CN111050978A - 激光装置 - Google Patents

Abstract

激光装置具备：激光振荡器，其产生激光束；聚光透镜(21)，其对从激光振荡器射出的激光束(70)进行聚光；传输光纤(40)，其至少具有对由聚光透镜(21)聚光后的激光束(70)进行传输的芯体(41)以及设置在芯体的周围的包层(42)；以及透镜驱动部，其对聚光透镜(21)的位置进行调整。透镜驱动部自动地调整聚光透镜(21)的位置，使得减少向包层(42)入射的激光束(70)的光量。

Description

激光装置

技术领域

本公开涉及激光装置，更详细而言，涉及使用聚光透镜将从激光振荡器射出的激光束向传输光纤传输的激光装置。

背景技术

近年来，伴随着直接二极管激光器(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通过合成从多个激光模块射出的激光束，能够得到超过数kW的高输出。从光束合成器射出的激光束经由传输光纤向设置于规定位置的加工头传输。此时，从光束合成器射出的激光束由聚光透镜聚光，在传输光纤的激光束入射端面(以下仅称为“入射端面”)，该聚光光斑(以下仅称为“光斑”)缩小至落入传输光纤的芯体的尺寸而入射到传输光纤(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/152404号

发明内容

发明要解决的课题

然而，在激光束的振荡前，对聚光透镜的位置进行调整，使得在传输光纤的入射端面处，激光束的光斑落入传输光纤的芯体。但是，在激光束的振荡后，激光束的焦点位置发生偏移，由此，该光斑有时不完全进入传输光纤的芯体，漏到包层中的光的光量增加。

例如，当向聚光透镜等光学元件入射激光束时，有时产生被称为热透镜效应的现象。图10是说明因热透镜效应引起的激光束70的焦点位置的偏移的示意图。在该图中，将激光束70刚刚入射到聚光透镜21之后的激光束70的焦点位置设为f0。当激光束70持续向聚光透镜21入射时，聚光透镜21吸收激光束70的一部分，其温度上升而发生热膨胀。通过该热膨胀，激光束70的焦点位置向透镜侧偏移，在该情况下向f1的位置偏移。该现象为上述的热透镜效应。即，通过聚光透镜21后的激光束70根据聚光透镜21的热膨胀而在不同的位置具有焦点位置。

但是，在上述以往的结构中，在传输光纤的芯径相对于激光束的光斑径而没有足够的余裕的情况下，激光束的焦点位置发生偏移，由此，传输光纤中的泄漏光、即不完全进入传输光纤的芯体而漏到包层中的光的光量增加。该泄漏光的增加可能导致在传输光纤中传输的激光束的输出下降、传输光纤的入射端面附近的局部发热。尤其若因发热引起的损害蓄积，则可能导致传输光纤的破损。

本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在使用聚光透镜向传输光纤传输激光束的激光装置中，提供一种减少传输光纤中的泄漏光的激光装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本公开的一方式的激光装置具备：激光振荡器，其产生激光束；聚光透镜，其对从激光振荡器射出的激光束进行聚光；传输光纤，其至少具有对由聚光透镜聚光后的激光束进行传输的芯体以设置在芯体的周围的包层；以及透镜驱动部，其自动地调整聚光透镜的位置，使得减少向包层入射的激光束的光量。

发明效果

根据本公开，能够减少传输光纤中的泄漏光，即，向传输光纤的包层直接入射的激光束的光量。

附图说明

图1是示出实施方式1的激光装置的结构的图。

图2是图1中的II-II线处的剖面示意图。

图3是透镜驱动部的功能模块图。

图4A是示出传输光纤的激光束入射端面处的激光束的入射状态的示意图。

图4B是示出传输光纤的激光束入射端面处的激光束的另一入射状态的示意图。

图4C是示出传输光纤的激光束入射端面处的激光束的又一入射状态的示意图。

图5是说明透镜驱动部的对激光束的焦点位置偏移进行补偿的功能的示意图。

图6是传输光纤的激光束入射部附近的剖面示意图。

图7是示出激光束输出与反射光监视器的检测信号之间的关系的图。

图8是示出相对于聚光透镜通过后的激光束的焦点位置的、反射光监视器的检测信号、输出光监视器的检测信号以及激光束输出的行为的图。

图9是示出实施方式2的聚光透镜的位置调整过程的流程图。

图10是说明因热透镜效应引起的激光束的焦点位置偏移的示意图。

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)

[激光装置的结构]

图1是本实施方式的激光装置100的结构图。另外，图2是图1中的II-II线处的剖面示意图。另外，图3是透镜驱动部80的功能模块图。需要说明的是，在以后的说明中，有时将图2中的激光束70朝向部分透过反射镜13的方向称为Y方向，将从部分透过反射镜13朝向传输光纤40的方向称为Z方向，将与Y方向及Z方向正交的方向称为X方向。需要说明的是，Z方向在激光装置100的光学系统的组装公差的范围内与从聚光透镜单元20射出的激光束70的光轴方向一致。

如图1所示，激光装置100具备激光振荡器10、聚光透镜单元20、激光束射出头30、传输光纤40以及控制部50。激光振荡器10、聚光透镜单元20以及传输光纤40的激光束入射部44(参照图2)收容在壳体60内。

激光振荡器10具有多个激光模块11和光束合成器12。激光振荡器10通过光束合成器12将从多个激光模块11分别射出的不同波长的激光束波长合成为一个激光束70。需要说明的是，在以后的说明中，有时将激光振荡器10称为DDL振荡器。另外，激光模块11自身由多个激光二极管构成，例如由半导体激光器阵列构成。

如图2所示，由光束合成器12波长合成后的激光束70被配设于聚光透镜单元20的聚光透镜21聚光后，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的高输出的激光装置100。另外，光束合成器12在内部具有部分透过反射镜13和输出光监视器14。部分透过反射镜13构成为，使在光束合成器12内波长合成后的激光束70朝向聚光透镜单元20偏向，另一方面，使激光束70的一部分、例如0.1％透过。输出光监视器14配设在光束合成器12内，使得接受透过了部分透过反射镜13的激光束70，并生成与接受的激光束70的光量对应的检测信号。后述输出光监视器14的功能。另外，激光振荡器10从未图示的电源装置被供给电力而进行激光振荡。

聚光透镜单元20在内部具有聚光透镜21、滑动件22以及反射光监视器23。聚光透镜21对激光束70进行聚光，使得在传输光纤40的入射端面46成为比传输光纤40的芯径小的光斑径。滑动件22根据来自控制部50的控制信号，将聚光透镜21保持为能够沿Z方向自动地移动。滑动件22例如与由马达(未图示)驱动的滚珠丝杠(未图示)连结，伴随着滚珠丝杠的旋转而沿Z方向移动。需要说明的是，滑动件22在光学系统的初始位置调整时主要沿XY方向移动，在后述的焦点位置的偏移补偿时沿Z方向移动。在滑动件22沿XY方向移动时，也可以通过手动移动，也可以自动地移动。在自动地移动的情况下，上述的滚珠丝杠等与滑动件22连结。反射光监视器23接受被传输光纤40的激光束入射部44反射或散射的激光束70，生成与接受的激光束70的光量对应的检测信号。后述反射光监视器23的功能。另外，聚光透镜单元20具有连接器24，在连接器24连接有传输光纤40的激光束入射部44。另外，连接器24对与传输光纤40的入射端面46相接而设置的石英模块25进行保持。石英模块25具有保护入射端面46的功能。

传输光纤40与激光振荡器10及聚光透镜21光学地耦合，将经由聚光透镜21从激光振荡器10受取的激光束70向激光束射出头30传输。另外，传输光纤40具有：传输激光束70的芯体41；设置在芯体41的周围且具有将激光束70封入到芯体41内的功能的包层42；以及覆盖包层42的表面的覆膜43(参照图6)。另外，在传输光纤40的激光束入射部44设置有剥模器45(参照图6)，后述其详细。需要说明的是，剥模器45也设置于传输光纤40的激光束射出部，对此未图示。

激光束射出头30将通过传输光纤40传输的激光束70朝向外部照射。例如，在将该激光装置100用于激光加工的情况下，朝向配置于规定位置的工件(未图示)而射出激光束70。

控制部50对激光振荡器10的激光振荡进行控制。具体而言，通过针对与激光振荡器10连接的电源装置(未图示)控制输出及接通时间等，从而进行激光振荡的控制。另外，如图3所示，控制部50具有透镜移动控制部51。透镜移动控制部51接受反射光监视器23及输出光监视器14的检测信号并进行调整，使得滑动件22移动，使聚光透镜21到达所希望的位置。透镜移动控制部51与滑动件22构成透镜驱动部80。需要说明的是，在将该激光装置100用于激光加工的情况下，控制部50也可以控制安装有激光束射出头30的操纵器(未图示)的动作。

[激光束的光路及焦点位置的偏移补偿]

接着，针对从激光振荡器10向传输光纤40入射的激光束70的光路及传输光纤40的入射端面46处的激光束70的光斑形状进行说明。如图2所示，从多个激光模块11射出的激光束通过光束合成器12而合成为一个激光束70之后，被设置于光束合成器12内的部分透过反射镜13反射后，导向聚光透镜单元20内的聚光透镜21。聚光透镜21对激光束70进行聚光，使得例如若传输光纤40的芯径为100μm，则在传输光纤40的入射端面46处成为比100μm小的光斑径。聚光后的激光束70在通过石英模块25进而向传输光纤40的芯体41入射后，在芯体41内通过全反射而传播，并传输到传输光纤40的激光束射出部(未图示)。这里，为了提高传输光纤40与激光振荡器10的光耦合效率，得到高品质的激光束70，需要使由聚光透镜21聚光后的激光束70向传输光纤40的芯体41内准确地入射。换言之，需要使激光束70的光斑71的直径即光斑径准确地落入传输光纤40的芯体41的直径即芯径内。

图4A示出传输光纤40的入射端面46处的激光束的入射状态，示出激光束70落入芯体41内的理想状态。图4B示出芯体41的中心与激光束70的光轴偏移且激光束70向包层42露出而入射的状态。另外，图4C示出激光束70的光斑径大于传输光纤40的芯径且激光束70向包层42露出而入射的状态。

在图4A所示的状态下，激光束70的焦点位置与传输光纤40的芯体41的中心大致一致，并且，激光束70的光斑71的直径成为传输光纤40的芯径以下。另外，图4B所示的状态与图4A所示的情况相比，激光束70的焦点位置在与传输光纤40的入射端面46平行的面内、即在XY平面内偏移，激光束70从芯体41露出。在这样的状态下射出激光束70时，激光束70向包层42入射，激光束70的品质下降，并且可能对传输光纤40造成损害。因此，在该情况下，通过使聚光透镜21在XY平面内移动来调整焦点透镜的焦点位置，能够使激光束70落入芯体41内。

另一方面，图4C所示的状态成为如下状态：虽然激光束70的焦点位置与传输光纤40的芯体41的中心大致一致，但是激光束70的光斑71的光斑径大于传输光纤40的芯体41的芯径，光斑71从芯体41露出而入射到包层42。这是从聚光透镜21到传输光纤40的入射端面46的距离不与聚光透镜21的焦点距离一致的状态。

这里，调整聚光透镜21的位置的作业通常在将传输光纤40与聚光透镜单元20连接的时间点进行，在进行激光振荡时，聚光透镜21的位置被固定。另外，图4B所示的状态通常在该初始的调整作业中被消除。

但是，如上所述，聚光透镜21等光学部件的温度通过激光振荡而上升，由此产生热透镜效应。因此，从刚刚激光振荡后到各光学部件的尺寸等热饱和为止的期间，激光束70的焦点位置持续偏移，在该情况下，焦点位置沿Z方向偏移。因此，即便在激光振荡前调整聚光透镜21的位置而实现了图4A所示的状态，通过激光振荡中的发热，在传输光纤40的入射端面46处，激光束70的光斑71的光斑径也会成为图4C所示的状态，未落入传输光纤40芯体41的芯径内，可能导致泄漏光增加。

对此，如图2、3所示，在本实施方式中，在聚光透镜单元20内设置有滑动件22，该滑动件22能够在保持聚光透镜21的同时沿Z方向移动。另外，通过由滑动件22和透镜移动控制部51构成的透镜驱动部80使聚光透镜21移动，对激光束70的焦点位置的偏移进行补偿。

图5是说明透镜驱动部80的对激光束70的焦点位置偏移进行补偿的功能的示意图。进行传输光纤40的调芯及光学系统的初始调整，通过了聚光透镜21的激光束70的光轴与传输光纤40的芯体41的中心轴在组装公差的范围内一致。

如图5的上侧的(a)所示，在激光振荡初始时，对激光束70的焦点位置进行调整，使得在传输光纤40的入射端面46处，激光束70的光斑径小于传输光纤40的芯径。另一方面，当激光振荡持续时，如图5的中间的(b)所示，激光束70的焦点位置通过热透镜效应向聚光透镜21侧偏移，激光束70的光斑径大于传输光纤40的芯径。因此，如图5的下侧的(c)所示，在本实施方式的激光装置100中，为了补偿该偏移，透镜驱动部80使聚光透镜21的位置沿Z方向而接近传输光纤40侧。其结果是，再次对激光束70的焦点位置进行调整，使得激光束70的光斑径小于传输光纤40的芯径。

另外，在使聚光透镜21沿Z方向移动时，在传输光纤40的激光束入射部44附近设置反射光监视器23，基于其检测信号，透镜驱动部80决定在聚光透镜21的移动方向、即Z方向上朝激光振荡器10侧或传输光纤40侧的哪一侧移动，并且，决定该移动量。

图6是传输光纤40的激光束入射部44附近的剖面示意图。另外，图7是示出激光束70的输出与反射光监视器23的检测信号之间的关系的图。需要说明的是，图7所示的(a)～(c)对应于图5所示的(a)～(c)。

这里，对反射光监视器23的功能进行说明。如图6所示，通常的传输光纤40在激光束入射部44的附近和射出部附近分别具备剥模器45。剥模器45是用于将向传输光纤40入射的激光束70中的不在芯体41传播而向包层42入射的泄漏光去除的机构。在不存在剥模器45的情况下，入射到包层42的激光束70在包层42中传播，从传输光纤40的激光束射出部射出低品质的激光束70。剥模器45的详细机构根据制造传输光纤40的制造商而不同，但原理上，不使入射到包层42的光发生全反射而转换成热之后将其去除，此时，入射到包层42的光的一部分被散射或反射。

在本实施方式中，在连接传输光纤40的聚光透镜单元20内配设有反射光监视器23，使得检测被剥模器45散射或反射的光。当通过反射光监视器23来检测被剥模器45散射或反射的光时，生成与检测到的光量对应的检测信号。然后，如图3所示，将反射光监视器23中的检测信号输入到透镜移动控制部51，由透镜移动控制部51基于该检测信号而算出滑动件22的移动方向及移动量。基于该算出结果，从透镜移动控制部51向滑动件22供给控制信号，使滑动件22移动，使得聚光透镜21到达所希望的位置。需要说明的是，透镜移动控制部51无需由专用的电子电路、LSI构成，例如，也可以为在通用CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)等硬件上执行软件而实现的功能模块。

通过透镜驱动部80使聚光透镜21移动使得反射光监视器23的检测信号成为规定值以下，来对激光束70的焦点位置的偏移进行补偿，减少传输光纤40中的泄漏光，即，减少向包层42直接入射的激光束70的光量。另外，在传输光纤40的入射端面46处，能够使由聚光透镜21聚光的激光束70落入芯体41内。

这里，如图7所示，即便不存在未完全进入传输光纤40的芯体41的泄漏光，反射光监视器23也输出与激光振荡器10的激光振荡输出成比例的信号。这是因为，石英模块25位于聚光透镜单元20与传输光纤40的连接部等，在激光束70的光路中配置有各种光学部件，在各个边界面必然产生反射光。因此，为了准确地监视传输光纤40中的泄漏光的光量，必须减去与该激光振荡输出成比例的信号。

与激光振荡器10的激光振荡输出成比例的信号也能够根据从控制部50送至激光振荡器10的振荡指令值而算出。但是，例如，在由于激光模块11的经时劣化等而产生输出下降时，无法实现准确的监视。

对此，在本实施方式中，不同于反射光监视器23，在光束合成器12内设置有上述的输出光监视器14，基于该检测信号，算出激光束70的实际的输出。当透过了部分透过反射镜13的激光束70的一部分被输出光监视器14检测到时，生成与检测到的光量对应的检测信号。输出光监视器14中的检测信号与反射光监视器23中的检测信号同样地被输入到透镜移动控制部51，由透镜移动控制部51基于该检测信号而算出激光束70的实际输出值。根据算出的激光束70的实际输出值，来算出在该实际输出值时输出的反射光监视器23的值(参照图7)，通过从与反射光监视器23的检测信号对应的值减去算出的反射光监视器23的输出值，生成与传输光纤40中的泄漏光的光量对应的差分信号。然后，基于该差分信号，生成对保持聚光透镜21的滑动件22的移动进行控制的控制信号。

图8示出相对于聚光透镜21通过后的激光束70的焦点位置的、反射光监视器23的检测信号、输出光监视器14的检测信号以及从传输光纤40射出的激光束70的输出的行为。需要说明的是，图8所示的(a)～(c)对应于图5所示的(a)～(c)。

若激光束70的焦点位置处于传输光纤40的入射端面46附近，则从传输光纤40射出的激光束70的输出成为最大值。若激光束70的光斑径相对于传输光纤40的芯径具有足够的余裕，则取该最大值的焦点位置的范围、即激光装置100的可使用范围变宽(图8的(a))。但是，当焦点位置偏移时，例如，当激光束70的光斑径变大时，传输光纤40中的泄漏光增加，从传输光纤40射出的激光束70的输出下降(图8的(b))。

这里，当激光束70的焦点位置偏移而在传输光纤40的激光束入射部44处、向传输光纤40入射激光束70时的相对于传输光纤40的泄漏光变多时，伴随着由处于传输光纤40的激光束入射部44的剥模器45散射的散射光的增加，设置于聚光透镜21之后的反射光监视器23的检测信号增加。需要说明的是，输出光监视器14的检测信号在比聚光透镜21靠前的位置反映出向聚光透镜21入射之前通过分光而检测的激光束70的输出，因此，不依赖于由聚光透镜21产生的热透镜效应。

因此，基于反射光监视器23中的检测信号和输出光监视器14中的检测信号而得到的差分信号与由剥模器45散射或反射的光的光量成比例，通过以该差分信号成为规定值以下的方式使聚光透镜21移动，能够可靠地减少与激光束70的焦点位置的偏移相伴的传输光纤40中的泄漏光。由此，能够抑制传输光纤40的入射端面46处的损伤，并且，提高激光振荡器10与传输光纤40的光耦合效率，抑制激光束输出的下降。

尤其是，在使用利用了激光二极管的DDL振荡器来作为激光振荡器10的情况下，来自激光二极管的射出光束形状为椭圆形。因此，由光束合成器12波长合成后的激光束70的光斑形状难以成为圆形，有时成为具有角部的形状。在该情况下，从芯体41露出而漏到包层42中的泄漏光集中地照射到剥模器45的特定部位，因此，在剥模器45的该部位处容易引起局部发热，容易产生传输光纤40的损伤。

根据本实施方式，即便在上述情况下，也能够通过调整聚光透镜21的位置来变更激光束70的焦点位置，从而减少传输光纤40中的泄漏光。由此，能够抑制传输光纤40的损伤，并且抑制激光束70的输出下降。

[效果等]

如以上那样，优选的是，还具备反射光监视器，该反射光监视器对如下光量进行检测，该光量包括在激光束向传输光纤的激光束入射部入射时被激光束入射部反射或散射的激光束的光量，透镜驱动部调整聚光透镜的位置，使得反射光监视器检测到的光量减少。

根据该结构，反射光监视器检测包括因来自传输光纤的泄漏光而引起的反射光或散射光的光量，对聚光透镜的位置进行调整，使得检测到的光量减少，由此，能够减少传输光纤中的泄漏光。

优选的是，反射光监视器检测的光量包括与从激光振荡器射出的激光束的输出成比例地检测的光量，还具备输出光监视器，该输出光监视器检测从激光振荡器射出的激光束的一部分光量，透镜驱动部基于输出光监视器检测到的光量，算出与从激光振荡器射出的激光束的输出成比例地检测的光量，对聚光透镜的位置进行调整，使得从反射光监视器检测到的光量减去算出的光量而得到的光量减少。

根据该结构，使用输出光监视器检测到的光量，来算出反射光监视器检测到的光量所包含的不依赖于泄漏光的成分，由此，能够准确地算出泄漏光的光量，能够可靠地减少传输光纤中的泄漏光。

优选的是，透镜驱动部对聚光透镜的位置进行调整，使得补偿由于激光装置内的温度上升所引起的热透镜效应而使激光束的焦点位置偏移的情况。

根据该结构，能够抑制由激光装置产生的热透镜效应的影响，减少传输光纤中的泄漏光。

优选的是，激光振荡器具有：多个激光模块，其发出互不相同的波长的激光束；光束合成器，其对从多个激光模块射出的互不相同的波长的多个激光束进行波长合成，从而作为一个激光束而射出。

根据该结构，能够实现高输出的激光装置。

(实施方式2)

本实施方式的激光装置100与实施方式1所示的结构基本相同，激光振荡时的聚光透镜21的移动控制的方式不同。

图9示出本实施方式的聚光透镜21的位置调整过程。首先，在激光加工前，进行聚光透镜21的位置等光学系统的初始调整。具体而言，通过激光振荡器10进行激光振荡，产生激光束70，利用透镜驱动部80使聚光透镜21移动，对聚光透镜21的位置进行调整，决定聚光透镜21的初始位置(步骤S1)。在该情况下，对激光振荡时间进行调整，使得由激光束70引起的聚光透镜21的发热温度成为规定值以下。另外，在步骤S1中，如图4A所示，对聚光透镜21的位置进行调整，使得激光束70的光轴位于传输光纤40的芯体41的大致中心，光斑径成为传输光纤40的芯径以下。另外，在初始调整后，停止激光振荡。

接着，通过激光振荡器10进行激光振荡，产生激光束70(步骤S2)。在该状态下持续激光振荡时，聚光透镜21吸收激光束70的一部分，由此，聚光透镜21发热，产生上述的热透镜效应，聚光透镜21的曲率发生变化。由此，激光束70的焦点位置以激光束70的光斑71例如如图4B所示那样从芯体41露出的方式偏移。基于反射光监视器23的检测信号和输出光监视器14的检测信号，算出焦点位置的偏移量，利用透镜驱动部80使聚光透镜21沿着Z方向、即激光束70的行进方向移动，使得该偏移量成为规定值以下(步骤S3)。

接着，当停止激光振荡器10中的激光振荡时，聚光透镜21中的激光束70的吸收消失，聚光透镜21变冷而温度下降。与此相伴，热透镜效应变小，聚光透镜21的曲率恢复，使得焦点位置的偏移返回到原始位置。在聚光透镜21的温度返回到原始温度时，若花费规定的时间，例如5秒，则透镜驱动部80花费5秒使聚光透镜21移动到步骤S1中的初始位置(步骤S4)。需要说明的是，基于聚光透镜21相对于预先求出的时间的温度下降特性而预测规定的时间。

再次确认是否进行激光振荡器10中的激光振荡(步骤S5)，在进行激光振荡的情况下，重复进行步骤S2～S4，在不进行激光振荡的情况下，结束流程。

如以上说明的那样，根据本实施方式，在激光振荡器10间断地重复激光振荡的情况下，换言之，在间断振荡期间，预测聚光透镜21的温度下降时间，与此相应地，对聚光透镜21的位置进行调整，由此，能够补偿激光束70的焦点位置的偏移。由此，能够通过重复聚光透镜21的热膨胀、收缩的间断振荡期间而减少传输光纤40中的泄漏光。另外，能够抑制传输光纤40的入射端面46处的损伤，进而，提高激光振荡器10与传输光纤40的光耦合效率，抑制激光束70的输出下降。

[效果等]

如以上那样，优选的是，透镜驱动部在激光振荡器间断地重复激光振荡的间断振荡期间内的激光振荡中，使聚光透镜从规定的位置沿着激光束的行进方向移动，在激光振荡停止后，花费规定的时间而返回到规定的位置，由此，减少通过间断振荡期间向包层入射的激光束的光量。

根据该结构，通过间断的激光振荡，即便在重复聚光透镜的热膨胀、收缩的情况下，也能够稳定地减少传输光纤中的泄漏光。

需要说明的是，在实施方式1、2中，作为激光束70的焦点位置偏移的原因，以聚光透镜21的热透镜效应为例进行了说明，但实际上，也可能产生因其他原因引起的焦点位置的偏移。例如考虑由于从激光二极管射出的激光束70的特性相对于光束合成器12或聚光透镜单元20内的其他光学部件的热膨胀所引起的热透镜效应、激光模块11、尤其是温度而变化等，从而向聚光透镜21入射的激光束70的入射角度、入射光束直径发生变化，激光束70的焦点位置变动。在该情况下，根据实施方式1、2所示的结构，也能够补偿激光束70的焦点位置的偏移，减少传输光纤40中的泄漏光。

另外，在实施方式1、2中，基于输出光监视器14中的检测信号，减去反射光监视器23中的检测信号所包含的与激光振荡输出成比例的信号，但如上所述，也可以根据振荡指令值而求出该比例信号，从反射光监视器23中的检测信号减去该比例信号。在该情况下，透镜移动控制部51也能够不使用输出光监视器14中的检测信号而生成使滑动件22移动的控制信号，基于该控制信号来调整聚光透镜21的位置。

产业上的可利用性

本公开的激光装置能够减少传输光纤中的泄漏光，抑制激光束输出下降及传输光纤的损伤，因此，在应用于需要高输出的激光束的激光加工装置等的方面是有用的。

附图标记说明：

10 激光振荡器；

11 激光模块；

12 光束合成器；

13 部分透过反射镜；

14 输出光监视器；

20 聚光透镜单元；

21 聚光透镜；

22 滑动件；

23 反射光监视器；

24 连接器；

25 石英模块；

30 激光束射出头；

40 传输光纤；

41 芯体；

42 包层；

44 激光束入射部；

45 剥模器；

46 传输光纤40的激光束入射端面；

50 控制部；

51 透镜移动控制部；

60 壳体；

70 激光束；

71 光斑；

80 透镜驱动部；

100 激光装置。

Claims (6)

1.一种激光装置，具备：

激光振荡器，其产生激光束；

聚光透镜，其对从所述激光振荡器射出的所述激光束进行聚光；

传输光纤，其至少具有对由所述聚光透镜聚光后的所述激光束进行传输的芯体以及设置在所述芯体的周围的包层；以及

透镜驱动部，其自动地调整所述聚光透镜的位置，使得减少向所述包层入射的所述激光束的光量。

2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，

该激光装置还具备反射光监视器，该反射光监视器在所述激光束向所述传输光纤的激光束入射部入射时检测包括被所述激光束入射部反射或散射的所述激光束的光量的光量，

所述透镜驱动部对所述聚光透镜的位置进行调整，使得所述反射光监视器检测到的光量减少。

3.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，

所述反射光监视器检测的光量包括与从所述激光振荡器射出的所述激光束的输出成比例地检测的光量，

该激光装置还具备输出光监视器，该输出光监视器检测从所述激光振荡器射出的所述激光束的一部分光量，

所述透镜驱动部基于所述输出光监视器检测到的光量，算出与从所述激光振荡器射出的所述激光束的输出成比例地检测的光量，对所述聚光透镜的位置进行调整，使得从所述反射光监视器检测到的光量减去所算出的光量而得到的光量减少。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光装置，其特征在于，

所述透镜驱动部在所述激光振荡器间断地重复激光振荡的间断振荡期间内的激光振荡中使所述聚光透镜从规定的位置沿着所述激光束的行进方向移动，在激光振荡停止后，花费规定的时间而返回到所述规定的位置，由此，减少通过所述间断振荡期间向所述包层入射的所述激光束的光量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光装置，其特征在于，

所述透镜驱动部对所述聚光透镜的位置进行调整，使得补偿由于所述激光装置内的温度上升所引起的热透镜效应而使所述激光束的焦点位置偏移的情况。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光装置，其特征在于，

所述激光振荡器具有：

多个激光模块，其发出互不相同的波长的激光束；以及

光束合成器，其对从所述多个激光模块射出的互不相同的波长的多个激光束进行波长合成，从而作为一个激光束而射出。

Images