激光装置及激光加工机制造方法及图纸

激光装置(1)具有：光源(2)，其将作为激励光的激光(La)射出；激光介质(3)，其供由光源(2)射出的激光(La)射入；以及激励光学系统(4)，其使由光源(2)射出的激光(La)射入至激光介质(3)。激励光学系统(4)具有准直透镜及聚光透镜，该准直透镜及聚光透镜将激光介质(3)的供激光(La)射入的端面(3a、3b)中的激光(La)的强度分布在以激光(La)的光轴为中心的周向的整周范围，在光轴的外周方向形成比光轴上的激光(La)的强度强的强度分布。准直透镜及聚光透镜为球面透镜。

Laser Device and Laser Machining Machine

The laser device (1) has: a light source (2), which will emit a laser (La) as an exciting light; a laser medium (3) for the laser (La) emitted by the light source (2); and an excitation optical system (4) for the laser (La) emitted by the light source (2) to enter the laser medium (3). The excitation optical system (4) has a collimating lens and a concentrating lens. The collimating lens and the concentrating lens distribute the intensity of the laser (La) in the end face (3a, 3b) where the laser medium (3) is supplied by the laser (La) into the whole circumferential range centered on the optical axis of the laser (La), forming a stronger intensity distribution in the circumferential direction of the optical axis than that of the laser (La) on the optical axis. The collimating lens and the concentrating lens are spherical lenses.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光装置及激光加工机
本专利技术涉及产生激光的激光装置及激光加工机。
技术介绍
在激光加工机中，使用了从加工头产生向加工对象物照射的激光的激光装置(参照专利文献1)。专利文献1所示的激光装置具有激光介质、产生激励光的光源、激励光学系统、高反射镜及输出镜。专利文献1所示的激光装置，将光纤耦合型半导体激光器用作光源，将从光纤射出的激励光经由激励光学系统射入至激光介质，由此将激光介质光学地激励。专利文献1所示的激光装置的从激励光学系统射入至激光介质的激励光的强度分布，是包含光轴的中央部的强度恒定的顶帽形状、或强度为高斯分布状的高斯形状。专利文献1：日本特开2015－70131号公报
技术实现思路
专利文献1所示的激光装置，如果使激励光射入至激光介质，则激光介质将激励光吸收而发热。激光装置在对激光介质的侧面进行冷却的情况下，激光介质的经过激励光的光轴且与光轴平行的剖面中的中央的温度高于光轴的周缘部。通常，激光介质的折射率与温度成正比。关于激光介质，如果在激光介质的经过光轴且与光轴平行的剖面中产生温度的梯度，则在折射率也产生梯度，光学地作为透镜起作用。将激光介质通过温度的梯度作为透镜起作用的现象称为热透镜。专利文献1所示的激光装置，在高反射镜的曲率、输出镜的曲率、激光介质和高反射镜之间的距离、及激光介质和输出镜之间的距离恒定的情况下，稳定动作范围通过激光介质的热透镜的作用而被决定。激光装置如果超过稳定动作范围，激光介质的热透镜的作用变强，则难以维持稳定的激光的振荡。因此，关于专利文献1所示的激光装置，如果使激励光的输出增加，则热透镜的作用变强，因此难以使激励光的输出增加，难以将高输出的振荡光射出。专利文献1所示的激光装置，如果能够减弱激光介质的热透镜的作用，则能够提高激励光的输出，能够进行高输出激光振荡。专利文献1所示的激光装置，通过增大激励光的光束直径，从而能够减弱激光介质的热透镜的作用。但是可知专利文献1所示的激光装置，如果相对于在高反射镜和输出镜之间进行往复的振荡光而增大激励光的光束直径，则振荡光的光束品质降低。如上所述，专利文献1所示的激光装置存在下述问题，即，难以不使光束品质降低就得到高输出的振荡光。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到不使光束品质降低，就能够得到高输出的振荡光的激光装置。为了解决上述的课题并达到目的，本专利技术的激光装置具有：光源，其将作为激励光的激光射出；激光介质，其供由光源射出的激光射入；以及激励光学系统，其使由光源射出的激光射入至激光介质。激励光学系统具有强度形成部件，该强度形成部件将激光介质的供激光射入的端面中的激光的强度分布在以激光的光轴为中心的周向的整周范围，在所述光轴的外周方向形成比光轴上的激光的强度强的强度分布。专利技术的效果本专利技术所涉及的激光装置具有下述效果，即，不使光束品质降低，就能够得到高输出的振荡光。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的激光装置的结构的图。图2是表示图1所示的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图3是表示图2所示的激励光学系统和激光的图。图4是表示图1所示的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。图5是表示沿图4中的V－V线的激光的强度分布的图。图6是表示本专利技术产品的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。图7是表示沿图6中的VII－VII线的激光的强度分布的图。图8是表示对比例的作为激励光的激光进行射入的端面中的激光的强度分布的平面图。图9是表示沿图8中的IX－IX线的激光的强度分布的图。图10是表示本专利技术产品和对比例的端面中的温度分布的图。图11是表示本专利技术产品和对比例的激光的输出的图。图12是表示实施方式2所涉及的激光装置的结构的图。图13是表示实施方式3所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图14是沿图13中的XIII－XIII线的光纤的剖视图。图15是表示沿图14中的XIV－XIV线的光纤的折射率的图。图16是表示图13所示的激励光学系统和激光的图。图17是表示图13所示的激光装置的从光纤的另一端射出的激光的强度分布的平面图。图18是表示沿图17中的XVII－XVII线的激光的强度分布的图。图19是表示实施方式3所涉及的激光装置的向激光介质的端面射入的激光的强度分布的平面图。图20是表示沿图19中的XIX－XIX线的激光的强度分布的图。图21是表示实施方式4所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图22是表示实施方式5所涉及的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图23是表示实施方式6所涉及的激光加工机的结构的图。图24是表示实施方式6所涉及的激光加工机的控制装置的硬件结构的图。具体实施方式下面，基于附图，对本专利技术的实施方式所涉及的激光装置及激光加工机详细地进行说明。此外，本专利技术不受本实施方式限定。实施方式1.图1是表示实施方式1所涉及的激光装置的结构的图。图2是表示图1所示的激光装置的光源和激励光学系统的结构的图。图3是表示图2所示的激励光学系统和激光的图。图1所示的激光装置1构成激光加工机100，其对加工对象物照射激光Lb，对加工对象物进行激光加工。在实施方式1中，激光装置1是激光加工机100的激光谐振器，但也可以是激光放大器。激光装置1如图1所示，具有：光源2，其将作为激励光的激光La射出；激光介质3，其被射入由光源2射出的作为激励光的激光La；以及激励光学系统4，其使由光源2射出的作为激励光的激光La射入至激光介质3。光源2具有大于或等于一个将激光La射出的半导体激光器。另外，在实施方式1中，设置有两个光源2。激光介质3是在激光晶体、玻璃或陶瓷中添加有稀土类元素或钛的固体型的激光介质。构成激光介质3的激光晶体是YAG(YttriumAluminumGarnet)、YVO4(YttriumVanadate)、GdVO4(GadoliniumVanadate)、蓝宝石(Al2O3)、KGW(钾钆钨)或KYW(钾钇钨)。稀土类元素是Nd(钕)、Yb(镱)、Er(铒)、Ho(钬)、Tm(铥)或Pr(镨)。在实施方式1中，激光介质3的一个端面3a，供由一个光源2a射出的激光La经由一个激励光耦合镜5a射入。激光介质3的位于一个端面3a的背面侧的另一个端面3b，供由另一个光源2b射出的激光La经由另一个激励光耦合镜5b射入。一个端面3a和另一个端面3b相互平行。一个激励光耦合镜5a位于一个光源2a和一个端面3a之间且与高反射镜6隔开间隔而配置。另一个激励光耦合镜5b位于另一个光源2b和另一个端面3b之间且与输出镜7隔开间隔而配置。激光介质3对从一个端面3a及另一个端面3b射入的作为激励光的激光La进行吸收，使作为振荡光的激光Lb经过一个端面3a(或者另一个端面3b)，朝向一个激励光耦合镜5a(或者另一个激励光耦合镜5b)射出。朝向一个激励光耦合镜5a射出的作为振荡光的激光Lb，通过一个激励光耦合镜5a朝向高反射镜6反射，通过高反射镜6朝向一个激励光耦合镜5a反射。朝向另一个激励光耦合镜5b射出的作为振荡光的激光Lb，通过另一个激励光耦合镜5b朝向输出镜7反射，通过输出镜7将一部分朝向另一个激励光耦合镜5b反射。激光介质3一边使作为振荡光的激光Lb在高反射镜6和输出镜7之间往本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光装置，其具有：光源，其将作为激励光的激光射出；激光介质，其供由所述光源射出的所述激光射入；以及激励光学系统，其使由所述光源射出的所述激光射入至所述激光介质，该激光装置的特征在于，所述激励光学系统具有强度形成部件，该强度形成部件将所述激光介质的供所述激光射入的端面中的所述激光的强度分布，在以所述激光的光轴为中心的周向的整周范围，在所述光轴的外周方向形成比所述光轴上的所述激光的强度强的强度分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光装置，其具有：光源，其将作为激励光的激光射出；激光介质，其供由所述光源射出的所述激光射入；以及激励光学系统，其使由所述光源射出的所述激光射入至所述激光介质，该激光装置的特征在于，所述激励光学系统具有强度形成部件，该强度形成部件将所述激光介质的供所述激光射入的端面中的所述激光的强度分布，在以所述激光的光轴为中心的周向的整周范围，在所述光轴的外周方向形成比所述光轴上的所述激光的强度强的强度分布。2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述强度形成部件将所述激光介质的供所述激光射入的端面中的所述激光的强度分布，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：平山望，桂智毅，深堀秀则，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP