(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数のビームである第一ビーム群を出射させ、かつ前記第一ビーム群を共振させる第一外部共振器の一端を構成する第一レーザ素子と、
一または複数のビームである第二ビーム群を出射させ、かつ前記第二ビーム群を共振させる第二外部共振器の一端を構成する第二レーザ素子と、
前記第一ビーム群の各ビームと前記第二ビーム群の各ビームとで入射角の正負が互いに逆となるように前記第一ビーム群と前記第二ビーム群とが入射し、収束させた前記第一ビーム群である第一ビームと、収束させた前記第二ビーム群である第二ビームとが出射する回折光学素子と、
前記第一外部共振器の他端および前記第二外部共振器の他端を構成し、前記第一ビームの一部および前記第二ビームの一部を反射し、かつ前記第一ビームの残部および前記第二ビームの残部を透過させる部分反射素子と、
前記回折光学素子から出射した前記第二ビームを前記部分反射素子の方へ偏向させるビーム偏向素子と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記第一ビームは、前記第一ビーム群のプラス一次回折光であって、
前記第二ビームは、前記第二ビーム群のマイナス一次回折光であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記部分反射素子のうち前記第一ビームおよび前記第二ビームを反射する反射面は、単一平面であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記第一ビームおよび前記第二ビームに対する前記部分反射素子の反射率は、前記第一ビーム群および前記第二ビーム群に対する前記回折光学素子の反射率の５倍以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記回折光学素子から前記部分反射素子へ進行する前記第一ビームの径と前記回折光学素子から前記部分反射素子へ進行する前記第二ビームの径とを縮小させ、かつ、前記回折光学素子から前記部分反射素子へ進行する前記第一ビームの主光線と前記回折光学素子から前記部分反射素子へ進行する前記第二ビームの主光線との距離を縮小させる縮小光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記第一ビーム群の各ビームと前記第二ビーム群の各ビームとを、ビームの主光線を中心に回転させるビーム回転素子をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【請求項７】
複数の前記第一レーザ素子と、
複数の前記第二レーザ素子と、を備え、
前記回折光学素子は、複数の前記第一レーザ素子の各々からの前記第一ビーム群を前記第一ビームへ収束させ、かつ複数の前記第二レーザ素子の各々からの前記第二ビーム群を前記第二ビームへ収束させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記第一ビームの主光線と前記第二ビームの主光線とを含む面内において前記第一ビームと前記第二ビームとの相対位置を変更する位置変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記位置変更手段は、前記第二レーザ素子に対し前記第一レーザ素子を相対移動させる機構であることを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記位置変更手段は、前記ビーム偏向素子を回転させる機構であることを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記第一ビームの光路と前記第二ビームの光路との間に設けられた遮蔽部品を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数のレーザ素子から出射されたビームを結合するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、１つの発光点から発生させることができるビーム出力が低く、レーザ加工などの用途では、複数の半導体レーザ素子からのビームを束ねて用いる必要がある。複数の半導体レーザ素子から出射されるビームを束ねるレーザ装置の技術として、複数の半導体レーザ素子と回折光学素子とを含む外部共振器を用いて、各半導体レーザ素子により互いに異なる波長のビームを発振させ、複数のビームを１つに結合する技術が提案されている。このようなレーザ装置では、レーザ装置の各光学素子が受ける光強度が高くなることによる各光学素子の損傷を避けるために、最大出力が制約されるという課題があった。【０００３】
非特許文献１には、回折光学素子を用いて複数のレーザ素子からのビームを結合する２個の外部共振器を有し、２個の外部共振器が共通の回折格子を使用するレーザ装置が開示されている。非特許文献１にかかるレーザ装置では、回折格子の垂線に対して対称に２個の外部共振器が組まれる。非特許文献１にかかるレーザ装置は、２個の外部共振器の各々によって発振させたビームを互いに合わせて出力する。２個の外部共振器が使用されることによって、レーザ装置の各光学素子が受ける光強度の低減が可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“High  power  diode  laser  source  with  a  transmission  grating  for  two  spectral  beam  combining”，Optik，2019，Vol.192，162918
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されている従来の技術によると、レーザ装置は、回折格子以外の光学素子が２個の外部共振器の各々に必要であることによって、部品点数が多くなる。各外部共振器における光学素子の調整状態の差異、または各外部共振器における光学素子の経時変化の違いなどによって、各外部共振器から出力されるビームの特性に差異が生じたり、ビームの相対位置関係に変化が生じたりすることがある。そのため、従来の技術によると、レーザ装置は、部品点数が多くなり、かつビーム特性にばらつきが生じ易いという問題があった。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数を低減でき、かつビーム特性のばらつきを低減可能とするレーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるレーザ装置は、一または複数のビームである第一ビーム群を出射させ、かつ第一ビーム群を共振させる第一外部共振器の一端を構成する第一レーザ素子と、一または複数のビームである第二ビーム群を出射させ、かつ第二ビーム群を共振させる第二外部共振器の一端を構成する第二レーザ素子と、第一ビーム群の各ビームと第二ビーム群の各ビームとで入射角の正負が互いに逆となるように第一ビーム群と第二ビーム群とが入射し、収束させた第一ビーム群である第一ビームと、収束させた第二ビーム群である第二ビームとが出射する回折光学素子と、第一外部共振器の他端および第二外部共振器の他端を構成し、第一ビームの一部および第二ビームの一部を反射し、かつ第一ビームの残部および第二ビームの残部を透過させる部分反射素子と、回折光学素子から出射した第二ビームを部分反射素子の方へ偏向させるビーム偏向素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示にかかるレーザ装置は、部品点数を低減でき、かつビーム特性のばらつきを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるレーザ装置の構成を示す模式図
【図２】実施の形態１にかかるレーザ装置を構成する透過型回折格子の作用について説明するための図
【図３】実施の形態１にかかるレーザ装置に備えられるレーザ素子の一例である半導体レーザバーを示す図
【図４】実施の形態１にかかるレーザ装置における遮蔽部品の設置例を示す図
【図５】実施の形態１にかかるレーザ装置の外部共振器内における各ビームの位置関係について説明するための図
【図６】実施の形態１にかかるレーザ装置が適用されるレーザ加工装置の構成例を示す図
【図７】実施の形態２にかかるレーザ装置の構成を示す模式図
【図８】実施の形態３にかかるレーザ装置の構成を示す模式図
【図９】実施の形態３にかかるレーザ装置に備えられるビーム回転素子の例を示す図
【図１０】実施の形態４にかかるレーザ装置の構成を示す模式図
【図１１】実施の形態５にかかるレーザ装置の一部を示す第一の図
【図１２】実施の形態５にかかるレーザ装置の一部を示す第二の図
【図１３】実施の形態５にかかるレーザ装置が有する位置変更手段の第一の例を示す図
【図１４】実施の形態５にかかるレーザ装置が有する位置変更手段の第二の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施の形態にかかるレーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１の構成を示す模式図である。図１には、３軸直交座標系のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が図示されている。
【００１２】
レーザ装置１０１は、レーザ素子である第一レーザ素子１１および第二レーザ素子１２を有する。第一レーザ素子１１は、一または複数のビームである第一ビーム群２１を出射させる。第二レーザ素子１２は、一または複数のビームである第二ビーム群２２を出射させる。レーザ装置１０１は、発散角補正素子である第一発散角補正素子３１および第二発散角補正素子３２と、回折光学素子である透過型回折格子４０とを有する。第一発散角補正素子３１は、第一ビーム群２１の発散角を補正する。第二発散角補正素子３２は、第二ビーム群２２の発散角を補正する。
【００１３】
実施の形態１において、第一ビーム群２１は、波長が互いに異なる複数のビームを含む。第二ビーム群２２は、波長が互いに異なる複数のビームを含む。第一ビーム群２１の各ビームと第二ビーム群２２の各ビームとは、ｘｙ面内にて伝搬する。透過型回折格子４０は、波長分散性によって、第一ビーム群２１の各ビームと第二ビーム群２２の各ビームとをｘｙ面内にて偏向させる。第一ビーム群２１を構成する各ビームの主光線と、第二ビーム群２２を構成する各ビームの主光線とは、ｘｙ面に含まれる。
【００１４】
レーザ装置１０１は、第一発散角補正素子３１と透過型回折格子４０との間における第一ビーム群２１の光路に配置された第一反射鏡７１および第一レンズ９１と、第二発散角補正素子３２と透過型回折格子４０との間における第二ビーム群２２の光路に配置された第二レンズ９２とを有する。ビーム偏向素子である第一反射鏡７１は、第一ビーム群２１の各ビームをｘｙ面内にて偏向させる。第一レンズ９１は、第一ビーム群２１の各ビームをコリメートする。第二レンズ９２は、第二ビーム群２２の各ビームをコリメートする。
【００１５】
第一ビーム群２１は、第一反射鏡７１によって偏向されて、透過型回折格子４０へ入射する。透過型回折格子４０には、第一ビーム群２１の各ビームと第二ビーム群２２の各ビームとで入射角の正負が互いに逆となるように、第一ビーム群２１と第二ビーム群２２とが入射する。透過型回折格子４０は、第一反射鏡７１によって偏向された第一ビーム群２１の少なくとも一部と第二ビーム群２２の少なくとも一部とが重畳する位置に配置されている。透過型回折格子４０は、第一ビーム群２１を偏向させることによって、第一ビーム群２１を収束させる。透過型回折格子４０は、第二ビーム群２２を偏向させることによって、第二ビーム群２２を収束させる。透過型回折格子４０からは、収束させた第一ビーム群２１である第一ビーム５１と、収束させた第二ビーム群２２である第二ビーム５２とが出射する。第一ビーム５１の主光線と第二ビーム５２の主光線とは、ｘｙ面に含まれる。
【００１６】
レーザ装置１０１は、部分反射素子である部分反射鏡６０と、ビーム偏向素子である第二反射鏡７２とを有する。第二反射鏡７２は、透過型回折格子４０と部分反射鏡６０との間における第二ビーム５２の光路に設けられている。第二反射鏡７２は、ｘｙ面内にて第二ビーム５２を偏向させる。第二反射鏡７２は、透過型回折格子４０から出射した第二ビーム５２を部分反射鏡６０の方へ偏向させる。透過型回折格子４０から出射した第二ビーム５２を第二反射鏡７２で偏向させることによって、第一ビーム５１の主光線と第二ビーム５２の主光線とが互いに平行になる。
【００１７】
部分反射鏡６０は、入射した第一ビーム５１の一部を反射し、入射した第一ビーム５１の残部を透過させる。部分反射鏡６０は、入射した第二ビーム５２の一部を反射し、入射した第二ビーム５２の残部を透過させる。部分反射鏡６０のうち第一ビーム５１および第二ビーム５２が入射する入射面６１は、単一平面である。単一平面である入射面６１を有する部分反射鏡６０が使用されることによって、簡易な光学系で外部共振器を実現できる。
【００１８】
第一外部共振器１は、第一ビーム群２１を共振させる外部共振器である。第一レーザ素子１１は、第一外部共振器１の一端を構成する。部分反射鏡６０は、第一外部共振器１の他端を構成する。第二外部共振器２は、第二ビーム群２２を共振させる外部共振器である。第二レーザ素子１２は、第二外部共振器２の一端を構成する。部分反射鏡６０は、第二外部共振器２の他端を構成する。第一外部共振器１による第一ビーム群２１の共振と第二外部共振器２による第二ビーム群２２の共振とに、共通の部分反射鏡６０が使用されている。また、第一外部共振器１と第二外部共振器２とには、共通の透過型回折格子４０が使用されている。
【００１９】
第一レーザ素子１１から出射した第一ビーム群２１は、第一レンズ９１を透過し、第一反射鏡７１へ入射する。第一反射鏡７１は、透過型回折格子４０の方へ第一ビーム群２１を偏向させることによって、第一ビーム群２１を透過型回折格子４０へ入射させる。第二レーザ素子１２から出射した第二ビーム群２２は、第二レンズ９２を透過し、透過型回折格子４０へ入射する。透過型回折格子４０は、第一ビーム群２１を収束させ、かつ第二ビーム群２２を収束させる。透過型回折格子４０からは、第一ビーム５１と第二ビーム５２とが出射する。透過型回折格子４０から出射した第一ビーム５１は、部分反射鏡６０へ入射する。第二反射鏡７２は、透過型回折格子４０から出射した第二ビーム５２を部分反射鏡６０の方へ偏向させることによって、第二ビーム５２を部分反射鏡６０へ入射させる。
【００２０】
部分反射鏡６０で反射した第一ビーム５１は、透過型回折格子４０へ入射する。第二反射鏡７２は、部分反射鏡６０で反射した第二ビーム５２を透過型回折格子４０の方へ偏向させることによって、第二ビーム５２を透過型回折格子４０へ入射させる。透過型回折格子４０は、第一ビーム５１を発散させ、かつ第二ビーム５２を発散させる。透過型回折格子４０からは、第一ビーム群２１の各ビームと、第二ビーム群２２の各ビームとが出射する。第一反射鏡７１は、透過型回折格子４０から出射した第一ビーム群２１を第一レーザ素子１１の方へ偏向させる。第一ビーム群２１は、第一レンズ９１を透過し、第一レーザ素子１１へ入射する。透過型回折格子４０から出射した第二ビーム群２２は、第二レンズ９２を透過し、第二レーザ素子１２へ入射する。部分反射鏡６０を透過した第一ビーム５１と、部分反射鏡６０を透過した第二ビーム５２とは、レーザ装置１０１の外部へ出射する。
【００２１】
第一外部共振器１には、必要に応じて、第一ビーム群２１の各ビームまたは第一ビーム５１をコリメート、集光、または回転させる光学素子が挿入される。第一レンズ９１は、第一ビーム群２１の各ビームをコリメートする光学素子の例である。第二外部共振器２には、必要に応じて、第二ビーム群２２の各ビームまたは第二ビーム５２をコリメート、集光、または回転させる光学素子が挿入される。第二レンズ９２は、第二ビーム群２２の各ビームをコリメートする光学素子の例である。
【００２２】
次に、透過型回折格子４０の作用の詳細を説明する。図２は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１を構成する透過型回折格子４０の作用について説明するための図である。α１は、透過型回折格子４０へ入射する第一ビーム群２１を構成する各ビームの入射角であって、α１＞０とする。α２は、透過型回折格子４０へ入射する第二ビーム群２２を構成する各ビームの入射角であって、α２＜０とする。β１は、第一ビーム群２１を構成する各ビームの回折角であって、β１＞０とする。β２は、第二ビーム群２２を構成する各ビームの回折角であって、β２＜０とする。
【００２３】
透過型回折格子４０には、α１がプラスかつα２がマイナスとなるように、すなわちα１とα２との正負が互いに逆となるように、第一ビーム群２１と第二ビーム群２２とが入射する。第一ビーム５１は、第一ビーム群２１のプラス一次回折光である。第二ビーム５２は、第二ビーム群２２のマイナス一次回折光である。
【００２４】
ビームの波長をλ、透過型回折格子４０の格子間隔をｄ、回折次数をｍとして、透過型回折格子４０における入射角であるαと、透過型回折格子４０における回折角であるβとには、次の式（１）の関係が成り立つ。
ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝ｍλ／ｄ      （１）
【００２５】
α１，α２，β１，β２の各々の符号から明らかなとおり、透過型回折格子４０への第一ビーム群２１の入射によってプラス一次回折光である第一ビーム５１が取り出され、透過型回折格子４０への第二ビーム群２２の入射によってマイナス一次回折光である第二ビーム５２が取り出される。また、α２＝−α１、β２＝−β１となるように各光学素子が配置されることによって、第一ビーム５１と第二ビーム５２とが同一波長で発振する。レーザ装置１０１は、透過型回折格子４０のプラス一次回折光とマイナス一次回折光とを同時に利用することによって、第一外部共振器１と第二外部共振器２とによって同一波長のビームを同時に発振することができる。
【００２６】
回折格子の波長選択性を利用した一般的な外部共振器の場合、同一波長の複数の光を同時に発振させることは困難である。このため、外部共振器は、ビーム出力の増大のために、より広い波長帯域を利用する必要がある。波長帯域を広げるためにはレーザ素子の種類を増やす必要があるため、外部共振器の構成が複雑化する。これに対し、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１は、簡易な構成によって、同一波長の複数の光を同時に発振させることができる。
【００２７】
レーザ装置１０１では、第一レーザ素子１１から出射された第一ビーム群２１の一部が透過型回折格子４０で反射し、第二レーザ素子１２に入射することがある。また、レーザ装置１０１では、第二レーザ素子１２から出射された第二ビーム群２２の一部が透過型回折格子４０で反射し、第一レーザ素子１１に入射することがある。このような状況では、異なるレーザ素子間での相互作用によって、寄生発振と呼ばれる現象が生じる場合がある。寄生発振が生じると、レーザ発振が不安定になり、レーザ装置１０１のビーム出力の時間変動、またはビームプロファイルの時間変動といった問題が生じ得る。
【００２８】
実施の形態１では、第一ビーム５１および第二ビーム５２に対する部分反射鏡６０の反射率をＲ１、第一ビーム５１および第二ビーム５２に対する透過型回折格子４０の反射率をＲ２として、Ｒ１がＲ２の５倍以上である。Ｒ１がＲ２の５倍よりも小さいと上述の寄生発振が生じる可能性が高い。レーザ装置１０１は、Ｒ１がＲ２の５倍以上であることで、ビーム出力の時間変動、および、ビームプロファイルの時間変動を低減できる。レーザ素子または光学素子の経時劣化を考慮する場合、Ｒ１はＲ２の１０倍以上が望ましい。
【００２９】
次に、実施の形態１におけるレーザ素子の構成例について説明する。第一レーザ素子１１および第二レーザ素子１２としては、半導体レーザバーを使用することができる。図３は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１に備えられるレーザ素子の一例である半導体レーザバー２００を示す図である。図３に示す半導体レーザバー２００は、端面発光型の半導体レーザである。半導体レーザバー２００は、ファブリペロー型の共振器を有する。ファブリペロー型の共振器の図示は省略する。
【００３０】
半導体レーザバー２００は、縦と横とで径が異なるビーム２０１を発する。ファスト軸２０２の方向におけるビーム２０１の発散角は、ファスト軸２０２に垂直なスロー軸２０３の方向におけるビーム２０１の発散角よりも大きい。図１において、ファスト軸２０２はｚ軸と一致する。スロー軸２０３は、ｘｙ面内にある。
【００３１】
半導体レーザバー２００は、１次元アレイ状に配列された複数の発光点２０４を有する。複数の発光点２０４は、スロー軸２０３の方向に並べられている。各発光点２０４は、レーザ媒質である利得素子からなる。半導体レーザバー２００から出射されるビーム群は、半導体レーザバー２００における発光点２０４の数と同じ数のビーム２０１からなる。図１では、第一レーザ素子１１から出射される第一ビーム群２１のうちの１つのビームと、第二レーザ素子１２から出射される第二ビーム群２２のうちの１つのビームとを示す。半導体レーザバー２００から出射されるビーム群は、例えば、１０個から５０個程度のビームからなる。
【００３２】
半導体レーザバー２００を外部共振器に適用するために、半導体レーザバー２００の一方の端面には、例えば反射率が９０％以上である高反射率コーティングが施され、半導体レーザバー２００の他方の端面には、例えば反射率が３％以下の低反射率コーティングが施される。これにより、半導体レーザバー２００のうち高反射率コーティングが施された端面と、半導体レーザバー２００の外部に設置された部分反射鏡６０との間に、外部共振器が形成される。
【００３３】
半導体レーザバー２００が出射するビーム２０１の波長は、ファイバ結合が容易な波長、例えば、４００ｎｍから１１００ｎｍである。９００ｎｍから１０００ｎｍの波長域については、他の波長域に比べて出力が高く、かつ長寿命である市販の半導体レーザ素子を入手可能である。かかる半導体レーザ素子は、レーザ加工といった高出力用途に適している。
【００３４】
なお、半導体レーザバー２００は、レーザ装置１０１の発光源であるレーザ素子の一例である。レーザ素子は、半導体レーザバー２００に限定されない。レーザ素子は、例えば、面発光型の半導体レーザ素子であっても良い。また、レーザ素子の波長は、４００ｎｍから１１００ｎｍに限定されず、任意であるものとする。
【００３５】
図１に示す第一レーザ素子１１および第二レーザ素子１２の各々において、複数の発光点の各々から、互いに異なる波長のビームが出射する。第一発散角補正素子３１および第二発散角補正素子３２は、ビームの発散角を小さくさせる。透過型回折格子４０は、ビーム群を構成する各ビームを波長に応じた角度で回折させることによって、各ビームを１つに収束させる。レーザ装置１０１は、互いに分散された複数のビームからなる第一ビーム群２１を、１つの第一ビーム５１に収束させる。また、レーザ装置１０１は、互いに分散された複数のビームからなる第二ビーム群２２を、１つの第二ビーム５２に収束させる。これにより、レーザ装置１０１は、ビームの集光性能を高めることができる。
【００３６】
ここで言う集光性能とは、ＢＰＰ（Beam  Parameter  Product）で表される特性とする。ＢＰＰは、集光時のビームウェストの半径と集光後のビーム拡がり半角の積で定義される指標である。ＢＰＰの単位はｍｍ・ｍｒａｄで表される。ＢＰＰの値が小さいほど集光性が高く、より微小な領域にビームを集光できることを意味する。より微小な領域にビームを集光できるほど、高いエネルギー密度が得られる。レーザ加工の用途では、エネルギー密度が高いほど、加工品質の向上と、加工速度の向上とが可能となる。
【００３７】
一般的な透過型回折格子の多くは、ｓ偏光とｐ偏光とのうち一方に対する回折効率が高く、他方に対する回折効率が低い。実施の形態１における透過型回折格子４０がこのような透過型回折格子である場合において、透過型回折格子４０は、例えば、入射するｓ偏光の９０％以上を回折し、かつ入射するｐ偏光の５０％以上を透過させる。この場合、透過型回折格子４０へ入射する第一ビーム群２１および第二ビーム群２２は、ｓ偏光のみからなることが望ましい。
【００３８】
ただし、レーザ素子から実際に出射するレーザ光には、ｓ偏光とｐ偏光とが混在する場合がある。主にｓ偏光からなるレーザ光であっても、数％のｐ偏光が含まれることがあり得る。主にｓ偏光からなる第一ビーム群２１および第二ビーム群２２が透過型回折格子４０へ入射する場合に、第一ビーム群２１および第二ビーム群２２に含まれるｐ偏光が透過型回折格子４０を透過することがある。この場合、透過型回折格子４０を透過したｐ偏光は、第一外部共振器１または第二外部共振器２における正規の光路から外れた迷光となる場合がある。迷光の発生によって、レーザ装置１０１内の部品の加熱、または出力ビームの集光性能の低下が引き起こされる可能性がある。このため、レーザ装置１０１は、迷光の発生を低減できることが望ましい。
【００３９】
迷光の発生を低減するために、レーザ装置１０１には、偏光分離素子が設けられても良い。偏光分離素子は、第一レーザ素子１１および透過型回折格子４０の間と、第二レーザ素子１２および透過型回折格子４０の間とのそれぞれに設置される。透過型回折格子４０へ入射する第一ビーム群２１および第二ビーム群２２の偏光度が偏光分離素子によって高められることで、レーザ装置１０１は、迷光の発生を低減できる。
【００４０】
また、レーザ装置１０１では、第一ビーム５１の一部または第二ビーム５２の一部が迷光となる場合もある。第一ビーム５１の一部である迷光が第二ビーム５２の光路に入り込んだ場合、または、第二ビーム５２の一部である迷光が第一ビーム５１の光路に入り込んだ場合、寄生発振が生じることがある。レーザ装置１０１には、かかる迷光の発生を低減するための遮蔽部品が設けられても良い。
【００４１】
図４は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１における遮蔽部品１２０の設置例を示す図である。遮蔽部品１２０は、入射した光を吸収する板材である。遮蔽部品１２０は、透過型回折格子４０と部分反射鏡６０との間における、第一ビーム５１の光路と第二ビーム５２の光路との間に設けられる。遮蔽部品１２０は、第一ビーム５１の光路の方へ伝搬する第二ビーム５２を遮蔽するとともに、第二ビーム５２の光路の方へ伝搬する第一ビーム５１を遮蔽する。レーザ装置１０１は、遮蔽部品１２０が設けられることによって迷光の発生を低減できる。遮蔽部品１２０が設けられる位置および範囲は、図４に示すとおりである場合に限られない。遮蔽部品１２０は、透過型回折格子４０と部分反射鏡６０との間の少なくとも一部に設けられる。実施の形態２以降において説明するレーザ装置においても、実施の形態１と同様に遮蔽部品１２０が設けられても良い。
【００４２】
次に、レーザ装置１０１の外部共振器内における各ビームの位置関係について説明する。ここでは、第一外部共振器１の場合を例として説明する。
【００４３】
図５は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１の外部共振器内における各ビームの位置関係について説明するための図である。図５には、第一ビーム群２１を構成する３個のビームの主光線２１１，２１２，２１３を示す。部分反射鏡６０から出射する第一ビーム５１のエネルギー密度を高めるためには、各主光線２１１，２１２，２１３が透過型回折格子４０上の一点で交差して、各主光線２１１，２１２，２１３が１つの第一ビーム５１に収束することが望ましい。
【００４４】
第一レンズ９１は、透過型回折格子４０上の一点で各主光線２１１，２１２，２１３を収束させる手段の一例である。透過型回折格子４０は、第一レンズ９１の焦点に設置される。第一レンズ９１の光軸に平行な各主光線２１１，２１２，２１３は、透過型回折格子４０上の一点で交差するか、または透過型回折格子４０上で十分に近接する。十分に近接するとは、各ビームの回折によって各ビームを１つの第一ビーム５１に収束させることが可能な程度に近接していることを指す。
【００４５】
ビームの波長に応じた角度で各ビームが回折されることによって、各主光線２１１，２１２，２１３が１つの第一ビーム５１に収束する。これにより、第一レーザ素子１１から出射したときにおける第一ビーム群２１に比べて、部分反射鏡６０から出射する第一ビーム５１は高い集光性能を有することになる。なお、第二外部共振器２内における第二ビーム群２２の各ビームの位置関係についても、第一外部共振器１内における第一ビーム群２１の各ビームの場合についての上記説明と同様である。上記説明ではビーム群を構成するビームの数を３個としたが、ビーム群を構成するビームの数が３個よりも多い場合も上記説明と同様である。
【００４６】
実施の形態１では、第一反射鏡７１と第二反射鏡７２とを有する構成を示したが、レーザ装置１０１は、レーザ素子の配置によっては第一反射鏡７１を省略しても良い。すなわち、レーザ装置１０１には、第一反射鏡７１および第二反射鏡７２のうち第二反射鏡７２のみが設けられていても良い。第二反射鏡７２のみが設けられる場合も、レーザ装置１０１は、第一反射鏡７１と第二反射鏡７２とを有する場合と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
実施の形態１において、レーザ素子または光学素子の物理的配置の制約等によって第一外部共振器１の光路長と第二外部共振器２の光路長とに差が生じる場合がある。この場合、レーザ装置１０１は、透過型回折格子４０に入射する各ビームをコリメートすることによって、光路長差の影響を無視可能な程度にまで低減させることができる。
【００４８】
実施の形態１によると、レーザ装置１０１は、第一外部共振器１と第二外部共振器２とで部分反射鏡６０を共有する。レーザ装置１０１は、共振器を構成する光学素子である部分反射鏡６０を第一外部共振器１と第二外部共振器２とで共有することにより、部品点数を低減できる。レーザ装置１０１は、第一外部共振器１と第二外部共振器２との各々によって発振させたビームを互いに合わせて出力することによって高出力化が可能である。また、レーザ装置１０１は、透過型回折格子４０以外の光学素子における光密度を上昇させることなく、高出力化を実現できる。レーザ装置１０１は、各光学素子が受ける光強度が高くなることによる各光学素子の損傷を低減できる。
【００４９】
さらに、レーザ装置１０１は、透過型回折格子４０の入射角と出射角とが適切に選択されることによって、同一波長の複数のビームを同時に発振することができる。レーザ装置１０１は、波長帯域を広げること無く出力を増大することができる。レーザ装置１０１は、必要に応じて設置される複数の光学素子を第一外部共振器１と第二外部共振器２とで共有可能である。レーザ装置１０１は、第一外部共振器１と第二外部共振器２とで光学素子を共有することで、光学素子の調整状態または光学素子の経時変化に対し、ビーム特性の差異を生じにくくさせることができる。レーザ装置１０１は、第一外部共振器１と第二外部共振器２とで発振させたビームについて、ビーム特性のばらつきを低減できる。
【００５０】
次に、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１が適用されるレーザ加工装置の構成例について説明する。図６は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１が適用されるレーザ加工装置１１０の構成例を示す図である。レーザ加工装置１１０は、レーザ光１１１をワーク１１４へ照射してワーク１１４を加工する。レーザ加工装置１１０による加工は、ワーク１１４の切断または溶接といったレーザ加工である。
【００５１】
レーザ加工装置１１０は、レーザ光１１１を出射させるレーザ装置１０１と、レーザ光１１１が伝搬する光ファイバ１１２と、集光光学系１１３と、加工光学系１１５と、駆動機構１１６とを有する。集光光学系１１３は、光ファイバ１１２の入射端面にレーザ光１１１を集光する。加工光学系１１５は、光ファイバ１１２から出射したレーザ光１１１をワーク１１４上に集光する。駆動機構１１６は、３次元方向においてワーク１１４と加工光学系１１５とを相対移動させる。
【００５２】
ワーク１１４は、例えば、鉄またはステンレス等の金属板である。レーザ加工装置１１０は、高出力用途に適したレーザ装置１０１を備えることによって、金属板のレーザ加工を行い得る。ここで述べるレーザ加工装置１１０の構成は一例であって、適宜変更しても良い。レーザ装置１０１は、一般に知られるレーザ加工装置の構成と組み合わせることによって３Ｄプリンタ等にも適用できる。実施の形態２以降において説明するレーザ装置も、レーザ装置１０１と同様に、ワーク１１４の切断または溶接を行うレーザ加工装置１１０、またはその他のレーザ加工装置に適用することができる。
【００５３】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかるレーザ装置１０２の構成を示す模式図である。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００５４】
レーザ装置１０２は、実施の形態１にかかるレーザ装置１０１の構成に加えて、縮小光学系９０を備える。縮小光学系９０は、透過型回折格子４０と部分反射鏡６０との間に配置されている。
【００５５】
縮小光学系９０は、透過型回折格子４０から部分反射鏡６０へ進行する第一ビーム５１の径と透過型回折格子４０から部分反射鏡６０へ進行する第二ビーム５２の径とを縮小させ、かつ、透過型回折格子４０から部分反射鏡６０へ進行する第一ビーム５１の主光線と透過型回折格子４０から部分反射鏡６０へ進行する第二ビーム５２の主光線との距離を縮小させる。縮小光学系９０は、ｘｙ方向における光学的パワーを有する転写光学系からなる。実施の形態２の縮小光学系９０は、第一レンズ９０１と第二レンズ９０２とで構成される。
【００５６】
レーザ装置１０２は、縮小光学系９０によって、第一ビーム５１および第二ビーム５２の各々のビームサイズを縮小させるとともに、第一ビーム５１および第二ビーム５２の距離を短くさせる。このため、縮小光学系９０が設けられない場合と比べて、部分反射鏡６０のサイズと、必要に応じて設置される光学素子のサイズとを小さくすることができる。レーザ装置１０２は、部分反射鏡６０のサイズと光学素子のサイズとを大きくすること無く、より多くのビーム出力を得ることができる。
【００５７】
レーザ装置１０２は、第一反射鏡７１による第一ビーム群２１の偏向と第二反射鏡７２による第二ビーム５２の偏向とにより第一外部共振器１の光路長と第二外部共振器２の光路長とに差が生じる場合に、光路の折り曲げ等によって光路長差を解消させることとしても良い。この場合、レーザ装置１０２は、第一ビーム５１と第二ビーム５２とを交差させてから第一ビーム５１と第二ビーム５２とを互いに並行させても良い。具体的には、透過型回折格子４０と第一レンズ９１との間における第一ビーム５１の光路上に、ｘｙ面内において第一ビーム５１を９０度偏向させる鏡を設けることによって、第一ビーム５１と第二ビーム５２とを交差させる。さらに、第二ビーム５２と交差した後の第一ビーム５１をｘｙ面内において９０度偏向させる鏡を設けることによって、第一ビーム５１と第二ビーム５２とを互いに並行させる。これにより、２個の鏡の距離分だけ、光路長差が解消される。
【００５８】
実施の形態２によると、レーザ装置１０２は、透過型回折格子４０によって複数のビームを収束させた後の光学系を小型にすることができる。これにより、レーザ装置１０２は、光学系を小型化しつつ高出力を得ることができる。
【００５９】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３にかかるレーザ装置１０３の構成を示す模式図である。実施の形態３では、上記の実施の形態１または２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１または２とは異なる構成について主に説明する。
【００６０】
レーザ装置１０３は、実施の形態２にかかるレーザ装置１０２の構成に加えて、ビーム回転素子である第一ビーム回転素子８１および第二ビーム回転素子８２を有する。第一ビーム回転素子８１は、第一発散角補正素子３１と第一レンズ９１との間に配置されている。第二ビーム回転素子８２は、第二発散角補正素子３２と第二レンズ９２との間に配置されている。
【００６１】
第一ビーム回転素子８１は、第一ビーム群２１の各ビームを、ビームの主光線を中心に回転させる。第二ビーム回転素子８２は、第二ビーム群２２の各ビームを、ビームの主光線を中心に回転させる。すなわち、ビーム回転素子である第一ビーム回転素子８１および第二ビーム回転素子８２は、第一ビーム群２１の各ビームと第二ビーム群２２の各ビームとを、ビームの主光線を中心に回転させる。
【００６２】
なお、図８には、第一ビーム群２１を構成する３個のビームの主光線と、第二ビーム群２２を構成する３個のビームの主光線とを示す。実施の形態３の構成は、レーザ素子が半導体レーザバーである場合に顕著な効果を示す。実施の形態３における以下の説明では、第一レーザ素子１１および第二レーザ素子１２の各々は、半導体レーザバーとする。
【００６３】
第一ビーム回転素子８１は、第一発散角補正素子３１と組み合わせられることにより、第一ビーム群２１を構成する複数のビームを透過型回折格子４０上で重畳させる。第二ビーム回転素子８２は、第二発散角補正素子３２と組み合わせられることにより、第二ビーム群２２を構成する複数のビームを透過型回折格子４０上で重畳させる。
【００６４】
次に、ビーム回転素子の構成例について説明する。図９は、実施の形態３にかかるレーザ装置１０３に備えられるビーム回転素子の例を示す図である。図９には、第一ビーム回転素子８１の構成例を示す。第二ビーム回転素子８２については、第一ビーム回転素子８１についての下記説明と同様とする。
【００６５】
ビーム回転素子は、光軸を中心に像を９０度回転させる回転光学系である。図９に示す第一ビーム回転素子８１は、レンズアレイである。第一ビーム回転素子８１のうち第一レーザ素子１１側の面と、第一レーザ素子１１とは逆側の面との各々には、一方向に配列された複数の円筒面が形成されている。各円筒面は、凸面である。各円筒面は、水平面に垂直な垂直軸８０２に対して４５度傾けられている。複数のレンズの配列ピッチは、半導体レーザバーにおける複数の発光点の配列ピッチと同じである。円筒面での屈折による焦点距離をｆとした場合に、第一レーザ素子１１側の円筒面と、第一レーザ素子１１とは逆側の円筒面との距離Ｌは２ｆである。
【００６６】
第一レーザ素子１１から第一ビーム回転素子８１に入射するビームである入射光の長軸方向は、垂直軸８０２の方向である。当該入射光の短軸方向は、水平面に含まれる水平軸８０３の方向である。これに対し、第一レーザ素子１１から第一ビーム回転素子８１に入射後、第一ビーム回転素子８１から出射するビームである出射光の長軸方向は、水平軸８０３の方向である。当該出射光の短軸方向は、垂直軸８０２の方向である。このように、第一ビーム回転素子８１からは、入射光とは長軸方向と短軸方向とが入れ替わった状態の出射光が出射する。このようにして、第一ビーム回転素子８１は、光軸を中心にビームを９０度回転させる。
【００６７】
例えば、９００ｎｍから１０００ｎｍのビームを出射させる半導体レーザバーでは、一般的に、ビームのスロー軸方向における発散角の全角が５度から１０度程度であるのに対し、ビームのファスト軸方向における発散角の全角は３０度から６０度程度である。すなわち、ビームのファスト軸方向における発散角のほうが、ビームのスロー軸方向における発散角よりも大きい。また、半導体レーザバーのスロー軸方向における集光性能は、半導体レーザバーのファスト軸方向における集光性能よりも低い。
【００６８】
半導体レーザバーには、半導体レーザバーの製造プロセスに起因して、スマイルと呼ばれる変形が生じることがある。スマイルによって、複数の発光点には、ファスト軸方向における位置のばらつきが生じる。実施の形態３によると、ビーム回転素子によってビームを９０度回転させることで、スマイルにより発光点の位置にばらつきが生じる方向が、集光性能が相対的に低いスロー軸方向に変換される。これにより、レーザ装置１０３は、スマイルに起因する集光性能の低下を低減できる。
【００６９】
例えば、円筒面を有するレンズからなる第一発散角補正素子３１が使用されている場合において、ｘｙ面に対して第一発散角補正素子３１をわずかに傾斜させて設置することで、第一発散角補正素子３１からは、ｚ方向において角度が付けられた状態で第一ビーム群２１の各ビームが出射する。かかる第一発散角補正素子３１の直後に第一ビーム回転素子８１が設置されると、各ビームは、第一ビーム回転素子８１を通過することによって、ｚ方向に角度が付いた状態からｘｙ面内にて角度が付いた状態に変換される。ｘｙ面に対する第一発散角補正素子３１の傾斜角が適切に設定されることによって、透過型回折格子４０の方へ各ビームが進行する間に各ビームの主光線を互いに近づけさせることができる。
【００７０】
なお、実施の形態１および２では、第一レンズ９１および第二レンズ９２の各々が、複数のビームを透過型回折格子４０上にて重畳させる役割を担うこととした。実施の形態３では、当該役割は、発散角補正素子とビーム回転素子との組み合わせが担うことができる。このため、実施の形態３における第一レンズ９１および第二レンズ９２の位置、または、第一レンズ９１および第二レンズ９２の焦点距離は、実施の形態１または２の場合とは異ならせても良い。
【００７１】
実施の形態３によると、レーザ装置１０３は、スマイルに起因する集光性能の低下を低減しつつ、高出力を得ることができる。
【００７２】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４にかかるレーザ装置１０４の構成を示す模式図である。レーザ装置１０４は、複数の第一レーザ素子と複数の第二レーザ素子とを有する。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。
【００７３】
レーザ装置１０４は、実施の形態３にかかるレーザ装置１０３の構成に加えて、第一レーザ素子１３および第二レーザ素子１４を有する。すなわち、レーザ装置１０４は、２個の第一レーザ素子１１，１３と２個の第二レーザ素子１２，１４とを有する。第一レーザ素子１３は、一または複数のビームである第一ビーム群２１を出射させる。第二レーザ素子１４は、一または複数のビームである第二ビーム群２２を出射させる。
【００７４】
さらに、レーザ装置１０４は、第一発散角補正素子３３、第二発散角補正素子３４、第一ビーム回転素子８３および第二ビーム回転素子８４を有する。第一発散角補正素子３３は、第一レーザ素子１３から出射された第一ビーム群２１の発散角を補正する。第二発散角補正素子３４は、第二レーザ素子１４から出射された第二ビーム群２２の発散角を補正する。第一ビーム回転素子８３は、第一発散角補正素子３３と第一レンズ９１との間に配置されている。第一ビーム回転素子８３は、第一ビーム群２１の各ビームを、ビームの主光線を中心に回転させる。第二ビーム回転素子８４は、第二発散角補正素子３４と第二レンズ９２との間に配置されている。第二ビーム回転素子８４は、第二ビーム群２２の各ビームを、ビームの主光線を中心に回転させる。透過型回折格子４０は、複数の第一レーザ素子１１，１３の各々からの第一ビーム群２１を第一ビーム５１へ収束させ、かつ複数の第二レーザ素子１２，１４の各々からの第二ビーム群２２を第二ビーム５２へ収束させる。
【００７５】
第一レーザ素子１１と第一レーザ素子１３とから、互いに異なる波長のビームが出射する。第二レーザ素子１２と第二レーザ素子１４とから、互いに異なる波長のビームが出射する。第一ビーム群２１と第二ビーム群２２とには、同一波長のビームが含まれていても良い。また、レーザ装置１０４に備えられる第一レーザ素子は、３個以上であっても良い。レーザ装置１０４に備えられる第二レーザ素子は、３個以上であっても良い。ビーム出力が２００Ｗである半導体レーザバーが使用される場合に、レーザ装置１０４は、第一レーザ素子と第二レーザ素子とを合わせて１０個以上の半導体レーザバーが設けられることによって、２ｋＷ以上のビーム出力を得ることとしても良い。これにより、レーザ装置１０４は、レーザ加工に適するような高出力化が可能となる。
【００７６】
実施の形態４によると、レーザ装置１０４は、複数の第一レーザ素子と複数の第二レーザ素子とを有することによって、外部共振器における複数のビームの収束によって高い集光性能を維持しながら、高出力化が可能となる。
【００７７】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５にかかるレーザ装置１０５の一部を示す第一の図である。図１２は、実施の形態５にかかるレーザ装置１０５の一部を示す第二の図である。実施の形態５にかかるレーザ装置１０５は、ｘｙ面内において第一ビーム５１と第二ビーム５２との相対位置を変更可能とする。実施の形態５では、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。図１１および図１２には、ｘｙ面における第一ビーム５１、第二ビーム５２、部分反射鏡６０および集光レンズ９５を示す。集光レンズ９５には、部分反射鏡６０を透過した第一ビーム５１および第二ビーム５２が入射する。
【００７８】
レーザ装置１０５は、第一ビーム５１と第二ビーム５２との相対位置を変更することによって、レーザ装置１０５から出力されるビームの集光性能を変化させることができる。ここでは、レーザ装置１０５から出力される第一ビーム５１と第二ビーム５２とが１つのビームとして使用される場合を想定する。第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離が変化することは、レーザ装置１０５から出力されるビームの集光性能が変化することを意味する。
【００７９】
図１１および図１２に示すように、部分反射鏡６０を透過した第一ビーム５１と第二ビーム５２とは、互いに平行に伝搬する。ここでは、第一ビーム５１と第二ビーム５２とは、それぞれ十分にコリメートされているとする。図１１には、第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離が狭められているときの様子を示す。図１２には、第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離が広げられているときの様子を示す。
【００８０】
図１１に示す場合と図１２に示す場合とにおいて、部分反射鏡６０から出射した第一ビーム５１および第二ビーム５２は、集光レンズ９５により集光される。すなわち、第一ビーム５１および第二ビーム５２は、図１１に示す状態と図１２に示す状態とにおいて、同じ焦点距離の焦点に集光される。第一ビーム５１と第二ビーム５２とは、焦点にて集光された後に拡散される。
【００８１】
図１１に示す状態と図１２に示す状態とにおいて、第一ビーム５１および第二ビーム５２からなるビームのビームウェスト径Ｂｄは同じである。第一ビーム５１および第二ビーム５２からなるビームの拡がり角θは、図１２に示す場合のほうが、図１１に示す場合よりも大きい。このように、レーザ装置１０５は、第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離を変化させることによって、レーザ装置１０５から出力されるビームの集光性能を変化させる。すなわち、レーザ装置１０５は、ＢＰＰを変化させることができる。
【００８２】
次に、第一ビーム５１と第二ビーム５２との相対位置を変更する位置変更手段の具体例について説明する。図１３は、実施の形態５にかかるレーザ装置１０５が有する位置変更手段の第一の例を示す図である。図１３において、位置変更手段は、ｘｙ面内において第一レーザ素子１１を移動させる機構１３０である。レーザ装置１０５は、第二レーザ素子１２に対し第一レーザ素子１１を相対移動させることによって、第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離を変化させる。
【００８３】
機構１３０は、第一ビーム群２１と第二ビーム群２２との距離を狭める向きと、第一ビーム群２１と第二ビーム群２２との距離を広げる向きとにおいて、第一レーザ素子１１を移動させる。なお、位置変更手段は、第一レーザ素子１１を移動させる機構１３０に限られず、第二レーザ素子１２を移動させる機構であっても良い。
【００８４】
図１４は、実施の形態５にかかるレーザ装置１０５が有する位置変更手段の第二の例を示す図である。図１４において、位置変更手段は、ビーム偏向素子である第二反射鏡７２を回転させる機構１４０である。機構１４０は、ｚ軸周りに第二反射鏡７２を回転させることによって第二ビーム５２の進行方向を変化させ、第一ビーム５１と第二ビーム５２との距離を変化させる。
【００８５】
位置変更手段は、図１３または図１４に示すものに限られない。例えば、位置変更手段は、第一ビーム群２１の光路上に設置されたガラス基板と、ｚ軸周りにガラス基板を回転させる機構とを備え、ガラス基板の回転によって、ｘｙ面内において第一ビーム群２１を移動させるものであっても良い。位置変更手段は、複数の鏡で構成された折り曲げ光路を用いて第一ビーム５１または第二ビーム５２をｘｙ面内にて平行移動または偏向させるものであっても良い。位置変更手段は、様々な手法の組み合わせによって第一ビーム５１と第二ビーム５２との相対位置を変更するものであっても良い。
【００８６】
実施の形態５によると、レーザ装置１０５は、加工対象に応じて最適な集光性能を設定することが可能となる。
【００８７】
以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  第一外部共振器、２  第二外部共振器、１１，１３  第一レーザ素子、１２，１４  第二レーザ素子、２１  第一ビーム群、２２  第二ビーム群、３１，３３  第一発散角補正素子、３２，３４  第二発散角補正素子、４０  透過型回折格子、５１  第一ビーム、５２  第二ビーム、６０  部分反射鏡、６１  入射面、７１  第一反射鏡、７２  第二反射鏡、８１，８３  第一ビーム回転素子、８２，８４  第二ビーム回転素子、９０  縮小光学系、９１，９０１  第一レンズ、９２，９０２  第二レンズ、９５  集光レンズ、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  レーザ装置、１１０  レーザ加工装置、１１１  レーザ光、１１２  光ファイバ、１１３  集光光学系、１１４  ワーク、１１５  加工光学系、１１６  駆動機構、１２０  遮蔽部品、１３０，１４０  機構、２００  半導体レーザバー、２０１  ビーム、２０２  ファスト軸、２０３  スロー軸、２０４  発光点、２１１，２１２，２１３  主光線、８０２  垂直軸、８０３  水平軸。
【要約】
レーザ装置（１０１）は、第一外部共振器（１）の一端を構成する第一レーザ素子（１１）と、第二外部共振器（２）の一端を構成する第二レーザ素子（１２）と、第一ビーム群（２１）の各ビームと第二ビーム群（２２）の各ビームとで入射角の正負が互いに逆となるように第一ビーム群（２１）と第二ビーム群（２２）とが入射し、収束させた第一ビーム群（２１）である第一ビーム（５１）と、収束させた第二ビーム群（２２）である第二ビーム（５２）とが出射する回折光学素子と、第一外部共振器（１）の他端および第二外部共振器（２）の他端を構成し、第一ビーム（５１）の一部および第二ビーム（５２）の一部を反射し、かつ第一ビーム（５１）の残部および第二ビーム（５２）の残部を透過させる部分反射素子と、回折光学素子から出射した第二ビーム（５２）を部分反射素子の方へ偏向させるビーム偏向素子と、を備える。【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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