(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形制御可能なパルスレーザ光を種レーザ光として発振出力する種レーザ発振部と、
所定の希土類元素を含むコアを有し、前記種レーザ発振部からの前記種レーザ光を一端より前記コアの中に入れて他端まで伝搬させる増幅用の光ファイバと、
前記増幅用光ファイバのコアの中で前記種レーザ光を増幅するために前記コアを励起するファイバコア励起部と、
前記増幅用光ファイバの他端より増幅された種レーザ光として取り出される加工用レーザ光を被加工物に向けて照射するレーザ出射部と、
前記加工用レーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部と
を具備し、
前記種レーザ発振部が、光学的に対向して配置された一対のミラーからなる光共振器と、前記光共振器内の光路上に配置された固体の活性媒質と、前記パルスレーザ光を生成するために前記活性媒質を励起する活性媒質励起部とを有し、
前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値を前記活性媒質励起部にフィードバックし、
前記活性媒質励起部が、第１の励起光をパルス発振で出力する第１のレーザダイオードと、前記第１のレーザダイオードを発光駆動する第１のレーザ電源部と、前記第１のレーザダイオードより発振出力された前記第１の励起光を前記活性媒質に集光照射する第１の光学レンズとを有し、
前記第１のレーザ電源部が、前記加工用レーザ光のレーザ出力波形に係る基準信号と前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値とに基づいて前記第１のレーザダイオードに対する駆動電流の波形またはピーク値を制御する、
レーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１のレーザダイオードを空冷式で冷却する第１の冷却部を有する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１の冷却部が前記第１のレーザダイオードと一緒に前記活性媒質を空冷式で冷却する、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記活性媒質を空冷式で冷却する第２の冷却部を有する、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記ファイバコア励起部が、
第２の励起光をパルス発振または連続発振で発振出力する第２のレーザダイオードと、
前記第２のレーザダイオードを発光駆動する第２のレーザ電源部と、
前記第２のレーザダイオードと前記増幅用光ファイバとを光学的に結合するための伝送用の光ファイバと
を有し、
前記第２のレーザダイオードより発振出力された前記第２の励起光を前記伝送用光ファイバに通して前記増幅用光ファイバの一端面または他端面に入射させる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第２のレーザダイオードを空冷式で冷却する第３の冷却部を有する、請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記冷却部はペルチュ素子を含む請求項２，３，４，６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ溶接やレーザマーキング等のレーザ加工に固体レーザがよく使われており、その中でもＹＡＧレーザが最も多く用いられている。従来一般の固体レーザは、希土類元素のイオンをドープしたブロック形状（典型的にはロッド状）の結晶を活性媒質とし、この結晶の側面または端面に励起光を照射して結晶中の活性元素を光学的にポンピングまたは励起し、結晶より軸方向に放出される所定波長の発振光線を光共振器で共振増幅してレーザ光を取り出すようにしている。励起光の光源は、以前は主にランプが用いられていたが、現在は半導体レーザつまりレーザダイオード（ＬＤ）が主流となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、最近の精密レーザ加工分野では、加工能力、加工精度、コストの面から、高出力のシングルモードのビームが得られる完全空冷式のレーザ加工装置が求められている。シングルモードは、ビーム形状が円形でパワー密度が中心に集中しているモードであり、集光性に優れ、精密加工に適している。
【０００４】
しかしながら、従来の固体レーザにおいては、空冷タイプのシングルモードレーザが１０Ｗレベル以下に限られており、それ以上の出力を得るにはチラークーラなどの水冷式を用いるほかなかった。すなわち、空冷仕様の励起用ＬＤは、光共振器の構造上その近くに配置される結晶（活性媒質）に空冷による放熱の影響を与えやすいため、放熱量の多い高出力タイプのもの（たとえば、多数のＬＤ素子からなるアレイ構造またはスタック構造のもの）を使用するのは難しい。この点、水冷仕様の励起用ＬＤは高出力タイプであっても、結晶に対する熱影響は少ない。もっとも、水冷式は、チラークーラを必要とし、イニシャルコストはもちろんランニングコストの大きいことが最大の弱点である。
【０００５】
さらに、従来の固体レーザは、光／光変換効率が低いため、高出力化のために励起用ＬＤのパワーを上げてもその割には発振出力レーザ光のパワーが大して上がるわけでもなく、むしろレーザ発振器内で損失が増える度合いの方が大きい。また、ＬＤ光を結晶（活性媒質）の端面に集光照射して光学的に励起する端面励起方式は、励起用ＬＤを高出力にすることによって、結晶に過大な熱負荷を与えてしまい、結晶の損傷ないし劣化を来たしやすい。一方、ＬＤ光を結晶の側面に照射する側面励起方式は、結晶の損傷劣化が少ない反面、ビーム品質が低く、特にシングルモードのビームを得るのは非常に難しい。
【０００６】
さらに、高出力化のために励起用ＬＤに供給する駆動電流を大きくするほど、高速・精細な電流制御が難しくなり、ＬＤ光のパワーひいては発振出力レーザ光のパワーを設定通りに制御するのも難しくなる。
【０００７】
上記のような従来技術の問題は、レーザ発振器内にＱスイッチを設けるレーザマーキング装置において特に顕著である。すなわち、Ｑスイッチパルスレーザ光のピークパワーは非常に高いため、高出力化、特にシングルモードの高出力化に際しては、光共振器ミラーやＱスイッチにレーザ耐性の高い高価なものを使用しなくてはならない。さらには、Ｑスイッチまで水冷仕様にすることでレーザ発振器のコストが一層増大することや、高出力化に伴ってパルス１発毎の安定性が低下してピークパワーがばらつく（結果としてレーザ加工品質が低下する）などの問題もある。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、高出力のシングルモード加工用レーザ光が容易に得られるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の別の目的は、高効率、高出力および高安定のレーザを完全空冷式で実現するレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、波形制御可能なパルスレーザ光を種レーザ光として発振出力する種レーザ発振部と、所定の希土類元素を含むコアを有し、前記種レーザ発振部からの前記種レーザ光を一端より前記コアの中に入れて他端まで伝搬させる増幅用の光ファイバと、前記増幅用光ファイバのコアの中で前記種レーザ光を増幅するために前記コアを励起するファイバコア励起部と、前記増幅用光ファイバの他端より増幅された種レーザ光として取り出される加工用レーザ光を被加工物に向けて照射するレーザ出射部と、前記加工用レーザ光のレーザ出力を測定するレーザ出力測定部とを具備し、前記種レーザ発振部が、光学的に対向して配置された一対のミラーからなる光共振器と、前記光共振器内の光路上に配置された固体の活性媒質と、前記パルスレーザ光を生成するために前記活性媒質を励起する活性媒質励起部とを有し、前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値を前記活性媒質励起部にフィードバックし、前記活性媒質励起部が、第１の励起光をパルス発振で出力する第１のレーザダイオードと、前記第１のレーザダイオードを発光駆動する第１のレーザ電源部と、前記第１のレーザダイオードより発振出力された前記第１の励起光を前記活性媒質に集光照射する第１の光学レンズとを有し、前記第１のレーザ電源部が、前記加工用レーザ光のレーザ出力波形に係る基準信号と前記レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値とに基づいて前記第１のレーザダイオードに対する駆動電流の波形またはピーク値を制御する。
【００１１】
上記構成においては、増幅用光ファイバのコアをファイバコア励起部により励起しながら、そこに種レーザ発振部で生成された種レーザ光を一端から入れて他端まで伝搬させることにより、コアの中で種レーザ光を高出力の加工用レーザ光に増幅または変換することができる。こうして、増幅用光ファイバより取り出された加工用レーザ光がレーザ出射部により被加工物に照射される一方で、レーザ出力測定部が該加工用レーザ光のレーザ出力を測定し、そのレーザ出力測定値を種レーザ発振部にフィードバックする。種レーザ発振部がそのレーザ出力測定値を基準値と比較して、その比較誤差に基づいて種レーザ光のレーザ出力に補正をかけると、それに対応して加工用レーザ光のレーザ出力にも補正がかかる。種レーザ発振部は、小出力レーザとして構成できるので、種レーザ光のレーザ出力を高速・精細に可変制御できるだけでなく、空冷仕様でシングルモードの種レーザ光を生成することも容易に実現できる。
【００１４】
本発明においては、活性媒質励起部が、第１の励起光を連続発振で出力する第１のレーザダイオードと、この第１のレーザダイオードを発光駆動する第１のレーザ電源部と、この第１のレーザダイオードより発振出力された第１の励起光を活性媒質に集光照射する第１の光学レンズとを有する。そして、第１のレーザ電源部が、加工用レーザ光のレーザ出力に係る基準値とレーザ出力測定部からのレーザ出力測定値とに基づいて第１のレーザダイオードに対する駆動電流の電流値を制御する。本発明においては、種レーザ光のレーザ出力を低くしてよいで、第１のレーザダイオードは小出力タイプのものでよく、第１のレーザ電源部は小さな駆動電流で第１のレーザダイオードを発光駆動することができる。第１のレーザダイオードの放熱量は少なく、空冷機構を小型化できる。シングルモードの種レーザ光を得るには、第１のレーザダイオードで生成した第１の励起光を活性媒質の一端面に集光入射させる端面励起方式が好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、種レーザ光として波形制御可能なパルスレーザ光を発振出力するように種レーザ発振部を構成する。そして、種レーザ発振部が、光学的に対向して配置された一対のミラーからなる光共振器と、この光共振器内の光路上に配置された固体の活性媒質と、パルスレーザ光を生成するために活性媒質を励起する活性媒質励起部とを有し、レーザ出力測定部からのレーザ出力測定値を活性媒質励起部にフィードバックするように構成される。この場合、活性媒質励起部が、第１の励起光をパルス発振で出力する第１のレーザダイオードと、この第１のレーザダイオードを発光駆動する第１のレーザ電源部と、第１のレーザダイオードより発振出力された第１の励起光を活性媒質に集光照射する第１の光学レンズとを有する。そして、第１のレーザ電源部が、加工用レーザ光のレーザ出力波形に係る基準信号とレーザ出力測定部からのレーザ出力測定値とに基づいて第１のレーザダイオードに対する駆動電流の波形またはピーク値を制御する。
【００１６】
また、本発明の好適な一態様においては、第１のレーザダイオードを空冷方式で冷却する第１の冷却部が設けられる。この第１の冷却部は、第１のレーザダイオードと一緒に活性媒質を空冷方式で冷却することもできる。あるいは、第１の冷却部と別に、活性媒質を空冷方式で冷却する第２の冷却部を設けることも可能である。
【００１７】
本発明の好適な一態様によれば、ファイバコア励起部が、第２の励起光をパルス発振または連続発振で発振出力する第２のレーザダイオードと、この第２のレーザダイオードを発光駆動する第２のレーザ電源部と、第２のレーザダイオードと増幅用光ファイバとを光学的に結合するための伝送用の光ファイバとを有し、第２のレーザダイオードより発振出力された第２の励起光を伝送用光ファイバに通して増幅用光ファイバの一端面または他端面に入射させる。このようなファイバカップリングＬＤ励起方式により、ファイバコア励起部を任意の位置に、特に加工場所からも種レーザ発振部からも離れた場所に設置することができる。
【００１８】
また、ファイバコア励起部においても、第２のレーザダイオードを空冷方式で冷却することができる。すなわち、種レーザ発振部に対する放熱の影響を回避できるので、第２のレーザダイオードを大出力レーザに構成しても、空冷方式で対応することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレーザ加工装置によれば、上記のような構成により、高出力のシングルモード加工用レーザ光を容易に得ることが可能であり、高効率、高出力および高安定のレーザを完全空冷式で実現することも可能である。このことによって、レーザ加工能力および精度の向上とコスト低減をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、レーザマーキング装置として構成されており、増幅用の光ファイバ（以下「アンプファイバ」と称する。）１０、種レーザ発振部１２、ファイバコア励起部１４、レーザ出射部１６、加工テーブル１８、制御部２０、光センサ６４等を有している。
【００２２】
アンプファイバ１０は、図示省略するが、希土類元素たとえばイッテルビウム（Ｙｂ）のイオンをドープしたたとえば石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、コアを後述する種レーザ光ＳＢの伝播光路とし、クラッドを後述するコア励起光ＦＢの伝播光路としている。このアンプファイバ１０の長さは任意に、たとえば数ｍに選ばれてよい。
【００２３】
種レーザ発振部１２は、ＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光（波長１０６４ｎｍ）を発振出力するＹＡＧレーザ発振器として構成されており、光学的に対向して配置された一対のミラー２２，２４からなる光共振器内に直線配列型でＹＡＧロッド（活性媒質）２６とＱスイッチ２８とを配置している。Ｑスイッチ２８は、たとえば音響光学スイッチからなり、制御部２０の制御の下でＱスイッチドライバ３０により所定の周波数でスイッチングされる。
【００２４】
この種レーザ発振部１２は、ＹＡＧロッド２６を励起するために端面励起方式を採っている。より詳細には、光共振器の全反射ミラー２２の背後に励起光源としてレーザダイオード（ＬＤ）３２を配置し、この励起用ＬＤ３２からの活性媒質励起光ＥＢを集光レンズ３４で集光してＹＡＧロッド２６の一端面に照射するようにしている。全反射ミラー２２には、励起光ＥＢの波長に対して非反射性の膜がコーティングされている。
【００２５】
ＬＤ３２は、ＬＤ電源３６により発光駆動され、励起光ＥＢとしてたとえば波長８０８ｎｍのレーザ光を連続発振で出力し、この励起光ＥＢのエネルギーによってＹＡＧロッド２６を連続的または持続的にポンピングする。この連続励起により光共振器内にエネルギーを蓄積してＱスイッチ２８をスイッチングさせると、光共振器内でジャイアントパルス発振が起こって、ピークパワーのきわめて高いＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光が光共振器の出力ミラー２４から出力される。
【００２６】
このようにして種レーザ発振部１２より発振出力されるＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光は、種レーザ光ＳＢとしてアンプファイバ１０に導入される。より詳細には、種レーザ発振部１２のレーザ出射口にアンプファイバ１０の一端面１０ａが光軸を合わせて対向配置され、両者の間に入射光学系のビームエクスパンダ３８と集光レンズ４０が設けられている。種レーザ発振部１２からのＱスイッチパルスのＹＡＧレーザ光つまり種レーザ光ＳＢは、ビームエクスパンダ３８でビーム径を拡げてから集光レンズ４０を通ってアンプファイバ１０のコア端面１０ａに集光入射するようになっている。
【００２７】
このレーザ加工装置においては、後述するようにアンプファイバ１０内で種レーザ光ＳＢを所定の増幅率で増幅して被加工物Ｗ向けの加工用レーザ光ＭＢを生成するので、種レーザ光ＳＢのレーザ出力（実効値）を非常に低い値（たとえば１Ｗ程度）に設定することが可能であり、それに関連して種レーザ発振部１２を小出力の固体レーザとして構成し、特に励起光源３２には小出力（たとえば２Ｗ程度）のＬＤを使用することができる。
【００２８】
このように、種レーザ発振部１２は小出力のＹＡＧレーザであり、しかも端面励起方式を採るので、シングルモードの種レーザ光ＳＢを容易に得ることができる。しかも、レーザ発振の安定性ひいてはシングルモードの安定性を高めるための冷却部４２を空冷式に構成することができる。ＬＤ３２は小出力なので、そこからの放熱がＹＡＧロッド２６に影響を与えるおそれは非常に少ない。
【００２９】
この冷却部４２は、図示省略するが、冷却対象の部品に熱的に結合されたペルチェ素子、放熱器および空冷ファン等で構成され、制御部２０の制御の下で冷却対象部品を一定の温度に温調する。冷却対象部品として、ＬＤ３２は必須であるが、ＹＡＧロッド２６およびＱスイッチ２８は熱負荷ないし発熱量が少ないため、冷却対象から外すことも可能である。あるいは、種レーザ発振部１２の全体または一部を熱伝導性の共通ベース部材に搭載し、共通ベース部材を介して各部を共通の冷却機構によって冷却する構成も可能である。
【００３０】
いずれにせよ、空冷仕様で十分であり、チラークーラなどの水冷式までは不要である。したがって、Ｑスイッチ２８やＱスイッチドライバ３０も、水冷仕様の高ＲＦ出力タイプのものを使わなくて済む。また、光共振器ミラー２２，２４も、レーザ耐性の大きい（コーティング膜の焼損し難い）高価なミラーを使わなくて済む。総じて、種レーザ発振部１２内は熱ストレスが小さいため、各部に小型で安価な部品を使用することができる。
【００３１】
ファイバコア励起部１４は、いわゆるファイバカップリングＬＤの構成を採っており、ＬＤユニット４４、伝送用の光ファイバ（以下、「伝送ファイバ」と称する。）４６、光学レンズ４８，５０，５２を有している。ＬＤユニット４４は、任意の場所、特に種レーザ発振部１２やレーザ出射部１６（加工場所）から離れた場所に設置可能であり、たとえば波長９８０ｎｍのコア励起用のレーザ光ＦＢを連続発振で出力するレーザダイオード（ＬＤ）５４や、このＬＤ５４を発光駆動するＬＤ電源５６、ＬＤ５４を冷却する空冷式の冷却部５８等を備えている。ＬＤ電源５６および冷却部５８の各動作は制御部２０によって制御される。
【００３２】
ＬＤ５４は、たとえば５０〜８０Ｗ程度の比較的大きなパワーでコア励起光ＦＢを生成するために、ＬＤ素子を一次元または二次元に多数配列してなる比較的大規模なアレイ構造またはスタック構造を採る。冷却部５８は、図示省略するが、ＬＤ５４に熱的に結合されたペルチェ素子、放熱器および空冷ファン等からなり、上記のような比較的大規模のＬＤ５４を冷却するうえで比較的大掛かりな空冷構造となり、放熱量も多い。しかし、種レーザ発振部１２から離れているので、冷却部５８からの放熱が種レーザ発振部１２（特に活性媒質のＹＡＧロッド２６）に影響を与えることはない。
【００３３】
ＬＤ５４より出射された励起光ＦＢは、集光レンズ４８を通って伝送ファイバ４６の一端面４６ａに集光入射する。伝送ファイバ４６は、たとえばＳＩ（ステップインデックス）形ファイバからなり、ＬＤユニット４４側で取り込んだコア励起光ＦＢをアンプファイバ１０の他端付近まで伝送する。
【００３４】
伝送ファイバ４６の他端面４６ｂは、コリメートレンズ５０，集光レンズ５２および折り返しミラー６０を介してアンプファイバ１０の他端面１０ｂに光学的に結合されている。折り返しミラー６０は、伝送ファイバ４６の端面４６ｂの光軸とアンプファイバ１０の端面１０ｂの光軸とが交差する位置に所定の角度または向きで配置されており、コア励起光ＦＢの波長に対して反射性の膜と加工用レーザ光ＭＢの波長に対して非反射性の膜とをコーティングしている。伝送ファイバ４６の端面４６ｂから出射されたコア励起光ＦＢは、コリメートレンズ５０で平行光にコリメートされ，集光レンズ５２で集光させられ、折り返しミラー６０で光路を直角に曲げてアンプファイバ１０の端面１０ｂに入射する。
【００３５】
アンプファイバ１０においては、上記のように、その一端面１０ａに種レーザ発振部１２からのＱスイッチパルスの種レーザ光ＳＢが入り、他端面１０ｂにファイバコア励起部１４からの連続発振のコア励起光ＦＢが入る。種レーザ光ＳＢは、コアとクラッドとの境界面での全反射によって閉じ込められながらコアの中を軸方向にファイバ他端面１０ｂ側に向って伝搬する。一方、コア励起光ＦＢは、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながらアンプファイバ１０の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中のＹｂイオンを光励起する。こうして、種レーザ光ＳＢは、アンプファイバ１０を伝搬する間に活性状態のコアの中でたとえば３０Ｗ程度のレーザ出力（平均出力）を有するまでに増幅され、高出力の加工用レーザ光ＭＢとしてアンプファイバ１０の他端面１０ｂより外へ出る。もちろん、この加工用レーザ光ＭＢは、種レーザ光ＳＢと同じ波長（１０６４ｎｍ）のＹＡＧレーザ光である。
【００３６】
アンプファイバ１０は、口径が１０μｍ程度、長さが数メートル程度の細長いコアに種レーザ光ＳＢを閉じ込めて増幅するので、ビーム径が細くてビーム広がり角の小さな加工用レーザ光ＭＢを取り出すことができる。しかも、アンプファイバ１０の端面１０ｂに入射したコア励起光ＦＢがアンプファイバ１０の中で長い光路を伝搬する間に何度もコアを横切って励起エネルギーを使い果たすので、非常に高い効率で低出力（たとえば１Ｗ）の種レーザ光ＳＢを高出力（たとえば３０Ｗ）の加工用レーザ光ＭＢまで増幅することができる。
【００３７】
加えて、アンプファイバ１０のコアは熱レンズ効果を起こさないため、ビームモードが非常に安定しており、特別な冷却は要らない。したがって、種レーザ光ＳＢのシングルモードをアンプファイバ１０内でも安定に保ったまま増幅して、シングルモードの加工用レーザ光ＭＢを得ることができる。
【００３８】
なお、コア励起光ＦＢは、アンプファイバ１０内でそのレーザエネルギーを殆ど使い果たし、その光強度を相当減衰させた状態でアンプファイバ１０の一端面１０ａから外へ出る。アンプファイバ１０を通り抜けたこの用済みのコア励起光ＦＢを側方へ外すために、入射光学系３８，４０の光路上に折り返しミラー（図示せず）を斜めに配置してもよい。
【００３９】
上記のようにアンプファイバ１０の端面１０ｂより光軸上に出たＱスイッチパルスの加工用レーザ光ＭＢは、折り返しミラー６０をまっすぐ透過し、たとえばベントミラー６４で光路を変えて出射ユニット１６に入る。
【００４０】
出射ユニット１６には、ガルバノメータ・スキャナやｆθレンズなどが搭載されている。ガルバノメータ・スキャナは、直交する２方向に首振り運動の可能な一対の可動ミラーを有しており、制御部２０の制御の下で種レーザ発振部１２のＱスイッチング動作に同期して両可動ミラーの向きを所定角度に制御することで、アンプファイバ１０からのＱスイッチパルスの加工用レーザ光ＭＢを加工テーブル１８上の被加工物Ｗ表面の所望の位置に集光照射する。被加工物Ｗの表面に施されるマーキング加工は、典型的には文字や図形等を描画するものであるが、トリミング等の表面除去加工等も可能である。
【００４１】
この実施形態では、Ｑスイッチパルスの加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力を測定するために、たとえばベントミラー６２の付近または背後に光センサ６４が設けられる。この光センサ６４は、たとえばフォトダイオードからなる光電変換素子を有し、ベントミラー６２の背後に漏れた光ＬMBを受光して、加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力（たとえばピークパワーまたは平均出力）を表す電気信号（レーザ出力検出値）ＪMBを発生する。この光センサ６４より得られるレーザ出力検出値ＪMBは、種レーザ発振部１２のＬＤ電源３６に送られる。
【００４２】
ＬＤ電源３６は、制御部２０より加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力に係る設定値Ｐsをフィードバック制御の基準値として受け取るとともに、上記のように光センサ６４からのレーザ出力検出値ＪMBをフィードバック帰還信号として受け取る。そして、各々のＱスイッチパルス毎に、両者Ｐs，ＪMBを比較して誤差を求め、その誤差を次のＱスイッチングで零に近づけるようにＬＤ３２に対する駆動電流ＩLDを制御する。
【００４３】
たとえば、図２に示すように、或るＱスイッチパルスにおいてレーザ出力検出値ＪMBが設定値Ｐsよりも低かったときは、その誤差の大きさに応じてＬＤ駆動電流（定電流）ＩLDの電流値を増大させる。ここで、ＬＤ３２は小出力ＬＤであり、その駆動電流ＩLDは小さく、高い応答速度で任意に可変制御できる。つまり、Ｑスイッチ周波数を相当高くしても、十分余裕をもって各サイクルのＱスイッチング動作にフィードバック制御をかけられる。こうして、駆動電流ＩLDを適度に増大させることにより、次のＱスイッチングで生成される種レーザ光ＳＢのレーザ出力が前回より幾らか高くなり、それに対応する加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力も前回より幾らか高くなって基準値Ｐsに近づく。
【００４４】
このように、Ｑスイッチパルスの１発毎に光センサ６４が加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力をＬＤ電源３６にフィードバックし、これに応答してＬＤ電源３６が小出力ＬＤ３２に対する駆動電流ＩLDを高速に可変制御して、次のＱスイッチングで種レーザ光ＳＢのレーザ出力に負帰還の補正をかける。そうすると、その種レーザ光ＳＢに対応してアンプファイバ１０から取り出される高出力の加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力にも負帰還の補正がかかり、パルス１発１発のレーザパワー、レーザエネルギーが設定値付近に安定化する。このようなレーザパワー、レーザエネルギーの安定化と上記のようなシングルモードとが相俟って、レーザ加工品質（特に加工能力、加工精度）の大幅な向上を実現できる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００４６】
たとえば、上記した実施形態はＱスイッチング方式のレーザ加工装置に係るものであったが、本発明はＱスイッチング方式に限定されるものではない。たとえば、図３に示すように、種レーザ発振部１２においてＱスイッチ２８を省く構成も可能である。この装置構成においても、制御部２０の制御の下でＬＤ電源３６が励起用ＬＤ３２に供給する駆動電流ＩLDを任意のパルス波形に制御することで、種レーザ発振部１２に種レーザ光ＳＢとしてパルスレーザ光を生成させ、ひいてはアンプファイバ１０から加工用レーザ光ＭＢとしてパルスレーザ光を取り出すことができる。この場合も、パルスの１発毎に光センサ６４が加工用レーザ光ＭＢのレーザ出力を測定して、そのレーザ出力測定値ＪMBをＬＤ電源３６にフィードバックしてよい。
【００４７】
たとえば、図４に示すように、或るパルスにおいてレーザ出力検出値ＪMBが設定値Ｐsよりも低かったときは、その誤差の大きさに応じてＬＤ駆動電流（パルス電流）ＩLDの電流値を次のパルスで増大させる。この場合も、ＬＤ３２が小出力ＬＤなので  ＬＤ電源３６はパルス駆動電流ＩLDを高速かつ精細に波形制御することができる。こうして、フィードバック制御で補正されたパルス波形の駆動電流ＩLDに対応するパルス波形の種レーザ光ＳＢが種レーザ発振部１２より発振出力され、この種レーザ光ＳＢに対応するパルス波形の加工用レーザ光ＭＢがアンプファイバ１０より取り出される。こうして、Ｑスイッチを用いなくても、パルスの加工用レーザ光ＭＢを生成して各種レーザ加工に用いることができる。
【００４８】
特に、レーザ溶接などのように被加工物に対する入熱の大きいレーザ加工には、一般にパルス幅０．１ｍｓ以上のノーマルパルスまたはロングパルスのパルスレーザ光を用いるが好ましい。この場合は、ＬＤ駆動電流ＩLDを任意の波形を有するロングパルスのパルス電流とすることで、そのロングパルスの駆動電流ＩLDに対応するロングパルスの種レーザ光ＳＢを種レーザ発振部１２で生成し、この種レーザ光ＳＢに対応するロングパルスの加工用レーザ光ＭＢをアンプファイバ１０より取り出し、このロングパルスの加工用レーザ光ＭＢを被加工物Ｗに照射して所望のレーザ溶接を行うことができる。このようなロングパルス方式では、光センサ６４で得られるレーザ出力測定値ＪMBをＬＤ電源３６にフィードバックし、リアルタイムで駆動電流ＩLDの波形制御ひいては加工用レーザ光ＭＢの波形制御を行うことも可能である。なお、種レーザ発振部１２で種レーザ光ＳＢを単発的または断続的に生成する場合は、それに同期してファイバコア励起部１４側もコア励起光ＦＢを単発的または断続的に生成してよい。
【００４９】
また、図３に示すように、レーザ出射部１６を、ガルバノメータ・スキャナおよびｆθレンズからなるスキャニング機構に代えて、コリメートレンズ６６、シャッタ６８および集光レンズ７０からなる固定出射型（非スキャニング型）に構成することも可能である。さらに、加工テーブル１８にＸＹテーブル機構、昇降機構、θ回転機構等を設ける構成も可能である。
【００５０】
また、図３に示すように、ファイバコア励起部１４を種レーザ発振部１２と共通にアンプファイバ１０の片側端面１０ａに光学的に結合する構成も可能である。この場合、折り返しミラー６０は種レーザ光ＳＢ側の集光レンズ４０とアンプファイバ１０の一端面１０ａとの間に配置される。種レーザ発振部１２からの種レーザ光ＳＢは、ビームエクスパンダ３８でビーム径を拡げてから集光レンズ４０で集光され、折り返しミラー６０をまっすぐ透過してアンプファイバ１０のコア端面１０ａに集光入射する。一方、伝送ファイバ４６の端面４６ｂから出射されたコア励起光ＦＢは、コリメートレンズ５０で平行光にコリメートされ，集光レンズ５２で集光させられ、折り返しミラー６０で光路を直角に曲げてアンプファイバ１０の端面１０ａに入射する。アンプファイバ１０内の各光線の伝搬や増幅等の作用は実質的に上記実施形態と同じであり、やはりアンプファイバ１０の他端１０ｂより高出力の加工用レーザ光ＭＢが取り出される。
【００５１】
また、上記した実施形態は種レーザ発振部１２にＹＡＧレーザを用いたが、他の形式または方式のレーザも使用可能であり、種レーザ光および励起光の波長も任意に選べる。上記実施形態のレーザ加工装置は完全空冷式であったが、一部を水冷式にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態におけるレーザ加工装置の一作用を示す波形図である。
【図３】別の実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態におけるレーザ加工装置の一作用を示す波形図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    増幅用光ファイバ（アンプファイバ）
１２    種レーザ発振部
１４    ファイバコア励起部
１６    出射ユニット
２０    制御部
２２，２４    光共振器ミラー
２６    活性媒体（ＹＡＧロッド）  
２８    Ｑスイッチ
３０    Ｑスイッチドライバ
３２    レーザダイオード（ＬＤ）
３６    ＬＤ電源
３８    ビームエクスパンダ
４０，４８，５２    集光レンズ
４４    ＬＤユニット
４６    伝送用光ファイバ（伝送ファイバ）
５４    ＬＤ
５６    ＬＤ電源
６０    折り返しミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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