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JP2001025889A - レーザ光出射装置 - Google Patents

レーザ光出射装置

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Publication number
JP2001025889A
JP2001025889A JP11201989A JP20198999A JP2001025889A JP 2001025889 A JP2001025889 A JP 2001025889A JP 11201989 A JP11201989 A JP 11201989A JP 20198999 A JP20198999 A JP 20198999A JP 2001025889 A JP2001025889 A JP 2001025889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
angle
laser light
light emitting
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11201989A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Kojima
実 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd, Amada Engineering Center Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP11201989A priority Critical patent/JP2001025889A/ja
Publication of JP2001025889A publication Critical patent/JP2001025889A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工部からの戻り光によって光ファイバーが
焼損することのないレーザ光出射装置の提供。 【解決手段】 レーザ光出射装置のハウジングに光ファ
イバーのレーザ光出射端部を設けると共に、該レーザ光
出射端部から出射されたレーザ光を集光する集光光学系
を設けたレーザ光出射装置において、前記光ファイバー
のレーザ光出射端部と前記集光光学系との間に前記光フ
ァイバーのレーザ光出射端部におけるコアに対する入射
臨界角(角度A)より小さい入射角を有する戻り光は全
て通過可能に、かつ、該入射臨界角(角度A)より大き
く前記光ファイバーのクラッドまたはサポート層に対す
る入射臨界角(角度B)より小さい入射角を有する戻り
光の一部は通過可能とする開口絞りを設けたことを特徴
とするレーザ光出射装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工中の被加
工材からの戻り光に対して耐性の強いレーザ光出射装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のYAGレーザなどの固体
レーザを用いたレーザ加工装置のレーザ光出射装置の概
要を示したものである。
【0003】レーザ発振器120からのレーザ光は、光
ファイバー121によってレーザ光出射装置122の集
光光学系123まで伝送される。集光光学系123はコ
リメートレンズ124と集光レンズ125からなり、光
ファイバー121のレーザ光出射端部127から出射さ
れたレーザ光は、前記集光光学系123でコリメートし
たあと集光し、ワーク129の表面に照射してレーザ加
工を実施するものである。なお、光ファイバー121は
コネクタ131で前記レーザ光出射装置122に結合し
てある。
【0004】図5は図4の光ファイバー121のレーザ
光出射端部の拡大図である。光ファイバー121は、コ
ア133とクラッド135からなる心線にシリコンの被
覆層137で保護した構造となっており、前記コネクタ
131に取り付ける光ファイバー121の端末部は被覆
層137を剥離して心線部が露出させてある。
【0005】前記コネクタ131の一端には、光ファイ
バー121の端末部を装着するための装着穴139が設
けてあり、この装着穴139に光ファイバー121の端
末部が固定部材141を介して装着してある。
【0006】コネクタ131の装着穴139に装着した
光ファイバー121の露出した心線部は、前記コネクタ
131の他端部に開放した空間部143まで延伸して設
けてある。
【0007】光ファイバー121の端部に示した角度A
は、光ファイバー121のコア133とクラッド135
の屈折率の差から決定されるコア133部への入射臨界
角である。この入射臨界角より小さい角度でコア133
に入射してくる戻り光147は、コア133とクラッド
135の境界で全反射をして光ファイバー121の他端
まで伝送される。
【0008】同様に、角度Bはクラッド135とシリコ
ンからなる被覆層137の屈折率との差から決定される
クラッド135部への入射臨界角である。前記角度Aよ
り大きく角度Bより小さい入射角でクラッド135へ入
射してくる戻り光149は、クラッド135と空気との
境界およびクラッド135と被覆層137との境界で全
反射をして光ファイバー121の他端まで伝送される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、光ファイバーの端末部では心線(コア133とクラ
ッド135)が剥き出しだから、クラッド135の周囲
は空気(屈折率=1)と接している。
【0010】そのため、クラッド135と空気の屈折率
の差から、角度Bより大きい入射角で入射してくる戻り
光151でも、クラッド135と空気との境界で全反射
してクラッド135の中を伝搬することになる。
【0011】しかし、光ファイバー121の出射端12
7に到達した加工部からの戻り光151はクラッド13
5を伝搬していき、この戻り光151が被覆層137で
覆われた部分にくると入射臨界角は前述の角度Bに変化
するため、その臨界角より大なる戻り光151はここで
クラッド135から被覆層137に漏出することにな
る。
【0012】その結果、漏出した戻り光151が被覆層
137に吸収され、被覆層137が発熱し、時には光フ
ァイバー121が焼損する原因となる。
【0013】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、加工部からの戻
り光によって光ファイバーが焼損することのないレーザ
光出射装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として請求項1に記載のレーザ光出射装置は、レーザ光
出射装置のハウジングに光ファイバーのレーザ光出射端
部を設けると共に、該レーザ光出射端部から出射された
レーザ光を集光する集光光学系を設けたレーザ光出射装
置において、前記光ファイバーのレーザ光出射端部と前
記集光光学系との間に開口絞りを設けたことを要旨とす
るものである。
【0015】請求項2に記載のレーザ光出射装置は、請
求項1に記載のレーザ光出射装置において、前記開口絞
りは、前記光ファイバーのレーザ光出射端部におけるコ
アに対する入射臨界角(角度A)より小さい入射角を有
する戻り光は全て通過可能に、かつ、該入射臨界角(角
度A)より大きく前記光ファイバーのクラッドまたはサ
ポート層に対する入射臨界角(角度B)より小さい入射
角を有する戻り光の一部は通過可能とする開口絞りであ
ることを要旨とするものである。
【0016】請求項3に記載のレーザ光出射装置は、請
求項2に記載のレーザ光出射装置において、前記開口絞
りを前記レーザ光出射端部と集光光学系との間に配置し
た遮蔽板に設けたことを要旨とするものである。
【0017】請求項4に記載のレーザ光出射装置は、請
求項2に記載のレーザ光出射装置において、前記開口絞
りを前記レーザ光出射装置のハウジングに一体的に形成
して設けたことを要旨とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。
【0019】図1は本発明に係る光ファイバーを使用し
たレーザ光出射装置の第一の実施の形態を示したもので
ある。
【0020】レーザ光出射装置1には、例えばYAGレ
ーザ発振器3からのレーザ光が光ファイバー5によって
伝送される様に設けてある。レーザ光出射装置1に伝送
されたレーザ光LBはレーザ光出射装置1のハウジング
7に設けたコリメートレンズ9と集光レンズ11からな
る集光光学系13によりワーク15の表面に照射してレ
ーザ加工がなされる様に設けてある。
【0021】図1に示す様に、光ファイバー5はコネク
タ17を介してレーザ光出射装置1のハウジング7に取
り付けてある。また、図2に示す様に、光ファイバー5
はコア19とクラッド21からなる心線にシリコンの被
覆層23で保護した構造となっており、前記コネクタ1
7に接続する部分の光ファイバー5の端末部は前記被覆
層23を剥離して心線部が露出させてある。
【0022】なお、クラッド21の外側にコアと同質材
のサポート層と称する部分を設けた光ファイバーもあ
る。
【0023】前記コネクタ17の光ファイバー取付け側
には、光ファイバー5の端末部を装着するための装着穴
25が設けてあり、この装着穴25に光ファイバー5の
端末部が固定部材27を介して装着してある。コネクタ
17の装着穴25に装着された光ファイバー5の露出し
た心線部は、コネクタ17の集光光学系側の端部に開放
した空間部29まで延伸して設けてある。また光ファイ
バー5のレーザ光出射端部26は、コネクタ17の下端
面とほぼ同一面となっている。
【0024】図2において、光ファイバー5のレーザ光
出射端部26に示した角度Aは、光ファイバー5のコア
19とクラッド21の屈折率との差から決定されるコア
19部への入射臨界角である。したがって、この入射臨
界角(角度A)より小さい角度でコア19に入射してく
る加工部からの戻り光33は、コア19とクラッド21
の境界で全反射をして光ファイバー5の他端まで伝送さ
れることになる。
【0025】同様に、光ファイバー5のレーザ光出射端
部26に示した角度Bは、クラッド21とシリコンの被
覆層23の屈折率との差から決定されるクラッド21部
への入射臨界角である。したがって、角度Aより大きく
角度Bより小さい入射角でクラッド21へ入射してくる
戻り光35は、クラッド21と空気との境界およびクラ
ッド21と被覆層23との境界で全反射をして光ファイ
バー5の他端まで伝送されることになる。
【0026】また、前述の集光光学系13のコリメート
レンズ9と光ファイバー5のレーザ光出射端部26との
間には、前記角度Aより小さい入射角度の加工部からの
戻り光は全て通過可能で、かつ、角度Aより大きく角度
Bより小さい入射角度の加工部からの戻り光の一部は通
過可能(一部は通過不能)な開口絞り37を備えた遮蔽
板39を設けてある。
【0027】なお、前記遮蔽板39は前記レーザ光出射
装置1のハウジング7に熱的に接触させて設けてある。
【0028】上記構成のレーザ光出射装置によりレーザ
加工を行った場合、加工部からの光ファイバー5のレー
ザ光出射端部26への戻り光(または反射光)の中で、
角度Bより大きい入射角でクラッド21へ入射してくる
戻り光41は、すなわち、クラッド21部を伝搬し被覆
層23で漏洩するような戻り光41は、前記遮蔽板39
で遮断することができる。したがって、光ファイバー5
が戻り光41で焼損することを防止できる。
【0029】なお、遮蔽板39の温度が高温になる場合
には、ハウジング7を冷却するようにしてもよい。
【0030】図3は、本発明に係る光ファイバーを使用
したレーザ光出射装置の第二の実施の形態を示したもの
であり、前記第一の実施の形態における遮蔽板39の構
成を変更したものである。なお、第一の実施の形態と同
一の部品には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略
する。
【0031】前記レーザ光出射装置1の集光光学系13
の上方のハウジング7には、前記コネクタ17が設けて
あり、このコネクタ17に前記第一の実施の形態と同様
に光ファイバー5の端末部が固定部材27を介して装着
してある。
【0032】また、光ファイバー5のレーザ光出射端部
26の下部のハウジング7には、レーザ光出射端部26
から出射されるレーザ光が通過自在であると共に、レー
ザ加工部からの戻り光(反射光)の光ファイバー5への
入射角度を制限する開口絞り43がハウジング7に一体
的に形成してある。なお、第一の実施の形態と同様に光
ファイバー5のレーザ光出射端部26とコネクタ17の
下端面とはほぼ同一面となっている。
【0033】上述の開口絞り43は、戻り光41の入射
角角が角度Aより小さい光は全て通過させ、角度Aより
大きく角度Bより小さい光の場合には、一部通過させ一
部を遮断する様に設けてある。
【0034】なお、角度Aは、光ファイバー5のコア1
9とクラッド21の屈折率の差から決定されるコア19
部への入射臨界角である。角度Bは、クラッド21とシ
リコンの被覆層23の屈折率との差から決定されるクラ
ッド21部への入射臨界角である。
【0035】上記構成により、ハウジング7に設けた開
口絞り43は、前記第一の実施の形態における遮蔽板3
9と同様に機能する。開口絞り部43が戻り光を吸収し
てもハウジング7は熱容量が大きくかつ放熱面積も大き
いので高温にはなりにくい。なお、あまり高温になる場
合にはハウジング7を水冷する様にしてもよい。
【0036】上述の如き構成により、クラッド21を伝
搬し、被覆層23で漏洩する様な入射角度の戻り光41
のクラッド部への入射を防止することができる。したが
って、光ファイバー5が戻り光41で焼損することがな
い。
【0037】
【発明の効果】請求項1〜請求項4の発明によれば、ク
ラッドを伝搬し被覆層で漏洩するような戻り光のクラッ
ド部への入射を防止することができるので光ファイバー
が戻り光で焼損することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ファイバーを使用したレーザ光
出射装置の第一の実施の形態の説明図。
【図2】図1における光ファイバーのレーザ光出射端部
の拡大図。
【図3】本発明に係る光ファイバーを使用したレーザ光
出射装置の第二の実施の形態の説明図。
【図4】従来のYAGレーザなどの固体レーザを用いた
レーザ加工装置のレーザ光集光装置の概要図。
【図5】図4の光ファイバーのレーザ光出射端部の拡大
図。
【符号の説明】
1 レーザ光出射装置 3 レーザ発振器 5 光ファイバー 7 ハウジング 9 コリメートレンズ 11 集光レンズ 13 集光光学系 15 ワーク 17 コネクタ 19 コア 21 クラッド 23 被覆層 26 レーザ光出射端部 27 固定部材 31 心線支持部 33,35,41 戻り光 37,43 開口絞り 39 遮蔽板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光出射装置のハウジングに光ファ
    イバーのレーザ光出射端部を設けると共に、該レーザ光
    出射端部から出射されたレーザ光を集光する集光光学系
    を設けたレーザ光出射装置において、前記光ファイバー
    のレーザ光出射端部と前記集光光学系との間に開口絞り
    を設けたことを特徴とするレーザ光出射装置。
  2. 【請求項2】 前記開口絞りは、前記光ファイバーのレ
    ーザ光出射端部におけるコアに対する入射臨界角(角度
    A)より小さい入射角を有する戻り光は全て通過可能
    に、かつ、該入射臨界角(角度A)より大きく前記光フ
    ァイバーのクラッドまたはサポート層に対する入射臨界
    角(角度B)より小さい入射角を有する戻り光の一部は
    通過可能とする開口絞りであることを特徴とする請求項
    1に記載のレーザ光出射装置。
  3. 【請求項3】 前記開口絞りを前記レーザ光出射端部と
    集光光学系との間に配置した遮蔽板に設けたことを特徴
    とする請求項2に記載のレーザ光出射装置。
  4. 【請求項4】 前記開口絞りを前記レーザ光出射装置の
    ハウジングに一体的に形成して設けたことを特徴とする
    請求項2に記載のレーザ光出射装置。
JP11201989A 1999-07-15 1999-07-15 レーザ光出射装置 Pending JP2001025889A (ja)

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