(57)【要約】  ファイバ結合装置は、筐体と、筐体に設けられたウインドウとを備える。このファイバ結合装置は、レーザ光入口を通して外部の複数のレーザ光源からそれぞれ入射される複数のレーザ光を一括して少なくともファイバに導くように構成されている。筐体はレーザ光入口から複数のレーザ光が入射されるように構成されている。ウインドウは、レーザ光入口に正対するように筐体の内部に設けられている。このファイバ結合装置は、光軸の調整時にファイバ結合装置の取り外しを不要とすることができる。
2017159439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体に設けられたウインドウとを備えたファイバ結合装置であって、
前記ファイバ結合装置は、レーザ光入口を通して外部の複数のレーザ光源からそれぞれ入射される複数のレーザ光を一括して少なくとも第１のファイバに導くように構成されており、
前記筐体は前記レーザ光入口から前記複数のレーザ光が入射されるように構成されており、
前記ウインドウは、前記レーザ光入口に正対するように前記筐体の内部に設けられている、ファイバ結合装置。
【請求項２】
前記複数のレーザ光源は前記レーザ光入口から前記複数のレーザ光を入射方向にそれぞれ入射させ、
前記ウインドウは、前記レーザ光入口から前記入射方向に位置する、請求項１に記載のファイバ結合装置。
【請求項３】
前記複数のレーザ光を前記第１のファイバに導く第１の光路と前記ウインドウに導く第２の光路とに選択的に切り替える第１のミラーをさらに備えた、請求項１に記載のファイバ結合装置。
【請求項４】
前記複数のレーザ光を前記第１のファイバに導くファイバ結合モジュールをさらに備えた、請求項３に記載のファイバ結合装置。
【請求項５】
前記ファイバ結合装置は、前記複数のレーザ光を一括して前記第１のファイバと第２のファイバとに導くように構成されており、
前記複数のレーザ光を前記第２のファイバに導く第３の光路と前記第２の光路とに選択的に切り替える第２のミラーと、
前記複数のレーザ光を前記第１のファイバに導く第１のファイバ結合モジュールと、
前記複数のレーザ光を前記第２のファイバに導く第２のファイバ結合モジュールと、
をさらに備えた、請求項３に記載のファイバ結合装置。
【請求項６】
前記ウインドウを透過するレーザ光を吸収するビームダンパをさらに備えた、請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバ結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ伝送型レーザ加工機に用いられるファイバ結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光出力が数キロワットを超える高出力レーザ加工機が普及し、種々の生産現場で使用されている。なかでも、高出力レーザ光をファイバに導光して伝送し、加工に用いるファイバ伝送型レーザ加工機の普及が著しい。【０００３】
高出力化に対して、レーザ光を出射する光源であるレーザ発振器自体の高出力化する手法、つまり、単一レーザ光源の高出力化、とは別に、複数のレーザ光源から出射するレーザ光を空間的に加算することで高出力化したレーザ発振器が知られている。この空間的に加算したレーザ光を、ファイバ結合装置を用いてファイバに導光して伝送して加工に使用している（例えば、特許文献１を参照）。【０００４】
また、レーザ光源を変更、交換して用いる場合のファイバ結合装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。【０００５】
図４は従来技術の係るファイバ結合装置１００の断面図である。ファイバ結合装置１００は、複数のレーザ光源から成るレーザ発振器のレーザ光出口に装着されている。ファイバ結合装置１００に内包している集光レンズ１４２は、調整ネジ１４６によってレンズ筒１４０を介して調整可能に保持されている。プロセスファイバ１２２は、調整ネジ１４６によってコネクタ筒１６０とコネクタ１６４とを介して調整可能に保持されている。コネクタ筒１６０には、コネクタ１６４に正対するカバーガラス１２０が設けられている。【０００６】
ファイバ結合装置１００の動作を説明する。複数のレーザ発振器から出射する複数のレーザ光はファイバ結合装置１００に入射し、調整ネジ１４６によって調整される集光レンズ１４２により集光され、調整ネジ１４６によって調整されるプロセスファイバ１２２に導光されている。【０００７】
複数のレーザ光源のうちの特定のレーザ光源だけを以下の方法で交換する。コネクタ筒１６０を外し、あるいは、ファイバ結合装置１００を複数のレーザ発振器から外した後にレンズ筒１４０を外し、上記特定のレーザ光源を交換した後、再びコネクタ筒１６０を、あるいは、レンズ筒１４０を戻したファイバ結合装置１００を、複数のレーザ発振器に装着してから、集光レンズ１４２、あるいは、プロセスファイバ１２２を調整して復旧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３８６０３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２６０４５４号明細書
【発明の概要】
【０００９】
ファイバ結合装置は、筐体と、筐体に設けられたウインドウとを備える。このファイバ結合装置は、レーザ光入口を通して外部の複数のレーザ光源からそれぞれ入射される複数のレーザ光を一括して少なくともファイバに導くように構成されている。筐体はレーザ光入口から複数のレーザ光が入射されるように構成されている。ウインドウは、レーザ光入口に正対するように筐体の内部に設けられている。
【００１０】
このファイバ結合装置は、光軸の調整時にファイバ結合装置の取り外しを不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は実施の形態１に係るファイバ結合装置の外観斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態１に係るファイバ結合装置の構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態１に係るファイバ結合装置の構成図である。
【図３Ａ】図３Ａは実施の形態２に係るファイバ結合装置の構成図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは実施の形態２に係るファイバ結合装置の構成図である。
【図４】図４は従来のファイバ結合装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るファイバ結合装置１００１の外観斜視図である。図２Ａと図２Ｂはファイバ結合装置１００１の概略図である。図１と図２Ａと図２Ｂにおいて、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とを定義する。Ｘ軸に沿ってＸ軸の正方向と、Ｘ軸の正方向の反対の負方向とを定義する。Ｙ軸に沿ってＹ軸の正方向と、Ｙ軸の正方向の反対の負方向とを定義する。Ｚ軸に沿ってＺ軸の正方向と、Ｚ軸の正方向の反対の負方向とを定義する。図２ＡはＺ軸の正方向から見たファイバ結合装置１００１の構成部材の配置を示し、図２ＢはＹ軸の負方向から見たファイバ結合装置１００１の構成部材の配置を示す。
【００１３】
レーザ発振器４０は、レーザ発振器モジュールであるレーザ光源１１、１２と、レーザ光源１１、１２からそれぞれ出射されたレーザ光を出射するレーザ光合成モジュール１３とを備える。レーザ光合成モジュール１３は、レーザ光源１１、１２からＺ軸の負方向にそれぞれ出射するレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を、空間的に並んだ２つのピークを有する光強度分布をもつレーザ光１０に合成してＸ軸の正方向に出射する。レーザ光出口３４ｄから合成されたレーザ光１０が出射される。
【００１４】
レーザ光源１１とレーザ光源１２は、近赤外波長の高出力レーザであり、本実施の形態では、中心波長９７６ｎｍで１ｋＷのパワーのレーザ光を出射する。
【００１５】
レーザ光合成モジュール１３は、レーザ光源１１が出射する１ｋＷの光出力のレーザ光Ｌａ１１をＸ軸の正方向に曲げる合成ミラー３１と、レーザ光源１２が出射する１ｋＷの光出力のレーザ光Ｌａ１２をＸ軸の正方向に曲げる合成ミラー３２とを備えている。
【００１６】
レーザ発振器４０のレーザ光出口３４ｄには、合成されたレーザ光１０を折り曲げて光路を変えてレーザ光を伝送するベンドモジュール３９と、レーザ光１０をファイバに導くファイバ結合モジュール１４と、レーザ光１０を吸収するビームダンパ３８とを備えるファイバ結合装置１００１が装着されている。なお、レーザ発振器４０とファイバ結合装置１００１とは、レーザ発振器４０のレーザ光出口３４ｄとファイバ結合装置１００１のレーザ光入口３４ｆとを接続する。
【００１７】
ベンドモジュール３９内にはベンドミラー１６が配置されている。ベンドミラー１６は、３０ミリメートル四方の矩形状を有して３ミリメートルの厚みを有する角形の平行平板の石英よりなり、表面に高反射コートが施されている。ベンドミラー１６はＹ軸の正方向の位置Ｐ１と、位置Ｐ１からＹ軸の負方向の位置Ｐ２に位置するように移動することができる。ベンドミラー１６は、所望の時に位置Ｐ１に位置して、レーザ光１０の光路をＸ軸の正方向からＹ軸の正方向に変えたり、あるいは、所望の時に位置Ｐ２に位置させてレーザ光１０をＸ軸の正方向に直進させたりすることができる。すなわち、ベンドミラー１６は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２すなわちレーザ光１０をファイバ１５に導く光路Ｌｒ１とウインドウ３０に導く光路Ｌｒ２とに選択的に切り替える。
【００１８】
ファイバ結合装置１００１は、レーザ光出口３４ｄに面してレーザ光１０が入射するように構成された筐体９１と、筐体９１に設けられたウインドウ３０とを備える。ファイバ結合装置１００１の筺体９１は、レーザ発振器４０のレーザ光出口３４ｄに接続されたレーザ光入口３４ｆを有する。レーザ光１０はレーザ光入口３４ｆから筺体９１内に入射する。ウインドウ３０はレーザ光出口３４ｄ（レーザ光入口３４ｆ）に正対しており、レーザ光１０を透過させることができるように、レーザ光１０の中心波長（９７６ｎｍ）に対して低い反射率を有する低反射コートが施されている。ウインドウ３０は直径３０ミリメートルで厚さ２ミリメートルの円板形状を有する石英よりなる。ウインドウ３０を通してレーザ光１０を観察できる。ベンドミラー１６で反射されずに直進したレーザ光１０はウインドウ３０を透過する。
【００１９】
ファイバ結合装置１００１は、ベンドミラー１６を駆動するためのモータ１９とシャフト１８とベンドミラーホルダ１７とを備える。ベンドミラー１６はベンドミラーホルダ１７に固定しており、ベンドミラーホルダ１７はシャフト１８を介してモータ１９に接続されているので、指令に応じて回転するモータ１９によって移動することができる。
【００２０】
ベンドミラー１６によりレーザ光１０の光路が曲げられていない場合には、レーザ光１０が直進する。ベンドミラー１６に当たらずにＸ軸の正方向に直進するレーザ光１０に直接に正対する位置にビームダンパ３８が設けられている。ビームダンパ３８は内部にコーン形状のレーザ吸収体を有しており、ウインドウ３０を透過したレーザ光を吸収して減衰させる。
【００２１】
ファイバ結合装置１００１は、ベンドモジュール３９外部に設けられたファイバ結合モジュール１４をさらに備える。ファイバ結合モジュール１４は、ベンドミラー１６により曲げられてＹ軸の正方向に進むレーザ光１０が出射する位置に設けられている。ファイバ結合モジュール１４は空間的に並んだ２つのピークを有する光強度分布をもつレーザ光１０を一括して集光してファイバ１５に導くファイバ結合機能を有する。
【００２２】
ファイバ結合モジュール１４は、レーザ光１０を集光するレンズモジュール３６と、プロセスファイバであるファイバ１５を保持するレセプタクル３７を備えている。
【００２３】
レンズモジュール３６は、例えば、直径３０ミリメートル、焦点距離５０ミリメートルの石英のファイバ結合レンズ３５を移動可能に内包しており、ファイバ１５の所定箇所にレーザ光１０を集光する。
【００２４】
ファイバ１５は、例えば、１５０マイクロメートルの直径のコアと、４００マイクロメートルの直径のクラッドとを有する石英系のファイバであり、入射したレーザ光１０を伝送する。ファイバ１５は、レセプタクル３７を用いて、ファイバ結合モジュール１４に接続されている。
【００２５】
ファイバ結合モジュール１４に入射したレーザ光１０は、ファイバ１５を伝播し、ファイバ１５の出力端に設けられた加工ヘッドを介して加工に用いられる。
【００２６】
ファイバ結合装置１００１について、レーザ光源の交換に付帯する光軸の調整等の動作を説明する。本実施の形態では、例えば、レーザ光源１１の交換を想定する。
【００２７】
まず、交換すべきレーザ光源１１を取り外し、新しいレーザ光源３３に交換する。レーザ光源３３はレーザ光Ｌａ３３を照射するように構成されている。その後、モータ１９を用いてベンドミラー１６をＹ軸の負方向に上げ、レーザ光１０がベンドミラー１６で曲げられることなくＸ軸の正方向に直進させる。ビームダンパ３８をベンドモジュール３９から外す。
【００２８】
ビームダンパ３８の位置に、レーザ光１０およびレーザ光Ｌａ１２、Ｌａ３３の位置と光強度分布とレーザ光１０の光出力とを観察する機器３８ａを設ける。機器３８ａは望ましくはレーザ光１０の重心の位置をレーザ光１０の位置として観察する。機器３８ａは望ましくはレーザ光１０の光強度のピークの８６％の径をレーザ光１０の光強度分布として観察する。これにより、新しいレーザ光源３３が出射するレーザ光Ｌａ３３が、交換前のレーザ光源１１が出射していたレーザ光Ｌａ１１と同じ位置に照射されるように、合成ミラー３１を調整する。
【００２９】
その後、機器３８ａを外してビームダンパ３８をベンドモジュール３９に戻す。モータ１９を用いてベンドミラー１６をＹ軸の正方向に移動し、新しいレーザ光源３３が出射するレーザ光Ｌａ３３をベンドミラー１６で曲げてファイバ結合モジュール１４に導く。ファイバ１５出力端に設けたパワーメータを用いてファイバ結合レンズ３５を調整する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、合成ミラー３１、３２はレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を９０度に折り曲げるが、ウインドウ３０からレーザ光出口３４ｄが観察できる角度にレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を曲げれば良く、その角度を限定するものではない。また、ウインドウ３０は平行平板ではなく有限の曲率を有する曲面を有するレンズであっても良い。
【００３１】
同様に、ベンドミラー１６は高反射コートを施したウエッジ板であっても良い。さらに、モータ１９はベンドモジュール３９内部に設けられるが、シャフト１８を介してベンドモジュール３９を駆動するように、モータ１９はベンドモジュール３９の外部に設けられていてもよい。
【００３２】
実施の形態１におけるファイバ結合装置１００１では、レーザ光１０が直進してレーザ光入口３４ｆに正対する位置にウインドウ３０が設けられている。レーザ光１０が直進してレーザ光入口３４ｆに正対する位置にファイバ結合モジュール１４が設けられており、レーザ光１０を９０度に折り曲げて伝搬する位置にウインドウ３０が設けられていても良い。
【００３３】
複数のレーザ光源から成るファイバ伝送型レーザ加工機では、複数のレーザ光源のうちの特定のレーザ光源のみを生産現場で交換することが求められている。
【００３４】
図４に示す従来のファイバ結合装置１００では、レーザ光源の交換に付帯して光軸を、ファイバ結合装置１００を取り外すことなく調整するためには、加工に供される高出力なレーザ光がレーザ光を伝送するプロセスファイバ１２２のコアだけではなくプロセスファイバ１２２のクラッドにも入射してしまい、プロセスファイバ１２２を破損させる可能性がある。
【００３５】
それゆえ、従来のファイバ結合装置１００では、レーザ光源の交換に付帯して光軸を調整するためには、そのファイバ結合装置を取り外す必要があり、プロセスファイバ１２２の端面、集光レンズ、レンズモジュール、レーザ発振器の汚染を防止する策、例えば、清浄環境のためのクリーンベンチの設置と管理、ドライ状態でのファイバ結合装置１００の保管、パージ用クリーンエア配管設備、作業者のクリーン環境対応を講じる必要がある。
【００３６】
実施の形態１に係るファイバ結合装置１００１の内部においてレーザ光入口３４ｆに正対する位置にウインドウ３０を設けることにより、レーザ光源１１、１２を交換する際、ファイバ結合モジュール１４をベンドモジュール３９から取り外す必要がなく、光学部品、ファイバ端が汚染することを防ぐことができる。
【００３７】
レーザ光源１１、１２の交換の際にファイバ結合モジュール１４を取り外さないので、ファイバ結合モジュール１４を清浄な環境を維持するための設備、例えばクリーンベンチや、清浄な環境で交換のあいだ部材を保管する設備、例えばドライキャビネットが不要である。
【００３８】
また、レーザ光源１１、１２の交換の際にファイバ結合モジュール１４を取り外さないので、レーザ発振器４０の内部へ汚染物質が侵入することも防ぐことができ、レーザ発振器４０に汚染物質の進入を防止する装置や機構を搭載することも不要である。
【００３９】
加えて、レーザ光入口３４ｆに正対してウインドウ３０が設けられているので、ウインドウ３０を介してベンドモジュール３９内部の各部品を汚染することなく、かつベンドモジュール３９内部を曝露することなくベンドミラー１６の動きを目視で確認でき、異常を容易に発見できる。
【００４０】
また、レーザ光入口３４ｆに正対して設けられたウインドウ３０を介してビームダンパ３８が設けられているので、万一ベンドミラー１６に異常が生じてもレーザ光１０が直進してビームダンパ３８で吸収されて安全が確保できる。
【００４１】
さらに、ファイバ結合装置１００１は出口ウインドウを備える必要がないため、出口ウインドウ挿入に起因する損失がなく、かつ、出口ウインドウに起因する熱レンズ効果を考慮する必要がない。
【００４２】
その上、ファイバ結合モジュール１４をベンドモジュール３９から取り外す必要がないため、ファイバ１５をレセプタクル３７から抜く必要がなく、ファイバ１５の端面の汚染を防ぐことができる。
【００４３】
そして、ファイバ結合モジュール１４をベンドモジュール３９から取り外す必要がないため、ファイバ結合モジュール１４やファイバ１５を冷却するための冷却水用ホースを外す作業も必要ない。そのため、ファイバ結合モジュール１４やファイバ１５を冷却するための冷却水を停止する必要がなく、つまり、一度停止した冷却水が規定温度に達するまでレーザ光出力を待つ必要がなく、効率よくレーザ光源１１、１２を交換できる。
【００４４】
また、ウインドウ３０が凹レンズである場合は、ビームダンパ３８に入射するレーザ光１０を拡散させることができ、ビームダンパ３８でのレーザ光を受ける密度が小さくなり、ビームダンパ３８の破損の可能性を低減できるようになる。
【００４５】
同様に、ビームダンパ３８をベンドモジュール３９から外し、ビームダンパ３８の位置に、レーザ光１０、あるいは、レーザ光Ｌａ３３の位置、光強度分布、レーザ光出力を観察する機器３８ａが設けられる。ウインドウ３０を、機器３８ａの諸元、例えば、許容最大出力、感度や有効センサエリアサイズに応じたレンズとすることで、計測するレーザ光を拡大あるいは縮小して観察する機器３８ａに合わせて最適化することができ、計測を効率良く、かつ、精度良く実施することができる。
【００４６】
上述のように、ファイバ結合装置１００１は、筐体９１と、筐体９１に設けられたウインドウ３０とを備える。ファイバ結合装置１００１は、レーザ光入口３４ｆを通して外部の複数のレーザ光源１１、１２からそれぞれ入射される複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を一括して少なくともファイバ１５に導くように構成されている。筐体９１はレーザ光入口３４ｆから複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２が入射されるように構成されている。ウインドウ３０は、レーザ光入口３４ｆに正対するように筐体９１の内部に設けられている。
【００４７】
複数のレーザ光源１１、１２はレーザ光入口３４ｆから複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を入射方向ＤＬにそれぞれ入射させる。ウインドウ３０は、レーザ光入口３４ｆから入射方向ＤＬに位置してもよい。
【００４８】
ベンドミラー１６は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２をファイバ１５に導く光路Ｌｒ１とウインドウ３０に導く光路Ｌｒ２とに選択的に切り替える。
【００４９】
ファイバ結合モジュール１４は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２をファイバ１５に導く。
【００５０】
ビームダンパ３８は、ウインドウ３０を透過するレーザ光１０を吸収する。
【００５１】
（実施の形態２）
図３Ａと図３Ｂは実施の形態２に係るファイバ結合装置１００２の構成図である。図３Ａはファイバ結合装置１００２をＺ軸の正方向から見た構成要素の配置を示し、図３Ｂはファイバ結合装置１００２をＹ軸の負方向から見た構成要素の配置を示す。図３Ａと図３Ｂにおいて、図１から図２Ｂに示す実施の形態１に係るファイバ結合装置１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。ファイバ結合装置１００２は、実施の形態１に係るファイバ結合装置１００１のベンドモジュール３９の代わりにベンド連結モジュール７９を備え、ウインドウ３０の代わりにウインドウ５０を備え、ビームダンパ３８の代わりにビームダンパ７８を備える。ウインドウ５０はノンコート石英よりなる。ビームダンパ７８はその内部を循環する冷却水を一時的に貯める構造を有する。
【００５２】
レーザ発振器４０のレーザ光出口３４ｄには、レーザ光１０を折り曲げて光路を変えてレーザ光１０を伝送する直列に配置された２つのベンドモジュール３９、５３９を有するベンド連結モジュール７９が装着されている。
【００５３】
ベンド連結モジュール７９内には複数のベンドミラー１６、５６が配置されている。ベンドミラー１６，５６は高反射コートが施された平行平板のミラーである。ベンドミラー１６、５６とも、所望の時にＹ軸の正方向に位置させてレーザ光１０の光路をＹ軸の正方向に変えたり、あるいは、所望の時にＹ軸の負方向に位置させてレーザ光１０を直進させたりするように制御できる。具体的には、ベンドミラー１６は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２すなわちレーザ光１０をファイバ１５に導く光路Ｌｒ１とウインドウ３０に導く光路Ｌｒ２とに選択的に切り替える。ベンドミラー５６は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２すなわちレーザ光１０をファイバ５５に導く光路Ｌｒ３と光路Ｌｒ２とに選択的に切り替える。
【００５４】
レーザ光入口３４ｆに正対してウインドウ５０が配置されている。ウインドウ５０は、レーザ光１０の中心波長（９７６ｎｍ）で反射率が小さい低反射コートが施された石英よりなる平行平板よりなる。その平行平板は、３０ミリメートルの直径と２ミリメートルの厚みを有する円板形状を有する。ベンドミラー１６、５６で反射されずに直進したレーザ光１０はウインドウ５０を透過し、ウインドウ５０を通して観察できる。
【００５５】
モータ１９、シャフト１８、ベンドミラーホルダ１７はベンドミラー１６を駆動する。ベンドミラー１６はベンドミラーホルダ１７に固定されており、ベンドミラーホルダ１７はシャフト１８を介してモータ１９に接続されている。モータ１９は指令に応じて回転して、ベンドミラー１６を移動させる。
【００５６】
同様に、モータ５９、シャフト５８、ベンドミラーホルダ５７はベンドミラー５６を駆動する。ベンドミラー５６はベンドミラーホルダ５７に固定されており、ベンドミラーホルダ５７はシャフト５８を介してモータ５９に接続されている。モータ５９は指令に応じて回転してベンドミラー５６を移動させる。
【００５７】
ベンド連結モジュール７９の外部には、ベンドミラー１６またはベンドミラー５６によりレーザ光１０の光路を曲げない場合にレーザ光１０が直進するので、ベンドミラー１６、５６により曲げられることなくレーザ光１０に直接に正対する位置にビームダンパ７８が設けられている。ビームダンパ７８は内部に循環する冷却水を一時的に貯める構造を有するレーザ吸収体を有しており、ウインドウ５０を透過したレーザ光１０を吸収する。
【００５８】
ベンドミラー１６がレーザ光１０の光路を曲げた場合にレーザ光１０が出射するベンド連結モジュール７９外部の位置に、レーザ光１０を集光してファイバ１５に導くファイバ結合機能を有するファイバ結合モジュール１４が設けられている。ベンドミラー５６によりレーザ光１０の光路を曲げる場合にレーザ光１０が出射するベンド連結モジュール７９外部の位置には、レーザ光１０を集光してファイバ５５に導くファイバ結合機能を有するファイバ結合モジュール７４が設けられている。
【００５９】
ファイバ結合モジュール１４とファイバ結合モジュール７４とビームダンパ７８とのうちのレーザ光１０を導く先は、指令に応じてモータ１９、５９を制御することで選択できる。
【００６０】
ファイバ結合モジュール１４は、レーザ光１０を集光するレンズモジュール３６と、ファイバ１５を保持するレセプタクル３７を備えている。
【００６１】
レンズモジュール３６は、例えば、直径３０ミリメートル、焦点距離５０ミリメートルの石英よりなるファイバ結合レンズ３５を移動可能に内包しており、ファイバ１５の所定箇所にレーザ光１０を集光する。
【００６２】
ファイバ１５は、例えば、コア直径１５０マイクロメートル、クラッド直径４００マイクロメートルの石英系のファイバであり、入射したレーザ光１０を伝送する。ファイバ１５はレセプタクル３７を用いてファイバ結合モジュール１４に接続されている。
【００６３】
ファイバ結合モジュール１４に入射したレーザ光１０は、ファイバ１５を伝播し、ファイバ１５の出力端に設けられた加工ヘッドを介して加工に用いられる。
【００６４】
同様に、ファイバ結合モジュール７４は、レーザ光１０を集光するファイバ結合レンズ７５を移動可能に内包するレンズモジュール７６と、レーザ光１０を伝送するプロセスファイバであるファイバ５５を保持するレセプタクル７７を備えている。ファイバ５５はレセプタクル７７を用いてファイバ結合モジュール７４に接続されている。ファイバ結合モジュール７４に入射したレーザ光１０はファイバ５５を伝播し、ファイバ５５の出力端に設けられた加工ヘッドを介して加工に用いられる。
【００６５】
ファイバ結合装置１００２について、レーザ光源１１、１２の交換に付帯する光軸の調整等の動作を説明する。実施の形態２では、レーザ光源１１の交換における動作を説明する。
【００６６】
まず、交換するレーザ光源１１を取り外し、新しいレーザ光源３３に交換する。その後、レーザ光１０がベンドミラー１６、５６で曲げられることなく直進できるように、モータ１９を用いてベンドミラー１６をＹ軸の負方向に跳ね上げ、モータ５９を用いてベンドミラー５６をＹ軸の負方向に跳ね上げる。ビームダンパ７８をベンド連結モジュール７９から外す。
【００６７】
ビームダンパ７８の位置に、レーザ光１０あるいはレーザ光Ｌａ１２、Ｌａ３３の位置や、光強度分布、レーザ光出力を観察する機器７８ａを配置して計測することにより、レーザ光源３３が出射するレーザ光Ｌａ３３が、交換前のレーザ光源１１と同じ位置になるように、合成ミラー３１を調整する。その後、ビームダンパ７８をベンド連結モジュール７９に戻す。
【００６８】
モータ１９を用いてベンドミラー１６をＹ軸の正方向に下げ、レーザ光１０をベンドミラー１６で曲げてファイバ結合モジュール１４に導く。ファイバ１５の出力端に設けられたパワーメータを用いてファイバ結合レンズ３５を調整する。
【００６９】
その後、モータ１９を用いてベンドミラー１６をＹ軸の負方向に跳ね上げ、そして、モータ５９を用いてベンドミラー５６をＹ軸の正方向に下げ、レーザ光１０をベンドミラー５６で曲げてファイバ結合モジュール７４に導く。ファイバ５５の出力端に設けられたパワーメータを用いてファイバ結合レンズ７５を調整する。
【００７０】
実施の形態２におけるファイバ結合装置１００２では、２つのベンドモジュール３９、５９が直列に接続されているが、３つ以上のベンドモジュールが直列に接続されていてもよい。ビームダンパ７８の代わりに別のファイバ結合モジュールが設けられていても良い。
【００７１】
また、ベンドミラー１６、５６は共に高反射コートが施された平行平板よりなるミラーである。ベンドミラー１６は高反射コートが施された平行平板よりなるミラーであり、ベンドミラー５６が部分反射コート、例えば５０％の反射率を有する反射コートが施された平行平板よりなるミラーであってもよい。レーザ光出口３４ｄから出たレーザ光１０は、ベンドミラー５６に当たってからベンドミラー１６に当たる。ベンドミラー５６に当たったレーザ光１０の全量のうちの或る量（実施の形態２では５０％の量）がベンドミラー５６で反射されて、残りの量（実施の形態２では５０％量）がベンドミラー５６を透過する。ベンドミラー５６を透過した量のレーザ光１０は全反射コートが施されたベンドミラー１６に当たってその全量が反射されてファイバ結合モジュール１４を通してファイバ１５に導かれる。ベンドミラー５６を反射した量のレーザ光１０はファイバ結合モジュール７４を通してファイバ５５に導かれる。このように、ベンドミラー１６、５６のうちベンドミラー５６のみを部分反射コートが施された平行平板のミラーで構成することで、レーザ光１０を同時に２本のファイバ１５、５５に導くことができる。
【００７２】
以上のように、複数のファイバ１５、５５にレーザ光１０を導くファイバ結合装置１００２の内部においてレーザ光入口３４ｆに正対する位置にウインドウ５０が設けられている。これにより、レーザ光源１１を交換する際、ベンド連結モジュール７９内部を曝露する必要がないので、ベンド連結モジュール７９内部の部品、特にベンドミラー１６、５６が汚染することを防ぐことができ、同時に、ベンド連結モジュール７９内部に汚染物質が侵入することを防ぐための加圧されたクリーンエアによるエアパージ装置や機構を搭載することも不要となる。
【００７３】
また、モータ１９、５９がベンド連結モジュール７９内部に設けられていることにより、ベンド連結モジュール７９の内部と外部を貫通するのは、指令を伝達する電気信号線のみであり、容易に防塵構造を実現することができる。
【００７４】
ウインドウ５０にコートが施されていないノンコート石英を用いることで、その価格を抑制でき、かつ、循環する冷却水を一時的に貯めビームダンパ７８の冷却水を封止するフタとして、ベンド連結モジュール７９の封止と共用することができる。
【００７５】
さらに、ベンドミラー１６、５６のうちベンドミラー５６のみを部分反射コートが施された平行平板のミラーで構成することで、レーザ光１０を同時に２本のファイバ１５、５５に導くことができる。
【００７６】
ファイバ結合装置１００２は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２を一括してファイバ１５、５５に導くように構成されている。ベンドミラー５６は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２をファイバ５５に導く光路Ｌｒ３と光路Ｌｒ２とに選択的に切り替える。ファイバ結合モジュール１４は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２をファイバ１５に導く。ファイバ結合モジュール７４は、複数のレーザ光Ｌａ１１、Ｌａ１２をファイバ５５に導く。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係るファイバ結合装置はレーザ光源を用意に交換することができ、ファイバ伝送型レーザ加工機などに有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    レーザ光
１１    レーザ光源（第１のレーザ光源）
１２    レーザ光源（第２のレーザ光源）
１３    レーザ光合成モジュール
１４    ファイバ結合モジュール
１５    ファイバ
１６    ベンドミラー
１７    ベンドミラーホルダ
１８    シャフト
１９    モータ
３０    ウインドウ
３１    合成ミラー
３２    合成ミラー
３３    レーザ光源
３４ｄ    レーザ光出口
３４ｆ    レーザ光入口
３５    ファイバ結合レンズ
３６    レンズモジュール
３７    レセプタクル
３８    ビームダンパ
３９    ベンドモジュール
４０    レーザ発振器
５０    ウインドウ
５５    ファイバ
５６    ベンドミラー
５７    ベンドミラーホルダ
５８    シャフト
５９    モータ
７４    ファイバ結合モジュール
７５    ファイバ結合レンズ
７６    レンズモジュール
７７    レセプタクル
７８    ビームダンパ
７９    ベンド連結モジュール
９１    筐体
Ｌｒ１    光路（第１の光路）
Ｌｒ２    光路（第２の光路）
Ｌｒ３    光路（第３の光路）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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