特許 7291501 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】2023-06-07

(45)【発行日】2023-06-15

(54)【発明の名称】レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20230608BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20230608BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20230608BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20230608BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20230608BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/00 N

B23K26/064 Z

B23K26/064 K

G02B6/036

G02B6/02 B

G02B6/42

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019043452

(22)【出願日】2019-03-11

(65)【公開番号】P2020146689

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-11-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100109896

【弁理士】

【氏名又は名称】森 友宏

(72)【発明者】

【氏名】松岡 祐司

(72)【発明者】

【氏名】坂元 明

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３１４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０４４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１８５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７５５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

Ｇ０２Ｂ ６／０３６

Ｇ０２Ｂ ６／０２

Ｇ０２Ｂ ６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の期間中連続的なエネルギー密度を有する加工レーザ光を生成する加工レーザ光源と、
前記加工レーザ光を加工対象物の表面に照射する第１の光学系と、
そのエネルギー密度のピーク値が一定であって前記加工レーザ光のエネルギー密度よりも高いパルスレーザ光を生成するパルスレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を前記加工対象物の加工部に向けて照射する第２の光学系と、
前記加工対象物の前記加工部で生じるプラズマ光を検出する光検出部と
を備える、レーザ加工装置。

【請求項2】

前記第２の光学系は、前記加工レーザ光を前記加工対象物の前記表面に照射することにより生じるプルーム部に前記パルスレーザ光を集光するように構成される、請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記パルスレーザ光の単位時間当たりの出力は、前記加工レーザ光の単位時間当たりの出力の１０分の１よりも小さい、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記第１の光学系及び前記第２の光学系は、少なくとも１つのレンズを共有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記加工レーザ光源に接続される第１の光ファイバと、
前記パルスレーザ光源に接続される第２の光ファイバと、
前記第１の光学系及び前記第２の光学系のいずれとしても機能する共用光学系と、
前記共用光学系に接続される第３の光ファイバと、
前記第１の光ファイバからの前記加工レーザ光と前記第２の光ファイバからの前記パルスレーザ光とを結合して前記第３の光ファイバに出力する光コンバイナと
をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記第３の光ファイバは、
前記パルスレーザ光を伝搬させる内側コアと、
前記内側コアの周囲を覆い、前記内側コアよりも屈折率が低い外側コアと、
前記外側コアの周囲を覆い、前記外側コアよりも屈折率が低いクラッドと
を含む、請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記第３の光ファイバの前記内側コアは、シングルモード又はフューモードの光を伝搬可能である、請求項６に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記パルスレーザ光の波長は前記加工レーザ光の波長よりも短い、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置に係り、特に加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物を加工するレーザ加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物を加工する際には、加工により発生する蒸気（プルーム）をレーザ光が通過するときにプルームが過熱されてプラズマ光が発生する。このようなプラズマ光は、そのときのプロセス条件及びプロセス状態に応じて変化することが知られている。したがって、加工対象物を加工する際に生じるプラズマ光を測定することにより、そのときのプロセス条件及びプロセス状態を把握することができ、これによってレーザ加工の良否を判定したり、レーザ加工に対するフィードバックを行ったりすることが可能となる。

【0003】

加工対象物にレーザ光を照射して加工対象物を加工するレーザ加工装置は、ファイバレーザやＹＡＧレーザをレーザ光源として用いるものが多い（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ光源で生成されるレーザ光の波長は、炭酸ガスレーザで生成されるレーザ光の波長（１０．６μｍ）よりも短く、このような短波長のレーザ光は、電離したプルームに吸収されにくい性質を有している。このため、加工中に発生するプラズマ光の量が少なく、プラズマ光から正確にプロセス条件及びプロセス状態を把握することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１４４０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、プロセス条件やプロセス状態を正確に把握することが可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、プロセス条件やプロセス状態を正確に把握することが可能なレーザ加工装置が提供される。このレーザ加工装置は、所定の期間中連続的なエネルギー密度を有する加工レーザ光を生成する加工レーザ光源と、上記加工レーザ光を加工対象物の表面に照射する第１の光学系と、そのエネルギー密度のピーク値が一定であって上記加工レーザ光のエネルギー密度よりも高いパルスレーザ光を生成するパルスレーザ光源と、上記パルスレーザ光を上記加工対象物の加工部に向けて照射する第２の光学系と、上記加工対象物の上記加工部で生じるプラズマ光を検出する光検出部とを備える。

【0007】

このように、そのエネルギー密度のピーク値が加工レーザ光のエネルギー密度よりも高いパルスレーザ光を加工対象物の加工部（プルーム）に向けて照射することにより、プルームから生じるプラズマ光の光量を増やすことができる。このため、光検出部におけるプラズマ光の検出が容易になり、プラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。また、加工レーザ光とは独立してパルスレーザ光を加工部（プルーム）に照射しているので、加工レーザ光のパラメータを加工条件によって変動させた場合においても、加工レーザ光のパラメータの変化に影響されずに、光検出部においてプラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。この結果、その時点のプロセス条件やプロセス状態をより正確に把握することが可能となる。

【0008】

上記第２の光学系は、上記加工レーザ光を上記加工対象物の上記表面に照射することにより生じるプルーム部に上記パルスレーザ光を集光するように構成されていることが好ましい。このような構成により、プルーム部で生じるプラズマ光の光量を増やすことができる。

【0009】

また、パルスレーザ光のエネルギー密度のピーク値を一定にすることで、加工レーザ光のエネルギー密度を加工条件によって変動させた場合においても、プルームに照射されるパルスレーザ光のエネルギー密度が常に一定となるため、加工レーザ光のエネルギー密度の変動に影響されずに、光検出部においてプラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。

【0010】

上記パルスレーザ光の単位時間当たりの出力は、上記加工レーザ光の単位時間当たりの出力の１０分の１よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、パルスレーザ光が加工対象物の表面に与える影響を少なくすることができる。

【0011】

上記第１の光学系及び上記第２の光学系が少なくとも１つのレンズを共有していてもよい。このように第１の光学系と第２の光学系との間で少なくとも１つのレンズを共有することにより、必要とされる光学要素の数を少なくすることができ、簡易な構造を実現することができる。

【0012】

上記レーザ加工装置は、上記加工レーザ光源に接続される第１の光ファイバと、上記パルスレーザ光源に接続される第２の光ファイバと、上記第１の光学系及び上記第２の光学系のいずれとしても機能する共用光学系と、上記共用光学系に接続される第３の光ファイバと、上記第１の光ファイバからの上記加工レーザ光と上記第２の光ファイバからの上記パルスレーザ光とを結合して上記第３の光ファイバに出力する光コンバイナとをさらに備えていてもよい。このような共用光学系を用いて加工レーザ光とパルスレーザ光とを伝搬させることにより、必要とされる光学要素の数を少なくすることができ、簡易な構成を実現できる。

【0013】

上記第３の光ファイバは、上記パルスレーザ光を伝搬させる内側コアと、上記内側コアの周囲を覆い、上記内側コアよりも屈折率が低い外側コアと、上記外側コアの周囲を覆い、上記外側コアよりも屈折率が低いクラッドとを含むことが好ましい。また、上記第３の光ファイバの上記内側コアは、シングルモード又はフューモードの光を伝搬可能であることが好ましい。このようにパルスレーザ光をモード伝搬数の少ない内側コアに結合させることにより、パルスレーザ光が内側コアを伝搬する間にそのエネルギー密度のピーク値が低下することを抑制することができる。このため、エネルギー密度の高いパルスレーザ光を共用光学系に伝搬することができ、高エネルギー密度のパルスレーザ光を加工対象物の加工部に照射することができる。したがって、プルームから生じるプラズマ光の光量を増やすことができ、光検出部におけるプラズマ光の検出が容易になり、プラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。

【0014】

上記パルスレーザ光の波長は上記加工レーザ光の波長よりも短くてもよい。特に、上述した共用光学系を用いた場合には、パルスレーザ光の波長を加工レーザ光の波長よりも短くすることで、共用光学系内のレンズの色収差を利用して、加工レーザ光を加工対象物の表面に照射するとともに、パルスレーザ光を加工対象物の表面よりも上方にあるプルーム部に照射することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、プルームから生じるプラズマ光の光量を増やすことができるので、光検出部におけるプラズマ光の検出が容易になり、加工レーザ光のパラメータの変化に影響されずにプラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。この結果、その時点のプロセス条件やプロセス状態をより正確に把握することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示すレーザ加工装置において用いるレーザ光の出力の時間的変化を示すグラフである。

【図3】図３は、図１に示すレーザ加工装置において検出されるプラズマ光の光量の時間的変化の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す模式図である。

【図5】図５は、本発明の第３の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す模式図である。

【図6】図６は、図５に示すレーザ加工装置における第３の光ファイバの構成を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態について図１から図６を参照して詳細に説明する。なお、図１から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

【0018】

図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ加工装置１の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態におけるレーザ加工装置１は、加工対象物Ｗを保持するステージ１０と、加工レーザ光ＣＬを生成する加工レーザ光源２０と、加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に照射する第１のレーザ出射部３０と、加工レーザ光源２０と第１のレーザ出射部３０とを接続する第１の光ファイバ４０と、パルスレーザ光ＰＬを生成するパルスレーザ光源５０と、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐに向けて照射する第２のレーザ出射部６０と、パルスレーザ光源５０と第２のレーザ出射部６０とを接続する第２の光ファイバ７０と、加工対象物Ｗの加工部Ｐにおいて生じるプラズマ光を検出する光検出部８０とを備えている。なお、本明細書において「加工部」は、加工レーザ光ＣＬにより加工されている加工対象物Ｗの表面上の加工点及びその近傍を含む空間を意味するものとする。

【0019】

加工レーザ光源２０としては例えばファイバレーザやＹＡＧレーザを用いることができる。この加工レーザ光源２０で生成される加工レーザ光ＣＬは、いわゆる連続波（ＣＷ）レーザ光であり、図２に示すように、少なくとも一定の期間（例えば10ミリ秒）中連続的なエネルギー密度を有するものである。この加工レーザ光ＣＬは、第１の光ファイバ４０のコア中を伝搬し、第１のレーザ出射部３０に入射する。

【0020】

第１のレーザ出射部３０は、加工レーザ光ＣＬをコリメートするコリメートレンズ３１と、コリメートレンズ３１によりコリメートされた加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に集光する集光レンズ３２とを含んでいる。これらのレンズ３１，３２は、加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に照射する第１の光学系を構成する。このように高いエネルギー密度の加工レーザ光ＣＬが加工対象物Ｗの表面に照射されることで、加工対象物Ｗの表面の温度が上昇し、加工対象物Ｗが融解又は蒸発することで溶接や切断などの加工が行われる。

【0021】

パルスレーザ光源５０としては例えばファイバレーザやＹＡＧレーザを用いることができる。このパルスレーザ光源５０で生成されるパルスレーザ光ＰＬは、例えば図２に示すように、パルス幅が数十ｎｍ、繰り返し周波数が約１００Ｈｚのパルス光である。このパルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度のピーク値は、その時点での加工レーザ光ＣＬのエネルギー密度よりも高くなっている。図２に示す例では、パルスレーザ光ＰＬの出力のピーク値は約１０ｋＷであり、加工レーザ光ＣＬの平均出力は約１ｋＷである。

【0022】

第２のレーザ出射部６０は、パルスレーザ光ＰＬをコリメートするコリメートレンズ６１と、コリメートレンズ６１によりコリメートされたパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐの特定の位置に集光する集光レンズ６２とを含んでいる。これらのレンズ６１，６２は、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐに向けて照射する第２の光学系を構成する。ここで、集光レンズ６２の焦点は、加工対象物Ｗの表面の加工点に位置していてもよいし、加工点の近傍に位置していてもよい。後述するプラズマ光の光量を増やすためには、加工レーザ光ＣＬの照射により加工対象物Ｗの表面から生じるプルーム内（例えば、加工対象物Ｗの表面から数ｍｍから５０ｍｍの位置）に集光レンズ６２の焦点が位置していることが好ましい。

【0023】

加工レーザ光ＣＬが加工対象物Ｗの表面に照射されると、加工対象物Ｗの加工点では高温の金属蒸気（プルーム）が発生する。このプルームをレーザ光が通過すると、プルームが過熱されてプラズマ光が発生する。このプラズマ光の光量は、加工レーザ光ＣＬのパワーの変動、アシストガスの状態、加工対象物Ｗの表面の汚れ、加工されている材料の組成の変化、加工している接合点間の隙間の変化といったプロセス条件及びプロセス状態に応じて変化することが知られている。したがって、プラズマ光の光量の変化を検出することで、そのときのプロセス条件及びプロセス状態を把握することができ、これによってレーザ加工の良否を判定したり、レーザ加工に対するフィードバックを行ったりすることが可能となる。

【0024】

光検出部８０は、このようなプラズマ光を検出するためのものであり、例えば可視光域の光を検出可能な公知の光センサなどを含んで構成されている。この光検出部８０は信号線８１を介して処理部９０に接続されている。この処理部９０では、光検出部８０で検出されたプラズマ光の光量からその時点のプロセス条件及びプロセス状態を決定し、必要に応じてレーザ加工の良否を判定したり、加工レーザ光源２０により生成される加工レーザ光ＣＬの出力を変化させたりする。

【0025】

上述したように、本実施形態では、そのエネルギー密度のピーク値が加工レーザ光ＣＬのエネルギー密度よりも高いパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐに向けて照射している。プルームから生じるプラズマ光の光量は、発生するプルームの量とプルームを通過する光のエネルギー密度に比例するため、このように高エネルギー密度のパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐ（プルーム）に照射することにより、プルームから生じるプラズマ光の光量を増やすことができる。このため、光検出部８０におけるプラズマ光の検出が容易になり、プラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。また、加工レーザ光ＣＬとは独立してパルスレーザ光ＰＬを加工部Ｐ（プルーム）に照射しているので、加工レーザ光ＣＬのパラメータを加工条件によって変動させた場合においても、加工レーザ光ＣＬのパラメータの変化に影響されずに、光検出部８０においてプラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。この結果、その時点のプロセス条件やプロセス状態をより正確に把握することが可能となる。

【0026】

なお、パルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度のピーク値は、その時点の加工レーザ光ＣＬのエネルギー密度よりも高いが、パルスレーザ光ＰＬは短いパルス幅のパルス波であるため、パルスレーザ光ＰＬが加工対象物Ｗの表面（加工点）に与える影響は少ない。換言すれば、図２におけるパルスレーザ光ＰＬの出力の時間積分値（平均出力）は、加工レーザ光ＣＬの出力の時間積分値（平均出力）よりも小さいため、パルスレーザ光ＰＬが加工対象物Ｗの表面（加工点）に与える影響は少ない。この観点から、例えば、パルスレーザ光ＰＬの単位時間当たりの出力を加工レーザ光ＣＬの単位時間当たりの出力の１０分の１よりも小さくすることが好ましい。

【0027】

ここで、パルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度のピーク値を一定にすることが好ましい。このようにパルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度のピーク値を一定にすることで、加工レーザ光ＣＬのエネルギー密度を加工条件によって変動させた場合においても、プルームに照射されるパルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度が常に一定となるため、加工レーザ光ＣＬのエネルギー密度の変動に影響されずに、光検出部８０においてプラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。

【0028】

プラズマ光の光量を用いてレーザ加工の良否を判定する方法としては、例えば次のようなものが考えられる。図３に示すように、光検出部８０で検出されるプラズマ光の光量に対する上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２を予め設定しておき、処理部９０内の記憶装置に記憶しておく。処理部９０は、光検出部８０で検出されるプラズマ光の光量と上限値Ｔ１及び下限値Ｔ２とを比較し、光検出部８０で検出されるプラズマ光の光量が上限値Ｔ１と下限値Ｔ２との間にあれば良好な加工が行われていると判断する。一方、光検出部８０で検出されるプラズマ光の光量が上限値Ｔ１よりも多い、あるいは下限値Ｔ２よりも少ない場合には、処理部９０は良好な加工が行われていないと判断し、例えば加工レーザ光源２０で生成される加工レーザ光ＣＬのパラメータを変化させることが考えられる。

【0029】

図４は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ加工装置１０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態のレーザ加工装置１０１は、上述した第１の実施形態における第１のレーザ出射部３０と第２のレーザ出射部６０に代えて、単一のレーザ出射部１３０を備えている。このレーザ出射部１３０は、第１の光ファイバ４０及び第２の光ファイバ７０によってそれぞれ加工レーザ光源２０及びパルスレーザ光源５０に接続されている。

【0030】

レーザ出射部１３０は、加工レーザ光ＣＬをコリメートするコリメートレンズ１３１と、パルスレーザ光ＰＬをコリメートするコリメートレンズ１３２と、ミラー１３３と、集光レンズ１３４とを含んでいる。ミラー１３３は、加工レーザ光ＣＬの波長の光を反射し、パルスレーザ光ＰＬの波長の光を透過するダイクロイックミラーとして構成されている。

【0031】

集光レンズ１３４は、コリメートレンズ１３１によりコリメートされミラー１３３で反射した加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に集光するとともに、コリメートレンズ１３２によりコリメートされミラー１３３を透過したパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐの特定の位置に集光するように構成されている。ここで、コリメートレンズ１３２の位置を調整することで、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの表面の加工点あるいは加工点の近傍の位置（プルーム）に集光することができる。また、コリメートレンズ１３２のＦ値を相対的に大きくすることで、集光レンズ１３４で集光されるパルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度を高めることができる。

【0032】

このように、本実施形態では、コリメートレンズ１３１、ミラー１３３、及び集光レンズ１３４が、加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に照射する第１の光学系を構成し、コリメートレンズ１３２、ミラー１３３、及び集光レンズ１３４が、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐに向けて照射する第２の光学系を構成している。すなわち、第１の光学系と第２の光学系との間で集光レンズ１３４が共有されており、これにより必要とされる光学要素の数を少なくすることができ、簡易な構成を実現できる。

【0033】

図５は、本発明の第３の実施形態におけるレーザ加工装置２０１の全体構成を示す模式図である。本実施形態のレーザ加工装置２０１は、第２の実施形態のレーザ出射部１３０に代えて、第１の光ファイバ４０と第２の光ファイバ７０に接続される光コンバイナ２１０と、光コンバイナ２１０から延びる第３の光ファイバ２２０と、第３の光ファイバ２２０に接続されるレーザ出射部２３０とを備えている。

【0034】

光コンバイナ２１０は、第１の光ファイバ４０のコアを伝搬する加工レーザ光ＣＬと第２の光ファイバ７０のコアを伝搬するパルスレーザ光ＰＬとを結合して第３の光ファイバ２２０に出力するものである。この第３の光ファイバ２２０は、例えば、図６に示すように、内側コア２２１Ａ、内側コア２２１Ａの周囲に位置し、内側コア２２１Ａよりも屈折率の低い外側コア２２１Ｂと、外側コア２２１Ｂの周囲に位置し、外側コア２２１Ｂよりも屈折率の低い内側クラッド２２２と、内側クラッド２２２の周囲に位置し、内側クラッド２２２よりも屈折率の低い外側クラッド２２３と、外側クラッドの周囲を覆う被覆２２４とを含むダブルクラッドファイバにより構成される。例えば、内側コア２２１Ａの径は３０μｍ、外側コア２２１Ｂの径は５０μｍである。

【0035】

レーザ出射部２３０は、加工レーザ光ＣＬ及びパルスレーザ光ＰＬをコリメートするコリメートレンズ２３１と、加工レーザ光ＣＬ及びパルスレーザ光ＰＬを集光する集光レンズ２３２とを含んでいる。このように、本実施形態では、コリメートレンズ２３１及び集光レンズ２３２が、加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に照射する第１の光学系としても、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐに向けて照射する第２の光学系としても機能する共用光学系を構成している。このような共用光学系を用いることにより、必要とされる光学要素の数を少なくすることができ、簡易な構成を実現できる。

【0036】

光コンバイナ２１０と第３の光ファイバ２２０との接続形態は特に限定されるものではないが、例えば、第３の光ファイバ２２０の内側コア２２１Ａには光コンバイナ２１０から出力されるパルスレーザ光ＰＬを結合させ、外側コア２２１Ｂには加工レーザ光ＣＬを結合させてもよい。あるいは、内側クラッド２２２に加工レーザ光ＣＬを結合させてもよい。このように、パルスレーザ光ＰＬを内側コア２２１Ａに結合させることにより、エネルギー密度の高いパルスレーザ光ＰＬをレーザ出射部２３０に伝搬して集光レンズ１３４で集光されるパルスレーザ光ＰＬのエネルギー密度を高めることができるので、高エネルギー密度のパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐ（プルーム）に照射することができる。したがって、プルームから生じるプラズマ光の光量を増やすことができ、光検出部８０におけるプラズマ光の検出が容易になり、プラズマ光の光量の変化をより正確に検出することが可能となる。

【0037】

特に、第３の光ファイバ２２０の内側コア２２１Ａは、シングルモード又はフューモードの光を伝搬可能であることが好ましい。このようなモード伝搬数の少ない内側コア２２１Ａにパルスレーザ光ＰＬを結合させることにより、パルスレーザ光ＰＬが内側コア２２１Ａを伝搬する間にそのエネルギー密度のピーク値が低下することを抑制することができる。したがって、高いエネルギー密度のパルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの加工部Ｐ（プルーム）に照射することが可能となる。また、パルスレーザ光ＰＬのパルス幅が広がりにくいという利点もある。

【0038】

この場合において、パルスレーザ光ＰＬの波長を加工レーザ光ＣＬの波長よりも短くすることができる。例えば、加工レーザ光ＣＬの波長を１０７０ｎｍとし、パルスレーザ光ＰＬの波長を８００ｎｍ～９００ｎｍとすることができる。このようにすることで、集光レンズ２３２の色収差を利用して、加工レーザ光ＣＬを加工対象物Ｗの表面に照射するとともに、パルスレーザ光ＰＬを加工対象物Ｗの表面よりも上方にあるプルームに照射することができる。

【0039】

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0040】

１ レーザ加工装置
１０ ステージ
２０ 加工レーザ光源
３０ 第１のレーザ出射部
３１ コリメートレンズ
３２ 集光レンズ
４０ 第１の光ファイバ
５０ パルスレーザ光源
６０ 第２のレーザ出射部
６１ コリメートレンズ
６２ 集光レンズ
７０ 第２の光ファイバ
８０ 光検出部
９０ 処理部
１０１ レーザ加工装置
１３０ レーザ出射部
１３１，１３２ コリメートレンズ
１３３ ミラー
１３４ 集光レンズ
２０１ レーザ加工装置
２１０ 光コンバイナ
２２０ 第３の光ファイバ
２２１Ａ 内側コア
２２１Ｂ 外側コア
２２２ 内側クラッド
２２３ 外側クラッド
２２４ 被覆
２３０ レーザ出射部
２３１ コリメートレンズ
２３２ 集光レンズ
Ｐ 加工部
Ｗ 加工対象物
ＣＬ 加工レーザ光
ＰＬ パルスレーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】