激光振荡器、使用了其的激光加工装置及激光振荡方法制造方法及图纸

激光振荡器具备：多个激光模块；光束耦合器(12)，其对从多个激光模块射出的多个激光束(LB1～LB4)进行耦合并作为耦合激光束而射出；以及聚光透镜单元，其具有聚光透镜，以使耦合激光束成为规定的光束直径的方式进行聚光并引导到传输光纤。光束耦合器(12)具有构成为能够变更激光束(LB1～LB4)的光路的光学构件(OC1～OC4)。通过由光学构件(OC1～OC4)变更激光束(LB1～LB4)的光路，不用调整聚光透镜的位置而使从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光振荡器、使用了其的激光加工装置及激光振荡方法
本公开涉及激光振荡器、使用了其的激光加工装置及激光振荡方法。
技术介绍
近年来，伴随着直接二极管激光器(DirectDiodeLaser；以下称为DDL)的高输出化，使用了DDL的激光加工装置的开发正在加速。DDL通过对从多个激光模块射出的激光束进行耦合而能够得到超过数kW的高输出。从光束耦合器射出的耦合激光束经由传输光纤被引导到设置于任意地点的加工头。此时，从光束耦合器射出的耦合激光束被聚光透镜聚光至落入传输光纤的芯体的光斑直径之后，向传输光纤入射。然而，激光加工装置中的加工对象物即工件广泛地从薄板到厚板。但是，为了实现良好的加工，不仅是光束输出及各种施工条件，光束轮廓也成为重要的要素。例如，在高速地切断薄板时，要求将高输出的耦合激光束聚光为更小的光斑直径。在该情况下，从传输光纤射出的耦合激光束适合高斯形状的光束轮廓。另外，根据加工条件，优选传输光纤的芯径变小。另一方面，在切断厚板时，为了确保比薄板切断时宽的切断宽度，需要聚光为某种程度的大小的光斑直径。此外，为了得到良好的切断面，存在比单纯的高斯光束更适合的光束轮廓。对此，在专利文献1中，公开了如下结构：在传输光纤的入射部的附近设置聚光透镜，在入射部侧变更向传输光纤入射的耦合激光束的光斑直径，由此，能够调节从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特表2015-500571号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1所公开的以往的结构中，通过调整聚光透镜的位置来变更光束轮廓。因此，需要进行聚光透镜的位置的微调整，另外，需要能够进行该微调整的聚光透镜的位置控制装置。在这样的结构中，为了进行聚光透镜的精密的位置控制，位置控制装置变得复杂，并且，可能变得昂贵。本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够以比较简便的结构来变更从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓的激光振荡器、使用了该激光振荡器的激光加工装置及激光振荡方法。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本公开的激光振荡器具备：多个激光模块，其分别发出激光束；光束耦合器，其对从多个激光模块射出的多个激光束进行耦合并作为耦合激光束而射出；以及聚光单元，其具有聚光透镜，进行聚光使得耦合激光束成为规定的光束直径，并引导到传输光纤，其特征在于，光束耦合器具有光路变更机构，该光路变更机构构成为，能够变更从多个激光模块受取的多个激光束中的至少一个激光束的光路，通过由光路变更机构变更激光束的光路，从而不用调整聚光透镜的位置而使从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓变化。根据该结构，能够比较简便地使从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓变化。另外，本公开的激光加工装置的特征在于，至少具备：上述的激光振荡器；安装于传输光纤的射出端的激光束射出头；以及对光路变更机构的动作进行控制的控制部。根据该结构，能够得到与加工内容、加工对象物的形状等相应的光束轮廓，能够进行所希望的品质的激光加工。另外，本公开的激光振荡方法是与传输光纤连接且具备多个激光模块和聚光透镜的激光振荡器中的激光振荡方法，其特征在于，具有如下步骤：光束耦合步骤，在该光束耦合步骤中，对从多个激光模块射出的多个激光束进行耦合并作为耦合激光束而射出；聚光步骤，在该聚光步骤中，利用聚光透镜，以使耦合激光束成为规定的光束直径的方式进行聚光，并引导到传输光纤；以及光束轮廓变更步骤，该光束轮廓变更步骤在光束耦合步骤中，通过变更从多个激光模块受取的多个激光束中的至少一个激光束的光路，从而不用调整聚光透镜的位置而使从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓变化。根据该方法，能够比较简便地使从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓变化。专利技术效果根据本公开，能够比较简便地变更从传输光纤射出的耦合激光束的光束轮廓。附图说明图1是示出本公开的实施方式1的激光加工装置的结构的示意图。图2是示出光束耦合器的内部结构的局部示意图。图3A是示出变更了光路使得耦合激光束向第一芯体入射的情况下的光束轮廓的示意图。图3B是示出变更了光路使得耦合激光束向第一芯体及第二芯体入射的情况下的光束轮廓的示意图。图3C是示出变更了光路使得耦合激光束向第二芯体入射的情况下的光束轮廓的示意图图4是示出激光振荡时的光束耦合器的内部结构的示意图。图5是示出光路变更时的激光束的光束轮廓的示意图。图6是示出变形例的光学构件的光路变更动作的示意图。图7是示出本公开的实施方式2的光束耦合器的内部结构的示意图。图8是示出光路变更时的激光束的光束轮廓的示意图。具体实施方式以下，基于附图对本公开的实施方式详细进行说明。以下的优选实施方式的说明本质上只不过是例示，并不意在限制本公开、其应用对象或其用途。(实施方式1)[激光加工装置的结构]图1是本实施方式的激光加工装置100的结构的示意图。另外，图2是光束耦合器12的内部结构的局部示意图。需要说明的是，在图2中，仅示出后述的多个激光束LB1～LB4中的激光束LB1行进的部分。另外，在以后的说明中，有时将图2中的从多个激光模块11向光束耦合器12入射的激光束LB1的行进方向称为X方向，将由反射镜M1反射的激光束LB1朝向反射镜M2的方向称为Z方向，将与X方向及Z方向正交的方向称为Y方向。激光加工装置100具备激光振荡器10、激光束射出头30、传输光纤40、控制部50以及电源60。激光振荡器10和传输光纤40的入射激光束LB1～LB4的端部(以下仅称为入射端)被收容在壳体70内。激光振荡器10具有多个激光模块11、光束耦合器12以及聚光透镜单元(聚光单元)20。多个激光模块11分别包括发出不同波长的激光束LB1～LB4的多个激光二极管或激光阵列。通过光束耦合器12将从多个激光模块11分别射出的不同波长的激光束LB1～LB4耦合为一个激光束(以下称为耦合激光束)。另外，耦合激光束由配设于聚光透镜单元20的聚光透镜21聚光，将光束直径以规定的倍率缩小后向传输光纤40入射。通过将激光振荡器10设为这样的结构，能够得到激光束输出超过数kW的高输出的激光加工装置100。另外，激光振荡器10从后述的电源60被供给电力而进行激光振荡，入射到传输光纤40的耦合激光束从传输光纤40的射出耦合激光束的端部(以下仅称为射出端)射出。光束耦合器12在内部具有多个反射镜M1～M5(参照图2、4)和多个光学构件(光路变更机构)OC1～OC4(参照图2、4)。各反射镜M1～M5对于各个激光束LB1～LB4的光路倾斜地配置，使得将从多个激光模块11分别射出的激光束LB1～LB4引导到激光束射出部LO(参照图2、4)。另外，光学构件OC1～OC4是石英玻璃制的平行平板状的构件，对于多个激光束LB1～LB4中的任一个激光束都是透明的。另外，光学构件OC1～OC4设置为能够在规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光振荡器，具备：/n多个激光模块，其分别发出激光束；/n光束耦合器，其对从多个所述激光模块射出的多个所述激光束进行耦合并作为耦合激光束而射出；以及/n聚光单元，其具有聚光透镜，以使所述耦合激光束成为规定的光束直径的方式进行聚光，并引导到传输光纤，/n所述光束耦合器具有光路变更机构，该光路变更机构构成为，能够变更从多个所述激光模块受取的多个所述激光束中的至少一个所述激光束的光路，/n通过由所述光路变更机构变更所述激光束的所述光路，从而不用调整所述聚光透镜的位置而使从所述传输光纤射出的所述耦合激光束的光束轮廓变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 JP 2018-0482781.一种激光振荡器，具备：
多个激光模块，其分别发出激光束；
光束耦合器，其对从多个所述激光模块射出的多个所述激光束进行耦合并作为耦合激光束而射出；以及
聚光单元，其具有聚光透镜，以使所述耦合激光束成为规定的光束直径的方式进行聚光，并引导到传输光纤，
所述光束耦合器具有光路变更机构，该光路变更机构构成为，能够变更从多个所述激光模块受取的多个所述激光束中的至少一个所述激光束的光路，
通过由所述光路变更机构变更所述激光束的所述光路，从而不用调整所述聚光透镜的位置而使从所述传输光纤射出的所述耦合激光束的光束轮廓变化。


2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其特征在于，
所述传输光纤至少具有：作为光波导发挥功能的第一芯体；与所述第一芯体的外周面相接且与所述第一芯体同轴设置，并且作为光波导发挥功能的第二芯体；以及与所述第二芯体的外周面相接且与所述第一芯体及所述第二芯体同轴设置的包层，
所述聚光单元，在所述激光束的所述光路未被所述光路变更机构变更时，向所述第一芯体引导所述耦合激光束；在所述激光束的所述光路被所述光路变更机构变更时，向所述第一芯体及所述第二芯体引导所述耦合激光束，或者向所述第二芯体引导所述耦合激光束。


3.根据权利要求1所述的激光振荡器，其特征在于，
所述传输光纤至少具有：作为光波导发挥功能的第一芯体；与所述第一芯体的外周面相接且与所述第一芯体同轴设置，并且作为光波导发挥功能的第二芯体；以及与所述第二芯体的外周面相接且与所述第一芯体及所述第二芯体同轴设置的包层，
所述聚光单元，在所述激光束的所述光路未被所述光路变更机构变更时，向所述第一芯体及所述第二芯体引导所述耦合激光束，或者向所述第二芯体引导所述耦合激光束；在所述激光束的所述光路被所述光路变更机构变更时，向所述第一芯体引导所述耦合激光束。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
多个所述激光束中的至少两个激光束在所述光束耦合器内被光轴调整，使得在向所述聚光单元入射之前光轴接近且成为平行，所述光路变更...

【专利技术属性】
技术研发人员：堂本真也，石川谅，加藤直也，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP