特許 7203315 レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/067 20060101AFI20230105BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20230105BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20230105BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20230105BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20230105BHJP

【ＦＩ】

B23K26/067

B23K26/00 N

B23K26/064 N

H01S3/00 B

H01S3/10 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018076938

(22)【出願日】2018-04-12

(65)【公開番号】P2019181534

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-03-19

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堂本 真也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 直也

(72)【発明者】

【氏名】山下 隆之

【審査官】黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００２／００００４２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－０６６３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８７０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１５９４３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｈ０１Ｓ ３／１０

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主たる偏光状態が第１の偏光状態である第１～第４のレーザビームをそれぞれ発する４つのレーザモジュールと、
４つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第１～第４のレーザビームを結合して１つ又は２つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
前記第１～第４のレーザビームがそれぞれ入射される第１～第４の光入射部と、
第１～第５の光反射部材と、
第１～第３の偏光ビームスプリッタと、
第１の偏光部材と第２の偏光部材と、
第１の光出射部と第２の光出射部と、を少なくとも有し、
前記第１の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第１のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射し、
前記第２の光反射部材は、前記第１の光反射部材で反射された前記第１のレーザビームを前記第１の方向に反射して、前記第１の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第３の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第３のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第４の光反射部材は、前記第１の方向に進行する前記第４のレーザビームを前記第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第３の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行して、自身を透過するレーザビームを前記第１の光出射部に向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第５の光反射部材に向かわせ、
前記第５の光反射部材は、入射されたレーザビームを前記第２の光出射部に向かわせ、
前記第１の偏光部材は、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第２の偏光部材は、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第１～第４のレーザビームが前記第１～第４の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第１の偏光部材及び前記第２の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第１の光出射部及び前記第２の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも一方の出力を４段階に変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ発振器において、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させる一方、前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させることで、
前記第１の光出射部から前記第１～第４のレーザビームが結合されたレーザビームが出射され、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させる一方、前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第２の光出射部から前記第１～第４のレーザビームが結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項3】

請求項１または２に記載のレーザ発振器において、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第１の光出射部から前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとが結合されたレーザビームが出射され、かつ前記第２の光出射部から前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとが結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザ発振器において、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させるか、
または、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビーム及び前記第４のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させ、かつ前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させることで、
前記第１の光出射部から前記第１～第４のレーザビームのうち３本が結合されたレーザビームが出射され、かつ前記第２の光出射部から前記第１～第４のレーザビームのうち１本のレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項5】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザ発振器において、
前記第１の偏光部材を前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路外の所定の位置に移動させ、かつ前記第２の偏光部材を前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームのいずれか一方のみの光路上の所定の位置に移動させることで、
前記第１の光出射部から前記第１～第４のレーザビームのうち１本のレーザビームが出射され、かつ前記第２の光出射部から前記第１～第４のレーザビームのうち３本が結合されたレーザビームが出射されることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項6】

請求項２または４に記載のレーザ発振器において、
前記第１の光出射部から出射されるレーザビームは、３本または４本のレーザビームが結合された結合レーザビームであり、
前記結合レーザビームには、前記第３の偏光ビームスプリッタで同じ光軸になるように結合された２本のレーザビームの組が少なくとも１組含まれることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項7】

主たる偏光状態が第１の偏光状態である第１～第４のレーザビームをそれぞれ発する４つのレーザモジュールと、
４つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第１～第４のレーザビームを結合して１つ又は２つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、
前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、
前記ビーム結合器は、
前記第１～第４のレーザビームがそれぞれ入射される第１～第４の光入射部と、
第３の光反射部材と第４の光反射部材と、
第１～第６の偏光ビームスプリッタと、
第１の偏光部材と第３の偏光部材と第４の偏光部材と、
第１～第３の光出射部と、を少なくとも有し、
前記第３の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第３のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第４の光反射部材は、前記第１の方向に進行する前記第４のレーザビームを前記第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、
前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行する前記第２のレーザビームの光路上であって、前記第２の光入射部と前記第５の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、
前記第２の偏光ビームスプリッタは、前記第３の光反射部材で反射された前記第３のレーザビームと前記第３の光反射部材で反射された前記第４のレーザビームとの光路上に設けられ、
前記第３の偏光ビームスプリッタは、自身を透過するレーザビームを前記第５の偏光ビームスプリッタに向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第１の光出射部に向かわせ、
前記第４の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行する前記第１のレーザビームの光路上であって、前記第１の光入射部と前記第６の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、
前記第５の偏光ビームスプリッタは、前記第１の偏光ビームスプリッタを透過した前記第２のレーザビームと前記第３の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、
前記第６の偏光ビームスプリッタは、前記第４の偏光ビームスプリッタを透過した前記第１のレーザビームと前記第５の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、
前記第１の偏光部材は、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第３の偏光部材は、前記第３の偏光ビームスプリッタと前記第５の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第４の偏光部材は、前記第５の偏光ビームスプリッタと前記第６の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第１～第４のレーザビームが前記第１～第４の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第１、第３及び第４の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第１～第３の光出射部からそれぞれレーザビームが出射されるとともに、それぞれのレーザビームの出力を変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項8】

請求項７に記載のレーザ発振器において、
前記第１～第３の光出射部からそれぞれレーザビームが同時に出射されることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項9】

請求項７に記載のレーザ発振器において、
前記ビーム結合器は、第２の偏光部材をさらに有し、
前記第２の偏光部材は、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第２のレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、
前記第１～第４のレーザビームが前記第１～第４の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第１～第４の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第１～第３の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも１本のレーザビームの出力を３段階に変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか１項に記載のレーザ発振器において、
前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが接続されていることを特徴とするレーザ発振器。

【請求項11】

請求項１０に記載のレーザ発振器と、
複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、
前記第１の偏光部材及び第２の偏光部材の動作を制御するか、または、少なくとも前記第１の偏光部材と第３及び第４の偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項12】

請求項１１に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記第１及び第２の偏光部材の位置を変化させるか、または、前記ビーム結合器内での少なくとも前記第１、第３及び第４の偏光部材の位置を変化させることで、レーザビームが出射されるレーザビーム出射ヘッドを切替え可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項13】

請求項１１または１２に記載のレーザ加工装置において、
前記ビーム結合器内での前記第１及び第２の偏光部材の位置を変化させるか、または、前記ビーム結合器内での少なくとも前記第１、第３及び第４の偏光部材の位置を変化させることで、複数のレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ出射されるレーザビームの出力比を変更可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、金属の切断や溶接を行うのに高出力のレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置が多用されている。特に、金属の厚板切断には４ｋＷ以上の出力を有するレーザ発振器を用いることが多い。一方、金属の薄板切断やレーザマーキング加工等では２ｋＷ以下の出力のレーザ発振器を用いることが多い。このように、加工用途によって適切なレーザ出力が異なるが、レーザ加工装置は高価であるため、１台のレーザ加工装置が多用途で用いられることが多い。

【0003】

しかし、４ｋＷの出力を有するレーザ発振器を用いて２ｋＷの出力のレーザビームを出射する場合は、本来の実力の半分しか利用しておらず、非効率である。

【0004】

そこで、従来、高出力レーザから出射されたレーザビームをガルバノミラーに保持されたミラーで走査して、互いに異なる光ファイバに導入するとともに、光ファイバへのレーザビーム入射時間を制御して、所望のデューティー比でレーザビームを時分割して出射する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第３００４６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に開示された従来技術では、ミラーで走査されたレーザビームを光ファイバに結合させるのに高精度の制御を必要としていた。また、レーザビームを走査するガルバノミラー等の走査器が高価かつ大型なものとなっていた。さらに、この従来技術では、レーザビームを分配して同時に出射することはできなかった。

【0007】

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、簡便な構成及び操作で、光出射部の切替え又はレーザビームの分配を可能にするレーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係るレーザ発振器は、主たる偏光状態が第１の偏光状態である第１～第４のレーザビームをそれぞれ発する４つのレーザモジュールと、４つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第１～第４のレーザビームを結合して１つ又は２つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、前記第１～第４のレーザビームがそれぞれ入射される第１～第４の光入射部と、第１～第５の光反射部材と、第１～第３の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光部材と第２の偏光部材と、第１の光出射部と第２の光出射部と、を少なくとも有し、前記第１の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第１のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射し、前記第２の光反射部材は、前記第１の光反射部材で反射された前記第１のレーザビームを前記第１の方向に反射して、前記第１の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第３の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第３のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第４の光反射部材は、前記第１の方向に進行する前記第４のレーザビームを前記第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第３の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行して、自身を透過するレーザビームを前記第１の光出射部に向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第５の光反射部材に向かわせ、前記第５の光反射部材は、入射されたレーザビームを前記第２の光出射部に向かわせ、前記第１の偏光部材は、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第３のレーザビームと前記第４のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第２の偏光部材は、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過する前記第１のレーザビームと前記第２のレーザビームとの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第１～第４のレーザビームが前記第１～第４の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第１の偏光部材及び前記第２の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第１の光出射部及び前記第２の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームのうち、少なくとも一方の出力を４段階に変更可能に構成されていることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、所定のレーザビームの光路上に一の偏光部材又は他の偏光部材を配置させるという簡単な操作で、レーザビームＬＢが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、一及び他の偏光部材として良く知られた１／２波長板等を用いることができる。

【0010】

また、本発明に係る別のレーザ発振器は、主たる偏光状態が第１の偏光状態である第１～第４のレーザビームをそれぞれ発する４つのレーザモジュールと、４つの前記レーザモジュールからそれぞれ出射された前記第１～第４のレーザビームを結合して１つ又は２つ以上のレーザビームとして出射するビーム結合器と、前記ビーム結合器から出射されたレーザビームを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバに導光する集光ユニットと、を備え、前記ビーム結合器は、前記第１～第４のレーザビームがそれぞれ入射される第１～第４の光入射部と、第３の光反射部材と第４の光反射部材と、第１～第６の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光部材と第３の偏光部材と第４の偏光部材と、第１～第３の光出射部と、を少なくとも有し、前記第３の光反射部材は、第１の方向に進行する前記第３のレーザビームを前記第１の方向と交差する第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第４の光反射部材は、前記第１の方向に進行する前記第４のレーザビームを前記第２の方向に反射して、前記第２の偏光ビームスプリッタに向かわせ、前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行する前記第２のレーザビームの光路上であって、前記第２の光入射部と前記第５の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、前記第２の偏光ビームスプリッタは、前記第３の光反射部材で反射された前記第３のレーザビームと前記第３の光反射部材で反射された前記第４のレーザビームとの光路上に設けられ、前記第３の偏光ビームスプリッタは、自身を透過するレーザビームを前記第５の偏光ビームスプリッタに向かわせる一方、自身で反射されたレーザビームを前記第１の光出射部に向かわせ、前記第４の偏光ビームスプリッタは、前記第１の方向に進行する前記第１のレーザビームの光路上であって、前記第１の光入射部と前記第６の偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、前記第５の偏光ビームスプリッタは、前記第１の偏光ビームスプリッタを透過した前記第２のレーザビームと前記第３の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、前記第６の偏光ビームスプリッタは、前記第４の偏光ビームスプリッタを透過した前記第１のレーザビームと前記第５の偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームとのそれぞれの光路上に設けられ、前記第１の偏光部材は、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第３の偏光部材は、前記第３の偏光ビームスプリッタと前記第５の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第４の偏光部材は、前記第５の偏光ビームスプリッタと前記第６の偏光ビームスプリッタとの間を通過するレーザビームの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、前記第１～第４のレーザビームが前記第１～第４の光入射部にそれぞれ入射された状態で、前記第１、第３及び第４の偏光部材の位置をそれぞれ変化させることで、前記第１～第３の光出射部からそれぞれレーザビームが出射されるとともに、それぞれのレーザビームの出力を変更可能に構成されていることを特徴とする。

【0011】

この構成によれば、所定の複数のレーザビームの光路上に偏光部材をそれぞれ配置させるという簡単な操作で、レーザビームが出射される光出射部を切り替えたり、レーザビームを分配したりすることが可能となる。また、偏光部材として良く知られた１／２波長板等を用いることができる。

【0012】

また、本発明に係るさらなる別のレーザ発振器は、上記のレーザ発振器の構成に加えて、前記集光ユニットは、前記ビーム結合器内で結合されて前記ビーム結合器の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の前記集光ユニットのそれぞれに前記伝送ファイバが結合されていることを特徴とする。

【0013】

この構成によれば、レーザ発振器で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器で生成された１つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。

【0014】

本発明に係るレーザ加工装置は、上記さらなる別のレーザ発振器と、複数の前記伝送ファイバの出射端にそれぞれ取付けられたレーザビーム出射ヘッドと、前記偏光部材の動作を制御する制御部と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明に係るレーザ発振器によれば、簡単な構成及び操作でレーザビームの切り替えや、レーザビームの分配が可能となる。また、本発明に係るレーザ加工装置によれば、レーザビームの切り替えや、レーザビームの分配を簡便に行えるため、レーザ加工工程の生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。

【図2】ビーム結合器の内部構成を示す模式図である。

【図3】レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。

【図4】レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。

【図5】分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。

【図6A】本発明の実施形態２に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成を示す模式図である。

【図6B】分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成を示す別の模式図である。

【図6C】分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成を示すさらなる別の模式図である。

【図7】本発明の実施形態３に係るレーザ加工装置の使用例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0019】

（実施形態１）
［レーザ加工装置の構成］
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を、図２は、ビーム結合器の内部構成の模式図を、図３は、レーザビーム出射部を切替えた場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。

【0020】

レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１０とレーザビーム出射ヘッド３０，３１と伝送ファイバ４０，４１と制御部５０とを備えている。レーザ発振器１０と伝送ファイバ４０，４１におけるレーザビームＬＢが入射される端部（以下、単に入射端という。また、伝送ファイバ４０，４１におけるレーザビームが出射される端部を、以下、単に出射端という。）とは筐体７０内に収容されている。また、レーザ発振器１０は図示しない電源から電力が供給されてレーザ発振を行う。

【0021】

レーザ発振器１０は、複数のレーザモジュール１１とビーム結合器１２と複数の集光ユニット２０と、を有している。レーザモジュール１１は、異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザダイオードまたはレーザアレイからなり、レーザモジュール１１内で波長合成されたレーザビームが各レーザモジュール１１からそれぞれ出射される。なお、複数のレーザモジュール１１からそれぞれ出射された第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４（図２参照）はいずれも、レーザモジュール１１から出射された時点で主たる偏光状態がＴＥ偏光（第１の偏光状態）であり、その偏光比（ＴＥ偏光成分の強度／全体の光強度）は９５％～９７％程度である。

【0022】

第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は、ビーム結合器１２内で１つまたは２つ以上のレーザビームに結合される（以下、単に結合レーザビームと呼ぶことがある）。また、後述するように、ビーム結合器１２内でのレーザビームの光路切替えや分配により複数の結合レーザビームが同時に生成された場合は、ビーム結合器１２から複数の集光ユニット２０に対してそれぞれ結合レーザビームが出射される。上記の光路切替え動作については後で詳述する。また、集光ユニット２０に入射されたレーザビームＬＢは、集光ユニット２０の内部に配設された集光レンズ（図示せず）によって集光され、所定の倍率でビーム径が縮小されて伝送ファイバ４０又は４１に入射され、レーザビーム出射ヘッド３０又は３１から出射される。レーザ発振器１０をこのような構成とすることで、レーザビーム出力が数ｋＷを超える高出力のレーザ加工装置１００を得ることができる。なお、本実施形態におけるレーザ発振器１０は、レーザ出力１ｋＷのレーザモジュール１１を４個搭載しており、その最大出力は４ｋＷである。ただし、これに特に限定されず、レーザモジュール１１の個々の出力や、レーザ発振器１０へのレーザモジュール１１の搭載個数は、レーザ加工装置１００の要求仕様等に応じて適宜変更されうる。

【0023】

ビーム結合器１２は、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４と第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２とを有している。第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４は、ビーム結合器１２の同じ面に、また、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２はビーム結合器１２の別の面にそれぞれ設けられている。また、図２，３に示すように、ビーム結合器１２は、内部に第１～第５のミラー（第１～第５の光反射部材）Ｍ１～Ｍ５と、第１～第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１～ＰＢＳ３と第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１（第１の偏光部材），ＨＷＰ２（第２の偏光部材）と第１及び第２のビームダンパＤＰ１，ＤＰ２とを有している。このうち、第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２はビーム結合器１２内で移動可能に構成されている。また、第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２は、それぞれ入射したレーザビームの偏光状態を変化させて出射する偏光部材である。なお、第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２を移動させるアクチュエータに関しては図示及びその説明を省略している。

【0024】

集光ユニット２０は、内部に集光レンズ（図示せず）を有しており、集光レンズは、伝送ファイバ４０又は４１の入射端において、それぞれの伝送ファイバのコア径よりも小さいスポット径となるようにレーザビームＬＢを集光する。また、集光ユニット２０は図示しないコネクタを有し、コネクタには伝送ファイバ４０又は４１の入射端が接続されている。また、集光ユニット２０では、ビーム結合器１２内で結合されてビーム結合器１２の外に出射されるレーザビームの本数に応じて、あるいは、ビーム結合器１２の光出射部の個数に応じて、ビーム結合器１２から出射されるレーザビームの光路上に集光レンズを設けている。それ以外の光学部品、例えば、ビーム整形のためのコリメータレンズ等を各レーザビームの光路上にそれぞれ配置するようにしてもよい。

【0025】

なお、以降の説明において、レーザビームＬＢが集光レンズユニット２０に向かう進行方向をＸ方向、複数のレーザモジュール１１の配列方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とそれぞれ呼ぶことがある。

【0026】

伝送ファイバ４０又は４１は、集光ユニット２０から受け取ったレーザビームＬＢをレーザビーム出射ヘッド３０又は３１に伝送する。また、図示しないが、伝送ファイバ４０，４１はコアの周りにコアよりも屈折率の低いクラッドが設けられ、クラッドの表面は被膜で覆われている。

【0027】

レーザビーム出射ヘッド３０又は３１は、伝送ファイバ４０又は４１で伝送されたレーザビームＬＢを図示しないワークに向けて照射する。

【0028】

制御部５０は、レーザ発振器１０のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器１０に接続された電源（図示せず）に対して出力電圧やオン時間等の制御信号を供給することにより、各レーザモジュール１１のレーザ発振制御を行う。各レーザモジュール１１に対して個別にレーザ発振制御を行うことも可能である。例えば、レーザモジュール１１毎にレーザ発振出力やオン時間等を異ならせるようにしてもよい。また、制御部５０は、ビーム結合器１２内に配置された第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２やその他の光学部品の動作、具体的には、第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２等に連結されたアクチュエータ（図示せず）の動作を制御する。なお、制御部５０は、レーザビーム出射ヘッド３０が取り付けられたマニピュレータ（図示せず）の動作を制御してもよい。

【0029】

［レーザビーム出射部の切替え動作について］
図２，３に示すように、本実施形態に係るレーザ発振器１０では、ビーム結合器１２から出射されるレーザビームＬＢを第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２のどちらから出射させるかを切り替えることが可能である。これにより、レーザビームＬＢをレーザビーム出射ヘッド３０から出射させるか、あるいは、レーザビーム出射ヘッド３１から出射させるかを切り替えることができる。以下、このことについて詳述する。

【0030】

まず、第１の光出射部ＬＯ１からレーザビームＬＢを出射させる場合について考える。図２に示すように、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４からそれぞれビーム結合器１２内に入射された第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は同じ方向、この場合はＺ方向に進行する。このうち、第１のレーザビームＬＢ１は第１のミラーＭ１で反射されて第２のミラーＭ２に向かい、第２のミラーＭ２で再度変更されて再びＺ方向に進行する。第２のレーザビームＬＢ２は第２のミラーＭ２の近傍を抜けてＺ方向に直進し、第１のレーザビームＬＢ１とともに第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射される。なお、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射される直前において、第１のレーザビームＬＢ１は、第２のレーザビームＬＢ２の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。

【0031】

第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射された第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち、ＴＥＥ偏光成分以外の成分、つまり、ＴＭ偏光（第２の偏光状態）成分は、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射されて第１のビームダンパＤＰ１に入射し、吸収される。これにより、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過する第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２はＴＥ偏光成分のみとなる。

【0032】

一方、第３のレーザビームＬＢ３は、第３のミラーＭ３で反射されてＹ方向に進行し第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に向かう。また、第４のレーザビームＬＢ４は、第４のミラーＭ４で反射されて、第３のレーザビームＬＢ３の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけてＹ方向に進行し、第３のミラーＭ３の近傍を抜けて第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に向かう。

【0033】

第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射された第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち、ＴＭ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて第２のビームダンパＤＰ２に入射し、吸収される。これにより、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過する第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４はＴＥ偏光成分のみとなる。

【0034】

第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射される。第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、そのまま第１の光出射部ＬＯ１に向かう。

【0035】

一方、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に第１の１／２波長板ＨＷＰ１が配置されるようにすると、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は偏光状態が変化される。つまり、ＴＥ偏光からそれ以外の偏光状態、この場合はＴＭ偏光状態に変化される。ＴＭ偏光に変化された第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射される。ここで、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３は、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の進行方向をＹ方向からＺ方向に変化させるように配置されている。つまり、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の進行方向と４５°の角度をなすように配置されている。また、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３は、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の進行方向とも４５°の角度をなすように配置されている。このため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射された第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４はＺ方向に進行して、そのまま第１の光出射部ＬＯ１に向かう。

【0036】

ここで、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過した以降の第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうちいずれか一方と、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射された以降の第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうちいずれか一方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器１２内の各部が配置されている。また、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過した以降の第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち他方と、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射された以降の第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち他方とが同じ光軸となるように、ビーム結合器１２内の各部が配置されている。本実施形態では、図２に示すように、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３から第１の光出射部ＬＯ１に到るまで、第１のレーザビームＬＢ１と第４のレーザビームＬＢ４とが同じ光軸となるように、また、第２のレーザビームＬＢ２と第３のレーザビームＬＢ３とが同じ光軸となるように、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４や第１～第４のミラーＭ１～Ｍ４や第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の配置が決められている。

【0037】

このように第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４を第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射させることで、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は１本のレーザビームＬＢに結合されて第１の光出射部ＬＯ１から出射される。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射されたレーザビームＬＢは、伝送ファイバ４０を通ってレーザビーム出射ヘッド３０から出射される。

【0038】

次に、第２の光出射部ＬＯ２からレーザビームＬＢを出射させる場合について考える。図３に示すように、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４や第１～第４のミラーＭ１～Ｍ４や第１～第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１～ＰＢＳ３及び第１及び第２のビームダンパＤＰ１，ＤＰ２の配置は図２に示す配置と同様である。また、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した直後までの第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路と第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した直後までの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路も図２に示すのと同様である。一方、図３に示すように、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路外に退避される一方、第２の１／２波長板ＨＷＰ２が移動して、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路上に配置される。このことにより、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過してＹ方向に直進する一方、第２の１／２波長板ＨＷＰ２によりＴＭ偏光に変化された第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３によって反射され、Ｚ方向からＹ方向に進行方向が変えられて直進する。

【0039】

なお、図３に示すように、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射された第１のレーザビームＬＢ１と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過した第４のレーザビームＬＢ４とが同じ光軸となるように、また、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射された第２のレーザビームＬＢ２と第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４を透過した第３のレーザビームＬＢ３とが同じ光軸となるように、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４や第１～第４のミラーＭ１～Ｍ４や第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の配置が決められている。

【0040】

このように第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で結合された第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は１本のレーザビームＬＢに結合されて第５のミラーＭ５で反射される。第５のミラーＭ５は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３とＹ方向で所定の間隔、この場合は、第１の光出射部ＬＯ１と第２の光出射部ＬＯ２とのＹ方向の間隔に相当する間隔をあけて設けられている。第５のミラーＭ５で反射されたレーザビームＬＢが第２の光出射部ＬＯ２から出射される。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射されたレーザビームＬＢは、伝送ファイバ４１を通ってレーザビーム出射ヘッド３１から出射される。

【0041】

［レーザビーム分配及び出力比の変更動作について］
図４は、本実施形態に係る、レーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図、図５は、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。なお、図４，５に示すビーム結合器１２は、図２，３に示すビーム結合器１２と同じであり、内部の構造も図２，３に示す構造と同じである。

【0042】

第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２の配置、特に第２の１／２波長板ＨＷＰ２を所定に位置に移動させることで、第１及び第２の光出射部ＬＯ１及びＬＯ２の両方からレーザビームを出射させることができ、また、その出力比を変更させることができる。以下、このことについて詳述する。

【0043】

まず、第１及び第２の光出射部ＬＯ１及びＬＯ２から同じ出力のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢをそれぞれ出射させる場合について考える。図４に示すように、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した直後までの第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路と第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した直後までの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路は図２，３に示すのと同様である。

【0044】

一方、図４に示すように、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に配置され、かつ、第２の１／２波長板ＨＷＰ２が、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路上に配置される。第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、第１の１／２波長板ＨＷＰ１によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されてＺ方向に直進し、第１の光出射部ＬＯ１に向かう。また、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２も、第２の１／２波長板ＨＷＰ２によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３によって反射され、Ｙ方向に直進し、第５のミラーＭ５に向かう。第５のミラーＭ５で反射された第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２はＹ方向からＺ方向に進行方向が変えられて第２の光出射部ＬＯ２に向かう。なお、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３において、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２が反射される反射面と、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４が反射される反射面とは互いに対向する面である。

【0045】

その結果、第３のレーザビームＬＢ３と第４のレーザビームＬＢ４とが結合されたレーザビームＬＢＡが第１の光出射部ＬＯ１から、第１のレーザビームＬＢ１と第２のレーザビームＬＢ２とが結合されたレーザビームＬＢＢが第２の光出射部ＬＯ２からそれぞれ出射される。本実施形態において、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は、それぞれ同じレーザ出力（１ｋＷ）であるため、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は１：１である。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射された２本のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢは、伝送ファイバ４０，４１をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド３０，３１からそれぞれ同じ出力で出射される。

【0046】

次に、第１の光出射部ＬＯ１から出射されるレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２からから出射されるレーザビームＬＢＢとの出力比を変更させる場合について考える。図５に示すように、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した直後までの第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路と第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した直後までの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路は図４に示すのと同様である。

【0047】

ここで、図４と同様に、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に配置される一方、図５に示すように、第２の１／２波長板ＨＷＰ２が、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第１のレーザビームＬＢ１の光路上に配置される。第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、第１の１／２波長板ＨＷＰ１によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されてＺ方向に直進し、第１の光出射部ＬＯ１に向かう。また、第１のレーザビームＬＢ１も、第２の１／２波長板ＨＷＰ２によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３によって反射され、Ｙ方向に直進し、第５のミラーＭ５に向かう。第５のミラーＭ５で反射された第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２はＹ方向からＺ方向に進行方向が変えられて第２の光出射部ＬＯ２に向かう。

【0048】

一方、第２のレーザビームＬＢ２は、第２の１／２波長板ＨＷＰ２を透過しないため、ＴＥ偏光のまま、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射される。このため、第２のレーザビームＬＢ２は、そのまま第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過して、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４と結合される。なお、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３から第１の光出射部ＬＯ１に到るまで第２のレーザビームＬＢ２と第３のレーザビームＬＢ３とは同じ光軸上を進行している。

【0049】

その結果、第２～第４のレーザビームＬＢ２～ＬＢ４が結合されたレーザビームＬＢＡが第１の光出射部ＬＯ１から、第１のレーザビームＬＢ１がレーザビームＬＢＢとして第２の光出射部ＬＯ２からそれぞれ出射される。本実施形態において、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は、それぞれ同じレーザ出力（１ｋＷ）であるため、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は３：１である。つまり、図４に示す場合に比べて、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとは異なる出力、つまり、上記の出力比で分配されている。

【0050】

また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射された２本のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢは、伝送ファイバ４０，４１をそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド３０，３１から出力比３：１で出射される。

【0051】

なお、第２の１／２波長板ＨＷＰ２を、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第２のレーザビームＬＢ２の光路上に配置しても、同様に、第１、第３及び第４のレーザビームＬＢ１，ＬＢ３，ＬＢ４が結合されたレーザビームＬＢＡが第１の光出射部ＬＯ１から、第２のレーザビームＬＢ２がレーザビームＬＢＢとして第２の光出射部ＬＯ２からそれぞれ出射され、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は３：１である。また、第１のレーザビームＬＢ１と第４のレーザビームＬＢ４とは同じ光軸上を進行してレーザビームＬＢＡの一部として第１の光出射部ＬＯ１から出射される。

【0052】

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ発振器１０は、主たる偏光状態がＴＥ偏光（第１の偏光状態）であるレーザビームをそれぞれ発する複数のレーザモジュール１１と、これらのレーザモジュール１１から出射された第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４を結合して１つ又は２つ以上のレーザビームＬＢとして出射するビーム結合器１２と、ビーム結合器１２から出射されたレーザビームＬＢを所定のビーム径になるように集光して伝送ファイバ４０及び／または４１に導光する集光ユニット２０と、を備えている。

【0053】

ビーム結合器１２は、ビーム結合器１２内で結合されたレーザビームＬＢが出射される第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２と入射したレーザビームをＴＥ偏光からこれと異なるＴＭ偏光（第２の偏光状態）に変化させる複数の偏光部材である第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２と、ＴＥ偏光のレーザビームを透過させる一方、ＴＭ偏光のレーザビームを反射する第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３と、を少なくとも有している。

【0054】

第１の１／２波長板ＨＷＰ１（第１の偏光部材）は、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち少なくとも１つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられ、第２の１／２波長板ＨＷＰ２（第２の偏光部材）は、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち少なくとも１つの光路上の所定の位置と光路外の所定の位置との間を移動可能に設けられている。

【0055】

第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４のうち第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、Ｚ方向（第１の方向）に進行して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射される一方、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、Ｚ方向と交差するＹ方向（第２の方向）に進行して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射される。

【0056】

Ｚ方向に進行する第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち少なくとも１つのレーザビームの光路上の所定の位置に第２の１／２波長板ＨＷＰ２が配されるか、又はＹ方向に進行する第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち少なくとも１つのレーザビームの光路上の所定の位置に第１の１／２波長板ＨＷＰ１が配されることで、第１の１／２波長板ＨＷＰ１又は第２の１／２波長板ＨＷＰ２を透過したレーザビームがＴＭ偏光状態に変化する。この場合、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３によって、それまでの進行方向とは異なる方向、つまり、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射するまでの進行方向がＹ方向であればＺ方向に、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射するまでの進行方向がＺ方向であればＹ方向に反射される。一方、第１の１／２波長板ＨＷＰ１又は第２の１／２波長板ＨＷＰ２を透過しないレーザビームは第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過する。

【0057】

レーザ発振器１０をこのように構成することで、第１の偏光部材である第１の１／２ＨＷＰ１又は第２の１／２波長板ＨＷＰ２をレーザビームの光路上に配置するか、または光路外に退避させるという簡単な操作で、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４のうち、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの進行方向と、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３より後の進行方向とが異なるレーザビームの本数を調整することができる。つまり、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４が向う方向を変更したり、異なる方向に向かうレーザビームの本数比を変更したりすることができる。このことにより、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２のうち、レーザビームＬＢが出射される光出射部を切り替えたり、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２から同時にレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢを出射したりすることが可能となる。また、特許文献１に開示されるような外部光学系を用いることがなく、レーザ発振器１０内でレーザビームの切替えや分配を行えるため、レーザ発振器１０が大型化するのを抑制できる。また、偏光部材として公知の１／２波長板を用いることができ、簡便にレーザ発振器１０を構成できる。さらに、第１及び第２の１／２波長板ＨＷＰ１，ＨＷＰ２を移動させる機構も簡便なものを用いることができる。

【0058】

また、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に対して異なる方向から入射するレーザビームの光路に第１の１／２波長板ＨＷＰ１又は第２の１／２波長板ＨＷＰ２を挿入することで、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射するレーザビームが反射されるか、あるいは透過するかを制御できる。このことにより、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されたレーザビームと第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過するレーザビームとが同じ光軸となるように第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で結合されて、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２のうち少なくとも１つの光出射部からレーザビームＬＢが出射される。

【0059】

２つのレーザビームの光軸が同じになるように第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で結合されることで、ビーム結合器１２内で結合されたレーザビームＬＢのビーム品質を高めることができる。前述したように、第１のレーザビームＬＢ１は、第２のレーザビームＬＢ２の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行し、また、第３のレーザビームＬＢ３は、第４のレーザビームＬＢ４の光路と平行に、かつ所定の間隔をあけて進行している。よって、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４を、ミラー等により単に進行方向を変えて同じ光出射部から出射させた場合、レーザビームＬＢは、互いに光軸の間隔が離れた第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４の結合ビームとなる。従って、このレーザビームＬＢのビーム径は大きく拡がるとともに、スポット形状も円形から大きくかけ離れたものになってしまう。

【0060】

このようなレーザビームＬＢでワークを加工すると、例えば、切断部の幅が所望の値より大きくなったり、所望の穴あけ加工ができなくなったりするおそれがあった。また、レーザビームＬＢのスポット径を円形に近づけようとすると、レンズ等の光学部品の点数が増加し、レーザ発振器１０が高価になるおそれがあった。

【0061】

一方、本実施形態によれば、少なくとも２つのレーザビームの光軸が同じ状態でレーザビームＬＢが生成されることで、その中に含まれるレーザビームの光軸を近接させることができ、レーザビームＬＢのビーム品質を高めることができる。このことにより、このレーザ発振器１０を用いたレーザ加工装置１００において、加工品質を向上させることができる。

【0062】

第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３とＹ方向で所定の間隔をあけて設けられた第５のミラーＭ５（第５の光反射部材）によって、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過したレーザビーム及び第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されたレーザビームのうち少なくとも１つが光路を曲げられて、別の光出射部、例えば、第５のミラーＭ５に入射しないレーザビームが第１の光出射部ＬＯ１から出射される場合、第５のミラーＭ５に入射したレーザビームが反射されて、第２の光出射部ＬＯ２から出射されるようにしてもよい。

【0063】

このようにすることで、簡便な構成でレーザビームＬＢが出射される光出射部を切り替えることができるし、また、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２からそれぞれレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢを出射させることもできる。

【0064】

また、Ｚ方向に進行する第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち、光路上に第２の１／２波長板ＨＷＰ２が配される本数を変更するか、又は、Ｙ方向に進行する第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち、光路上に第１の１／２波長板ＨＷＰ１が配される本数を変更することで、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２からそれぞれ出射されたレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢの出力比が変更可能に構成されている。

【0065】

図４，５に示した配置に限定されず、レーザ発振器１０をこのように構成することによっても、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２からそれぞれ出射されるレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢの出力比を変えることができる。例えば、図２に示す構成において、第１の１／２波長板ＨＷＰ１を第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３のレーザビームＬＢ３の光路上又は第４のレーザビームＬＢ４の光路上のいずれかに配置するようにすると、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は、図５に示す構成と同様に３：１となる。また、レーザビームＬＢＡのビーム品質も、図５に示す場合と同じである。

【0066】

また、図３に示す構成において、第２の１／２波長板ＨＷＰ２を第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第１のレーザビームＬＢ１の光路上又は第２のレーザビームＬＢ２の光路上のいずれかに配置するようにすると、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は、１：３となる。第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢのビーム品質は、図５に示す、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢのビーム品質と同等になる。

【0067】

また、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４のうち、Ｚ方向に進行する第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の光路上の所定の位置に第２の１／２波長板ＨＷＰ２が配され、かつＹ方向に進行する第３及び第４のＬＢ３，ＬＢ４の光路上の所定の位置に第１の１／２波長板ＨＷＰ１が配されることによっても、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２からそれぞれレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢを出射させることができる。この場合、Ｚ方向に進行する第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２のうち、光路上に第２の１／２波長板ＨＷＰ２が配される本数を変更するか、又はＹ方向に進行する第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４のうち、光路上に第１の１／２波長板ＨＷＰ１が配される本数を変更することで、第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２からそれぞれ出射されたレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢの出力比が変更可能に構成されている。

【0068】

例えば、図５に示す構成において、第１の１／２波長板ＨＷＰ１を第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上から退避させると、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢとの出力比は１：３となる。ただし、この場合は、第２の光出射部ＬＯ２から出射されたレーザビームＬＢＢにおいて、第１、第３及び第４のレーザビームＬＢ１，ＬＢ３，ＬＢ４の光軸は互いに所定の間隔があけられているため、レーザビームＬＢＢのビーム品質は、図５に示す、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡのビーム品質に比べて低下する。

【0069】

なお、光入射部や光出射部の個数は、レーザ発振器１０の仕様等に応じてそれぞれ適宜変更されうる。それに応じて、レーザビームの出力比も適宜変更されうる。

【0070】

また、集光ユニット２０は、ビーム結合器１２内で結合されてビーム結合器１２の外に出射されるレーザビームの本数に応じて複数設けられるとともに、複数の集光ユニット２０のそれぞれに伝送ファイバが接続されている。本実施形態では、２つの集光ユニット２０に伝送ファイバ４０，４１がそれぞれ接続されている。

【0071】

このような構成とすることで、レーザ発振器１０で生成された複数のレーザビームを同時に外部に出射させることができ、またレーザ発振器１０で生成された１つ以上のレーザビームを異なる場所に向けて出射させることができる。

【0072】

なお、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでに、第１及び第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ２を用いて、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４のＴＥ偏光成分以外の成分をカットすることで、第１の光出射部ＬＯ１及び／又は第２の光出射部ＬＯ２から意図しないレーザビームが出射されるのを防止することができる。また、第１の光出射部ＬＯ１及び／又は第２の光出射部ＬＯ２から出射されるレーザビームＬＢ又はＬＢＡ，ＬＢＢの出力を正確に規定することができる。

【0073】

（実施形態２）
図６Ａは、本実施形態に係るに係るレーザビーム分配時のビーム結合器の内部構成の模式図を、図６Ｂは、分配されたレーザビームの出力比を変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図を、図６Ｃは、分配されたレーザビームの出力比をさらに変更した場合のビーム結合器の内部構成の模式図をそれぞれ示す。

【0074】

本実施形態に示す構成と実施形態１に示す構成とでは、以下の点で異なる。まず、本実施形態に示す構成では、光出射部の個数が３つに増えている（第１～第３の光出射部ＬＯ１～ＬＯ３）。また、第１、第２及び第５のミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ５と第２の１／２波長板ＨＷＰ２とが省略され、代わりに、第４～第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４～ＰＢＳ６と第３及び第４の１／２波長板ＨＷＰ３，ＨＷＰ４（第３及び第４の偏光部材）とビームダンパ３とが追加されている。なお、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４と第３及び第４のミラーＭ３，Ｍ４と第１～第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１～ＰＢＳ３と第１及び第２のビームダンパＤＰ１，ＤＰ２の配置は実施形態１に示す配置と同じである。

【0075】

本実施形態によれば、第１～第４の光入射部ＬＩ１～ＬＩ４からそれぞれ入射された第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４をビーム結合器１２内で結合して第１～第３の光出射部ＬＯ１～ＬＯ３のいずれか、あるいはそれぞれから出射させることができる。以下、このことについて詳述する。

【0076】

図６Ａに示すように、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した直後までの第２のレーザビームＬＢ２の光路と第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した直後までの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路は図２～５に示すのと同様である。

【0077】

一方、図６Ａに示すように、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に配置される。第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は、第１の１／２波長板ＨＷＰ１によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されてＺ方向に直進し、第１の光出射部ＬＯ１に向かう。一方、第２のレーザビームＬＢ２はＴＥ偏光のまま、第１及び第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ５をそのまま透過して第２の光出射部ＬＯ２に向かう。同様に、第１のレーザビームＬＢ１はＴＥ偏光のまま、第４及び第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４，ＰＢＳ６をそのまま透過して第３の光出射部ＬＯ３に向かう。なお、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２に含まれるＴＭ偏光成分は、第１及び第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ４でそれぞれ反射されて、第１及び第３のビームダンパＤＰ１，ＤＰ３にそれぞれ吸収される。

【0078】

その結果、第３のレーザビームＬＢ３と第４のレーザビームＬＢ４とが結合されたレーザビームＬＢＡが第１の光出射部ＬＯ１から、第２のレーザビームＬＢ２がレーザビームＬＢＢとして第１の光出射部ＬＯ１から、第１のレーザビームＬＢ１がレーザビームＬＢＣとして第３の光出射部ＬＯ３からそれぞれ出射される。本実施形態において、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４は、それぞれ同じレーザ出力（１ｋＷ）であるため、レーザビームＬＢＡとレーザビームＬＢＢとレーザビームＬＢＣとの出力比は２：１：１である。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射された３本のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣは、伝送ファイバ４０，４１及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド３０，３１及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。

【0079】

また、図６Ｂに示すように、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第４のレーザビームＬＢ４の光路上に配置され、かつ、第３の１／２波長板ＨＷＰ３が、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過して第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５に入射されるまでの第３のレーザビームＬＢ３の光路上に配置される。第４のレーザビームＬＢ４は、第１の１／２波長板ＨＷＰ１によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されてＺ方向に直進し、第１の光出射部ＬＯ１に向かう。一方、第３のレーザビームＬＢ３は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過した後、第３の１／２波長板ＨＷＰ３によりＴＭ偏光に変化されるため、第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５で反射されてＺ方向に直進し、第２の光出射部ＬＯ２に向かう。

【0080】

図６Ａに示すのと同様に、第２のレーザビームＬＢ２はＴＥ偏光のまま、第１及び第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ５をそのまま透過して第２の光出射部ＬＯ２に向かう。また、第１のレーザビームＬＢ１はＴＥ偏光のまま、第４及び第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４，ＰＢＳ６をそのまま透過して第３の光出射部ＬＯ３に向かう。なお、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２に含まれるＴＭ偏光、成分は、第１及び第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ４でそれぞれ反射されて、第１及び第３のビームダンパＤＰ１，ＤＰ３にそれぞれ吸収される。

【0081】

その結果、第４のレーザビームＬＢ４がレーザビームＬＢＡとして第１の光出射部ＬＯ１から、第２のレーザビームＬＢ２と第３のレーザビームＬＢ３とが結合されたレーザビームＬＢＢが第２の光出射部ＬＯ２から、第１のレーザビームＬＢ１がレーザビームＬＢＣとして第３の光出射部ＬＯ３からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームＬＢＡとレーザビームＬＢＢとレーザビームＬＢＣとの出力比は１：２：１である。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射された３本のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣは、伝送ファイバ４０，４１及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド３０，３１及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。

【0082】

また、図６Ｃに示すように、第１の１／２波長板ＨＷＰ１が、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過して第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射されるまでの第３のレーザビームＬＢ３の光路上に配置され、かつ、第４の１／２波長板ＨＷＰ４が、第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５を透過して第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ６に入射されるまでの第４のレーザビームＬＢ４の光路上に配置される。第３のレーザビームＬＢ３は、第１の１／２波長板ＨＷＰ１によりＴＭ偏光に変化されるため、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３で反射されてＺ方向に直進し、第１の光出射部ＬＯ１に向かう。一方、第４のレーザビームＬＢ４は、第３及び第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３，ＰＢＳ５を透過した後、第４の１／２波長板ＨＷＰ４によりＴＭ偏光に変化されるため、第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ６で反射されてＺ方向に直進し、第３の光出射部ＬＯ３に向かう。

【0083】

図６Ａに示すのと同様に、第２のレーザビームＬＢ２はＴＥ偏光のまま、第１及び第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ５をそのまま透過して第２の光出射部ＬＯ２に向かう。また、第１のレーザビームＬＢ１はＴＥ偏光のまま、第４及び第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４，ＰＢＳ６をそのまま透過して第３の光出射部ＬＯ３に向かう。なお、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２に含まれるＴＭ偏光成分は、第１及び第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ４でそれぞれ反射されて、第１及び第３のビームダンパＤＰ１，ＤＰ３にそれぞれ吸収される。

【0084】

その結果、第３のレーザビームＬＢ３がレーザビームＬＢＡとして第１の光出射部ＬＯ１から、第２のレーザビームＬＢ２がレーザビームＬＢＢとして第２の光出射部ＬＯ２から、第１のレーザビームＬＢ１と第４のレーザビームＬＢ４とが結合されたレーザビームＬＢＣが第３の光出射部ＬＯ３からそれぞれ出射される。この場合、レーザビームＬＢＡとレーザビームＬＢＢとレーザビームＬＢＣとの出力比は１：１：２である。また、この場合、図１に示すレーザ加工装置１００において、集光ユニット２０から出射された３本のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣは、伝送ファイバ４０，４１及び図示しない伝送ファイバをそれぞれ通ってレーザビーム出射ヘッド３０，３１及び図示しないレーザビーム出射ヘッドからそれぞれ上記の出力比で出射される。

【0085】

本実施形態に係るレーザ発振器１０によれば、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、第１～第３の光出射部ＬＯ１～ＬＯ３からそれぞれ同時にレーザビームＬＢＡ～ＬＢＣを出射することができる。また、レーザビームＬＢＡ～ＬＢＣの出力比も変更することができる。

【0086】

なお、実施形態１に示す第２の１／２波長板ＨＷＰ２を、第２のレーザビームＬＢ２における第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５との間の光路に対し移動可能に設けるようにしてもよい。例えば、図６Ａに示す構成において、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５との間に第２の１／２波長板ＨＷＰ２に配置することで、第２のレーザビームＬＢ２は第５及び第６の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５，ＰＢＳ６でそれぞれ反射されて第３の光出射部ＬＯ３に向かい、第１及び第２のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２が結合されたレーザビームＬＢＣが第３の光出射部ＬＯ３から出射される。この場合、第１の光出射部ＬＯ１から出射されたレーザビームＬＢＡと第３の光出射部ＬＯ３から出射されたレーザビームＬＢＣとの出力比は１：１で、それぞれの最大出力は２ｋＷとなる。

【0087】

また、第１の１／２波長板ＨＷＰ１を第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路外に退避させることで、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過してＹ方向に直進する。このとき、同時に、第３の１／２波長板ＨＷＰ３を第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過して第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に配置することで、第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４は第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５で反射されるとともに、第２のレーザビームＬＢ２と結合されて、レーザビームＬＢＢとして第２の光出射部ＬＯ２から出射される。この場合、第１のレーザビームＬＢ１がレーザビームＬＢＣとして第３の光出射部ＬＯ３から出射され、レーザビームＬＢＢとレーザビームＬＢＣとの出力比は、３：１となる。

【0088】

また、第１の１／２波長板ＨＷＰ１を第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路外に退避させるとともに、第３の１／２波長板ＨＷＰ３を第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３を透過して第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５に入射されるまでの第３及び第４のレーザビームＬＢ３，ＬＢ４の光路上に配置し、さらに、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と第５の偏光ビームスプリッタＰＢＳ５との間に第２の１／２波長板ＨＷＰ２に配置することで、第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４がすべて結合されて、レーザビームＬＢとして第３の光出射部ＬＯ３から出射される。

【0089】

なお、本実施形態において、光学部品の配置等は変えずに、第１のレーザビームＬＢ１又は第２のレーザビームＬＢ２のいずれかのみを第３のレーザビームＬＢ３及び第４のレーザビームＬＢ４と組み合わせるに用いるようにしても、レーザビームＬＢＡ～ＬＢＣの出力比を変更可能な構成を実現できる。ただし、図６Ａ～図６Ｃに示す構成よりもそのバリエーションは少なくなる。

【0090】

（実施形態３）
図７は、本実施形態に係るレーザ加工装置の使用例を示す。なお、本実施形態に示すレーザ発振器１０及びレーザ加工装置１００は実施形態１に示す構成と同じである。つまり、ビーム結合器１２に４つのレーザモジュール１１からそれぞれ第１～第４のレーザビームＬＢ１～ＬＢ４が入射され、ビーム結合器１２内で結合されてレーザビームＬＢとして第１の光出射部ＬＯ１又は第２の光出射部ＬＯ２のいずれかから出射されるか、ビーム結合器１２内で分配されて、レーザビームＬＢＡ，ＬＢＢとしてそれぞれ第１及び第２の光出射部ＬＯ１，ＬＯ２から出射される。また、レーザビーム出射ヘッド３０からは、伝送ファイバ４０を介して、レーザビームＬＢ又はＬＢＡが出射され、レーザビーム出射ヘッド３１からは、伝送ファイバ４１を介して、レーザビームＬＢ又はＬＢＢが出射される。

【0091】

例えば、図７の左上及び右上（切替）に示すように、レーザビームＬＢが出射される光出射部及びレーザビーム出射ヘッドを切り替えることで、ワーク６０に対して異なる時間帯でレーザビームＬＢを出射できるため、ワーク６０の搬出入時等に生じるレーザ発振器１０の停止時間を無くして、レーザ加工装置１００の稼働率を向上させることができる。また、図７の左下（分配１）に示すように、例えば、同出力のレーザビームＬＢＡ，ＬＢＢをレーザビーム出射ヘッド３０，３１からそれぞれ出射させることで、同時に加工されるワーク６０の個数を増やすことができ、レーザ加工工程における生産性を向上させることができる。また、図７の右下（分配２）に示すように、低出力のレーザビームＬＢＡをレーザビーム出射ヘッド３０から、高出力のレーザビームＬＢＢをレーザビーム出射ヘッド３１からそれぞれ出射させることで、ワーク６０の加工品質を向上させることも可能である。例えば、ワーク６０がメッキ被膜が施された金属板である場合、レーザビーム出射ヘッド３０から出射された低出力のレーザビームＬＢＡでメッキ被膜を除去してから、レーザビーム出射ヘッド３１から出射された高出力のレーザビームＬＢＢを用いてワークの溶接を行うこと、溶接箇所の溶接品質を向上させることができる。

【0092】

なお、実施形態２に示すレーザ発振器１０をレーザ加工装置１００に搭載するようにしてもよい。その場合は３つのレーザビーム出射ヘッドから、異なる時間に、あるいは同時にレーザビームが出射される。また、レーザ発振器１０における光出射部及びレーザ加工装置１００における伝送ファイバ及びレーザビーム出射ヘッドの個数をさらに増やしてもよい。

【0093】

このようにすることで、同時に加工できるワーク６０の個数が増え、レーザ加工工程の生産性をさらに向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明に係るレーザ発振器は、レーザビームが出射される光出射部の切替えや、複数の光出射部からそれぞれ出射されるレーザビームの出力比の変更を簡便な構成で実現でき、大量かつ異なる種類のワークを加工するレーザ加工装置に適用する上で有用である。

【符号の説明】

【0095】

１０ レーザ発振器
１１ レーザモジュール
１２ ビーム結合器
２０ 集光ユニット
３０，３１ レーザビーム出射ヘッド
４０，４１ 伝送ファイバ
５０ 制御部
６０ ワーク
７０ 筐体
１００ レーザ加工装置
ＤＰ１～ＤＰ３ 第１～第３のビームダンパ
ＬＢ１～ＬＢ４ 第１～第４のレーザビーム
ＬＩ１～ＬＩ４ 第１～第４の光入射部
ＬＯ１～ＬＯ３ 第１～第３の光出射部
Ｍ１～Ｍ５ 第１～第５のミラー（第１～第５の光反射部材）
ＨＷＰ１～ＨＷＰ４ 第１～第４の１／２波長板（第１～第４の偏光部材）
ＰＢＳ１～ＰＢＳ６ 第１～第６の偏光ビームスプリッタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】