JPH0455084A - Optical system for energy transmission path - Google Patents
Optical system for energy transmission pathInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、エネルギー伝送路光学系、特に金属の切断、
穿孔などのレーザ加工に有用な高出力のエネルギー伝送
路光学系に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an energy transmission path optical system, particularly for cutting metal,
The present invention relates to a high-power energy transmission path optical system useful for laser processing such as drilling.
[従来の技術]
COxレーザは、発振効果が高く大出力が得られるため
、医療用のレーザメスや、切断、溶接などの工業加工用
として広く用いられるようになった。しかし、その発振
波長が10.6μmという赤外領域にあるため、従来の
石英系光ファイバを伝送路として用いることはできない
、現在のところCO2レーザ光を導くエネルギー伝送路
光学系としては、数枚のミラーを用いた空間伝送が主で
あり、操作性、高速性において極めて不利である。[Prior Art] COx lasers have a high oscillation effect and can provide high output, so they have come to be widely used as medical laser scalpels and for industrial processing such as cutting and welding. However, because its oscillation wavelength is in the infrared region of 10.6 μm, conventional silica-based optical fibers cannot be used as transmission lines.Currently, only a few fibers are used as energy transmission line optical systems for guiding CO2 laser light. The main method is spatial transmission using mirrors, which is extremely disadvantageous in terms of operability and high speed.
以上のような理由から、C02レーザ光を容易に伝送で
きる可視性導波路の開発が活発になった。For the above reasons, development of visible waveguides that can easily transmit C02 laser light has become active.
現在、レーザ加工に適用することを目的として、ゲルマ
ニウム等の誘電体薄膜を内装した金属中空導波路の開発
が行われている。これまでに伝送損失0.05d B
/11.伝送容量IKvを達成し、金属の切断に十分な
エネルギーを伝送できるということが確認されている。Currently, hollow metal waveguides with internal dielectric thin films such as germanium are being developed for application to laser processing. Transmission loss so far is 0.05dB
/11. It has been confirmed that a transmission capacity of IKv can be achieved and sufficient energy can be transmitted for cutting metal.
[発明が解決しようとする課B]
ところで、従来のエネルギー伝送路光学系はエネルギー
伝送効率に主眼がおかれており、切断面の面粗さ等の加
工精度については考慮が払われていないが、伝送路から
出射されたビームの特性は加工精度に大きな影響を与え
る。この出射ビームの特性は、入射側における励振条件
や伝送路の曲り、導波路壁面の粗さ等の不完全性等に依
存する。[Problem B to be solved by the invention] By the way, in conventional energy transmission path optical systems, the main focus is on energy transmission efficiency, and no consideration is given to processing accuracy such as the surface roughness of the cut surface. , the characteristics of the beam emitted from the transmission path have a large effect on processing accuracy. The characteristics of this emitted beam depend on the excitation conditions on the incident side, the curvature of the transmission path, and imperfections such as the roughness of the waveguide wall surface.
レーザ光によって切断、穿孔をする場合、最も照射パワ
ーの密度が高いところが瞬時に加工される。現在開発が
進められている誘電体内装金属中空導波路は、高次モー
ドでも比較的低損失であ゛るので、出力側には高次モー
ド成分もある程度台まれる。高次モードの強度分布は、
最大ピークの外周部に、それよりも低強度のピークが存
在する。When cutting or drilling with a laser beam, the part where the irradiation power is highest is processed instantly. The dielectric-incorporated metal hollow waveguide currently under development has relatively low loss even in higher-order modes, so higher-order mode components are also present to some extent on the output side. The intensity distribution of higher-order modes is
Around the outer periphery of the maximum peak, there is a peak with lower intensity.
最大ピークは、あるしきい値を越えると切断に寄与する
が、一般に最大ピークの外周部に存在する低強度のピー
クは、有効に切断に寄与することがなく、切断面の面粗
さを増大させ、ドロス付着等の“加工精度に悪影響を及
ぼす。The maximum peak contributes to cutting when it exceeds a certain threshold, but low-intensity peaks that generally exist around the periphery of the maximum peak do not effectively contribute to cutting and increase the surface roughness of the cut surface. This adversely affects machining accuracy, such as dross adhesion.
これまで中空導波路を用いた切断実験では、空間伝搬の
ときと比較して、切断面の面粗さが2〜3倍大きく、ま
た良好な加工面を与える加工条件の範囲か狭いという問
題があった。Up until now, cutting experiments using hollow waveguides have had the problem that the surface roughness of the cut surface is two to three times greater than in the case of spatial propagation, and that the range of processing conditions that give a good machined surface is narrow. there were.
本発明の目的は、可撓性導波路を用いたレーザ加ニジス
テムにおいて、前記した従来技術の問題点を解消し、よ
り加工精度の高いエネルギー伝送路光学系を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above in a laser machining system using a flexible waveguide, and to provide an energy transmission line optical system with higher machining accuracy.
5課題を解決するための手段]
本発明のエネルギー伝送路光学系は、基本的には、中空
導波路の出力側に少なくとも1枚の円形の開口を設けた
構成のものである。5. Means for Solving Problems] The energy transmission path optical system of the present invention basically has a configuration in which at least one circular aperture is provided on the output side of a hollow waveguide.
この場合、中空導波路の出力側に少なくとも2枚のレン
ズが配置されており、この2枚のレンズの間に少なくと
も1枚の円形の開口が挿入されている構成とするのが好
ましい。In this case, it is preferable that at least two lenses are arranged on the output side of the hollow waveguide, and that at least one circular aperture is inserted between these two lenses.
加工精度上、a適なエネルギー伝送路光学系は、上記レ
ンズ間におけるレーザビームのビーム半径Wを、
但し、λ:レーザ光の波長
T;中空導波路の導波路半径
2:導波路出射端から開口までの距離
dT、導波路出射端から1枚目のレンズまでの距離
fl ;導波路出射端から1枚目のレンズの焦点距離
u ; 2.405又は5.52
としたとき、上記開口の直径りを
2w<D<3.4w
を満足する値とすることにより得られる。In terms of processing accuracy, a suitable energy transmission path optical system is such that the beam radius W of the laser beam between the lenses is as follows: λ: wavelength T of the laser beam; waveguide radius 2 of the hollow waveguide: from the output end of the waveguide. When the distance dT to the aperture, the distance fl from the waveguide output end to the first lens; the focal length u of the first lens from the waveguide output end; 2.405 or 5.52, the above aperture This can be obtained by setting the diameter to a value that satisfies 2w<D<3.4w.
[作用]
理論的には、横方向の軸ずれがなく(レーザビームの中
心が導波路の中心と一致)、入射ビームのビームウェス
トで伝送路を励振したとき、励振されるモードはHE、
、モードのみである。但し、ここでm=1.2,3.・
・・・・・ である。[Operation] Theoretically, when there is no lateral axis deviation (the center of the laser beam coincides with the center of the waveguide) and the transmission line is excited by the beam waist of the incident beam, the excited modes are HE,
, mode only. However, here m=1.2, 3.・
It is...
第4図にHE、、〜HE、、6モードの結合効率η1.
の計算結果を示す、ここで、Tは導波路半径。FIG. 4 shows the coupling efficiency η1 of 6 modes.
Here, T is the waveguide radius.
Wはビームウェストでのスポットサイズである。W is the spot size at the beam waist.
第4図から分かるように、最低次のHE、、モードを最
大効率で励振するためには、
w/ T −0、64=−(1)
を満足すれば良く、このときのHE、、モードの励振動
率は98.1%である。HE、、モードは最も低損失な
モードであり、しかもその強度分布がガウス分布に近い
ため、最も加工に適したモードといえる。As can be seen from Fig. 4, in order to excite the lowest order HE mode with maximum efficiency, it is sufficient to satisfy w/T -0,64=-(1), and in this case, the HE mode The excitation frequency is 98.1%. The HE mode is the mode with the lowest loss, and its intensity distribution is close to a Gaussian distribution, so it can be said to be the mode most suitable for processing.
一方、透過率最大の条件は、必ずしも式(1)とは一致
しない、即ち、高次モードでも比較的低損失となる伝送
路においては、高次モードの損失量よりも伝送路内部に
入り切れないパワーの方が無視できず、もう少しビーム
を絞って入射させた方が透過率が大きくなる場合がある
。On the other hand, the condition for maximum transmittance does not necessarily match Equation (1). In other words, in a transmission line where even higher-order modes have relatively low loss, the amount of loss that can be absorbed into the transmission line is smaller than the amount of loss in higher-order modes. If the power is zero, it cannot be ignored, and transmittance may be increased if the beam is narrowed down a little more.
第5図に入射ビームのスポットサイズを変えたときの各
種中空導波路の透過率の理論値を示す。FIG. 5 shows theoretical values of transmittance of various hollow waveguides when the spot size of the incident beam is changed.
但し、ここで導波路の半径Tは0.75mm、長さは1
1としている。第5図から分かるように、例えばゲルマ
ニウム内装銀中空導波路の場合の透過率最大の条件は、
w/T=0.3〜0.5である。このときHE、、モー
ドばかりでなくHE+xモードも比較的多く励振される
ことが第4図より分かる。However, here, the radius T of the waveguide is 0.75 mm, and the length is 1
It is set as 1. As can be seen from Figure 5, for example, the conditions for maximum transmittance in the case of a germanium-included silver hollow waveguide are as follows:
w/T=0.3 to 0.5. It can be seen from FIG. 4 that at this time, not only the HE mode but also the HE+x mode is excited relatively frequently.
導波路直径1.5 I’ll、導波路長11の中空導波
路において、C02レーザ光を伝搬させ、アクリルブロ
ックにレーザ光を照射してI[測したバーンパターンよ
り、出力光のビーム広がりの全角2θは30〜351r
adであった。このビーム広がりより、伝搬しているモ
ードは、第6図に示す高々1041程度であると考えら
れる。A C02 laser beam was propagated in a hollow waveguide with a waveguide diameter of 1.5 I'll and a waveguide length of 11, and the acrylic block was irradiated with the laser beam. Full width 2θ is 30~351r
It was ad. From this beam spread, it is thought that the number of propagating modes is at most about 1041 as shown in FIG.
第6図には、導波路直径1.5u、導波路長I11のゲ
ルマニウム内装銀中空導波路における、各々のモードの
損失も併せて示しである。FIG. 6 also shows the loss of each mode in the germanium-included silver hollow waveguide with a waveguide diameter of 1.5u and a waveguide length I11.
T E o lモードは、HE、、モードと同程度の損
失であるが、その電界は導波路壁面に対して平行な成分
のみを持ち、その強度分布はドーナツ型をしており、通
常のレーザ発振器からのレーザ光を入射させた場合には
、励振効率は極めて小さい、またTMモードは、その磁
界が導波路壁面に対して平行な成分のみを持つモードあ
り、TEモードと同様に励振効率は小さく、更に損失も
他のモードに比べるとやや大きいので、殆ど伝搬してい
ないと考えられる。The T E o l mode has a loss comparable to that of the HE mode, but its electric field has only a component parallel to the waveguide wall surface, and its intensity distribution is donut-shaped, which is different from that of a normal laser. When a laser beam from an oscillator is incident, the excitation efficiency is extremely small.The TM mode is a mode in which the magnetic field has only a component parallel to the waveguide wall surface, and like the TE mode, the excitation efficiency is very low. Since it is small and the loss is somewhat large compared to other modes, it is considered that almost no propagation occurs.
理論的には、前述したように横方向に軸ずれがなく、入
射ビームのビームウェストで導波路を励振する場合には
、導波路に励振されるモードはHE、、モードのみであ
る。実際には、レーザ光源の高次モード成分や光軸との
不整合、又は導波路の曲りや表面粗さ等に起因して、そ
の他のモードも励振されていると考えられるが、多くは
HE、。Theoretically, as described above, when there is no axis shift in the lateral direction and the waveguide is excited by the beam waist of the incident beam, only the HE mode is excited in the waveguide. In reality, it is thought that other modes are also excited due to higher-order mode components of the laser light source, misalignment with the optical axis, waveguide curvature, surface roughness, etc., but in most cases HE ,.
モードであり、次にHE 1xモードが励振されている
。mode, and then the HE 1x mode is excited.
本発明は、HE + lモードのみ、又はHE、lモー
ドとHE、2モードの中心のエネルギーのみを有効に利
用するために、伝送路の出力側に少なくとも1枚の円形
の開口を設けることによって、エネルギー伝送効率より
加工精度を優先し、切断、穿孔における加工精度を高め
たものである。The present invention provides at least one circular aperture on the output side of the transmission line in order to effectively utilize only the HE + l mode, or only the center energy of the HE, l mode and HE, 2 modes. , which prioritizes processing accuracy over energy transmission efficiency and improves processing accuracy in cutting and drilling.
中空導波路の出力側に少なくとも2枚のレンズを配置し
た構成の場合、上記円形の開口は、1枚目のレンズの前
或いは2枚目のレンズの後に挿入することもできるが、
この2枚のレンズの間に上記開口を挿入すると、当該開
口のダメージを小さくでき、ビーム系の変動を少なくす
ることができる。In the case of a configuration in which at least two lenses are arranged on the output side of the hollow waveguide, the circular aperture can be inserted before the first lens or after the second lens.
When the aperture is inserted between these two lenses, damage to the aperture can be reduced and fluctuations in the beam system can be reduced.
加工精度上、最適なエネルギー伝送路光学系は、上記レ
ンズ間におけるレーザビームのビーム半径Wを上記式で
表しなとき、上記開口の直径りを2w<D<3.4w
を満足する値とすることにより得られる。In terms of processing accuracy, the optimum energy transmission path optical system is such that when the beam radius W of the laser beam between the lenses is not expressed by the above formula, the diameter of the aperture is 2w<D<3.4w.
It can be obtained by taking a value that satisfies .
[実施例] 以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図において、中空導波路11の出射端がらの距離を
2とし、z=diのところに焦点距離f1のレンズ12
が、更にz=dl+d2のところに焦点圧Mf2のレン
ズ13が置かれでいる。In FIG. 1, the distance from the output end of the hollow waveguide 11 is 2, and a lens 12 with a focal length f1 is placed at z=di.
However, a lens 13 with a focal pressure Mf2 is further placed at z=dl+d2.
このとき、HE、、モードとHE、2モードの中心の最
大ピークのみに着目したときの、導波路出射端からの距
Hzに対するビーム半径は、第2図のようになる。第2
図は、dl =f1.d2 =flf2のいわゆる共焦
点レンズ系とした場合である。但し、導波路径はφ1.
5 amで、レンズ12゜13の焦点距離はfl =1
27 mm 、 f2 =38.11111としてい
る。共焦点レンズ系の場合には、集光点の位Iはモード
によらず、全てz=2(fl−f2)、即ち2枚目のレ
ンズ13から距離f2のところで集光する。HE、、モ
ードとHE、□モードの中心の最大ピークは集光点で重
なり合い、高いパワー密度で被加工物に照射される。At this time, when focusing only on the maximum peak at the center of the HE mode and the HE2 mode, the beam radius with respect to the distance Hz from the output end of the waveguide is as shown in FIG. Second
The figure shows dl = f1. This is a case of a so-called confocal lens system where d2 = flf2. However, the waveguide diameter is φ1.
5 am, the focal length of lens 12°13 is fl = 1
27 mm, f2 = 38.11111. In the case of a confocal lens system, the focal point I does not depend on the mode, and all light is focused at z=2 (fl-f2), that is, at a distance f2 from the second lens 13. The center maximum peaks of the HE, , mode and HE, □ mode overlap at the focal point, and the workpiece is irradiated with high power density.
第2図では、HE 1+モードとHE 12モードの中
心の最大ピークのみに着目しているが、実際には、前述
したようにHE r□□モード周辺部のピークやそれ以
外のモードが存在し、加工精度に悪影響を及ぼす。In Figure 2, we focus only on the maximum peaks at the center of the HE 1+ mode and HE 12 mode, but in reality, as mentioned above, there are peaks around the HE r□□ mode and other modes. , which has a negative effect on machining accuracy.
第1図では、これらの切断に寄与しないパワーをカット
するために、円形の開口14を、レンズ12とレンズ1
3との間に挿入している。開口14は、第2図で示した
ビーム径より僅かに大きければ切断に寄与しないパワー
をカットすることができ、その位1はレンズ12とレン
ズ13との間に限らず、レンズ12の前であってもレン
ズ13の後であっても本発明の効果は現れる。In FIG. 1, a circular aperture 14 is inserted between the lens 12 and the lens 1 in order to cut the power that does not contribute to these cuts.
It is inserted between 3. If the aperture 14 is slightly larger than the beam diameter shown in FIG. The effects of the present invention can be seen even if the lens 13 is present.
しかしながら、第2図から分かるように、d1=f1の
ときレンズ12を通過後のレーザビームはほぼ平行光に
なり、またパワー密度が小さい。However, as can be seen from FIG. 2, when d1=f1, the laser beam after passing through the lens 12 becomes almost parallel light, and the power density is low.
従って、レンズ12とレンズ13との間に開口14を置
くと、最も開口14のダメージを小さくできるばかりで
なく、ビーム径の変動が少なく高い位置精度も必要でな
くなるので、より実用的な配置となる。Therefore, if the aperture 14 is placed between the lenses 12 and 13, not only can the damage to the aperture 14 be minimized, but also the beam diameter will not fluctuate and high positional accuracy will not be required, resulting in a more practical arrangement. Become.
ところで第2図において、レンズ12とレンズ13との
間のレーザビームのビーム半径Wは、vr4 < (1
”7%” >’ + <% > ’ [Z−9ヨ且1.
.1/!・・・Q]
と表される。ここで、λはレーザ光の波長、Tは中空導
波路の導波路半径、Zは導波路出射端から開口までの距
離、dlは導波路出射端から1枚目のレンズまでの距離
、flは導波路出射端から1枚目のレンズの焦点距離で
ある。まなUは、HE11モードに対しては2.40j
、 HE +tモードに対しては5.52である。By the way, in FIG. 2, the beam radius W of the laser beam between the lens 12 and the lens 13 is vr4 < (1
"7%">' + <% >' [Z-9yo and 1.
.. 1/! ...Q] is expressed as. Here, λ is the wavelength of the laser beam, T is the waveguide radius of the hollow waveguide, Z is the distance from the waveguide output end to the aperture, dl is the distance from the waveguide output end to the first lens, and fl is the This is the focal length of the first lens from the waveguide output end. Mana U is 2.40j for HE11 mode
, 5.52 for HE +t mode.
今、u=5.52とした式(2)のWに対して、2Wよ
り僅かに大きな開口14をレンズ12とレンズ13との
間に置けば、HE l 1モードとHE l 2モード
の中心部分のエネルギーのみが被照射物の加工に寄与し
、面粗さの小さい切断が実現できる。Now, with respect to W in equation (2) where u = 5.52, if the aperture 14, which is slightly larger than 2W, is placed between the lenses 12 and 13, the center of the HE l 1 mode and the HE l 2 mode will be Only the energy of that part contributes to the processing of the irradiated object, making it possible to cut with small surface roughness.
ところで、式(2)で表されるビーム径は、最も大きな
ピーク付近をガウス分布で近似し、そのピークのe −
1となる範囲で理論的に定義されている。By the way, the beam diameter expressed by formula (2) is approximated by a Gaussian distribution near the largest peak, and the beam diameter of the peak is calculated by e −
It is theoretically defined within the range of 1.
この定義によれば、完全なガウス分布のとき、式(2)
で表されるビーム径の範囲内でのパワーは、全パワーの
86,5%にすぎない、レーザ光源のパワーが十分でな
く、開口によってカットされるパワーが無視できない場
合には、開口の大きさは最大3.4Wまで許容すること
ができる。このとき、不要モードの加工精度に及ぼす悪
影響を抑え、且つHEロモードスはHE l 2モード
の中心部分のみのエネルギーを最大限に利用することが
できる。According to this definition, when there is a perfect Gaussian distribution, Equation (2)
The power within the beam diameter range expressed by is only 86.5% of the total power.If the power of the laser light source is insufficient and the power cut by the aperture cannot be ignored, The power can be tolerated up to 3.4W. At this time, the adverse effects of unnecessary modes on machining accuracy can be suppressed, and the HE lomodes can make maximum use of the energy of only the central portion of the HE I 2 mode.
即ち、開口の直径りは、
2w<D<3.4 w ・・・・・・ (3)
を満足しなければならない。In other words, the diameter of the opening is 2w<D<3.4w (3)
must be satisfied.
第2図は共焦点レンズ系の場合であるが、レンズ12と
レンズ13との距離が2つのレンズの焦点距離の和だけ
あるので、光学系の長さが比較的長くなっている。FIG. 2 shows the case of a confocal lens system, and since the distance between lenses 12 and 13 is equal to the sum of the focal lengths of the two lenses, the length of the optical system is relatively long.
第3図は、d1=f1 、d2 =5niとし、HE1
1モードとHE、、モードの中心の最大ピークのみに着
目した時の、導波路出射端からの距離2に対するビーム
半径を示したものである。但し、fl 、f2は第2図
の場合と同様で、f1=127in 、 f 2 =
381 +uである。このとき、レンズ12とレンズ1
3及び開口14とを1つのホルダにマウントすることが
でき、光学系の長さを小さくできる。In Figure 3, d1 = f1, d2 = 5ni, HE1
1 mode and HE, beam radius versus distance 2 from the waveguide output end when focusing only on the maximum peak at the center of the mode. However, fl and f2 are the same as in Fig. 2, f1=127in, f2=
381 +u. At this time, lens 12 and lens 1
3 and the aperture 14 can be mounted on one holder, and the length of the optical system can be reduced.
但し、第3図より分かるように、各モードに対して集光
点の位1が興なる。この結果、切断面の厚さ方向に亘っ
て面粗さが不均一となる場合がある。この不均一性が問
題となる場合には、切断はHE、 + +モードのみで
行う必要があり、u=2.405とした式(2)のWに
対して、2Wより僅かに大きな開口をレンズ12とレン
ズ13の間に挿入しなければならない、この場合も、開
口りの大きさの許容範囲は、式(3)を満足しなければ
ならない。However, as can be seen from FIG. 3, the number of focal points is 1 for each mode. As a result, the surface roughness may become non-uniform across the thickness of the cut surface. If this non-uniformity is a problem, it is necessary to perform cutting only in HE, + + mode, and for W in equation (2) where u = 2.405, an aperture slightly larger than 2W is set. It must be inserted between the lenses 12 and 13. In this case as well, the permissible range of the aperture size must satisfy equation (3).
更に、u=5.52とした式(2)のWに対して、2W
より僅かに大きな開口を挿入した場合でも、全く開口を
挿入しない場合よりは加工面での面粗さは小さいことが
確かめられている。Furthermore, for W in equation (2) where u=5.52, 2W
It has been confirmed that even when a slightly larger opening is inserted, the surface roughness of the machined surface is smaller than when no opening is inserted at all.
以上は、開口14を1枚挿入した場合であるが、大パワ
ーの場合は、開口14の損傷を避けるため、数枚の開口
14を大きいものから順に挿入し、最終的にHE +
+モード又はHE I 2モードの中心部分のみのエネ
ルギーを利用することもできる。また出力側光学系のレ
ンズは、更に集光系を小さくするため、あるいは任意の
ビーム径を得るなめ、2枚に限らず複合レンズ系を用い
ても良い。The above is the case where one aperture 14 is inserted, but in the case of high power, to avoid damage to the aperture 14, several apertures 14 are inserted in order from the largest one, and finally HE +
It is also possible to utilize only the energy of the central portion of the + mode or HE I 2 mode. Furthermore, the number of lenses in the output side optical system is not limited to two, and a compound lens system may be used in order to further reduce the condensing system or obtain an arbitrary beam diameter.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、可撓性導波路を
用いたレーザ加ニジステムにおいて、切断面の面粗さが
小さく加工精度の高いエネルギー伝送路光学系を形成す
ることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in a laser annealing system using a flexible waveguide, an energy transmission path optical system with small surface roughness of the cut surface and high processing accuracy is formed. be able to.
第1図は本発明の実施例を示すエネルギー伝送路光学系
の模式図、第2図及び第3図はそれぞれHE、、モード
とHE、2モードの中心の最大ピークのみに着目した時
の導波路出射端からの距離2に対するビーム半径を示す
図、第4図は導波路径に対する入射ビーム径を変化させ
たときのHE、、〜HE、、、モードの結合効率の計算
結果を示す図、第5図は導波路径に対する入射ビーム径
を変化させたときの各種空中導波路の透過率の理論値示
す図、第6図は中空導波路を伝搬していると考えられる
モードとその伝送損失を表の形で示す図である。
図中、11は中空導波路、12.13はレンズ、14は
開口を示す。
特許出願人 日立電線株式会社
代理人弁理士 絹 谷 信 雄
ビーム半径(mm)
第1図
#PJ4図FIG. 1 is a schematic diagram of an energy transmission path optical system showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the results when focusing only on the HE mode and the maximum peak at the center of the HE mode, respectively. Figure 4 is a diagram showing the beam radius versus distance 2 from the waveguide exit end; Figure 4 is a diagram showing the calculation results of the coupling efficiency of modes HE, ~HE, when changing the incident beam diameter with respect to the waveguide diameter; Figure 5 is a diagram showing the theoretical transmittance values of various aerial waveguides when the incident beam diameter is varied with respect to the waveguide diameter, and Figure 6 is a diagram showing the modes thought to be propagating in the hollow waveguide and their transmission losses. It is a figure which shows in the form of a table. In the figure, 11 is a hollow waveguide, 12 and 13 are lenses, and 14 is an aperture. Patent Applicant Hitachi Cable Co., Ltd. Representative Patent Attorney Nobuo Kinuya Beam radius (mm) Figure 1 #PJ4 Figure
Claims (1)
を設けたことを特徴とするエネルギー伝送路光学系。 2、中空導波路の出力側に少なくとも2枚のレンズが配
置され、この2枚のレンズの間に少なくとも1枚の円形
の開口が挿入されていることを特徴とするエネルギー伝
送路光学系。 3、請求項2記載のエネルギー伝送路光学系において、
上記レンズ間におけるレーザビームのビーム半径wを、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、λ;レーザ光の波長 T;中空導波路の導波路半径 Z;導波路出射端から開口までの距離 d1;導波路出射端から1枚目のレンズまでの距離 f1;導波路出射端から1枚目のレンズの焦点距離 u;2.405又は5.52 としたとき、上記開口の直径Dを 2w<D<3.4w を満足する値としたことを特徴とするエネルギー伝送路
光学系。[Scope of Claims] 1. An energy transmission path optical system characterized in that at least one circular aperture is provided on the output side of a hollow waveguide. 2. An energy transmission path optical system characterized in that at least two lenses are arranged on the output side of a hollow waveguide, and at least one circular aperture is inserted between these two lenses. 3. In the energy transmission path optical system according to claim 2,
The beam radius w of the laser beam between the above lenses is ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ However, λ; wavelength T of the laser beam; waveguide radius Z of the hollow waveguide; distance from the waveguide output end to the aperture When d1; distance f1 from the waveguide output end to the first lens; focal length u of the first lens from the waveguide output end; 2.405 or 5.52, the diameter D of the above aperture is 2w An energy transmission path optical system characterized by having a value satisfying <D<3.4w.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2162863A JPH0455084A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Optical system for energy transmission path |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2162863A JPH0455084A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Optical system for energy transmission path |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455084A true JPH0455084A (en) | 1992-02-21 |
Family
ID=15762693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2162863A Pending JPH0455084A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Optical system for energy transmission path |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0455084A (en) |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2162863A patent/JPH0455084A/en active Pending
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