(57)【要約】種々の実施形態では、レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状が、レーザビームをファイバ束の光ファイバの中に結合し、レーザビームを光ファイバの前記入力端上の１つ以上の内部結合場所に向かわせることによって、調節される。光ファイバの出力端において放出されるビームは、ワークピースを処理するために利用され得る。一実施形態において、ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なり、物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む。
2020515878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力を有するレーザシステムであって、前記システムは、
レーザビームの放出のためのビームエミッタと、
複数の光ファイバを備えているファイバ束であって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームのワークピースへの送達のためのものである、ファイバ束と、
前記レーザビームを受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束に向かって反射するための反射体と、
前記レーザビームを前記反射体から受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束内の光ファイバの前記入力端のうちの１つのみの中に結合するための光学要素と、
コントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を生じさせ、かつそれを制御し、それによって、（ｉ）前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバ、または、（ｉｉ）選択されたファイバの端面上の前記レーザビームが向かわせられる場所のうちの少なくとも１つを決定し、それによって、ビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に前記レーザビームの前記光ファイバの中への前記結合によって決定される、システム。
【請求項２】
前記コントローラは、測定されたパラメータに基づいて、前記選択されたファイバの前記端面上の前記レーザビームが向かわせられる前記場所を徐々に調節するためのフィードバック動作のために構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定されたパラメータは、前記ワークピースの測定されたパラメータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記測定されたパラメータは、前記レーザビームの測定されたパラメータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動は、前記反射体の回転または前記光学要素の側方平行移動のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光学要素は、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上のプリズムを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
入力端キャップをさらに備え、前記ファイバ束内の前記光ファイバの前記入力端は、前記入力端キャップに融合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
各光ファイバのために、前記光ファイバの前記出力端上に配置された出力端キャップをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記ファイバコア、前記第１のクラッディング領域、および前記第２のクラッディング領域を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、１つ以上のファイバコアおよび１つ以上のクラッディング領域を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記中心コア、前記第１のクラッディング、および前記環状コアを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ビームエミッタは、前記コントローラに応答し、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの前記少なくとも１つとの間の相対的運動中、前記ビームエミッタの出力電力を変調するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、前記レーザビームの少なくとも一部を前記レーザビームが結合される前記光ファイバのクラッディング領域の中に結合することによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積を増加させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、少なくとも部分的に前記レーザビームが結合される前記光ファイバの前記出力端に近接した前記ワークピースの特性に基づいて、前記ビーム形状または前記ビームパラメータ積のうちの少なくとも１つを決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
（ｉ）前記ワークピース上に画定された処理経路に対応するデータを記憶するための前記コントローラにアクセス可能なメモリと、（ｉｉ）複数の材料のための処理データを記憶するためのデータベースとをさらに備え、前記コントローラは、前記データベースにクエリし、前記ワークピースの１つ以上の材料のための処理データを取得するように構成され、前記ビームのビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記取得された処理データによって決定される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
部分反射出力結合器と
を備え、
前記部分反射出力結合器は、前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられており、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを調節する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
レーザビームを前記ファイバ束の前記光ファイバのうちの選択された１つに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含む、方法。
【請求項２５】
前記レーザビームを用いて、前記選択された光ファイバの前記出力端に近接して配置されたワークピースを処理することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記ワークピースの特性に基づいて選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記レーザビームを前記光ファイバのうちの前記選択された１つに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
複数の出力ビームを使用して複数のワークピースを処理する方法であって、前記複数の出力ビームは、異なる特性を有し、同一入力ビームから生じ、前記方法は、
ファイバ束を提供することであって、前記ファイバ束は、
（ｉ）（ａ）レーザビームを受け取るための第１の入力端と、（ｂ）前記第１の入力端の反対にある第１の出力端とを有する第１の光ファイバであって、前記第１の出力端は、前記レーザビームの第１のワークピースへの送達のためのものである、第１の光ファイバと、
（ｉｉ）（ａ）前記レーザビームを受け取るための前記第１の入力端に近接した第２の入力端と、（ｂ）前記第２の入力端の反対にある第２の出力端とを有する第２の光ファイバであって、前記第２の出力端は、前記レーザビームの前記第１のワークピースと異なる第２のワークピースへの送達のためのものである、第２の光ファイバと
を備えている、ことと、
前記レーザビームを前記第１の入力端に向かわせ、前記第１のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第１の入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと、
前記レーザビームを前記第２の入力端に向かわせ、前記第２のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第２の入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含み、
前記第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、前記第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの前記少なくとも１つと異なる、方法。
【請求項３９】
前記第１および第２のワークピースの少なくとも１つの特性は、異なる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの特性は、厚さおよび／または組成物を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることと、前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることとの間で前記レーザビームの出力電力を変調することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の光ファイバの内部構成は、前記第２の光ファイバの内部構成と実質的に同じである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第１の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第１のワークピースを処理するために利用される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記第２の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第２の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第２のワークピースを処理するために利用される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバの物理的特性は、異なる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
レーザビームを用いてワークピースを処理する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
ワークピースを前記光ファイバのうちの選択された１つの出力端に近接して配置することと、
前記ワークピースの少なくとも１つの特性に基づいて、前記ワークピースの処理のためのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを決定することと、
レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の内部結合場所に向かわせ、前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つを選択することと、
前記ワークピースを前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームを用いて処理ことと
を含む、方法。
【請求項５５】
前記ワークピースを処理することは、前記ワークピースの表面の少なくとも一部を物理的に改変することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記ワークピースを処理することは、切断、溶接、エッチング、アニーリング、穿孔、はんだ付け、またはろう付けのうちの少なくとも１つを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記ワークピースの前記少なくとも１つの特性は、前記ワークピースの厚さおよび／または前記ワークピースの組成物を含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
前記内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記ワークピースを処理するために利用される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
前記レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６０】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項５４に記載の方法。
【請求項６１】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を備えている、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記選択された光ファイバは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項５４に記載の方法。
【請求項６３】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記選択された光ファイバは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項５４に記載の方法。
【請求項６５】
前記ワークピースを処理する間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、請求項５４に記載の方法。
【請求項６６】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項５４に記載の方法。
【請求項６７】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項６６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６２／４２９，２７０号（２０１６年１２月２日出願）の利益、およびそれに対する優先権を主張し、上記出願の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
種々の実施形態では、本発明は、レーザシステム、具体的には、複数の出力および制御可能ビームプロファイル、例えば、可変ビームパラメータ積を伴うレーザシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
高出力レーザシステムは、溶接、切断、穿孔、および材料処理等の多くの異なる用途のために利用される。そのようなレーザシステムは、典型的には、それからのレーザ光が光ファイバ（または単に「ファイバ」）の中に結合されるレーザエミッタと、ファイバからのレーザ光を処理されるべきワークピース上に集束させる光学システムとを含む。波長ビーム結合（ＷＢＣ）は、レーザダイオード、レーザダイオードバー、ダイオードバーのスタック、または１または２次元アレイに配列される他のレーザからの出力電力および明るさをスケーリングするための技法である。ＷＢＣ方法は、エミッタのアレイの一方または両方の次元に沿ってビームを結合させるために開発された。典型的ＷＢＣシステムは、１つ以上のダイオードバー等の複数のエミッタを含み、それらは、分散要素を使用して結合され、多波長ビームを形成する。ＷＢＣシステム内の各エミッタは、個々に共振し、ビーム結合次元に沿って分散要素によってフィルタ処理される共通の部分反射出力結合器からの波長特有のフィードバックを通して、安定化される。例示的ＷＢＣシステムは、２０００年２月４日に出願された米国特許第６，１９２，０６２号（特許文献１）、１９９８年９月８日に出願された米国特許第６，２０８，６７９号（特許文献２）、２０１１年８月２５日に出願された米国特許第８，６７０，１８０号（特許文献３）、および２０１１年３月７日に出願された米国特許第８，５５９，１０７号（特許文献４）（開示全体の各々は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に詳述される。
【０００４】
レーザシステムのための光学システムは、典型的には、最高品質レーザビーム、すなわち、最低のビームパラメータ積（ＢＰＰ）を伴うビームを生成するように設計される。ＢＰＰは、レーザビームの発散角（半角）と、その最も狭い点（すなわち、ビームウェスト、最小スポットサイズ）におけるビームの半径との積である。すなわち、ＢＰＰ＝ＮＡ×Ｄ／２であり、式中、Ｄは、集束スポット（ウェスト）直径であり、ＮＡは、開口数である。したがって、ＢＰＰは、ＮＡおよび／またはＤを変動させることによって変動させられ得る。ＢＰＰは、レーザビームの品質および小スポットに集束され得る程度を定量化し、典型的には、ミリメートル−ミリラジアン（ｍｍ−ｍｒａｄ）の単位で表される。ガウスビームは、最も低い可能なＢＰＰを有し、それは、円周率によって除算されるレーザ光の波長によって与えられる。同一波長における理想的なガウスビームのＢＰＰに対する実際のビームのＢＰＰの比率は、Ｍ２として示され、それは、ビーム品質の波長独立の尺度である。
【０００５】
多くのレーザ処理用途で、所望されるビームスポットサイズ、発散、およびビーム品質は、例えば、処理のタイプおよび／または処理されている材料のタイプに依存して変動し得る。これは、特に、材料処理用途における産業レーザに当てはまる。例えば、より低いＢＰＰ値、すなわち、より良好なビーム品質が、薄い金属を切断するために好ましくあり得る一方、より大きいＢＰＰ（すなわち、より粗悪なビーム品質）が、より厚い金属を通して切断するために好ましくあり得る。そのような変更をレーザシステムのＢＰＰに行うために、しばしば、出力光学システムまたは光ファイバが、他の構成要素と交換され、および／または、再整列させられなければならず、時間がかかり、かつ高価なプロセスとなり、これはさらに、レーザシステムの脆弱な光学構成要素の不注意な損傷につながり得る。したがって、光ファイバの出力におけるレーザビームまたは光学システムに対するそのような調節を伴わないレーザシステムのＢＰＰを変動させるための代替技法の必要性が存在する。加えて、可変ＢＰＰを伴う複数の出力を有し、それによって、異なるワークステーション間のレーザシステムの共有を可能にするレーザシステムビームの必要性も存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，１９２，０６２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２０８，６７９号明細書
【特許文献３】米国特許第８，６７０，１８０号明細書
【特許文献４】米国特許第８，５５９，１０７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（要約）
本発明の実施形態によると、レーザシステムは、複数の離散場所のいずれかへの出力のために、ファイバ束の１つ以上の光ファイバの中に向かわせられる出力ビームを生成する。ファイバ束の光ファイバのうちの１つ以上のものは、マルチクラッドファイバであり、すなわち、コア領域を同心状に包囲する複数のクラッディング領域を伴う中心コア領域を組み込み得る。他の実施形態では、光ファイバのうちの１つ以上のものは、単一クラッドファイバであり、すなわち、コア領域を包囲する１つのみのクラッディング領域を有し得る。種々の実施形態では、ファイバ束内の異なる光ファイバは、異なるコア直径を有する。ファイバ束内のファイバのうちの１つ以上のものは、複数の離散コア領域を有し得る。種々の実施形態によると、レーザ出力ビームは、出力ビームのビーム形状および／またはＢＰＰを変動させるために、ファイバ束の特定のファイバの中に、および／またはファイバの１つ以上の特定の断面領域（例えば、コア領域および／またはクラッディング領域のうちの１つ以上のもの）の中に向かわせられる。
【０００８】
本明細書で利用されるように、レーザビームの「形状」を変化させることは、ビームの断面プロファイルおよび寸法を改変すること（例えば、ビームが表面と交わる点において）を指す。形状の変化は、ビームサイズ、ビームの角度強度分布、およびＢＰＰの変化に付随して起こり得るが、ビームＢＰＰの単なる変化は、必ずしも、レーザビーム形状を変化させるために十分ではなく、その逆も同様である。
【０００９】
本発明の実施形態に従って生成される出力ビームは、単に、光を用いて表面をプローブする光学技法（例えば、反射率測定）とは対照的に、ワークピースの表面が物理的に改変するように、および／または特徴が表面上もしくは内に形成されるように、ワークピースを処理するために利用され得る。本発明の実施形態による例示的プロセスは、切断、溶接、穿孔、およびはんだ付けを含む。本発明の種々の実施形態は、ワークピース表面の全てまたは実質的に全てをレーザビームからの放射で満たすのではなく、１つ以上のスポットにおいても、または１次元線形または曲線処理経路に沿っても、ワークピースを処理し得る。そのような１次元経路は、複数の区分から成り得、それらの各々は、線形または曲線であり得る。
【００１０】
可変形状および／またはＢＰＰの１つの利点は、異なるタイプの処理技法または処理されている異なるタイプの材料のための改良されたレーザ用途性能である。本発明の実施形態は、２０１５年２月２６日に出願された米国特許出願第１４／６３２，２８３号、２０１５年６月２３日に出願された米国特許出願第１４／７４７，０７３号、２０１５年９月１４日に出願された米国特許出願第１４／８５２，９３９号、２０１６年６月２１日に出願された米国特許出願第１５／１８８，０７６号、２０１７年４月５日に出願された米国特許出願第１５／４７９，７４５号、および２０１７年７月１４日に出願された米国特許出願第１５／６４９，８４１号（それぞれの開示は、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるレーザビームの変動するＢＰＰおよび／または形状のための種々の技法も利用し得る。
【００１１】
本明細書では、「光学要素」とは、電磁放射線を向け直し、反射し、曲げ、または任意の他の様式で光学的に操作するレンズ、鏡、プリズム、格子等のうちのいずれかを指し得る。本明細書では、ビームエミッタ、エミッタ、またはレーザエミッタ、もしくはレーザは、電磁ビームを生成するが、自己共振であることも、そうではないこともある半導体要素等の任意の電磁ビーム生成デバイスを含む。これらは、ファイバレーザ、ディスクレーザ、非ソリッドステートレーザ等も含む。概して、各エミッタは、後反射表面と、少なくとも１つの光学利得媒体と、前反射表面とを含む。光学利得媒体は、電磁スペクトルの任意の特定の部分に限定されないが、可視光、赤外線、および／または紫外線であり得る電磁放射線の利得を増加させる。エミッタは、複数のビームを放出するように構成されるダイオードバー等の複数のビームエミッタを含み得るか、または本質的にそれから成り得る。本明細書の実施形態で受け取られる入力ビームは、当技術分野で公知である種々の技法を使用して結合される単波長または多波長ビームであり得る。加えて、本明細書における「レーザ」、「レーザエミッタ」、または「ビームエミッタ」の言及は、単一ダイオードレーザのみではなく、また、ダイオードバー、レーザアレイ、ダイオードバーアレイ、および単一またはアレイの垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む。
【００１２】
本発明の実施形態は、多波長ビームを形成するように分散要素を使用して結合される１つ以上のダイオードバー等の複数のエミッタを含む波長ビーム結合（ＷＢＣ）システムとともに利用され得る。ＷＢＣシステム内の各エミッタは、個々に共振し、ビーム結合次元に沿って分散要素によってフィルタにかけられる共通部分反射出力結合器から、波長特有のフィードバックを通して安定させられる。例示的ＷＢＣシステムは、それらの各々の開示全体が参照することによって本明細書に組み込まれる２０００年２月４日に出願された米国特許第６，１９２，０６２号、１９９８年９月８日に出願された米国特許第６，２０８，６７９号、２０１１年８月２５日に出願された米国特許第８，６７０，１８０号、および２０１１年３月７日に出願された米国特許第８，５５９，１０７号で詳述される。ＷＢＣシステムの多波長出力ビームが、例えば、ＢＰＰ、形状、および／または偏光制御のために、本発明の実施形態と併せて、入力ビームとして利用され得る。
【００１３】
ある側面では、本発明の実施形態は、複数の出力を有するレーザシステムを特徴とする。システムは、レーザビームの放出のためのビームエミッタと、ファイバ束と、反射体および／または光学要素と、コントローラとを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。ファイバ束は、複数の光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）入力端の反対にある、受け取られたレーザビームのワークピースへの送達のための出力端とを有する。反射体および／または光学要素は、レーザビームを受け取り、レーザビームをファイバ束内の光ファイバの入力端の１つ以上のもの（例えば、１つのみ）の中に結合し得る。例えば、反射体は、レーザビームを受け取り、レーザビームをファイバ束に向かって反射し得、光学要素は、レーザビームを反射体から受け取り、レーザビームをファイバ束内の光ファイバの入力端の１つ以上のもの（例えば、１つのみ）の中に結合し得る。コントローラは、光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動を生じさせ、それを制御し、それによって、（ｉ）レーザビームが結合されるファイバ束の光ファイバ、および／または、（ｉｉ）レーザビームが１つ以上の選択されたファイバの端面上に向かわせられる場所を決定し、それによって、ビーム形状および／またはビームパラメータ積は、少なくとも部分的に、レーザビームの光ファイバの中への結合によって決定される。
【００１４】
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの１つ以上のものを含み得る。コントローラは、フィードバック動作のために構成され、測定されたパラメータに基づいて、レーザビームが選択されたファイバの端面上に向かわせられる場所を徐々に調節し得る。測定されたパラメータは、ワークピース（例えば、表面特徴の組成物、厚さ、高さ、または深度、反射率等）および／またはレーザビーム（例えば、束密度、ビーム形状、ビーム直径、ビーム強度、面積ビーム場所の関数としてのビーム強度等）の測定されたパラメータであり得る。光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動は、反射体の回転、光学要素の回転、反射体の平行移動、光学要素の平行移動、光ファイバの入力端の回転、および／または光ファイバの入力端の平行移動を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光学要素は、１つ以上のレンズ、１つ以上の格子（例えば、回折格子）、および／または１つ以上のプリズムを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバ束内の光ファイバの少なくとも２つの１つ以上の物理的特性は、異なり得る。物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。システムは、入力端キャップを含み得る。ファイバ束内の光ファイバの入力端のうちの１つ以上のものは、入力端キャップに融合されるか、または別様に光学的に結合され得る。出力端キャップは、光ファイバのうちの１つ以上のものの出力端上に配置される、それに融合され、および／またはそれに光学的に結合され得る。各光ファイバは、異なる出力端キャップを有し得る。
【００１５】
光ファイバのうちの少なくとも１つは、１つ以上のファイバコアを包囲する複数のクラッディングを有するマルチクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。例えば、マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバコアの屈折率は、第１のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。第１のクラッディング領域の屈折率は、第２のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。コントローラは、レーザビームが結合されるファイバ束の光ファイバのために、光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動を制御し、それによって、レーザビームが結合される光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され得る。光ファイバの部分は、ファイバコア、第１のクラッディング領域、および第２のクラッディング領域を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの部分は、より一般的には、１つ以上のファイバコアおよび／または１つ以上のクラッディング領域を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００１６】
光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成るステップクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第３の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第２の屈折率は、第１の屈折率より小さく、第４の屈折率より大きくあり得る。コントローラは、レーザビームが結合されるファイバ束の光ファイバのために、光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動を制御し、それによって、レーザビームが結合される光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され得る。光ファイバの部分は、中心コア、第１のクラッディング、および環状コアを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの部分は、中心コアおよび第１のクラッディングを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの部分は、中心コア、第１のクラッディング、環状コア、および第２のクラッディングを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの部分は、第１のクラッディングおよび環状コアを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの部分は、第１のクラッディング、環状コア、および第２のクラッディングを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００１７】
ビームエミッタは、コントローラに応答し得る。コントローラは、光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動中、ビームエミッタの出力電力を変調するように構成され得る。コントローラは、光ファイバの入力端と反射体および／または光学要素との間の相対的運動中、ビームエミッタの出力電力を変調しないように構成され得る。コントローラは、レーザビームの少なくとも一部をレーザビームが結合される光ファイバの１つ以上のクラッディング領域の中に結合することによって、レーザビームのビームパラメータ積を増加させるように構成され得る。コントローラは、少なくとも部分的に、レーザビームが結合される光ファイバの出力端に近接したワークピースの特性に基づいて、ビーム形状および／またはビームパラメータ積を決定するように構成され得る。ワークピースの特性は、ワークピースの厚さおよび／またはワークピースの組成物を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。システムは、ワークピース上に画定された処理経路に対応するデータを記憶するためのコントローラにアクセス可能なメモリを含み得る。経路は、少なくとも１つの方向変化を含み得る。経路は、１つ以上の線形区分および／または１つ以上の曲線区分から成り得る。コントローラは、処理経路に沿って、ビームの出力電力、ビーム形状、および／またはビームパラメータ積を改変するように構成され得る。メモリは、少なくとも部分的に、コントローラ内に常駐し、および／または少なくとも部分的に、遠隔（例えば、ネットワーク記憶装置、クラウド記憶装置等）に常駐し得る。システムは、複数の材料のための処理データを記憶するためのデータベースを含み得る。コントローラは、データベースにクエリし、ワークピースの１つ以上の材料のための処理データを取得するように構成され得る。ビームのビーム形状および／またはビームパラメータ積は、少なくとも部分的に、取得された処理データによって決定され得る。
【００１８】
ビームエミッタは、複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、分散させられたビームを受け取り、分散させられたビームの一部をそれを通してレーザビームとして伝送し、分散させられたビームの第２の部分を分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。レーザビームは、複数の波長から成り得る。離散ビームの各々は、異なる波長を有し得る。分散させられたビームの第２の部分は、１つ以上のビーム源に戻るように伝搬し、それによって、ビームをその放出波長に安定化させ得る。集束光学は、１つ以上の円筒形レンズ、１つ以上の球状レンズ、１つ以上の球状ミラー、および／または１つ以上の円筒形ミラーを含むか、またはそれから本質的に成り得る。分散要素は、１つ以上の回折格子（例えば、１つ以上の透過格子および／または１つ以上の反射格子）、１つ以上の分散ファイバ、および／または１つ以上のプリズムを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００１９】
別の側面では、本発明の実施形態は、レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状を調節する方法を特徴とする。ファイバ束が、提供される。ファイバ束は、複数の光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）入力端の反対にある、受け取られたレーザビームの送達のための出力端とを有する。レーザビームは、ファイバ束の光ファイバのうちの選択された１つ以上のものに向かわせられる。その間および／またはその後、レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状が、レーザビームを選択された光ファイバの入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって選択される。
【００２０】
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの１つ以上のものを含み得る。選択された光ファイバの出力端に近接して配置される１つ以上のワークピースが、レーザビームを用いて処理され得る。レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状が、少なくとも部分的に、ワークピースのうちの１つ以上のものの特性に基づいて、選択され得る。ワークピースの特性は、ワークピースの厚さおよび／またはワークピースの組成物を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、選択された光ファイバのクラッディング領域と交わり得る。レーザビームを光ファイバのうちの選択された１つに向かわせることは、（ｉ）レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、および／または、（ｉｉ）レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバ束内の光ファイバの少なくとも２つの１つ以上の物理的特性は、異なり得る。物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００２１】
光ファイバのうちの少なくとも１つは、１つ以上のファイバコアを包囲する複数のクラッディングを有するマルチクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。例えば、マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバコアの屈折率は、第１のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。第１のクラッディング領域の屈折率は、第２のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。
【００２２】
光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る、ステップクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第３の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第２の屈折率は、第１の屈折率より小さく、第４の屈折率より大きくあり得る。
【００２３】
レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状は、レーザビームをファイバ束内の選択された光ファイバおよび／または１つ以上の他の光ファイバの入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、改変され得る。１つ以上の第２の内部結合場所は、１つ以上の第１の内部結合場所と異なり得る。レーザビームは、ビームエミッタから放出され得、ビームエミッタは、複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、分散させられたビームを受け取り、分散させられたビームの一部をそれを通してレーザビームとして伝送し、分散させられたビームの第２の部分を分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器とを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。レーザビームは、複数の波長から成り得る。離散ビームの各々は、異なる波長を有し得る。分散させられたビームの第２の部分は、１つ以上のビーム源に戻るように伝搬し、それによって、ビームをその放出波長に安定化させ得る。集束光学は、１つ以上の円筒形レンズ、１つ以上の球状レンズ、１つ以上の球状ミラー、および／または１つ以上の円筒形ミラーを含むか、またはそれから本質的に成り得る。分散要素は、１つ以上の回折格子（例えば、１つ以上の透過格子および／または１つ以上の反射格子）、１つ以上の分散ファイバ、および／または１つ以上のプリズムを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００２４】
さらに別の側面では、本発明の実施形態は、異なる特性を有し、同一入力ビームから生じる複数の出力ビームを使用して複数のワークピースを処理する方法を特徴とする。ファイバ束が、提供される。ファイバ束は、第１の光ファイバと、第２の光ファイバとを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。第１の光ファイバは、（ａ）レーザビームを受け取るための第１の入力端と、（ｂ）第１の入力端の反対にある、レーザビームの第１のワークピースへの送達のための第１の出力端とを有する。第２の光ファイバは、（ａ）レーザビームを受け取るための第１の入力端に近接した第２の入力端と、（ｂ）第２の入力端の反対にある、レーザビームの第１のワークピースと異なる第２のワークピースへの送達のための第２の出力端とを有する。種々の実施形態では、第１および第２の出力端は、レーザビームを同一ワークピースの異なる部分に送達する。レーザビームは、第１の入力端に向かわせられ、第１のワークピースを処理する。第１のワークピースの処理の前および／またはその間、レーザビームの第１のビームパラメータ積および／または第１のビーム形状が、レーザビームを第１の入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所第１の入力端上の上に向かわせることによって選択される。レーザビームは、第２の入力端に向かわせられ、第２のワークピースを処理する。第２のワークピースの処理の前および／またはその間、レーザビームの第２のビームパラメータ積および／または第２のビーム形状が、レーザビームを第２の入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって選択される。第２のビームパラメータ積および／または第２のビーム形状は、第１のビームパラメータ積および／または第１のビーム形状と異なり得る。第２のビームパラメータ積および／または第２のビーム形状は、第１のビームパラメータ積および／または第１のビーム形状と同一であり得る。
【００２５】
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの１つ以上のものを含み得る。第１および第２のワークピースの少なくとも１つの特性は、異なり得る。少なくとも１つの特性は、厚さおよび／または組成物を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。レーザビームの出力電力は、第１の入力端にレーザビームを向かわせることと、第２の入力端にレーザビームを向かわせることとの間で変調され得る。レーザビームの出力電力は、第１の入力端にレーザビームを向かわせることと、第２の入力端にレーザビームを向かわせることとの間で変調されないこともある。第１の光ファイバの内部構成は、第２の光ファイバの内部構成と実質的に同じであり得る。第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、第１の光ファイバの１つ以上のクラッディング領域と交わり得、１つ以上のクラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、第１のワークピースを処理するために利用され得る。第２の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、第２の光ファイバの１つ以上のクラッディング領域と交わり得、１つ以上のクラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、第２のワークピースを処理するために利用され得る。第１の入力端にレーザビームを向かわせることは、（ｉ）レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、および／または、（ｉｉ）レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第２の入力端にレーザビームを向かわせることは、（ｉ）レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、および／または、（ｉｉ）レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの物理的特性は、異なり得る。物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００２６】
第１の光ファイバおよび／または第２の光ファイバは、１つ以上のファイバコアを包囲する複数のクラッディングを有するマルチクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。例えば、マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバコアの屈折率は、第１のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。第１のクラッディング領域の屈折率は、第２のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。
【００２７】
第１の光ファイバおよび／または第２の光ファイバは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成るステップクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第３の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第２の屈折率は、第１の屈折率より小さく、第４の屈折率より大きくあり得る。
【００２８】
レーザビームは、複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、分散させられたビームを受け取り、分散させられたビームの一部をそれを通してレーザビームとして伝送し、分散させられたビームの第２の部分を分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器とを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成るビームエミッタから放出され得る。レーザビームは、複数の波長から成り得る。離散ビームの各々は、異なる波長を有し得る。分散させられたビームの第２の部分は、１つ以上のビーム源に戻るように伝搬し、それによって、ビームをその放出波長に安定化させ得る。集束光学は、１つ以上の円筒形レンズ、１つ以上の球状レンズ、１つ以上の球状ミラー、および／または１つ以上の円筒形ミラーを含むか、またはそれから本質的に成り得る。分散要素は、１つ以上の回折格子（例えば、１つ以上の透過格子および／または１つ以上の反射格子）、１つ以上の分散ファイバ、および／または１つ以上のプリズムを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００２９】
別の側面では、本発明の実施形態は、レーザビームを用いてワークピースを処理する方法を特徴とする。ファイバ束が、提供される。ファイバ束は、複数の光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）入力端の反対にある、受け取られたレーザビームの送達のための出力端とを有する。ワークピースは、光ファイバのうちの選択された１つの出力端に近接して配置される。ワークピースの処理のためのビームパラメータ積および／またはビーム形状が、ワークピースの少なくとも１つの特性に基づいて決定される。レーザビームは、選択された光ファイバに向かわせられる。レーザビームが、選択された光ファイバに向かわせられている間、レーザビームは、選択された光ファイバの入力端上の１つ以上の内部結合場所上に向かわせられ、選択された光ファイバの出力端から放出されるレーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状を選択する。ワークピースは、選択された光ファイバの出力端から放出されるレーザビームを用いて処理される。
【００３０】
本発明の実施形態は、種々の組み合わせのいずれかにおいて、以下のうちの１つ以上のものを含み得る。ワークピースを処理することは、ワークピースの表面上および／または内の特徴の少なくとも一部を物理的に改変し、および／または、それを形成することを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ワークピースを処理することは、切断、溶接、エッチング、アニーリング、穿孔、はんだ付け、および／またはろう付けを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ワークピースの少なくとも１つの特性は、ワークピースの厚さおよび／またはワークピースの組成物を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。内部結合場所のうちの少なくとも１つは、選択された光ファイバの１つ以上のクラッディング領域と交わり得、１つ以上のクラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、ワークピースを処理するために利用され得る。レーザビームを選択された光ファイバに向かわせることは、（ｉ）レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、および／または、（ｉｉ）レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバ束内の光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なり得る。物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００３１】
選択された光ファイバは、１つ以上のファイバコアを包囲する複数のクラッディングを有するマルチクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。例えば、マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ファイバコアの屈折率は、第１のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。第１のクラッディング領域の屈折率は、第２のクラッディング領域の屈折率より大きくあり得る。
【００３２】
選択された光ファイバは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成るステップクラッド光ファイバを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第３の屈折率は、第４の屈折率より大きくあり得る。第２の屈折率は、第１の屈折率より小さく、第４の屈折率より大きくあり得る。
【００３３】
レーザビームのビームパラメータ積および／またはビーム形状は、レーザビームをファイバ束内の選択された光ファイバおよび／または１つ以上の他の光ファイバの入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、ワークピースを処理する間またはその後、改変され得る。１つ以上の第２の内部結合場所は、１つ以上の第１の内部結合場所と異なり得る。レーザビームは、ビームエミッタから放出され得、ビームエミッタは、複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、分散させられたビームを受け取り、分散させられたビームの一部をそれを通してレーザビームとして伝送し、分散させられたビームの第２の部分を分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器とを含む、から本質的に成る、またはから成る。レーザビームは、複数の波長から成り得る。離散ビームの各々は、異なる波長を有し得る。分散させられたビームの第２の部分は、１つ以上のビーム源に戻るように伝搬し、それによって、ビームをその放出波長に安定化させ得る。集束光学は、１つ以上の円筒形レンズ、１つ以上の球状レンズ、１つ以上の球状ミラー、および／または１つ以上の円筒形ミラーを含むか、またはそれから本質的に成り得る。分散要素は、１つ以上の回折格子（例えば、１つ以上の透過格子および／または１つ以上の反射格子）、１つ以上の分散ファイバ、および／または１つ以上のプリズムを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００３４】
これらおよび他の目的は、本明細書に開示される本発明の利点ならびに特徴とともに、以下の説明、添付図面、および請求項の参照を通して、より明白となるであろう。さらに、本明細書に説明される種々の実施形態の特徴は、相互排他的ではなく、種々の組み合わせおよび順列で存在し得ることを理解されたい。本明細書で使用されるように、「実質的に」という用語は、±１０％、いくつかの実施形態では、±５％を意味する。「本質的に〜から成る」という用語は、本明細書で別様に定義されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。それでもなお、そのような他の材料が、集合的または個別に、微量で存在し得る。本明細書では、「放射線」および「光」という用語は、別様に指示されない限り、同義的に利用される。本明細書で、「下流」または「光学的に下流」とは、第１の要素に衝突後に光ビームが衝打する第２の要素の相対的場所を示すために利用され、第１の要素は、第２の要素の「上流」または「光学的に上流」にある。本明細書では、２つの構成要素間の「光学距離」は、光ビームによって実際に進行させられる２つの構成要素間の距離であり、光学距離は、２つの構成要素間の物理的距離と等しくあり得るが、例えば、構成要素のうちの一方から他方に進行する光によって被られるミラーからの反射または伝搬方向における他の変化に起因して、必ずしもそうではない。
【００３５】
図面中、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して、同一の部品を指す。また、図面は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、代わりに、概して、本発明の原理を図示する際に強調が置かれる。以下の説明では、本発明の種々の実施形態が、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１−１】図１Ａは、本発明の種々の実施形態による、複数の光ファイバのファイバ束を組み込むレーザシステムの概略図である。図１Ｂは、図１Ａのファイバ束の概略断面略図である。
【図１−２】図１Ｃは、本発明の種々の実施形態による、ステップクラッド光ファイバの概略断面略図である。図１Ｄは、図１Ｃのステップクラッド光ファイバの一部の相対的屈折率の概略グラフである。
【図２】図２Ａは、本発明の種々の実施形態による、複数の光ファイバのファイバ束を組み込むレーザシステムの概略図である。図２Ｂは、図２Ａのファイバ束の概略断面略図である。
【図３】図３は、本発明の種々の実施形態による、マルチクラッド光ファイバの概略断面略図と、マルチクラッド光ファイバの一部の相対的屈折率とのグラフである。
【図４】図４は、本発明の種々の実施形態による、印加されるビーム位置決め電圧の関数としてのビーム形状およびＢＰＰの例示的シーケンスである。
【図５】図５は、本発明の種々の実施形態による、制御電圧の関数としてのビーム内部結合位置のグラフである。
【図６】図６は、本発明の種々の実施形態による、レーザビーム送達システムのための入力ビームを供給するために利用され得る波長ビーム結合レーザシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（詳細な説明）
図１Ａは、本発明の種々の実施形態による、レーザシステム１００を描写する。示されるように、レーザビーム１１０（例えば、ＷＢＣシステムの出力ビームであり得る）が、反射体１２０（例えば、１つ以上のミラー）によって向かわせられ、光学要素１３０（例えば、１つ以上のレンズ）によって、ファイバ束１４０の複数のファイバのうちの１つの中に結合され、ファイバ束１４０は、２つ以上の光ファイバ１５０を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り、それらのうちの少なくとも２の（またはさらに全部）は、異なる内部構成（例えば、クラッディング層の数、コアの数、コアおよび／またはクラッディングの屈折率、コアおよび／またはクラッディングのサイズ等）を有し得る。ファイバ束１４０の光ファイバ１５０の各々は、異なるレーザヘッド１６０（図１Ａでは、４つのレーザヘッド１６０が、レーザヘッド１６０−１、１６０−２、１６０−３、および１６０−ｎとして標識される；本発明の実施形態は、わずか２つのレーザヘッド１６０または５つ以上のレーザヘッド１６０を含み得る）に接続され、レーザヘッド１６０は、例えば、出力レーザビームを、切断、溶接等の材料処理のためにワークピースに向かわせるためのさらなる光学を含み得る。図１Ａは、レーザビーム１１０が、反射体１２０の移動（例えば、回転および／または平行移動）を介して、レーザヘッド１６０−１またはレーザヘッド１６０−２のいずれかに結合されている例示的実施形態を描写する。レーザビーム１１０は、反射体１２０に加え、またはその代わりに、他の手段、例えば、光学要素１３０の移動、プリズム等の１つ以上の調節可能光学要素の使用によって、ファイバ束１４０のファイバ１５０のうちの１つ以上のものに向かわせられ得る。本発明の種々の実施形態では、ファイバ束１４０のファイバ１５０は、マルチモードファイバであり得、そのようなファイバのコア直径は、例えば、少なくとも２０μｍであり得る。図１Ｂは、ファイバ束１４０の概略端面図を描写する。図１Ｂは、密に充填された丸形構成に配列されたファイバ束のファイバを描写するが、本発明の実施形態は、ファイバ束内のファイバの他の配列も、例えば、線形も含む。
【００３８】
レーザシステム１００の動作中、レーザビーム１１０の電力が、レーザビーム１１０がファイバ１５０のうちの１つから別のファイバに向かわせられる期間の少なくとも一部中、減少させられ得るか、または、レーザビーム１１０が、オフにされるか、またはファイバ束１４０以外の構成要素（例えば、ビームエネルギーを廃棄または消散させるためのビームダンプ）に向かわせられ得る。本発明の種々の実施形態では、ファイバ１５０の損傷のリスクを低減させるために、ファイバ束１４０の入力側は、ガラス端部キャップに取り付けられる（例えば、融合を介して）。すなわち、ファイバ束の入力側は、異なるファイバ１５０がガラス端部キャップの異なるエリア部分に結合される単一の区分であり得る。図１Ｂに示されるように、少なくともファイバ束１４０の入力端におけるファイバは、シース１７０内に配置され得る。各ファイバ１５０の出力側も、個々のガラス端部キャップに融合され得る。ガラス端部キャップ（図１Ａには図示せず）は、例えば、少なくとも５ｍｍの長さを有し得る。端部キャップの長さは、例えば、５０ｍｍまたはそれ未満であり得る。
【００３９】
本発明の種々の実施形態によると、ファイバ束内の光ファイバの種々のコアおよびクラッディング層は、実質的に純粋な溶融シリカ、ならびに／または、フッ素、チタン、ゲルマニウム、および／またはホウ素でドープされた溶融シリカ等のガラスを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。光ファイバの異なる部分（例えば、コアおよびクラッディング領域）内の所望の屈折率を達成するための適切な材料の選択は、過度の実験を伴わずに、当業者によって実施され得る。
【００４０】
種々の実施形態では、レーザシステム１００は、２つ以上のファイバ１５０間のレーザビーム１１０の高速操向を介して、複数のビームを実質的に同時に出力し得る。そのような実施形態では、複数のレーザヘッド１６０が、材料処理のために同時に利用され得る。本発明の実施形態は、異なるＢＰＰおよび／またはビーム形状を有するレーザビームを、異なるワークステーションおよび／またはワークピースに送達するための便利な方法を提供する。例えば、ファイバ束１４０は、異なるコア直径を有するファイバ１５０を含み得る。例示的実施形態では、ファイバ束１４０は、１００μｍ〜６００μｍに及ぶ異なるコア直径を有する光ファイバを組み込み、それによって、約４〜約２４ｍｍ・ｍｒａｄに及ぶＢＰＰ値を有するレーザビームを生成する。これらの値は、単に、例示であり、本発明の実施形態は、ファイバ束１４０内のファイバ１５０の構成に応じて、広範囲のＢＰＰおよび／またはビーム形状を有する出力レーザビームを生成するために利用され得る。
【００４１】
本発明の種々の実施形態では、レーザシステム１００は、ファイバ束１４０の種々のファイバ１５０間のレーザビーム１１０の移動を制御するコントローラ１８０を組み込む。例えば、コントローラ１８０は、レーザビーム１１０がファイバ束１４０内の異なるファイバ１５０またはファイバ１５０の異なる部分の中に向かわせられるようにするために、反射体１２０、光学要素１３０、および／またはファイバ束１４０の移動（例えば、１、２、または３自由度に対する回転および／または平行移動）を制御し得る。例えば、反射体１２０および／または光学要素１３０は、コントローラ１８０によって制御される１つ以上の圧電アクチュエータを介して、移動させられ得る。これらのアクチュエータは、ステッパモータを組み込み得、ステッパモータは、ビームを所望の位置にもたらすように、制御される要素を漸増的に回転および／または平行移動させる。コントローラ１８０はまた、レーザビーム１１０を異なるファイバ１５０および／または単一ファイバ１５０の異なる部分の中に結合するために、反射体１２０および／または光学要素１３０を制御することに加え、またはその代わりに、ファイバ束１４０のファイバ１５０の入力端を移動させ得る。コントローラ１８０は、ワークピースにおけるビーム性質（例えば、束密度、ビーム直径、ビーム形状等）の所望の値と、ビーム性質とファイバ端面またはビームを搬送する束内の最も適切なファイバに対するビームの位置との間の既知の関係とに基づいて；または、ユーザ入力（例えば、指定されるファイバの端面またはその一部（例えば、１つ以上のコアまたはクラッディング）とのコマンドされる重複度またはその上の位置）に基づいて、ファイバ端面に対するレーザビームの適切な位置を算出し得るか、または、下記により詳細に説明されるように、コントローラ１８０は、ビームと指定されるファイバの端面との間の最適整列が徐々に達成されるように、フィードバックを使用し得る。例えば、光検出器または他の光センサが、ワークピースに近接して利用され、ワークピース表面におけるビーム形状、ビーム直径、および／または束密度（例えば、ビーム自体のビーム性質、またはワークピース表面からの反射の測定を介して）を監視し得、コントローラは、測定された値をフィードバックとして利用して、所望のビーム性質がワークピースにおいて達成されるまで、選択されたファイバ端部に対する入力ビームの位置付けを調節し得る。他のセンサ、例えば、温度センサおよび／またはワークピース表面上に及ぼすビームの影響を測定するセンサ（例えば、深度またはプロファイルセンサ等）も、本発明の実施形態における光センサに加えて、またはその代わりに利用され得る。
【００４２】
コントローラ１８０は、ファイバ束１４０に対するレーザビーム１１０の移動前、中、または後にもレーザビーム１１０を制御し得る。例えば、コントローラ１８０は、ファイバ束１４０に対するレーザビーム１１０の運動の１つ以上のもの（またはさらに全部）中、レーザビーム１１０の出力電力を変調し、および／または、レーザビーム１１０をオンもしくはオフに切り替え得る。
【００４３】
コントローラ１８０は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらのある組み合わせのいずれかとして提供され得る。例えば、コントローラ１８０は、Ｉｎｔｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆ．）によって製造されたＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）またはＣｅｌｅｒｏｎファミリのプロセッサ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，Ｉｌｌ．）によって製造された６８０ｘ０およびＰＯＷＥＲ  ＰＣファミリのプロセッサ、および／またはＡｄｖａｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆ．）によって製造されたＡＴＨＬＯＮ線のプロセッサ等の１つ以上のプロセッサを含むＣＰＵボードを有するＰＣ等の１つ以上の従来のサーバクラスコンピュータ上に実装され得る。したがって、種々の実施形態では、コントローラ１８０は、プロセッサ（例えば、中央処理ユニット）を含み得る。プロセッサは、上で説明される方法に関連するプログラムおよび／またはデータを記憶するためのメインメモリユニットも含み得る。メモリは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、または読み取り専用メモリデバイス（ＲＯＭ）等の一般に利用可能なハードウェア上に常駐する、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはフラッシュメモリを含み得る。いくつかの実施形態では、プログラムは、光ディスク、磁気ディスク、ならびに他の一般に使用される記憶デバイス等の外部ＲＡＭおよび／またはＲＯＭを使用して提供され得る。機能が１つ以上のソフトウェアプログラムとして提供される実施形態に対して、プログラムは、ＰＹＴＨＯＮ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＢＡＳＩＣ、種々のスクリプト言語、および／またはＨＴＭＬ等のいくつかの高レベル言語のいずれかで書き込まれ得る。加えて、ソフトウェアは、標的コンピュータ上に常駐するマイクロプロセッサを対象とするアセンブリ言語で実装され得る。例えば、ソフトウェアは、ＩＢＭ  ＰＣまたはＰＣクローン上で起動するように構成される場合、Ｉｎｔｅｌ  ８０ｘ８６アセンブリ言語で実装され得る。ソフトウェアは、限定ではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、ジャンプドライブ、ハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはＣＤ−ＲＯＭを含む、製造品上で具現化され得る。所望の空間位置とのビームアラインメントおよびフィードバック応答移動を実装する制御ソフトウェアは、スキャナおよびプロッタ技術において明確に特徴付けられている。
【００４４】
本発明の実施形態は、ファイバ束においてマルチクラッド光ファイバを利用して、ファイバの中に結合されるレーザビームの形状および／またはＢＰＰの制御を提供し得る。例えば、本発明の実施形態によるレーザシステムは、２０１７年４月５日に出願された米国特許出願第１５／４７９，７４５号（「第‘７４５号出願」）（本開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に詳述されるように、ステップクラッド光ファイバを利用し得る。図１Ｃは、本発明の実施形態による、ファイバ束において利用され得る例示的ステップクラッド光ファイバ１９０の断面概略図である。種々の実施形態によると、ステップクラッドファイバ１９０は、中心コア１９２と、第１のクラッディング１９４と、環状コア１９６と、第２のクラッディング１９８とを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。第‘７４５号出願に記載されるように、第１のクラッディング１９４の種々の性質は、少なくとも部分的に、第１のクラッディング１９４の中に結合される電力に基づいて、ＢＰＰ変動を可能にする。他のＢＰＰおよび／またはビーム形状変動も、第１のクラッディング１９４に加え、またはその代わりにのいずれかにおいて、ステップクラッド光ファイバ１９０の他の部分の中に結合される電力に基づいて達成され得る。図１Ｄは、ステップクラッドファイバ１９０の各層の屈折率および半径を描写する。示されるように、ファイバ１９０の第１のクラッディング１９４の屈折率（Ｎ２）は、高屈折率Ｎ１と低屈折率Ｎ３との間の値を有し、それによって、中心コア１９２は、ｓｑｒｔ（Ｎ１２-Ｎ３２）によって与えられる環状コア１９６のＮＡより、ｓｑｒｔ（Ｎ１２-Ｎ２２）によって与えられる小さいＮＡを有するであろう。図１Ｄは、中心コア１９２および環状コア１９６の屈折率が互いにほぼ等しいように描写するが、種々の実施形態では、環状コア１９６の屈折率は、中心コア１９２の屈折率と異なり得る（すなわち、それ未満であるか、またはそれを上回るかのいずれか）。しかしながら、一般に、環状コア１９６の屈折率は、第１のクラッディング１９４の屈折率より大きいままである。種々の実施形態では、第‘７４５号出願に開示されるように、環状コア１９６は、第１のクラッディング１９４と同一屈折率を有し得る、すなわち、図１Ｃおよび１Ｄに描写される環状コア１９６は、第１のクラッディング１９４の中に合併する。本発明の実施形態による、ステップクラッドファイバ１９０は、レーザ電力の実質的に全てまたは全てを第１のクラッディング１９４の中に結合させ得る。より多くの電力が第１のクラッディング１９４の中に結合されるほど、概して、より大きいＢＰＰにつながるであろう。種々の実施形態では、第１のクラッディング１９４と中心コア１９２との直径比率は、１．２より大きい、例えば、１．２〜３またはさらに１．３〜２である。
【００４５】
図２Ａは、レーザビーム１１０が、複数のマルチクラッド光ファイバ２００を含むファイバ束１４０に向かわせられるレーザシステム１００を描写する。図示および上で詳述されるように、レーザビーム１１０の種々の光ファイバの中への結合は、コントローラ１８０の指示下、反射体１２０および／または光学要素１３０の移動を介して実施され得る。
【００４６】
本発明の種々の実施形態では、レーザビーム１１０は、ファイバ束１４０内の異なるファイバ間で切り替えられ得、異なるファイバは、異なる構造、例えば、異なるコア直径、異なるクラッディング直径、クラッディングの異なる数等を有する。そのような切り替えは、図２Ｂに示されるように、１つのファイバから別ファイバへの距離２１０に沿ったレーザビーム１１０の移動を伴い得る。種々の実施形態では、レーザビーム１１０の性質（例えば、ＢＰＰ）も、レーザビーム１１０のファイバ束１４０内の単一光ファイバの異なる部分の中への結合を介して制御され得る。そのような移動は、例えば、ビーム電力をレーザビーム１１０から光ファイバの１つ以上の異なる部分（例えば、コアおよび／またはクラッディング）の中に結合し得る。例えば、図２Ｂは、単一光ファイバのコア領域とクラッディング領域との間のレーザビーム１１０の距離２２０に沿った移動を描写し、距離２２０は、距離２１０より短い距離である。
【００４７】
ファイバ束１４０内の光ファイバの２つ以上のものは、実質的に同じ内部構成を有し得、すなわち、コアおよびクラッディングの数、場所、および屈折率の観点から、同一内部構造を有する。実質的に同じ内部構成を有する光ファイバの長さは、光ファイバの入力端と光ファイバの出力端との間の異なる距離に適応するために、異なり得る。すなわち、ファイバ束の入力端と、内部が同じである異なる光ファイバに結合されるレーザヘッドとの間の距離は、異なり得る。
【００４８】
図３は、本発明の実施形態による、レーザシステム内で利用され得る例示的マルチクラッドファイバ２００の構造および屈折率プロファイルを図式的に描写する。示されるように、マルチクラッドファイバ２００は、第１のクラッディング層３１０および第２のクラッディング層３２０によって同心状に包囲されるコア領域３００を有し得る。ファイバ２００は、例えば、第２のクラッディング層３２０の外側に配置される機械的支持のための追加のガラスおよび／またはポリマー層（図示せず）も有し得る。マルチクラッドファイバ２００の種々の領域の屈折率は、図３に示されるように、コア３００から、第１のクラッディング層３１０、第２のクラッディング層３２０と段階的に減少し得る。種々の実施形態では、コア領域３００は、直径５０μｍ〜２００μｍ、例えば、約１００μｍを有し得る。第１のクラッディング領域３１０の厚さ（または種々の実施形態では、直径）は、例えば、２００μｍ〜６００μｍ、例えば、約４００μｍ〜約４８０μｍの範囲であり得る。
【００４９】
種々の実施形態では、（ａ）コア領域３００、（ｂ）第１のクラッディング領域３１０、または、（ｃ）両方の中に結合されるようなレーザビーム１１０の移動は、出力ビームのＢＰＰを改変させる。例えば、図４は、０〜１０Ｖに及ぶ電圧信号を介して圧電アクチュエータによって制御される反射体１２０の回転を介してファイバの中に結合される４ｋＷ  ＷＢＣレーザビームに対して、１００μｍコア直径と４８０μｍ直径の第１のクラッディング層とを有するマルチクラッド光ファイバの出力端における種々のＢＰＰおよびビーム形状を描写する（すなわち、第１のクラッディング層は、コアを包囲し、第１のクラッディング層の外側境界は、ファイバの中心から４８０μｍである）。示されるように、レーザビームのＢＰＰは、４〜２０の範囲であり、ビームの形状は、１つ、２つ、またはそれを上回る異なるピークを有するように制御され得る。図５は、ファイバ端面に対するビームの平行移動のために構成される圧電アクチュエータに印加される電圧信号と、レーザビーム１１０が結合されるマルチクラッド光ファイバの断面上の近似場所との間の関係を図示する、グラフである。図４および５に示されるように、レーザビーム１１０が、コアの中に、および／または少なくとも部分的に、第１のクラッディング層の中に、中心からますますずれて結合されるにつれて、結果として生じる出力ビームのＢＰＰは、増加する傾向にある。図４および５に描写される状況では、入力ビームは、約９５μｍの直径を有する。したがって、レーザビーム１１０は、約０．５Ｖを上回る電圧で第１のクラッディング層に重複し始める。加えて、ビーム形状は、単一ピークから、分裂した狭いピーク、比較的に平坦なより広いピーク、二重ピーク形状に遷移する。入力ビーム位置は、入力ビームが実質的に一定電力で動作させられる間、変動され得、したがって、ビームＢＰＰおよび／または形状は、１つの値から別の値に平滑に遷移し得る。他の実施形態では、入力ビームの電力は、ビーム位置が移動させられるにつれて、減少または完全にオフにされ得（次いで、所望のレベルまで戻るように増加され、それは、ビームが移動させられた後、移動に先立ったビーム電力と実質的に等しい場合とそうではない場合がある）、したがって、ビームＢＰＰおよび／または形状は、１つの値から別の値に断続的に改変され得る。
【００５０】
本発明の実施形態は、そのような入力ビーム移動を単一ファイバ内で利用し、出力ビームＢＰＰおよび／または形状を調節する。本発明の実施形態は、入力ビーム移動をファイバ束内の異なる光ファイバ間でも利用し、調節可能ＢＰＰおよび／または形状を伴うそのような出力ビームを、図１Ａおよび２Ａに示されるように、異なるレーザヘッドに提供する。異なるレーザヘッドは、異なるワークピースを処理するために利用され得、異なる場所（例えば、処理設備内の異なる部屋またはワークステーション）に物理的に位置し得る。コントローラ１８０は、本発明の実施形態によると、所望の処理のタイプ（例えば、切断、溶接等）および／または処理されているワークピース（例えば、材料パラメータ、厚さ、材料タイプ等）ならびに／もしくは出力ビームのためにマッピングされた所望の処理経路の１つ以上の特性に基づいて、出力ビームのＢＰＰおよび／またはビーム形状を制御し得る。そのようなプロセスおよび／または材料パラメータは、ユーザによって、コントローラ１８０に関連付けられたメモリ内に記憶されるデータベースから選択され得るか、または入力デバイス（例えば、タッチスクリーン、キーボード、コンピュータマウス等のポインティングデバイス等）を介して打ち込まれ得る。１つ以上の処理経路は、ユーザによって提供され、オンボードまたはコントローラ１８０に関連付けられた遠隔メモリ内に記憶され得る。ワークピースおよび／または処理経路選択後、コントローラ１８０は、データベースにクエリし、対応するパラメータ値を取得する。記憶される値は、材料および／または１つ以上の処理経路もしくは材料上の処理場所に好適なＢＰＰおよび／またはビーム形状を含み得る。
【００５１】
プロットおよび走査技術において明確に理解されるように、ビームと所望のビーム経路との間の必要な相対的運動は、上で議論されるように、移動可能なミラーを使用したビームの光学偏向、ガントリ、送りねじ、または他の配列を使用したレーザの物理的移動、および／またはビームではなく（またはそれに加え）、ワークピースを移動させるための機械的配列によって、生成され得る。コントローラ１８０は、いくつかの実施形態では、ワークピースに対するビームの位置および／または処理有効性に関するフィードバックを好適な監視センサに接続されるフィードバックユニットから受信し得る。フィードバックユニットからの信号に応答して、コントローラ１８０は、例えば、入力ビーム１１０のファイバ束１４０の中の光ファイバ内の１つ以上の異なる場所への移動を介して、ビームの経路、ＢＰＰ、および／または形状を改変し得る。本発明の実施形態は、２０１５年３月５日に出願された米国特許出願第１４／６３９，４０１号、２０１６年９月９日に出願された米国特許出願第１５／２６１，０９６号、および２０１７年７月１４日に出願された米国特許出願第１５／６４９，８４１号（それぞれの開示全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示される装置および技法の側面も組み込み得る。
【００５２】
加えて、レーザシステムは、ワークピースの厚さおよび／またはその上の特徴の高さを検出するための１つ以上のシステムを組み込み得る。例えば、レーザシステムは、２０１５年４月１日に出願された米国特許出願第１４／６７６，０７０号（開示全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に詳述されるように、ワークピースの干渉深度測定のためのシステム（またはその構成要素）を組み込み得る。そのような深度または厚さ情報は、例えば、処理されている材料のタイプに対応するデータベース内の記録に従って、コントローラによって、出力ビームＢＰＰおよび形状を制御し、ワークピースの処理（例えば、切断または溶接）を最適化するために利用され得る。
【００５３】
本発明の実施形態による、本明細書に詳述されるレーザシステムおよびレーザ送達システムは、ＷＢＣレーザシステム内および／またはそれとともに利用され得る。具体的には、本発明の種々の実施形態では、ＷＢＣレーザシステムの多波長出力ビームが、本明細書に詳述されるように、ＢＰＰおよび／またはビーム形状の変動のために、レーザビーム送達システムのための入力ビームとして利用され得る。図６は、１つ以上のレーザ６０５を利用する例示的ＷＢＣレーザシステム６００を描写する。図６の実施例では、レーザ６０５は、ビーム６１０を放出する４つのビームエミッタを有するダイオードバーを特徴とする（拡大入力図６１５参照）が、本発明の実施形態は、任意の数の個々のビームを放出するダイオードバーまたは２次元アレイもしくはスタックのダイオードまたはダイオードバーを利用し得る。ビュー６１５では、各ビーム６１０は、線によって示され、線の長さまたはより長い寸法は、ビームの低速発散次元を表し、高さまたはより短い寸法は、高速発散次元を表す。コリメート光学６２０が、各ビーム６１０を高速次元に沿ってコリメートするために使用され得る。１つ以上の円筒形もしくは球形レンズおよび／またはミラーを含むか、それから本質的に成り得るか、またはそれから成る変形光学６２５が、各ビーム６１０をＷＢＣ方向６３０に沿って結合するために使用される。変形光学６２５は、次いで、組み合わせられたビームを分散要素６３５（例えば、反射または透過回折格子、分散プリズム、グリズム（プリズム／格子）、伝送格子、またはエシェル格子を含むか、またはそれから本質的に成るか、またはそれから成り得る）上に重ね、組み合わせられたビームは、次いで、単一出力プロファイルとして出力結合器６４０上に伝送される。出力結合器６４０は、次いで、組み合わせられたビーム６４５を、示されるように、出力正面ビュー６５０上に伝送する。出力結合器６４０は、典型的には、部分的に反射性であり、この外部キャビティシステム６００内の全レーザ要素のために共通正面ファセットとしての機能を果たす。外部キャビティは、レージングシステムであり、二次ミラーが、各レーザエミッタの放出開口またはファセットから離れるようにある距離だけ変位させられる。いくつかの実施形態では、追加の光学が、放出開口またはファセットと出力結合器または部分的反射表面との間に設置される。出力ビーム６４５は、したがって、多波長ビーム（個々のビーム６１０の波長を組み合わせる）であり、本明細書に詳述されるレーザビーム送達システム内の入力ビームとして利用され得、および／または光ファイバの中に結合され得る。
【００５４】
本明細書で採用される用語および表現は、限定ではなく、説明の観点として使用され、そのような用語ならびに表現の使用において、図示および説明される特徴またはその一部の均等物のいずれかを除外する意図はなく、種々の修正が、請求される本発明の範囲内で可能であることを認識されたい。
【図１−１】
2020515878.tif 000003
【図１−２】
2020515878.tif 000004
【図２】
2020515878.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020515878.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月17日(2019.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを用いてワークピースを処理する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
ワークピースを前記光ファイバのうちの選択された１つの出力端に近接して配置することと、
前記ワークピースの少なくとも１つの特性に基づいて、前記ワークピースの処理のためのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを決定することと、
レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の内部結合場所に向かわせ、前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つを選択することと、
前記ワークピースを前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームを用いて処理ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ワークピースを処理することは、前記ワークピースの表面の少なくとも一部を物理的に改変することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワークピースを処理することは、切断、溶接、エッチング、アニーリング、穿孔、はんだ付け、またはろう付けのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ワークピースの前記少なくとも１つの特性は、前記ワークピースの厚さおよび／または前記ワークピースの組成物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記ワークピースを処理するために利用される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記選択された光ファイバは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記選択された光ファイバは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ワークピースを処理する間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを調節する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
レーザビームを前記ファイバ束の前記光ファイバのうちの選択された１つに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記レーザビームを用いて、前記選択された光ファイバの前記出力端に近接して配置されたワークピースを処理することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記ワークピースの特性に基づいて選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザビームを前記光ファイバのうちの前記選択された１つに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
複数の出力を有するレーザシステムであって、前記システムは、
レーザビームの放出のためのビームエミッタと、
複数の光ファイバを備えているファイバ束であって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームのワークピースへの送達のためのものである、ファイバ束と、
前記レーザビームを受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束に向かって反射するための反射体と、
前記レーザビームを前記反射体から受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束内の光ファイバの前記入力端のうちの１つのみの中に結合するための光学要素と、
コントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を生じさせ、かつそれを制御し、それによって、（ｉ）前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバ、または、（ｉｉ）選択されたファイバの端面上の前記レーザビームが向かわせられる場所のうちの少なくとも１つを決定し、それによって、ビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に前記レーザビームの前記光ファイバの中への前記結合によって決定される、システム。
【請求項３０】
前記コントローラは、測定されたパラメータに基づいて、前記選択されたファイバの前記端面上の前記レーザビームが向かわせられる前記場所を徐々に調節するためのフィードバック動作のために構成されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記測定されたパラメータは、前記ワークピースの測定されたパラメータである、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記測定されたパラメータは、前記レーザビームの測定されたパラメータである、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動は、前記反射体の回転または前記光学要素の側方平行移動のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３４】
前記光学要素は、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上のプリズムを備えている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３５】
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３７】
入力端キャップをさらに備え、前記ファイバ束内の前記光ファイバの前記入力端は、前記入力端キャップに融合されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３８】
各光ファイバのために、前記光ファイバの前記出力端上に配置された出力端キャップをさらに備えている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３９】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４０】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記ファイバコア、前記第１のクラッディング領域、および前記第２のクラッディング領域を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、１つ以上のファイバコアおよび１つ以上のクラッディング領域を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４３】
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４４】
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記中心コア、前記第１のクラッディング、および前記環状コアを含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記ビームエミッタは、前記コントローラに応答し、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの前記少なくとも１つとの間の相対的運動中、前記ビームエミッタの出力電力を変調するように構成されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４６】
前記コントローラは、前記レーザビームの少なくとも一部を前記レーザビームが結合される前記光ファイバのクラッディング領域の中に結合することによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積を増加させるように構成されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４７】
前記コントローラは、少なくとも部分的に前記レーザビームが結合される前記光ファイバの前記出力端に近接した前記ワークピースの特性に基づいて、前記ビーム形状または前記ビームパラメータ積のうちの少なくとも１つを決定するように構成されている、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４８】
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
（ｉ）前記ワークピース上に画定された処理経路に対応するデータを記憶するための前記コントローラにアクセス可能なメモリと、（ｉｉ）複数の材料のための処理データを記憶するためのデータベースとをさらに備え、前記コントローラは、前記データベースにクエリし、前記ワークピースの１つ以上の材料のための処理データを取得するように構成され、前記ビームのビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記取得された処理データによって決定される、請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
部分反射出力結合器と
を備え、
前記部分反射出力結合器は、前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられており、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項２９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
複数の出力ビームを使用して複数のワークピースを処理する方法であって、前記複数の出力ビームは、異なる特性を有し、同一入力ビームから生じ、前記方法は、
ファイバ束を提供することであって、前記ファイバ束は、
（ｉ）（ａ）レーザビームを受け取るための第１の入力端と、（ｂ）前記第１の入力端の反対にある第１の出力端とを有する第１の光ファイバであって、前記第１の出力端は、前記レーザビームの第１のワークピースへの送達のためのものである、第１の光ファイバと、
（ｉｉ）（ａ）前記レーザビームを受け取るための前記第１の入力端に近接した第２の入力端と、（ｂ）前記第２の入力端の反対にある第２の出力端とを有する第２の光ファイバであって、前記第２の出力端は、前記レーザビームの前記第１のワークピースと異なる第２のワークピースへの送達のためのものである、第２の光ファイバと
を備えている、ことと、
前記レーザビームを前記第１の入力端に向かわせ、前記第１のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第１の入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと、
前記レーザビームを前記第２の入力端に向かわせ、前記第２のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第２の入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含み、
前記第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、前記第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの前記少なくとも１つと異なる、方法。
【請求項５３】
前記第１および第２のワークピースの少なくとも１つの特性は、異なる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの特性は、厚さおよび／または組成物を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることと、前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることとの間で前記レーザビームの出力電力を変調することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記第１の光ファイバの内部構成は、前記第２の光ファイバの内部構成と実質的に同じである、請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第１の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第１のワークピースを処理するために利用される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記第２の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第２の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第２のワークピースを処理するために利用される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項６０】
前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバの物理的特性は、異なる、請求項５２に記載の方法。
【請求項６２】
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、請求項５２に記載の方法。
【請求項６４】
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、請求項５２に記載の方法。
【請求項６６】
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、請求項５２に記載の方法。
【請求項６７】
前記分散要素は、回折格子を備えている、請求項６６に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
これらおよび他の目的は、本明細書に開示される本発明の利点ならびに特徴とともに、以下の説明、添付図面、および請求項の参照を通して、より明白となるであろう。さらに、本明細書に説明される種々の実施形態の特徴は、相互排他的ではなく、種々の組み合わせおよび順列で存在し得ることを理解されたい。本明細書で使用されるように、「実質的に」という用語は、±１０％、いくつかの実施形態では、±５％を意味する。「本質的に〜から成る」という用語は、本明細書で別様に定義されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。それでもなお、そのような他の材料が、集合的または個別に、微量で存在し得る。本明細書では、「放射線」および「光」という用語は、別様に指示されない限り、同義的に利用される。本明細書で、「下流」または「光学的に下流」とは、第１の要素に衝突後に光ビームが衝打する第２の要素の相対的場所を示すために利用され、第１の要素は、第２の要素の「上流」または「光学的に上流」にある。本明細書では、２つの構成要素間の「光学距離」は、光ビームによって実際に進行させられる２つの構成要素間の距離であり、光学距離は、２つの構成要素間の物理的距離と等しくあり得るが、例えば、構成要素のうちの一方から他方に進行する光によって被られるミラーからの反射または伝搬方向における他の変化に起因して、必ずしもそうではない。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
複数の出力を有するレーザシステムであって、前記システムは、
レーザビームの放出のためのビームエミッタと、
複数の光ファイバを備えているファイバ束であって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームのワークピースへの送達のためのものである、ファイバ束と、
前記レーザビームを受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束に向かって反射するための反射体と、
前記レーザビームを前記反射体から受け取り、前記レーザビームを前記ファイバ束内の光ファイバの前記入力端のうちの１つのみの中に結合するための光学要素と、
コントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を生じさせ、かつそれを制御し、それによって、（ｉ）前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバ、または、（ｉｉ）選択されたファイバの端面上の前記レーザビームが向かわせられる場所のうちの少なくとも１つを決定し、それによって、ビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に前記レーザビームの前記光ファイバの中への前記結合によって決定される、システム。
（項目２）
前記コントローラは、測定されたパラメータに基づいて、前記選択されたファイバの前記端面上の前記レーザビームが向かわせられる前記場所を徐々に調節するためのフィードバック動作のために構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記測定されたパラメータは、前記ワークピースの測定されたパラメータである、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記測定されたパラメータは、前記レーザビームの測定されたパラメータである、項目２に記載のシステム。
（項目５）
前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動は、前記反射体の回転または前記光学要素の側方平行移動のうちの少なくとも１つを含む、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記光学要素は、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上のプリズムを備えている、項目１に記載のシステム。
（項目７）
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、項目１に記載のシステム。
（項目９）
入力端キャップをさらに備え、前記ファイバ束内の前記光ファイバの前記入力端は、前記入力端キャップに融合されている、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
各光ファイバのために、前記光ファイバの前記出力端上に配置された出力端キャップをさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記ファイバコア、前記第１のクラッディング領域、および前記第２のクラッディング領域を含む、項目１１に記載のシステム。
（項目１４）
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、１つ以上のファイバコアおよび１つ以上のクラッディング領域を含む、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
前記コントローラは、前記レーザビームが結合される前記ファイバ束の前記光ファイバのために、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの少なくとも１つとの間の相対的運動を制御し、それによって、前記レーザビームが結合される前記光ファイバの１つ以上の部分を決定するように構成され、前記光ファイバの前記部分は、前記中心コア、前記第１のクラッディング、および前記環状コアを含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
前記ビームエミッタは、前記コントローラに応答し、
前記コントローラは、前記光ファイバの前記入力端と前記反射体または前記光学要素のうちの前記少なくとも１つとの間の相対的運動中、前記ビームエミッタの出力電力を変調するように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
前記コントローラは、前記レーザビームの少なくとも一部を前記レーザビームが結合される前記光ファイバのクラッディング領域の中に結合することによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積を増加させるように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目１９）
前記コントローラは、少なくとも部分的に前記レーザビームが結合される前記光ファイバの前記出力端に近接した前記ワークピースの特性に基づいて、前記ビーム形状または前記ビームパラメータ積のうちの少なくとも１つを決定するように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目２０）
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、項目１９に記載のシステム。
（項目２１）
（ｉ）前記ワークピース上に画定された処理経路に対応するデータを記憶するための前記コントローラにアクセス可能なメモリと、（ｉｉ）複数の材料のための処理データを記憶するためのデータベースとをさらに備え、前記コントローラは、前記データベースにクエリし、前記ワークピースの１つ以上の材料のための処理データを取得するように構成され、前記ビームのビーム形状またはビームパラメータ積のうちの少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記取得された処理データによって決定される、項目１９に記載のシステム。
（項目２２）
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
部分反射出力結合器と
を備え、
前記部分反射出力結合器は、前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられており、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、項目１に記載のシステム。
（項目２３）
前記分散要素は、回折格子を備えている、項目２２に記載のシステム。
（項目２４）
レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを調節する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
レーザビームを前記ファイバ束の前記光ファイバのうちの選択された１つに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含む、方法。
（項目２５）
前記レーザビームを用いて、前記選択された光ファイバの前記出力端に近接して配置されたワークピースを処理することをさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも部分的に前記ワークピースの特性に基づいて選択される、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記ワークピースの前記特性は、前記ワークピースの厚さまたは前記ワークピースの組成物のうちの少なくとも１つを含む、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わる、項目２４に記載の方法。
（項目２９）
前記レーザビームを前記光ファイバのうちの前記選択された１つに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、項目２４に記載の方法。
（項目３０）
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、項目２４に記載の方法。
（項目３１）
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、項目３０に記載の方法。
（項目３２）
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、項目２４に記載の方法。
（項目３３）
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、項目３２に記載の方法。
（項目３４）
前記光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、項目２４に記載の方法。
（項目３５）
前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、項目２４に記載の方法。
（項目３６）
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、項目２４に記載の方法。
（項目３７）
前記分散要素は、回折格子を備えている、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
複数の出力ビームを使用して複数のワークピースを処理する方法であって、前記複数の出力ビームは、異なる特性を有し、同一入力ビームから生じ、前記方法は、
ファイバ束を提供することであって、前記ファイバ束は、
（ｉ）（ａ）レーザビームを受け取るための第１の入力端と、（ｂ）前記第１の入力端の反対にある第１の出力端とを有する第１の光ファイバであって、前記第１の出力端は、前記レーザビームの第１のワークピースへの送達のためのものである、第１の光ファイバと、
（ｉｉ）（ａ）前記レーザビームを受け取るための前記第１の入力端に近接した第２の入力端と、（ｂ）前記第２の入力端の反対にある第２の出力端とを有する第２の光ファイバであって、前記第２の出力端は、前記レーザビームの前記第１のワークピースと異なる第２のワークピースへの送達のためのものである、第２の光ファイバと
を備えている、ことと、
前記レーザビームを前記第１の入力端に向かわせ、前記第１のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第１の入力端上の１つ以上の第１の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと、
前記レーザビームを前記第２の入力端に向かわせ、前記第２のワークピースを処理することと、
その間、前記レーザビームを前記第２の入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの少なくとも１つを選択することと
を含み、
前記第２のビームパラメータ積または第２のビーム形状のうちの前記少なくとも１つは、前記第１のビームパラメータ積または第１のビーム形状のうちの前記少なくとも１つと異なる、方法。
（項目３９）
前記第１および第２のワークピースの少なくとも１つの特性は、異なる、項目３８に記載の方法。
（項目４０）
前記少なくとも１つの特性は、厚さおよび／または組成物を含む、項目３９に記載の方法。
（項目４１）
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることと、前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることとの間で前記レーザビームの出力電力を変調することをさらに含む、項目３８に記載の方法。
（項目４２）
前記第１の光ファイバの内部構成は、前記第２の光ファイバの内部構成と実質的に同じである、項目３８に記載の方法。
（項目４３）
前記第１の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第１の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第１のワークピースを処理するために利用される、項目３８に記載の方法。
（項目４４）
前記第２の内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記第２の光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記第２のワークピースを処理するために利用される、項目３８に記載の方法。
（項目４５）
前記第１の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、項目３８に記載の方法。
（項目４６）
前記第２の入力端に前記レーザビームを向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを前記１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバの物理的特性は、異なる、項目３８に記載の方法。
（項目４８）
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を含む、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、項目３８に記載の方法。
（項目５０）
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
前記第１または第２の光ファイバのうちの少なくとも１つは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、項目３８に記載の方法。
（項目５２）
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、項目３８に記載の方法。
（項目５３）
前記分散要素は、回折格子を備えている、項目５２に記載の方法。
（項目５４）
レーザビームを用いてワークピースを処理する方法であって、前記方法は、
複数の光ファイバを備えているファイバ束を提供することであって、前記光ファイバの各々は、（ｉ）レーザビームを受け取るための入力端と、（ｉｉ）前記入力端の反対にある出力端とを有し、前記出力端は、前記受け取られたレーザビームの送達のためのものである、ことと、
ワークピースを前記光ファイバのうちの選択された１つの出力端に近接して配置することと、
前記ワークピースの少なくとも１つの特性に基づいて、前記ワークピースの処理のためのビームパラメータ積またはビーム形状のうちの少なくとも１つを決定することと、
レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることと、
その間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の内部結合場所に向かわせ、前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの前記少なくとも１つを選択することと、
前記ワークピースを前記選択された光ファイバの前記出力端から放出される前記レーザビームを用いて処理ことと
を含む、方法。
（項目５５）
前記ワークピースを処理することは、前記ワークピースの表面の少なくとも一部を物理的に改変することを含む、項目５４に記載の方法。
（項目５６）
前記ワークピースを処理することは、切断、溶接、エッチング、アニーリング、穿孔、はんだ付け、またはろう付けのうちの少なくとも１つを含む、項目５４に記載の方法。
（項目５７）
前記ワークピースの前記少なくとも１つの特性は、前記ワークピースの厚さおよび／または前記ワークピースの組成物を含む、項目５４に記載の方法。
（項目５８）
前記内部結合場所のうちの少なくとも１つは、前記選択された光ファイバのクラッディング領域と交わり、前記クラッディング領域の中に結合されるビームエネルギーは、前記ワークピースを処理するために利用される、項目５４に記載の方法。
（項目５９）
前記レーザビームを前記選択された光ファイバに向かわせることは、（ｉ）前記レーザビームを１つ以上の反射体を用いて反射すること、または、（ｉｉ）前記レーザビームを１つ以上の光学要素を用いて集束させることのうちの少なくとも１つを含む、項目５４に記載の方法。
（項目６０）
前記ファイバ束内の前記光ファイバのうちの少なくとも２つの物理的特性は、異なる、項目５４に記載の方法。
（項目６１）
前記物理的特性は、ファイバコアの量、クラッディング領域の量、ファイバコアの直径、クラッディング領域の厚さ、ファイバコアの屈折率、および／またはクラッディング領域の屈折率を備えている、項目６０に記載の方法。
（項目６２）
前記選択された光ファイバは、マルチクラッド光ファイバを備え、前記マルチクラッド光ファイバは、ファイバコアと、前記ファイバコアを包囲する第１のクラッディング領域と、前記第１のクラッディング領域を包囲する第２のクラッディング領域とを備えている、項目５４に記載の方法。
（項目６３）
（ｉ）前記ファイバコアの屈折率は、前記第１のクラッディング領域の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第１のクラッディング領域の前記屈折率は、前記第２のクラッディング領域の屈折率より大きい、項目６２に記載の方法。
（項目６４）
前記選択された光ファイバは、（ｉ）第１の屈折率を有する中心コアと、（ｉｉ）前記中心コアを包囲する第２の屈折率を有する第１のクラッディングと、（ｉｉｉ）前記第１のクラッディングを包囲する第３の屈折率を有する環状コアと、（ｉｖ）前記環状コアを包囲する第４の屈折率を有する第２のクラッディングとを備えているステップクラッド光ファイバを備え、（ｉ）前記第１の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉ）前記第３の屈折率は、前記第４の屈折率より大きく、（ｉｉｉ）前記第２の屈折率は、前記第１の屈折率より小さく、かつ前記第４の屈折率より大きい、項目５４に記載の方法。
（項目６５）
前記ワークピースを処理する間、前記レーザビームを前記選択された光ファイバの前記入力端上の１つ以上の第２の内部結合場所に向かわせることによって、前記レーザビームの前記ビームパラメータ積または前記ビーム形状のうちの少なくとも１つを改変することをさらに含み、前記１つ以上の第２の内部結合場所は、前記１つ以上の第１の内部結合場所と異なる、項目５４に記載の方法。
（項目６６）
ビームエミッタから前記レーザビームを放出することをさらに含み、
前記ビームエミッタは、
複数の離散ビームを放出する１つ以上のビーム源と、
前記複数のビームを分散要素上に集束させるための集束光学と、
前記受け取られる集束させられたビームを受け取り、それを分散させるための分散要素と、
前記分散させられたビームを受け取り、前記分散させられたビームの一部をそれを通して前記レーザビームとして伝送し、前記分散させられたビームの第２の部分を前記分散要素に向かって戻るように反射するために位置付けられた部分反射出力結合器と
を備え、
前記レーザビームは、複数の波長から成る、項目５４に記載の方法。
（項目６７）
前記分散要素は、回折格子を備えている、項目６６に記載の方法。
【国際調査報告】
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