CN1785575B - 混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头。即使对于高反射率的金属材料，也能够以足够的焊透深度及焊透宽度、而且以更高速度进行焊接。将来自两种激光系统A及B的不同的第1及第2激光叠加，形成混合激光(6)，进行聚焦，若将混合激光(6)中的第2激光(5)和第1激光(3)在被加工物体(7)上的有效光点尺寸分别设为D2和D1，使得D2小于D1，这样照射被加工物体7进行加工，从而达到上述目的。

Description

混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头

技术领域

本发明涉及将来自YAG等固体激光介质产生的第1激光及半导体激光器(以下称为LD)产生的第2激光等的两种激光系统的两个不同激光叠加作为混合激光照射被加工物体进行加工的混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头。

背景技术

为了利用激光进行焊接等加工，有下列几种装置，一是将照射的一个激光聚焦，使其具有与焊接宽度及焊接深度相对应的光轴上的多个焦点位置，能够满足规定的焊透的深度(例如参照专利文献1)；二是将两种YAG激光叠加照射，使得即使是具有高反射率及高散热率的金属材料，也能够得到足够的焊透截面积及焊透深度(例如参照专利文献2)；三是同时使用激光及电弧的激光/电弧焊接混合方式(例如参照专利文献3)等。另外，也有的情况是在照射激光的同时喷出惰性气体，保护焊接时的熔融金属，防止氧化(例如参照专利文献3及4)。专利文献4揭示了一种技术，它特别在激光头的激光照射口的外围设置头细的形成圆锥形的环状通路，从该环状通路喷出保护气体，与此相应从在头内的聚焦透镜的前面部沿光轴方向排列的多个气刀喷嘴喷出横切照射的激光的气刀，防止从焊接部分飞溅的溅射粒子到达并附着在聚焦透镜等上。

另外，近来根据所谓同时提高焊接的熔深及速度的互相矛盾的要求，研究一种新型焊接方式等以代替上述那样的焊接方法，它是将来自利用脉冲控制进行激励的第1LD的第1激光与来自利用CW控制进行激励的第2LD的第2激光进行叠加，或者将AG激光与LD激光叠加。同时制造了各种样机及实用机器，并且开始供应。

[专利文献1]特开2000-005892号公报

[专利文献2]特开2002-028795号公报

[专利文献3]特开2003-164983号公报

[专利文献4]特开平11-267876号公报

但是，采用第1LD与第2LD的组合，难以完全确保输出。具体来说，第1 LD以满功率连续1000小时左右，功率将下降，而用第2 LD在加工点的最大输出只能得到20W左右。因而，还不能达到实用的要求。另外，在使用LD激励YAG激光及LD激光形成的混合激光进行焊接等加工中，虽然加工精度及速度都提高，但仍然是初级阶段，还不能满足作为汽车工业等铝制品封口焊接等的新目标的要求。因此，本发明者等进行了要进一步提高YAG激光及LD激光的组合特性的实验，正反复进行研究。结果发现了焊接精度及速度都能提高的各种主要因素。

另外，在上述以往的利用惰性气体的保护方式中还不能得到十分满意的结果。例如，在专利文献3所述的方式中，由于仅将惰性气体的射流束喷射焊接部位，因此射流束一面卷入周围的空气，一面向焊接部分喷射，由于卷入空气的影响，产生保护不好的现象，从而熔融金属氧化，有损光亮的表面，也成为焊接缺陷及裂纹发生的原因。另外，在专利文献4所述的技术中，在头的照射口周围形成头细的圆锥形的环状通路，从环状通路喷出的保护气体仍然不能避免卷入周围的空气向焊接部位喷射的问题，另外在面向焊接部位聚束喷射的保护气体中容易产生面向头内的逆流成分，起到将焊接部位产生的溅射粒子主动送入头内的作用。专利文献4所述的技术中，虽然利用气刀切断到达聚焦透镜的粒子，但这即使满足要求，还存在将溅射粒子向头的周围的气氛中喷出飞溅的问题，另外头内容易受到溅射粒子的污染。这即使通过从头内喷出惰性气体能够解决，但卷入周围的空气向焊接部分喷射的问题仍没有解决。本发明者等对于这些问题也发现了解决办法。

本发明的主要目的是，根据以上那样的新获得的知识，即使对于铝那样的高反射率的金属材料，也提供能够以足够的焊透深度及焊透宽度、而且能够以更高速进行焊接的混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头，还能够解决焊接部位的氧化及溅射粒子产生的问题。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的混合激光加工方法，是在将来自两种激光系统的不同的第1与第2激光叠加作为混合光、照射被加工物体上进行加工的混合激光加工方法中，第1及第2激光同时照射被加工物体上的相同位置，第2激光在被加工物体上的有效光点尺寸D2小于第1激光的有效光点尺寸D1，这样对被加工物体进行加工，具体来说，在将固体激光介质产生的第1激光与LD产生的第2激光叠加作为混合激光、照射被加工物体进行加工的混合激光加工方法中，进行聚焦，使得混合激光中的第2激光在被加工物体上的有效光点尺寸D2小于第1激光的有效光点尺寸D1，这样照射被加工物体，进行加工。

在这样的构成中，为了将来自两种激光系统的不同的两个激光叠加作为混合光照射被加工物体上进行加工，以有效光点尺寸具有D1和D2的大小之差照射第1及第2激光，通过这样，与周边相比，能够更促进其中心部位的加工，能够提高加工的渗透度及熔深。在具体例子中，特别是利用适合大功率输出的第1激光的聚焦，确保焊接等所必需的加工宽度及加工强度，同时对于比第1激光的输出功率小的第2激光，通过其有效光点尺寸D2小于第1激光的有效光点尺寸D1，力图更集中照射能量，在前述第1激光确保的必需的加工宽度内，特别是在更有限的特定宽度内，和第2激光的聚焦直径与第1激光相同时相比，提高加工率，增大加工的渗透速度及渗透深度，即使是铝等高反射率的金属材料的焊接，也能够满足足够的焊接宽度、即焊透宽度及焊透深度，而且能够以高速度进行焊接。另外，适合于限于特定宽度内利用叠加的混合激光效果进行的初始加工、以及促进熔深以抑制射粒子的发生。

对于这些情况，有效光点尺寸的比例最好设定为0.2≤D2/D1≤0.8，照射第1及第2激光，使得第2激光的有效光点位于第1激光的有效光点的内侧，通过这样在其中心部分形成小孔，能够更深生长，更促进初始加工及熔深。

另外，第2激光的有效光点尺寸D2若设定为小于等于加工中发生的小孔尺寸D3，则光能更集中，从而即使第1激光利用脉冲控制暂时不照射，也能够维持小孔，防止因小孔早闭合而将金属蒸发封入所发生气孔。

因此，第2激光最好照射加工中的小孔的位置，若加工速度增大，则由于小孔的发生部位向前方位移，因此使第2激光的照射位置与该位置相对应。

这样的混合激光加工采用下述的混合激光头容易完成，这种混合激光头的主要特征在于，在具有混合激光照射口的头本体中具有导入来自两种激光系统的不同的两个激光的第1及第2导入部；位于照射光轴上的前后、并使从第1及第2导入部导入的第1及第2激光反射而作为在前照射光轴上叠加的混合激光并面向照射侧的第1及第2反射镜；以及面向照射对象物体聚焦、使得混合激光中的第2激光在被加工物体上的有效光点尺寸小于第1激光的有效光点尺寸的聚焦光学系统。

根据上述，是将第1激光与第2激光分别引至一个激光头，在该头的内部叠加，作为混合激光照射被加工物体，由于不同特性的激光在最终的聚焦阶段叠加，形成混合激光，因此在此之前的光路以光纤为例，由于其种类及纤心直径等的不同，能够更有效地利用各自的特性，而且能够避免在聚焦阶段以前的更早时期叠加后经过长长的公共路径而相互特性损失或降低的情况，也能够避免高能量对周围的影响大的弊端。

在这样的混合激光头中，其构成为第1反射镜位于第2反射镜之前，第1反射镜施加对于来自引起YAG等激光振荡的固体激光介质的激光的HR覆盖层及对于LD激光的AR覆盖层，第2反射镜施加对于LD激光的HR覆盖层，或者其构成为第1反射镜位于第2反射镜之后，第1反射镜施加对于YAG激光的HR覆盖层，第2反射镜施加对于LD激光的HR覆盖层及对于来自固体激光介质的激光的AR覆盖层，通过这样，无论第1及第2反射镜在照射光轴上哪一个处于前或后的关系，也能够根据第1及第2激光的各波长、以及和反射镜的位置不同相对应的第1及第2反射镜的反射及透镜特性，最大限度抑制第1及第2激光的能量损失，提高能量效率。

第1激光是利用脉冲控制进行输出控制的脉冲激光，第2激光是利用CW控制进行输出控制的包含CW调制的CW激光，在进一步这样的构成中，一面利用第2激光的CW控制，对前述必需的加工宽度内的有限宽度内持续集中输出能量，力图不间断地促进与第2激光的低输出相对应的预加工，一面利用第1激光的脉冲控制，对整个必需的加工宽度不过分地重复瞬间的高输出，以很快地加工速度满足足够的加工宽度，同时能够确实完成利用前述第2激光在特定宽度内促进预加工进行的加工的早期渗透及熔深。即，在仅通过脉冲激光的断续照射会产生小孔、或不产生小孔时，通过同时使用CW激光的连续照射，使得能够确实产生小孔，使加工稳定。

但是，不限于以上所述，反之即使脉冲激光的有效光点尺寸D1小于CW激光的有效光点尺寸D2，但由于加工中的中央部位的温度上升，小孔容易发生，因此也是有效的，但是若CW激光的有效光点尺寸D2小于脉冲激光的有效光点尺寸D1，则容易产生更深的小孔，因此更合适。

这里，作为脉冲激光的照射装置，包含脉冲灯激励YAG、脉冲激励激光器及脉冲光纤激光器，所谓脉冲激光是指断续输出的激光，作为CW激光的照射装置，包含LD直接激光器，LD激励CW激光器及CW光纤激光器，所谓CW激光是指激光器连续照射的激光。

第1激光是由YAG等引起激光振荡的固体激光介质产生的激光，形成混合激光的叠加是利用GI或SI光纤导入的第1激光与利用GI光纤导入的第2激光进行的，它们对于被加物体的聚焦是公用聚焦透镜进行的，该聚焦透镜设计成使得第1激光以规定的聚焦直径进行聚焦，在进一步这样的构成中，由于第2激光与第1激光的波长不同，因此虽然公用聚焦透镜，但能以小于第1激光的聚焦直径进行聚焦，而且通过利用GI(渐变型)光纤导入第2激光，使得聚焦成小于第1激光的聚焦直径，所以容易将照射能量更集中在特定宽度内，特定宽度内的混合光效果提高。第1激光虽然也可以利用GI光纤引导，容易使其聚焦，但也可以根据需要利用SI(阶跃型)光纤导入，这也没有什么特别的问题。

这样的方法可以采用下述的混合激光头容易完成，该混合激光头的第1激光是由YAG引起激光振荡的固体激光介质产生的激光，第1导入部利用GI或SI光纤与第1激光光源一侧连接，第2导入部利用GI光纤与第2激光光源一侧连接。

对被加工物体上的加工位置进行照明，这时的反射光透过第1及第2反射镜，利用由直径小于前述混合激光照射角的聚焦透镜的消色差透镜或小孔来成像的监控图像，对加工状态进行监控，并根据监控结果来调整加工条件，在进一步这样的构成中，若对被加工物体进行照明，则一方面它的反射光反向透过聚焦透镜，使得也面向第1及第2反射镜的光透过第1及第2反射镜，引导至激光照射光学系统以外成像，供监控用，以便进行加工条件的调整，另一方面利用直径小于前述聚焦透镜的进行无色处理等的消色差透镜或针孔等的小孔进行前述成像，通过这样在满足聚焦透镜、第1及第2反射镜的对于第1及第2激光的照射用的足够的反射特性及透射特性之后，以深的焦点深点得到清晰的成像，使得前述监控容易而且正确。在利用针孔时，同时能够使结构简化。

这样的方法可以采用下述的混合激光头容易完成，该混合激光头具有对被加工物体上的加工位置进行照明的照明器、以及将从照射对象物体反射并透过第1及第2反射镜的反射光利用直径小于前述聚焦光学系统的聚焦透镜的消色差透镜或小孔成像以供监控用的监控摄像头。

这种情况下，照明器是利用光纤将来自白色LED的白色光引导进行照明的，在进一步这样的构成中，利用光纤将来自白色LED的白色光准确引导，并对于照射对象物体的混合激光照射部不造成其它妨碍，即使在照射对象物体的混合激光照射部保持光亮表面进行加工时，也能够一面抑制其辉度，一面将表面状态及加工状态在监控摄像头一侧清楚成像，而没有闪光或光晕，使得能够容易而且准确辨认表面状态及加工状态。

在第1及第2激光中，使对应的第1及第2反射镜在光轴上的位置处于前面的一个激光先输出，对试射物进行照射，从而在试射物上得到照射痕迹，然后使对应的第1及第2反射镜在光轴上的位置处于后面的另一个激光输出，对试射物进行照射，同时一面看着前述监控图像，一面调整对应的反射镜的方向，使得该照射位置位于前述照射痕迹内的规定区域，在这之后供给加工用，在进一步这样的构成中，为了使第1及第2激光在光轴上叠加作为混合光进行照射，在照射对象物体上聚焦，则构成该照射光学系统的第1及第2反射镜和聚焦透镜的各部分互相按标准对准位置，但是在各个照射光学系统实际使用阶段，还会附加其它的条件，有时在第1及第2激光的叠加位置上会产生各自不同的偏移，这在实际使用阶段中，通过使第1激光与第2激光相互前后照射，在监控图像上能够辨认后面的照射位置相对于前面的照射痕迹的关系，而且在第1及第2反射镜对应的一侧调节后面的照射位置，使得在该辨认状态下后面的照射位置相对于前面的照射痕迹在规定位置重叠，从而能够消除前述那样的叠加位置偏移的现象，然后供给加工用，通过这样能够保证加工达到设计要求。特别是通过在第1及第2反射镜内的位于光轴上后面一侧、因而是在距离照射位置较远的一侧来进行叠加位置的调节，从而照射位置相对于反射镜方向的变化而变化的程度大，容易进行位置调节，而且这时的方向变化对于与位于光轴上的前面的反射镜相对应的激光照射没有影响，而能够进行位置调节。

这样的方法可以采用下述的混合激光头来完成，该混合激光头的第1及第2反射镜中的至少在光轴上位于后面的一方具有镜面方向调节部并加以支持，根据情况也可以采用第1及第2反射镜的双方都具有方向调整部并加以支持的结构。再有，方向调节部也可以采用包含转动调节部的结构，该转动调节部利用以与照射光轴垂直的轴为中心进行的转动，来调节镜面的方向。

使混合激光通过充满供给的惰性气体同时使它作为向前端聚束的中央射流束连续喷出的尖头形状的中央通路，向加工物体照射，同时使利用绕前述中央通路周围形成圆锥形状的环状通路供给的惰性气体包围前述照射并喷射的混合激光及中央射流束的周围，连续喷射环膜流，来进行加工，在进一步这样的构成中，由于通过照射混合激光的中央通路，使惰性气体形成向前端聚束的中央射流束进行喷射，因此在照射混合激光的照射对象物体上的加工位置万一产生溅射粒子，即使想要到达照射光学系统一侧，也由于利用中央射流束的流动而将它阻止，因此对光学系统一侧没有影响。而且，由于中央射流束利用从形成圆锥形状的环状通路喷射的环膜流将它周围包围，因此不会卷入外围的空气，将到达照射对象物体上的照射位置表面的与照射对象物体之间的空气一面向周围排除，一面扩散，而且利用随着其扩散而产生的向前述环膜流的周围的扩散流，一面也连续覆盖中央射流束的扩散区域表面，一面推压照射对象物体一侧，在与照射对象物体一侧之间没有空气进入的余地，因此确实防止照射对象物体的利用混合激光照射进行的加工部分产生氧化、或因此而导致的焊接不良及裂纹等，还能够得到光亮的表面。

这样的方法可以采用下述的混合激光头来完成，该混合激光头具有包括尖头形状的中央通路及形成圆锥形状的环状通路的同轴双重喷嘴，该中央通路设置在头本体的照射口，使位于照射光轴上照射的混合激光通过，同时充满供给的惰性气体并作为向前端聚束的中央射流束连续喷射，该环状通路在该中央通路的周围形成圆锥形状，使供给的惰性气体包围前述照射的喷射的混合激光及中央射流束的周围，连续喷射惰性气体的膜流。

在这种情况下，还进一步采用下述结构，即中央通路及环状通路为了接受供给的惰性气体，具有在它们的外围设置的导入供给的惰性气体并充满周围方向的环状通路、以及从该环状通路向中央通路及环状通路内沿圆周方向并排开口的小直径孔。

另外，在上述各情况的混合激光头中，具有检测在第1反射镜面向照射侧的第1激光的一部分透射光的第1检测部、以及在第2反射镜面向照射侧的第2激光的一部分透射光的第2检测部，在进一步这样的构成中，是仅仅力图使导入的第1及第2激光对于与之对应的第1及第2反射镜少量透射的简单结构，因而不会导致成为问题的输出损失，通过监控导入的第1及第2激光的大小，能够判定它的输出状态及利用光纤等的传送状态。

第1检测部与第1反射镜位于第2反射镜之前的情况相对应，通过施加对于LD激光及来自YAG等引起激光振荡的固体激光介质的激光的双方的HR覆盖层的滤光片、以及可见光截止滤光片接受光，第2检测部与第2反射镜位于第1反射镜之后的情况相对应，通过施加对于来自固体激光介质的激光的HR覆盖层的滤光片、以及可见光截止滤光片接受光，在进一步这样的构成中，以及另外第1检测部与第1反射镜位于第2反射镜之后的情况相对应，通过施加对于LD激光的HR覆盖层的滤光片、以及可见光截止滤光片接受光，第2检测部与第2反射镜位于第1反射镜之前的情况相对应，通过施加对于LD激光及来自固体激光介质的激光的双方的HR覆盖层的滤光片、以及可见光截止滤光片接受光。在进一步这样的构成中，第1及第2反射镜在照射光轴上无论是前后，即使有时经过照射对象或监控摄像头部分的第1及第2激光和干扰光通过第1及第2反射镜到达第1及第2检测部，但通过前述覆盖层及滤光片的组合，能够防止这些影响，进行适当的检测。

第1及第2检测部利用罩盖覆盖外部四周，在进一步这样的构成中，还能够防止来自混合激光头的外围的干扰光及尘埃等的影响。

利用以下的详细说明及附图的叙述，将清楚本发明的上述的目的及特征。本发明的各特征可分别单独采用，或尽可能以各种组合复合采用。

根据本发明的混合激光加工方法，能够满足足够的焊接宽度、即焊透宽度和焊透深度，而且能够以高速度进行焊接。另外，适合于限于特定宽度内利用叠加的混合激光效果进行的初始加工，以及促进熔深以抑制溅射粒子的发生。

另外，在本发明的混合激光加工方法中，若采用供给惰性气体的结构，则在照射混合激光的被加工物体上的加工位置万一产生溅射粒子，即使想要到达照射光学系统一侧，也由于利用中央射流束的流动而将它阻止，因此对光学系统一侧没有影响。另外，利用中央射流束和包围它的环膜流的共同作用，能够确定防止被加工物体的利用混合激光照射进行的加工部分产生氧化、或因此而导致的焊接不良及裂纹等，还能够得到光亮的表面。

附图说明

图1所示为本发明实施形态有关的混合激光头的一个例子的剖视图。

图2为图1的头的侧视图。

图3为图1的头的照射口附近放大剖视图。

图4为图1的头的第1及第2反射镜公用的位置调节部的主视图。

图5为图4的反射镜的主视图。

图6为图3的照射口部分的仰视图。

图7为图1的头的第1及第2检测部的内部结构图。

图8为图1的头中的第1及第2激光的照射位置调节方法说明图。

图9所示为图1的头的实施例中的几个实验结构例子。

图10为关于激光照射头的强度分布以两个例子为代表表示的说明图。

图11所示为利用图1的头进行的第1及第2激光照射例子示意图。

图12所示为按照第1与第2激光的有效光点尺寸D1与D2的关系的加工状态说明图。

图13所示为按照第1与第2激光的有效光点尺寸D1与D2的关系的加工状态说明图。

图14所示为激光系统是脉冲灯激励激光与CW光纤激光的组合时的混合激光头的理想例子示意图。

图15所示为激光系统是脉冲灯激励激光与LD直接激光的组合时的理想例子示意图。

图16所示为激光系统是脉冲光纤激光与CW光纤激光的组合时的理想例子示意图。

[标号说明]

A、B激光系统

1混合激光头

1a头本体

2团体激光介质(YAG)

3第1激光

4半导体激光器(LD)

5第2激光

6混合激光

7被加工物体

11、12第1、第2导入部

13照射光轴

14、15第1、第2反射镜

16聚焦透镜

17照射口

21、22、27光纤

24消色差透镜

25照明器

26监控摄像头

31惰性气体

31a中央射流束

31b环膜流

32中央通路

33环状通路

40监控器

41控制器

51喷嘴

52、53环状通路

52a、53a小直径孔

61、62第1、第2检测部

63、64、65滤光片

66罩盖

71试射物

72照射痕迹

73后面的照射位置

81方向调节部

81a转动调部

81b偏摆调节部

201小孔

具体实施方式

以下参照图1～图7，详细说明本发明实施形态有关的混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头，供理解本发明用。另外，以下的说明是本发明的具体例子，不是限定权利要求范围叙述的内容。

本实施形态有关的混合激光加工方法，是参照图1所示的混合激光头1，为了将来自两种激光系统A及B的不同的第1及第2激光3及与作为混合激光6照射被加工物体7进行加工，如图3所示进行聚焦，使得混合激光6中的第2激光5在被加工物体7上的聚焦直径、好有效光点尺寸D2小于第1激光的聚焦直长、好有效光点尺寸D1，这样照射被加工物体7，进行加工。这里所谓的有效光点尺寸，是指照射到被加工物体7上的第1及第2激光3及5对加工有效的尺寸，在它们的照射强度分布是例如图10(a)所示那样所谓平顶的表示均匀强度分布时，其整个尺寸成为有效光点尺寸D，但是如图10(b)所示那样所谓高斯强度分布的表示中间强度增加的不均匀分布时，具有有效强度的中间特定部分的尺寸成为有效光点尺寸D。该有效光点尺寸D不一定限于圆形。

如上所述，为了将来自两种激光系统A及B的不同的两个激光叠加作为混合光照射被加工物体上进行加工，以有效光点尺寸具有D1与D2的大小之差照射第1及第2激光，通过这样，与周边相比，能够更促进其中心部位的加工，能够提高加工的渗透度及熔深。特别是通过将来自固体激光介质2构成的激光系统A的第1激光3与来自LD4构成的激光系统B的第2激光5叠加进行上述加工，利用适合大功率输出的第1激光3的以有效光点尺寸D1的聚焦，确保封口焊接等所必需的加工宽度B1及加工强度V，同时对于比第1激光3的输出功率小的第2激光5，通过以小于第1激光3的有效光点尺寸D2进行聚焦，力图对特定宽度B2集中照射能量，在利用第1激光3确保的必需的加工宽度B1内，特别是在更有限的特定宽度B2内，和第2激光5的聚焦直长D2与第1激光3的聚焦直径D1相同时相比，提高加工率。其结果，第2激光5的输出即使小，但通过在宽度B2内与第1激光3叠加，而使加工的渗透速度及渗透深度增大，也有很大的作用，即使是铝等高反射率的金属材料的焊接，也能够满足足够的焊接宽度B1、即焊透宽度B1及焊透深度，而且能够以高速度焊接。另外，适合于限于特定宽度B2内利用叠加的混合激光效果进行的初始加工、以及促进熔深以抑制溅射粒子的发生。

对于这些情况，有效光点尺寸D1与D2的比例最好设定为0.2≤D2/D1≤0.8，通过如图11所示照射第2激光，使得第2激光5的有效光点位于第1激光3的有效光点的内侧，能够在其中心部分形成图12所示那样的小孔201，能够更深生长，更促进初始加工及熔深。

另外，第2激光5的有效光点尺寸D2如图12所示，设定为小于等于加工中发生的小孔201的小孔尺寸D3。通过这样，光能更集中，从而即使第1激光3利用脉冲控制暂时不照射，也维持小孔201，因此能够防止因小孔201早闭合而将金属蒸气封入所发生的气孔，避免因这样的气孔而发生的缺陷。

因此，第2激光最好照射加工中的小孔的位置，若加工速度增大，则由于小孔的发生部位向前方位移，因此使第2激光的照射位置与该位移相对应，这样能够与加工速度无关，始终满足那样的照射条件。

为了完成这样的混合激光加工，图1～图7所示的混合激光头在具有混合激光6的照射口17的头本体1a中具有如图1所示导入来自两种激光系统A及B的不同的第1及第2激光3及5的第1及第2导入部11及12；位于照射光轴13上的前后、并使从第1及第2导入部11及12导入的第1及第2激光3及5反射而作为在前述照射光轴13上叠加的混合激光6面向照射侧的第1及第2反射镜14及15；以及面向被加工物体7聚焦、使得混合激光6中的第2激光5在被加工物体7上的聚焦直径好有效光点尺寸D2小于第1激光3的聚焦直径即有效光点尺寸D1的聚焦透镜16。聚焦透镜16由三个透镜构成，第1个是将来自第1导入部11的扩大直长的第1激光3作为平行光引向第1反射镜14的准直侧的聚焦透镜16a，第2个是将来自第2导入部12的扩大直径的第2激光5作为平行光引向第2反射镜15的准直侧的聚焦透镜16b，第3个是使经过第1及第2反射镜14及15在照射光轴13上叠加的混合激光6聚焦。在被加工物体7上聚焦的聚焦侧的聚焦透镜16c，混合激光头1形成L形，聚焦透镜16a及16b这两个透镜与第1及第2的反射镜14及15一起在照射光轴13上沿直线排列，防止混合激光头1无谓地增长。另外，可以避免混合激光6通过聚焦透镜16a。

通过这样，混合激光头1将分别引来的第1激光3与第2激光5在其内部叠加，作为混合激光6向被加工物体7照射。其结果，由于不同特性的激光3与5在最后的聚焦阶段叠加作为混合激光6，因此在这之前的光路例如是以光纤21及22的情况为例时，可使其种类及纤心直径各异，能够更有效地利用各自的特性，而且能够避免在从聚焦阶段以前的更早时期叠加后经过长长的公共传送路径而相互特性损失或降低的情况，也能够避免高能量对周围的影响大的弊端。

特别是激光系统A中的第1激光3将YAG2待引起激光振荡的固体激光介质作为光源，它利用GI(渐变型)或SI(阶跃型)光纤21引导的第1激光3、与激光系统B中的利用GI光纤22引导的第2激光5进行叠加，形成混合激光6，它们对于被加工物体7的聚焦是公用聚焦透镜16进行的，该聚焦透镜16是这样设计的，它使得第1激光3以规定的聚焦直径D1进行聚焦。通过这样，由于第2激光5与第1激光3的波长不同，因此虽然公用聚焦透镜16，但能够以小于第1激光3的聚焦直长D2进行聚焦。而且，通过利用聚焦性好的GI光纤22导入第2激光5，使得聚焦成小于第1激光3的聚焦直长D1，就容易将照射能量集中在特定宽度B2内。第1激光3虽然也可以利用GI光纤引导，容易使其聚焦，但也可以根据需要利用SI光纤导入，这也没有什么特别的问题。因此，混合激光头1中，第1导入部利用GI或SI光纤21与第1激光光源好YAG振荡器2a连接，第2导入部12利用GI光纤22与第2激光光源即LD振荡器4a连接。

但是，为了满足D1与D2的关系来叠加第1与第2激光，最好地第1激光3采用能够得到平顶光点的SI型光纤，对于第2激光5采用能够得到高斯光点的GI型光纤。另外，在光纤直径的关系中，是第1激光3用≥第2激光5用，在光纤NA的关系中，是第1激光3用≥第2激光用，在准直透镜的f数中，第1激光3用≤第2激光5用。

这里，第1激光3是设定为利用脉冲控制进行输出控制的脉冲激光，第2激光5是设定为利用CW控制进行输出控制的CW激光。因此，如图1所示，利用脉冲及CW公用的控制器41，或者利用各自分开的控制器，对YAG振器2a等固体激光介质通过其驱动器42进行脉冲控制，地LD振荡器4a等通过其驱动器43进行CW控制。

通过这样，一面利用第2激光5的CW控制，对必需的加工宽度B1内的有限特定宽度B2内持续集中照射能量，力图不间断地促进与第2激光5的低输出相对应的预加工，一面利用第1激光3的脉冲控制，对整个必需的加工宽度B1不过分地重复瞬间的高输出，以很快的加工速度V满足足够的加工宽度B1，同时能够确定促进利用第2激光5在特定宽度B2内因混合激光效果产生的加工的早期渗透及熔深。好，在仅通过第1激光3即脉冲激光的断续照射会产生小孔201、或不产生小孔201时，通过同时使用第2激光5即CW激光的连续照射，使得能够确实产生小孔，使加工稳定。

但是，不限于以上所述，反之即使图13所示的第1激光3即脉冲激光的有效光点尺寸D1小于第2激光5即激光的有效光点尺寸D2，但由于如图13所示那样加工中的中央部位的温度上升，小孔容易发生，因此也是有效的。但是，与第2激光5即CW激光的有效光点尺寸D2小于第1激光3即脉冲激光的有效光点尺寸D1的情况相比，如前述的图12所示，与图13所示的情况相比，容易产生更深的小孔201，因此更合适。

这里，作为激光系统A中的第1激光3的脉冲激光照射装置，包含脉冲灯激励YAG、脉冲激励激光器及脉冲光纤激光器，所谓的脉冲激光是指断续输出的激光。另外，作为激光系统B中的第2激光5的CW激光照射装置，包含LD直接激光器、LD激励激光器及CW光纤激光器，所谓CW激光包含功率调制的情况，是指激光器连续照射的激光。另外，光纤激光器是利用激光介质形成光纤、并在光纤内放大振荡的激光器，如前所述有脉冲光纤激光器及CW光纤激光器。

另外，与第1反射镜14位于第2反射镜15之前的情况相对应，第1反射镜14施加对于来自YAG等固体激光介质的固体介质激光3的HR覆盖层及对于LD激光5的AR覆盖导，第2反射镜15施加对于LD激光5的HR覆盖导。但是，也可以与此相反，使第1反射镜14位于第2反射镜15之后，第1反射镜14上施加对于YAG激光3的HR覆盖层，第2反射镜15施加对于LD激光5的HR覆盖层及对于固体介质激光3的AR覆盖层。若进行这样的覆盖层处理，则无论第1及第2反射镜14及15在照射光轴13上哪一个处于前或后的关系，也能够根据第1及第2激光3及5的各波长、以及和反射镜的位置不同相对应的第1及第2反射镜14及15的反射及透射特性的不同，最大限度抑制第1及第2激光3及5的能量损失，提高能量效率。其中，第1及第2反射镜14及15一起相对于接受的固体介质激光3及LD激光5两者的照射光轴13取45°为最佳。

另外，如图2所示，对被加工物体7上的加工位置利用照明光23进行照明，这时的的反射光23a透过图1所示的第1及第2反射镜14及15，利用由直径小于前述聚焦透镜16的消色差透镜24或作为代替它的针孔的小孔来成像的监控图像，对加工状态进行监控，并根据监控结果来调整加工条件。通过这样，一方面对被加工物体7照明时的反射光23a反向透过聚焦透镜16c，使得面向第1及第2反射镜14及15一侧的光透过第1及第2反射镜14及15，这样引导至激光照射光学系统以外成像，供监控用，以便进行加工条件的调整，另一方面利用直径小于聚焦透镜16c的进行无色处理等的消色差透镜24或针孔等小孔进行前述成像，通过这样在满足聚焦透镜16c、第1及第2反射镜14及15的对于第1及第2激光3及5的足够的反射特性及透射特性之后，以深的焦点深度得到清晰的成像，能够使得前述监控容易而且正确。

为此，图1所示的混合激光头1如图2所示，在头本体1a的外围具有使来自被加工物体7的反射光23a成像以供监控的监控摄像头26，如图1所示，将来自监控摄像头26的监控图像信息向监控器40输出，使得能够从外部观察，同时使得通过与控制器41连接的操作面板44等，能够调整YAG振荡器2a及LD振荡器4a的输出控制。

图2所示的照明器25是将来自白色LED的白色光作为照明光23，利用光纤27引导进行照明。通过这样，将来自白色LED的白色光作为照明光23利用光纤27准确引导，并对于被加工物体7的混合激光6照射部不造成其它妨碍，即使在被加工物体7的混合激光6的照射部没有氧化，而保持光亮表面进行加工时，也能够一面利用白色光的特性抑制其辉度，一面将表面状态及加工状态在监控摄像头40一侧清晰成像，而没有闪光或光晕，使得能够容易而且正确辨认表面状态及加工状态。另外，在光纤27的前端部设置聚焦透镜27a，使得以好的聚焦性及高的效率完成前述照明。另外，在头本体1a上的照明器25的附近设置光纤支持架28，将不使用时的光纤27如虚拟线所示，暂时放置保持，这样能够防止妨碍其它部分、或与其它部分钩住而损伤。

另外，如图3所示，混合激光6通过充满供给的N₂气等惰性气体31同时使它作为向前端聚束的中央射流束31a连续喷出的尖头形状的中央通路32，向被加工物体7照射，同时使利用绕中央通路32周围形成圆锥形状的环状通路33供给的惰性气体32包围前述照射并喷射的混合激光6及中央射流束31a的周围，连续喷射环膜流31b，进行加工。这样，由于通过照射混合激光6的中央通路32，使惰性气体31形成向前端聚束的中央射流束31a进行喷射，因此在照射混合激光6的被加工物体7上的加工位置万一产生溅射粒子，即使想要到达照射光学系统一侧，也由于利用中央射流束31a的流动而将它阻止，因此对光学系统一侧没有影响。而且，由于中央射流束31a利用从形成圆锥形状的环状通路33喷射的环膜流31b将它周围包围，因此不会卷入外围的空气，将到达被加工物体7上的照射位置表面的与被加工物体7之间的空气一面向周围排除，一面扩散，而且利用随着其扩散而产生的向前述环膜流31b的周围的扩散流，一面也连续覆盖中央射流束31a的扩散区域表面，一面推压被加工物体7一侧，在与被加工物体7一侧之间没有空气进入的余地，因此确实防止被加工物体7的利用混合激光6照射进行的加工部分产生氧化、或因此而导致的焊接不良及裂纹等，不能够得到光亮的表面。

为此，图1所示的混合激光头1如图3所示，具有包括尖头形状的中央通路32及形成圆锥形状的环状通路33的同轴双重喷嘴51，该中央通路32设置在头本体1a的照射口17，使位于照射光轴13上照射的混合激光6通过，同时充满供给的惰性气体31并作为向前端聚束的中央射流束31a连续喷射，该环状通路33在该中央通路32的周围形成圆锥形状，使供给的惰性气体31包围前述照射及喷射的混合激光6及中央射流束31a的周围，连续喷射惰性气体31的前述环膜流31b。

特别是中央通路32及环状通路33为了接受供给的惰性气体31，具有在它们的外围设置的导入供给的惰性气体31并充满圆周方向的环状通路52及53、以及从该环状通路52及53向中央通路32及环状通路33内沿圆周方向并排开口的小直径孔52a及53a。通过这样，在供给中央通路32的惰性气体31充满环状通路52后，一面通过大量的小直径孔52a向中央通路32内从其周围一下子均匀压入并充满，一面作为不含空气的中央射流束31a喷射。另外，在供给环状通路33的惰性气体31充满环状通路53后，一面通过大量的小直径孔53a向环状通路33内从其周围一下子均匀压入并充满，一面作为不含空气的环膜流31b，在按照圆锥形状的聚束作用下，就包围在喷射的中央射流束31a的外围喷射。通过这样，进一步提高对前述被加工物体7上的加工部的熔融金属的保护效果。

再有，图1所示的混合激光头1具有检测在第1反射镜14面向照射侧的第1激光3的一部分透射光3a的第1检测部61、以及在第2的射镜15面向照射侧的第2激光5的一部分透射光6a的第2检测部62。通过这样，是仅仅力图使导入的第1及第2激光3及5对于与之对应的第1及第2反射镜14及15的1％左右少量的透射的简单结构，因而不会导致成为问题的输出损失，通过监控导入的第1及第2激光3及5的大小，能够判定其输出状态及利用光纤21及22等的传送状态，将检测输出S1及S2输入至控制器41，进行用YAG振荡器2a及LD振荡器4a表示的两个激光系统A及B的输出反馈控制、以及振荡的紧急停止，或者向操作面板44及监控器40等发出维修指示等。

这里，第1及第2检测部61及62为了用光电二极管61a及62a接受光，第1检测部61与第1的反射镜14位于第2反射镜15之前的情况相对应，如图7所示，通过施加对于LD激光与及固体介质激光3的双方具有反射特性的HR覆盖层的滤光片63、以及可见光截止滤光片64接受光，第2检测部62与第2反射镜15位于第1反射镜14之后的情况相对应，如公用图7所示，通过施加对于固体介质激光3的HR覆盖层的滤光片65、以及可见光截止滤光片64接受光。但是，也可以采用与上相反的关系。通过这样，第1及第2反射镜14及15在照射光轴13上无论是前后即使有时经过被加工物体7及监控摄像头26的第1及第2激光3及5和干扰光通过第1及第2反射镜14及15到达第1及第2检测部61及62，但通过前述覆盖层及滤光片的组合，能够阻止这些影响，进行适当的检测。另外，第1及第2检测部61及62如图1所示，由于利用能够装拆的罩盖66覆盖外部四周，因此还能够防止来自混合激光头的外围的干扰光及尘埃等的影响。

另外，在第1及第2激光3及5中，使对应的第1及第2反射镜14及15在照射光轴13上的位置处于前面的一个激光先输出，如图8所示，对试射物71照射，从而在试射物71上得到照射痕迹72，然后使对应的第1及第2反射镜14及15在照射光轴13上的位置处于后面的另一个激光输出，对试射物71照射，一面看着监控图像，即一面看着监控器40，一面调整对应的反射镜的方向，使得该照射位置73位于前述照射痕迹72内的虚线所示的规定区域，在这之后供给加工用。通过这样，为了使第1及第2激光3及5在照射光轴13上叠加作为混合光6进行照射并聚焦，则构成该照射光学系统的第1及第2反射镜14及15和聚焦透镜16的各部分互相按标准对准位置，但是在各个照射光学系统实际使用阶段，还会附加其它的条件，有时在第1及第2激光3及5的叠加位置上产生各自不同的偏移，这在实际使用阶段中，通过使第1及第2激光3及5相互前后照射，在监控图像上能够辨认后面的照射位置73相对于前面的照射痕迹72的关系。而且在第1及第2反射镜14及15对应的一侧调节后面的照射位置73，使得在该辨认状态下后面的照射位置73相对于前面的照射痕迹72在规定位置重叠，从而能够消除前述那样的叠加位置偏移的现象，然后供给加工用，通过这样能够保证加工达到设计要求。特别是通过在第1及第2反射镜14及15内的位于照射光轴13上后面一侧、因而是在距离照射位置较远的一侧来进行叠加位置的调节，从而照射位置相对于反射镜方向的变化而变化的程度大，容易进行位置调节，而且这时的方向变化对于与位于照射光轴13上的前面的反射镜相对应的激光照射没有影响，而能够进行位置调节。

另外，在本例中，是根据第1与第2反射镜14与15的前后关系，利用第1激光3的照射得到照射痕迹72，后面的照射位置73是利用第2激光5得到，但若反射镜配置反过来，则当然照射痕迹72利用第2激光5得到，后面的照射位置73利用第1激光3得到。

为了完成这样的方法，混合激光头1的第1及第2反射镜14及15中只要至少在照射光轴13上位于后面的一方具有图1、图3～图5中所示一个例子那样的镜面方向调节部81并加以支持即可，根据情况也可以如图1、图3～图5所示那样，采用第1及第2反射镜14及15的双方都具有方向调节部81并加以支持的结构。这样的方向调节部81只要采用包含转动调节部81a的结构就够了，该转动调节部81a利用例如以与照射光轴13垂直的轴82为中心进行转动，来调节镜面的方向。但是，在图1、图3～图5所示的例子中，与转动调节部81a一起还设置偏摆调节部81b，该偏摆调节部81b使镜面相对于照射光轴13面向不同的方向偏摆来进行调节。

偏摆调节部81b具有对于头本体1a一侧将镜框14a及15a的安装平台80拉紧固定的三个安装螺丝83、以及将安装平台80上设置的向头本体1a一侧的拉紧间隙一个个设定用的三个螺丝84，通过各螺丝84向头本体1a一侧的突出度的分别调节，能够向任何方向设定相对于头本体1a的安装面的倾斜面相对于照射光轴13的偏摆度，设定的方向能够通过安装螺丝83的拉紧而固定。转动调节部81a利用轴82能够支持镜框14a及15a，使其相对于安装平台80转动，利用弹簧85绕轴82向一侧拉紧，利用从头本体1a的外部旋入的图1及图4所示的螺丝8b挡住该拉紧的镜框14a及15a，通过调节螺丝86向头本体1a内的突出度，能够使第1及第2反射镜14及15绕轴82转动，进行方向调节。

偏摆调节部81b是也能够调节第1及第2反射镜14及15面向什么方向的机构，最好在厂家预先进行上述的标准位置对准，在用户实际使用时能够使得只要用绕轴82的转动调节进行位置对准即可，能够便于使用。当然，不限于这样的使用状态。

另外，在聚焦透镜16c与喷嘴51之间，设置图1、图3、图6所示的能插拔的滤光片91，在利用螺丝92的安装状态下拧紧螺丝，利用滤光片91防止溅射粒子等万一到达聚焦光学系统一侧。另外，在头本体1a中设置水冷通路111，其中通以冷却水112进行冷却。

本申请人提出一种方法，该方法是为了如图1所示利用激励灯101来激励YAG2，利用横截面为椭圆的聚光器102的聚光反射面，将来自激励灯101的激励光对YAG2以小于其外径的聚光直径进行聚光，从而进行激励，使其射出激光3，例如在与发光直径小于YAG2的外径的激励灯101之间满足上述情况，从而对于YAG2的外径的激励区域限制在前述聚光直径的范围，在超出激励区域的外周层不产生激励，从而抑制YAG2的热变形，因来自单侧的不对称的激励而引起的翘曲也能够缓和，即使利用一个激励灯101从单侧进行激励，也力图提高YAG2的寿命，主要利用长条形以增大体积及输出。通过这样，能够实现YAG振荡器2a的简化、小型化及低成本，同时以能够进行0.6mm以下的聚光的7mm以下的外径，在实用上也能够适合。而且，由于必需的输出增大，而能够抑制激励灯101的驱动电流，因此运行成本降低，另外作为驱动器42的开关元件是采用超高速的IGBT进行电流控制，能够提高控制频率。

另外，采用180mm以上长度的YAG2，由于能够提高增益，因此输出效率从以往的3％左右提高为4％左右，可得到1kW以上的输出。而且，因热变形而引起的寿命降低大幅度得到改善，实现所谓几亿次发射的以往数倍的寿命。另外，对于外径作为小于等于7mm的光纤21等也能够进行小于等于0.6mm的聚光。

因此，作为实施例是采用这样的YAG2，在图9的I中所示的LD4的特定输出与YAG2的多个输出中的各种控制脉冲数的关系中，能够得到图9中的II中所示的外观、焊透宽度及焊透深度d的焊接结果。另外，各种焊接时的焊接速度如图9的III所示，能够得到好结果。

这里，图14所示为激光系统A及B是脉冲灯激励激光器与CW光纤激光器组合时的理想例子。第1激光3用的光纤21使用0.8mm直长的SI型光纤，第2激光5用的光纤22使用0.05mm直径的GI或SI光纤，准直透镜16a及16b和聚焦透镜16c都采用f数为100的透镜，相对于小孔201的直径D3，有得到足够小的有效光点尺寸D2。

另外，图15所示为激光系统A及B是脉冲灯激励激光器与LD直接激光器组合时的理想例子。第1激光3用的光纤21使用0.8mm直径的SI型光纤，第2激光5用的光纤22使用0.6mm直径的GI型光纤，准直透镜16a及16b和聚焦透镜16c都采用f数为100的透镜，相对于小孔201的直径D3，能得到近似相同的有效光点尺寸D2。

另外，图16所示为激光系统A及B是脉冲光纤激光器与CW光纤激光器组合时的理想例子。第1激光3用的光纤21使用0.1mm直长的GI或SI型光纤，第2激光5用的光纤使用0.1mm直径的GI或SI型光纤，准直透镜16b及聚焦透镜16都采用f数为100的透镜，准直透镜16a采用f数为25的透镜。

Claims (29)

1.一种混合激光加工方法，将来自两种激光系统的不同的第1与第2激光叠加作为混合光、照射到被加工物体上进行加工，其特征在于，

第1及第2激光同时照射被加工物体上的相同位置，将第2激光和第1激光在被加工物体上的有效光点尺寸分别设为D2和D1，使得D2小于D1，这样对被加工物体进行加工，

所述两种激光系统为脉冲激光的照射装置和CW激光的照射装置，所述CW激光是指激光器连续照射的激光，所述CW表示激光器连续照射。

2.如权利要求1所述的混合激光加工方法，其特征在于，

有效光点尺寸的比例为0.2≤D2/D1≤0.8，照射第1及第2激光，使得第2激光的有效光点位于第1激光的有效光点的内侧。

3.如权利要求1所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第2激光的有效光点尺寸D2设为小于等于加工中产生的小孔尺寸D3。

4.如权利要求3所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第2激光照射加工中的小孔位置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第1激光及第2激光分别引至一个激光头，在该头的内部叠加，作为混合激光照射被加工物体。

6.如权利要求1至4中任一项所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第1激光是利用脉冲控制进行输出控制的脉冲激光，第2激光是利用CW控制进行输出控制的CW激光。

7.如权利要求1至4中任一项所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第1及第2激光是指一方为利用脉冲控制进行输出控制的脉冲激光，另一方为利用CW控制进行输出控制的CW激光。

8.如权利要求6所述的混合激光加工方法，其特征在于，

作为脉冲激光的照射装置包含脉冲灯激励YAG、脉冲激励激光器及脉冲光纤激光器，所谓脉冲激光是指断续输出的激光，作为CW激光的照射装置包含LD直接激光器、LD激励CW激光器及CW光纤激光器，所谓CW激光是指激光器连续照射的激光，所述LD是指半导体激光器。

9.如权利要求1所述的混合激光加工方法，其特征在于，

第1激光是由固体激光介质产生的激光，形成混合激光的叠加是利用渐变GI型或阶跃SI型光纤导入的第1激光与利用GI光纤导入的第2激光进行的，它们对于被加工物体的聚焦是公用聚焦透镜进行的，所述聚焦透镜设计成使得第1激光以规定的有效光点尺寸进行聚焦。

10.如权利要求1至4中任一项所述的混合激光加工方法，其特征在于，

形成混合激光的叠加，是通过将第1及第2激光的双方利用与它们分别对应位于照射光轴上的前后的第1及第2反射镜引导至所述照射光轴上进行的。

11.如权利要求10所述的混合激光加工方法，其特征在于，

对被加工物体上的加工位置进行照明，这时的反射光透过第1及第2反射镜，利用由直径小于所述混合激光照射用的聚焦透镜的消色差透镜或小孔来成像的监控图像，对加工状态进行监控并根据监控结果对加工条件进行调整。

12.如权利要求11所述的混合激光加工方法，其特征在于，

在第1及第2激光中，使对应的第1及第2反射镜在光轴上的位置处于前面的一个激光先输出，通过对试射物进行照射，在试射物上得到照射痕迹，然后使对应的第1及第2反射镜在光轴上的位置处于后面的另一个激光输出，对试射物进行照射，同时一面看着所述监控图像，一面调整对应的反射镜的方向，使得该另一个激光的照射位置位于所述照射痕迹内的规定区域，在这之后供给加工用。

13.如权利要求1所述的混合激光加工方法，其特征在于，

使混合激光通过充满供给的惰性气体同时作为向前聚束的中央射流束连续喷出的尖头形状的中央通路，向加工物体进行照射，同时使利用绕所述中央通路周围形成圆锥形状的环状通路供给的惰性气体，包围喷射的中央喷射流的周围，连续喷射环膜流，来进行加工。

14.一种混合激光头，其特征在于，

在具有混合激光的照射口的头本体中，具有

导入来自两种激光系统的不同的两个激光的第1及第2导入部；

位于照射光轴上的前后、并使从第1及第2导入部导入的第1及第2激光反射而作为在所述照射光轴上叠加的混合激光面向照射侧的第1及第2反射镜；以及

面向照射对象物体进行聚焦、使得混合激光中的第2激光在被加工物体上的有效光点尺寸D2小于第1激光的有效光点尺寸D1的聚焦光学系统，

所述两种激光系统为脉冲激光的照射装置和CW激光的照射装置，所述CW激光是指激光器连续照射的激光，所述CW表示激光器连续照射。

15.如权利要求14所述的混合激光头，其特征在于，

第1激光是由引起激光振荡的固体激光介质产生的激光，第1导入部利用GI或SI光纤与第1激光光源一侧连接，第2导入部利用GI光纤与第2激光光源一侧连接，所述GI表示渐变型，所述SI表示阶跃型。

16.如权利要求15所述的混合激光头，其特征在于，

第1激光光源利用脉冲控制进行输出控制，第2激光光源利用CW控制进行输出控制。

17.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，

第1及第2反射镜中，至少在光轴上位于后面一方的反射镜具有镜面方向调节部，且所述镜面方向调节部对与其相对应的反射镜加以支持。

18.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，

第1及第2反射镜双方都具有方向调节部，且所述方向调节部对各自所对应的反射镜加以支持。

19.如权利要求17所述的混合激光头，其特征在于，

方向调节部包含转动调节部，该转动调节部利用以与照射光轴垂直的轴为中心的转动来调节镜面的方向。

20.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，

第1反射镜位于第2反射镜之前，第1反射镜施加对于来自引起激光振荡的固体激光介质的激光的HR覆盖层及对于LD激光的AR覆盖层，第2反射镜施加对于LD激光的HR覆盖层，所述LD是指半导体激光器。

21.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，

第1反射镜位于第2反射镜之后，第1反射镜施加对于来自引起激光振荡的固体激光介质的激光的HR覆盖层，第2反射镜施加对于LD激光的HR覆盖层及对于YAG激光的AR覆盖层，所述LD是指半导体激光器。

22.如权利要求14或15所述的混合激光头，其特征在于，具有

对被加工物体上的加工位置进行照射的照明器、以及

将从照射对象物体反射并透过第1及第2反射镜的反射光利用直径小于所述聚焦光学系统的聚焦透镜的消色差透镜或小孔成像，以供监控用的监控摄像头。

23.如权利要求22所述的混合激光头，其特征在于，

照明器利用光纤将来自白色LED的白色光引导进行照明。

24.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，具有

检测在第1反射镜面向照射侧的第1激光的一部分透射光的第1检测部、以及

在第2反射镜面向照射侧的第2激光的一部分透射光的第2检测部。

25.如权利要求24所述的混合激光头，其特征在于，

第1检测部与第1反射镜位于第2反射镜之前的情况相对应，通过施加对于LD激光及来自引起激光振荡的固体激光介质的激光的双方的HR覆盖层的滤光片以及可见光截止滤光片接受光，第2检测部与第2反射镜位于第1反射镜之后的情况相对应，通过施加对于来自固体激光介质的激光的HR覆盖层的滤光片以及可见光截止滤光片接受光，所述LD是指半导体激光器。

26.如权利要求24所述的混合激光头，其特征在于，

第1检测部与第1反射镜位于第2反射镜之后的情况相对应，通过施加对于LD激光的HR覆盖层的滤光片以及可见光截止滤光片接受光，第2检测部与第2反射镜位于第1反射镜之前的情况相对应，通过施加对于LD激光及来自引起激光振荡的固体激光介质的激光的双方的HR覆盖层的滤光片以及可见光截止滤光片接受光，所述LD是指半导体激光器。

27.如权利要求24所述的混合激光头，其特征在于，

第1及第2检测部利用罩盖覆盖外部四周。

28.如权利要求14至16中任一项所述的混合激光头，其特征在于，

具有包括尖头形状的中央通路及形成圆锥形状的环状通路的同轴双重喷嘴，所述中央通路设置在头本体的照射口，使位于照射光轴上照射的混合激光通过，同时充满供给的惰性气体并作为向前端聚束的中央射流束连续喷射，所述环状通路使在该中央通路的周围形成圆锥形状而供给的惰性气体包围喷射的中央喷射流的周围，连续喷射惰性气体的膜流。

29.如权利要求28所述的混合激光头，其特征在于，

中央通路为了接受供给的惰性气体，具有

在它们的外围设置的导入供给的惰性气体并充满周围方向的中央通路侧环状通路、以及

从该中央通路侧环状通路向中央通路及环状通路内沿圆周方向并排开口的小直径孔。

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