガイド光源８５の位置及び出射方向を調整する。
なお、ガイド光Ｌｇが、角度θ２３≦角度θ（ガイド光の少なくとも一部が入射角θ以下）となって伝送用光ファイバ９０の入射面に入射可能な位置にガイド光源８５が配置されていればよい。
【００１８】
図３（Ｃ）は、伝送用光ファイバ９０の入射面に向けて、ガイド光源８５から平行光のガイド光Ｌｇを出射する例を示している。この場合の伝送用光ファイバ９０に対するガイド光Ｌｇの入射角を角度θ２４とする。なお図３（Ｃ）の例では、ガイド光Ｌｇは、ガイド光源８５から出射されて第３レンズ８１を通って伝送用光ファイバ９０の入射面に達しており、角度θ２４をより小さな角度にすることができる。
そして、ガイド光Ｌｇが、角度θ２４≦角度θ（ガイド光の少なくとも一部が入射角θ以下）となって伝送用光ファイバ９０の入射面に入射可能な位置にガイド光源８５を配置する。
【００１９】
以上に説明した本実施の形態におけるレーザ発振装置１０は、レーザ発生装置にて発生させた出力レーザ光Ｌｏｕｔと、ガイド光源８５からのガイド光Ｌｇとの双方の光を、伝送用光ファイバ９０の入射面に入射可能である。また、出力レーザ光Ｌｏｕｔは、その全てが伝送用光ファイバ９０に入射されて伝送されるように、伝送用光ファイバ９０の許容入射角度（第１入射角度に相当）以下の第２入射角度となるように集光されて伝送用光ファイバ９０に入射される。
また、ガイド光Ｌｇの少なくとも一部が第１入射角度以下となって伝送用光ファイバ９０の入射面に入射されるように、ガイド光源８５の位置及び出射方向が設定される。
なお、好ましくは、伝送用光ファイバ９０の入射面に、ガイド光Ｌｇが、第２入射角度以上であり且つ第１入射角度以下の角度となって入射されるように、ガイド光源８５の位置及び出射方向が設定される。
これにより、伝送用光ファイバ９０に、出力レーザ光Ｌｏｕｔとガイド光Ｌｇとを選択的に入射することが可能であり、伝送用光ファイバ９０の出射面から出射される出力レーザ光Ｌｏｕｔとガイド光との光軸を同一とすることができる。
【００２０】
本発明のレーザ発振装置１０は、本実施の形態で説明した外観、構成、各部品の配置等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、レーザ発生装置は、本実施の形態にて説明した構成に限定されず、種々のものを用いることができる。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のレーザ発振装置１０の一実施の形態を説明する透視図である。
【図２】レーザ発生装置の例とガイド光源８５の配置の例を説明する図である。
【図３】伝送用光ファイバ９０に入射される出力レーザ光Ｌｏｕｔとガイド光Ｌｇとの関係、及びガイド光源８５の位置の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０      レーザ発振装置
１０Ｅ    排気口
１０Ｃ    第２排気口
１０Ｇ    正面パネル
１０Ｎ    吸気口
１０Ｓ    脚部
２０      冷却ファン
３０、３２、３３      半導体レーザ放熱部材
３１      半導体レーザアレイ
５０、５１、５２      ファイバレーザ放熱部材
６０      励起レーザ集光装置
７０      ファイバレーザ用光ファイバ
８０      出力レーザ集光装置
８５      ガイド光源
９０      伝送用光ファイバ
Ｌｉｎ    励起レーザ光
Ｌｏｕｔ  出力レーザ光
Ｌｇ      ガイド光
【図１】
2008021910.tif 000003
【図２】
2008021910.tif 000004
【図３】
2008021910.tif 000005