激光装置制造方法及图纸

多个光学元件与多个激光二极管相对应地设置，用于使从所述多个激光二极管出射的所述多个光束平行。多个选择透过元件与所述多个光学元件相对应地设置，用于选择从所述多个激光二极管出射的光束或从所述多个光学元件出射的光束的除了外周部之外的部分而使所选择的部分透过。1个以上的光行进方向控制构件对通过了所述多个光学元件和所述多个选择透过元件的所述多个光束的光行进方向进行控制，以便使所述多个光束向所述光纤的光轴附近移动。聚光部使从所述1个以上的光行进方向控制构件出射的所述多个光束向所述光纤聚光。

Laser device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光装置
本专利技术涉及一种激光加工、激光焊接、激光打标等所使用的激光装置。
技术介绍
公知有如下激光装置，其使从多个激光二极管(LD)出射的光束与1根光纤芯耦合，从光纤获得高输出。在专利文献1中记载有能够使来自多个光源的光与1个受光器效率良好地耦合而获得高输出的光功率合成用光学系统。根据该光功率合成用光学系统，使用变形光学元件而使垂直方向的光束和水平方向的光束成为同样的大小，从而能够缩小透镜系统的倍率，因此，能够缩小聚光径。因而，能够提高相对于受光器的耦合效率，能够获得高输出的激光束。从激光二极管出射的光束能够视作高斯光束，束腰直径w0和束散角θ0之积恒定。若利用表示光束品质的因子M2(M平方)，则它们的关系使用波长λ而以式(1)表示。M2＝(π·w0·θ0)/λ…(1)激光二极管的发光面是沿着激光二极管芯片的层叠方向、即快轴方向变窄，沿着横向、即慢轴方向变宽的长方形。公知有如下内容：出射光束受到衍射的影响而呈沿着快轴方向变宽的椭圆形状。若设为快轴方向的束腰直径w0f、束散角θ0f、光束因子M2f、慢轴方向的束腰直径w0s、束散角θ0s、光束因子M2s，则以w0s＞w0f、θ0f＞θ0s、M2f＜M2s的关系表示。在高输出的激光二极管中，激光二极管芯片的以(2×w0f)×(2×w0s)表示的发光面的面积较大，因此，与横向单模的激光二极管相比较，可知，M2的值较差，光束品质较差。另外，即使以光纤NA(数值孔径)以上的入射角使光束向纤芯入射，也不在纤芯与包层间引起全反射，光束向包层和覆盖其周围的树脂层、保护层泄漏。另外，即使将具有光纤的纤芯直径以上的光束径的光束向纤芯入射，光束也向包层泄漏。另一方面，为了光纤出射后的光学系统的小型化、光纤出射后的光束聚光时的细径化，寻求NA较小、纤芯直径较小的光纤。因此，在使光束与NA较小、纤芯直径较小的光纤耦合时，利用反射镜、棱镜等而使光束向光纤轴(光轴)附近会聚，使准直光束与光纤轴垂直地向耦合透镜入射。通过如此设置，能够使光束效率良好地与NA较小、纤芯直径较小的光纤耦合。例如，能够使从多个激光二极管出射的光束与较小的纤芯、例如Φ25um、50um、100um的NA较小的光纤耦合，而获得高亮度、高输出的光束。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-114977号公报非专利文献非专利文献1：岛津评论vol.71，no.1·2(2014.9)
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在高输出的激光二极管中，与低输出(单模等)的激光二极管相比，发光面的光束品质较差，因此，难以使从多个激光二极管出射的光束以高效率与较小的纤芯耦合。另外，在利用了专利文献1所记载的变形光学元件的情况下，光学元件的成本、组装调整工时增大。在从较小的纤芯的光纤获得高亮度、高输出的光束的情况下，由于损失，光纤入射部处的能量损失的比例较高，因此，存在光纤入射部由加热导致的可靠性的恶化、由于包层泄漏光而使光束品质进一步恶化的倾向。本专利技术提供一种能够使光束与更小的光纤芯耦合、能够提高光束品质的高亮度且高输出的激光装置。用于解决问题的方案为了解决上述的问题，本专利技术的激光装置是使多个光束与1根光纤耦合的激光装置，其具备：多个激光二极管，其用于出射所述多个光束；多个光学元件，其与所述多个激光二极管相对应地设置，用于使从所述多个激光二极管出射的所述多个光束平行；多个选择透过元件，其与所述多个光学元件相对应地设置，用于选择从所述多个激光二极管出射的光束或从所述多个光学元件出射的光束的除了外周部之外的部分而使所选择的部分透过；1个以上的光行进方向控制构件，其对通过了所述多个光学元件和所述多个选择透过元件的所述多个光束的光行进方向进行控制，以便使所述多个光束向所述光纤的光轴附近移动；以及聚光部，其用于使从所述1个以上的光行进方向控制构件出射的所述多个光束向所述光纤聚光。另外，本专利技术是使多个光束与1根光纤耦合的激光装置，其具备：多个激光二极管，其用于出射所述多个光束；多个光学元件，其与所述多个激光二极管相对应地设置，用于使从所述多个激光二极管出射的所述多个光束平行；1个以上的第1光行进方向控制构件，其对从所述多个光学元件出射的所述多个光束的光行进方向进行控制；多个选择透过元件，其用于选择从所述1个以上的第1光行进方向控制构件出射的所述多个光束的除了外周部之外的部分而使所选择的光束透过；1个以上的第2光行进方向控制构件，其对从所述多个选择透过元件出射的所述多个光束的光行进方向进行控制，以便使所述多个光束向所述光纤的光轴附近移动；以及聚光部，其用于使从所述1个以上的第2光行进方向控制构件出射的所述多个光束向所述光纤聚光。专利技术的效果根据本专利技术，多个选择透过元件将激光二极管出射光束的外周部所包含的高M2成分阻断，仅使光束的除了外周部之外的部分所包含的低M2成分选择透过。高M2成分成为热损失，而通过仅取出低M2成分，能够缩小使多个光束聚光时的光斑直径和入射角。因此，能够使光束与比以往的光纤芯小的光纤芯耦合。因而，通过缩窄由反射镜、棱镜等构成的1个以上的光行进方向控制构件彼此的间隔、即缩窄光束的间隔，能够使向配置于光纤的前段的耦合透镜(聚光部)上投影的光束的根数增多，能够使更多根数的光束与光纤芯耦合。由于去除高M2成分，各激光二极管的功率产生损失，但能够与1根光纤耦合的光束填充率(耦合透镜上的光束截面积的总和/耦合透镜上的有助于光纤耦合的有效面积)增大，因此，能够总体上谋求高输出化。另外，提高光束填充率意味着使光束向耦合透镜的光轴附近会聚，能够降低光纤入射NA。即，能够使用能获得更高亮度的光束的低NA光纤。在前阶段中去除会成为包层泄漏的成分，因此，提高光纤出射光束品质。另外，可实现激光二极管出射光束的细径化，能够使在后段中使用的透镜、反射镜、棱镜、波长板等光学构件小型化。附图说明图1是表示在本专利技术的实施方式的激光装置中由准直透镜保持件和LD保持件构成的单元的结构的图。图2是本专利技术的实施方式的激光装置的整体结构图。图3是表示本专利技术的实施方式的激光装置的激光二极管的快轴方向和慢轴方向的光束的发散的图。图4是表示本专利技术的实施例1的激光装置的光圈构件的形状的图。图5是表示在本专利技术的实施例1的激光装置中安装到准直透镜之前或准直透镜之后的光圈构件的图。图6是表示在本专利技术的实施例1的激光装置中利用散热板使光圈构件散热的结构例的图。图7是没有光圈构件的以往的激光装置的结构图。图8是具备光圈构件的本专利技术的实施例1的激光装置的结构图。图9是表示没有光圈构件的情况的光束填充率和具有光圈构件的情况的光束填充率的图。图10是本专利技术的实施例2的使用了带衍射光栅的光圈构件的激光装置的结构图。图11是本专利技术的实施例3的使用了针孔的激光装置的结构图。图12是本专利技术的实施例4的使用了凹面镜和针孔的激光装置的结构图。图13是表示在本专利技术的实施例4的激光装置中利用凹面镜使光束穿过针孔的情况的序列的图。具体实施方式(实施例1)以下，一边参照附图一边详细地说明本专利技术的实施方式的激光装置。(本专利技术的基本的结构)首先，对本专利技术的激光装置的基本的结构进行说明。图1是表示在本专利技术的实施方式的激光装置中由准直透镜保持件11-1和LD保持件10-1构成的单元12的结构的图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光装置，其是使多个光束与1根光纤耦合的激光装置，其中，该激光装置具备：多个激光二极管，其用于出射所述多个光束；多个光学元件，其与所述多个激光二极管相对应地设置，用于使从所述多个激光二极管出射的所述多个光束平行；多个选择透过元件，其与所述多个光学元件相对应地设置，用于选择从所述多个激光二极管出射的光束或从所述多个光学元件出射的光束的除了外周部之外的部分而使所选择的部分透过；1个以上的光行进方向控制构件，其对通过了所述多个光学元件和所述多个选择透过元件的所述多个光束的光行进方向进行控制，以便使所述多个光束向所述光纤的光轴附近移动；以及聚光部，其用于使从所述1个以上的光行进方向控制构件出射的所述多个光束向所述光纤聚光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光装置，其是使多个光束与1根光纤耦合的激光装置，其中，该激光装置具备：多个激光二极管，其用于出射所述多个光束；多个光学元件，其与所述多个激光二极管相对应地设置，用于使从所述多个激光二极管出射的所述多个光束平行；多个选择透过元件，其与所述多个光学元件相对应地设置，用于选择从所述多个激光二极管出射的光束或从所述多个光学元件出射的光束的除了外周部之外的部分而使所选择的部分透过；1个以上的光行进方向控制构件，其对通过了所述多个光学元件和所述多个选择透过元件的所述多个光束的光行进方向进行控制，以便使所述多个光束向所述光纤的光轴附近移动；以及聚光部，其用于使从所述1个以上的光行进方向控制构件出射的所述多个光束向所述光纤聚光。2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，所述多个选择透过元件分别在表面形成有对从所述多个激光二极管出射的所述多个光束的波长具有预定的吸收系数的物质。3.根据权利要求1或2所述的激光装置，其中，在所述多个选择透过元件分别安装有用于使所述多个选择透过元件的热散去的散热板。4.根据权利要求1所述的激光装置，其中，在所述多个选择透过元件各自的表面形成有使从所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本隼规，齐川次郎，东條公资，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP