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小型 kW クラスマルチモードファイバレーザの開発
Development of Small Size Multi-Mode Fiber Laser
はじめにControl signal

ファイバレーザは，高いビーム品質と時間安定性，高信頼性，Delivery Fiber unit
Beam combiner unit

高効率性などのレーザとしての理想的な性能を持っています。

Fiber laser engine-1

更に加工点までの直接のファイバデリバリー，ロボットとの組

Fiber laser engine-2...

み合わせによる自動化が可能です。それらのすばらしい特長により，ファイバレーザの市場規模は年々拡大しています。特にOptical output

1.

Fiber laser engine-6

ガスレーザや固体レーザが主に使われてきた金属材料加工の分野で，急速に普及が進んでいます。当社はファイバレーザの国
内パイオニア企業として，特殊ファイバ技術，光部品技術，励起用半導体レーザ技術，ファイバ接続技術及びこれらを使ったファイバ増幅器などファイバレーザの研究開発に早くから取り組み，量産製造を行ってきました。今回，金属材料加工用途にControl unitPowersupplyCooling water

1 kW を超える高出力ファイバレーザについては，既存の炭酸Power supply

図1

マルチモードファイバレーザ構成図
Constitution of multi-mode fiber laser.

図2

ファイバレーザエンジンユニット
Fiber laser engine unit.

当社従来機比 42%（体積比）の小型の kW クラスマルチモードファイバレーザを商品化しました。搭載するユニットを小型化し，最適な配置のラック設計を行うことで，メンテナンス性の向上とコストダウンも達成しています。

2.

構成

マルチモードファイバレーザの構成を図 1 に示します。光学部分はシングルモード 1 kW 出力のファイバレーザエンジンユニットとそれを複数本束ねるビームコンバイナユニット，更に

表 1はマルチモードファイバレーザの主な仕様で，図 3 はマルは加工点まで光出力をデリバリーするデリバリーファイバユニットから構成されています。

チモードファイバレーザの外観です。1 kW 出力のファイバレー図 2 はファイバレーザエンジンユニットの外観です。サイズ

ザエンジンを最大 6 台組み合わせることで 6 kW 出力を実現しては W62 × H404 × D565 mm と，シングルモード 1 kW 出力のユいます。ファイバレーザエンジンの小型化と各ユニットの配置ニットとしては世界最小クラスを達成しており，装置全体の小を最適化したラック設計を行い，6 kW 出力のマルチモードファ型化につながっています。

イバレーザとして当社従来機比 42%（体積比），世界最小クラスの装置サイズ（W770×H1267×D950 mm）を達成しています。

表1

マルチモードファイバレーザの主な仕様
Key specifications of multi-mode fiber laser.
項目

型式
定格出力（W）

仕様
FEC2000M

FEC3000M

FEC4000M

FEC5000M

FEC6000M

2000

3000

4000

5000

6000

冷却方式
ビーム品質（mm・mrad）
光出力端
光出力ケーブル長（m）
外形寸法（W × H × D mm）

水冷1.7（Typ. 値）

3.0（Typ. 値）
QBH（水冷）10770 × 1267 × 950

古河電工時報第 138 号（平成 31 年 2 月） 64

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4.

ビーム品質

当社ファイバレーザの特長であるビーム品質を図 5，6 に示します。図 5 は 3 kW 出力のマルチモードファイバレーザ，
図 6 は 6 kW 出力のマルチモードファイバレーザのビームプロ
ファイルで，M2 はそれぞれ 5.13，7.16 です。波長は 1070 nm なので，BPP（Beam Parameter Product）に換算するとそれぞれ1.75 mm・mrad，2.37 mm・mrad となっています。M2 が 1 に近い，完全なシングルモードの 1 kW 出力ファイバレーザエンジンを合波しているため，マルチモードとしても優れたビーム品質を達成しています。

図33.

マルチモードファイバレーザ
Multi-mode fiber laser.

図53 kW ファイバレーザのビーム品質
Beam quality of 3 kW fiber laser.

図66 kW ファイバレーザのビーム品質
Beam quality of 6 kW fiber laser.

レーザ出力特性

図 4 は励起半導体レーザにおける駆動電流とレーザ出力特性との関係です。6 kW 出力時のマルチモードファイバレーザへの 投 入 電 力 に 対 す る 光 出 力 の 変 換 効 率（WPE；Wall-plugefficiency）は 26.6% と良好で，ファイバレーザの特長である，

7000

3060002550002040001530001020001000

500

図402468
Pump drive current [A]1012

マルチモードファイバレーザ出力特性
Output characteristics of multi-mode fiber laser.

Wall-plug efficiency [%]Output power [W]

優れた電力効率を確認しています。

5.

加工特性

図 7 は 6 kW マルチモードファイバレーザを使用した各種金属の加工例です。図 8 はステンレス（SUS304），鋼（SS400），アルミニウム（A5052），タフピッチ銅（C1100）に対して焦点距離f=200 mm の集光レンズで照射した際の溶け込み特性です。優れたビーム品質によって深い溶け込み特性を達成しています。
当社は現在このマルチモードファイバレーザを板金切断，溶接加工などの金属加工用途に販売を開始しています。

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ステンレス（SUS304）
1 m/min

11.0mm図7〉〉 情報通信ソリューション

鋼（SS400）

タフピッチ銅（C1100）

5 m/min2 m/min

6.7mm

11.0mm5.0mm

6 kW ファイバレーザの加工例
Samples processed using 6 kW fiber laser.

14000
Penetration depth [μm]

アルミニウム（A5052）

1 m/min＜製品お問い合わせ先＞

Stainless steel (SUS304)

12000

電装エレクトロニクス第一営業部

Steel (SS400)

10000

TEL：03-3286-3414

Aluminum (A5052)

8000

第二課

FAX：03-3286-3978

問い合わせフォーム

Copper (C1100)

https://www.furukawa.co.jp/srm/form/

6000

index.php?id=fiberlaser

4000
20000

図805101520
Welding speed [m/min]2530

各種金属に対する溶け込み特性（焦点距離 f = 200 mm）
Penetration characteristics into various metals.
(Focusing length f = 200 mm)

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