專利名稱：激光裝置以及具備該激光裝置的激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在對(duì)金屬材料等進(jìn)行加工時(shí)使用的激光裝置以及具備該激光裝置的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在高功率激光加工領(lǐng)域中，通過使用了摻稀土類元素光纖的激光裝置進(jìn)行加工備受關(guān)注。從激光裝置輸出的激光的波長是I μ m帶，與以往一直使用的CO2激光不同，能夠進(jìn)行光纖傳輸。另外，能夠比CO2激光更微小地聚光，因此適于切斷、焊接等的高速加工、精細(xì)加工。關(guān)于該激光裝置，已經(jīng)有大量的公知技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
圖13中示意性地示出現(xiàn)有的激光加工裝置100的一例。該激光加工裝置100大致由激光裝置101、光纖122以及照射光學(xué)系統(tǒng)(準(zhǔn)直透鏡105和聚光透鏡106)構(gòu)成。由激光裝置101產(chǎn)生并通過光纖122導(dǎo)光及傳輸而從出射端103出來的激光104通過準(zhǔn)直透鏡105和聚光透鏡106到達(dá)被加工材料107的照射點(diǎn)α。
圖14中示出上述激光裝置101的現(xiàn)有例。該激光裝置101大致由如下部分構(gòu)成:在芯體的母材中添加有稀土類元素的作為雙包層光纖的有源光纖(active fiber) 120 ；形成在該有源光纖120的兩端附近并作為激光諧振器的鏡而發(fā)揮功能的光纖布拉格光柵(fiber bragg grating)(以下簡記為 FBG) 121 ;多路稱合器(multicoupler) 123 ;多個(gè)半導(dǎo)體激光光源126 ;以及經(jīng)由連接點(diǎn)129連接至有源光纖120的光纖122。
雙包層光纖是在芯體的周圍具有雙重的包層的光纖。以往，該雙包層光纖在芯體的母材中添加稀土類元素等而作為激光介質(zhì)。內(nèi)側(cè)的包層具有將芯體內(nèi)的光封入的作用和將激發(fā)芯體內(nèi)的激光介質(zhì)的激發(fā)光封入的作用這兩種作用。外側(cè)的包層具有將激發(fā)光封入的作用。
從多個(gè)半導(dǎo)體激光光源126出射的激發(fā)光經(jīng)由光纖125和多路耦合器123入射到有源光纖120的內(nèi)側(cè)包層。在有源光纖120的芯體中產(chǎn)生的激光在兩個(gè)FBG121之間往復(fù)的期間被放大，其一部分從一個(gè)FBG121 (紙面右側(cè)的FBG121)取出。該激光入射到比連接點(diǎn)129靠下游的光纖122，從輸出端103出射到外部空間。此外，作為比連接點(diǎn)129靠下游的光纖122，使用包層為單層的通常的傳輸用的光纖。如上，將有源光纖用作激光介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的激光裝置被稱為光纖激光器。
作為光纖122內(nèi)的光纖截面上的激光的功率密度的空間分布形狀，有可能有接近高斯形狀的單模式和接近頂帽(top hat)形狀的多模式。
在厚度Imm以上的鋼的切斷這樣的微加工中使用2kW以上的輸出的激光。在該輸出區(qū)域中，在單模式下，由于光纖芯體內(nèi)的受激布里淵散射、拉曼散射所引起的非線性效應(yīng)，傳輸時(shí)的光損失變大。因此，導(dǎo)致能夠傳輸光纖的距離限于幾m左右。因此,在激光加工裝置中通常使用能夠獲得大的光纖傳輸距離的多模式的光纖激光器。
照射點(diǎn)α處的激光的功率密度的空間分布具有通過由準(zhǔn)直透鏡105和聚光透鏡106形成的照射光學(xué)系統(tǒng)將光纖122的出口(激光裝置101的出射端103)的功率密度的空間分布成像所得的形狀。在光纖122中的功率密度的空間分布為多模式的光纖激光器的情況下，照射點(diǎn)α處的功率密度的空間分布如圖15所示那樣成為與光纖122內(nèi)的分布相同的大致均勻的頂帽形狀。此外，在圖15中，X表示照射點(diǎn)α處的激光距中心O的距離，I表示激光的功率密度。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-275792號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)1:P.Hilton, Proceedings of LAMP2009_the5th InternationalCongress on Laser Advanced Materials Processing, 2009 年發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
然而，在使用現(xiàn)有的具有多模光纖的激光裝置進(jìn)行金屬加工時(shí)，與利用CO2激光進(jìn)行的加工相比，由于在切斷、開槽加工中切斷面的粗糙度劣化、或者在焊接、堆焊加工中被加工材料的飛散物量變多等原因，有時(shí)無法以期待的質(zhì)量進(jìn)行加工(例如參照非專利文獻(xiàn)I)。該問題特別是在被加工材料厚的情況、切斷速度為低速的情況下變得顯著。
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種激光裝置和具備該激光裝置的激光加 工裝置，在使用通過光纖傳輸?shù)母咻敵龅募す鈱?duì)金屬等進(jìn)行加工的激光加工中，能夠?qū)崿F(xiàn)加工面的粗糙度的改善、而且能夠?qū)崿F(xiàn)被加工材料的飛散物量的降低。
用于解決問題的方案
本發(fā)明人們專心研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過在與激光的傳播方向正交的截面上的功率密度的空間分布上附加邊緣，能夠?qū)崿F(xiàn)加工面的質(zhì)量的改善以及從被加工材料飛散的飛散物的量的降低，開發(fā)出了適于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的激光裝置和激光加工裝置。
(a)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的激光裝置具有:第一激光振蕩器，出射第一激光；作為雙包層光纖的無源光纖，通過芯體來傳輸上述第一激光；以及第二激光振蕩器，出射被入射到該無源光纖的內(nèi)側(cè)包層的第二激光。
(b)在上述(a)所述的激光裝置中，也可以采用如下結(jié)構(gòu):上述第一激光振蕩器具有:激光諧振器，具有在芯體中添加有稀土類元素的作為雙包層光纖的有源光纖；以及激發(fā)用光源，出射被入射到上述有源光纖的內(nèi)側(cè)包層的激發(fā)光，在上述有源光纖的下游側(cè)連接有上述無源光纖。
(c)在上述(a)所述的激光裝置中，入射到上述無源光纖的芯體的上述第一激光的入射角也可以小于入射到上述無源光纖的上述內(nèi)側(cè)包層的上述第二激光的入射角QLD0
(d)在上述(a)所述的激光裝置中，上述第一激光的波長λ I和上述第二激光的波長λ 2也可以滿足0.6彡λ 2/ λ I彡0.97。
(e)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的激光加工裝置將激光聚光后照射到被加工材料，具備:上述(a) (d)中的任一項(xiàng)所述的激光裝置；以及照射光學(xué)系統(tǒng)，具有準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡。
(f)在上述(e)所述的激光加工裝置中，上述第二激光的功率密度Ib也可以小于上述第一激光的功率密度Ia。
(g)在上述(f)所述的激光加工裝置的情況下，上述第二激光的上述功率密度Ib也可以滿足下式(1)，
Ib.(D2-Dl)/2>0.2.(1/A).κ.{ p Cp (Tm-T0) + P Lj...(I)
其中，
Dl:上述第一激光的聚光點(diǎn)直徑
D2:上述第二激光的聚光點(diǎn)直徑
A:對(duì)于上述被加工材料的上述第二激光的吸收率
κ:上述被加工材料的熱擴(kuò)散系數(shù)
P:上述被加工材料的密度
Cp:上述被加工材料的比熱
Tm:上述被加工材料的熔點(diǎn)
T0:上述被加工材料的初始溫度(常溫)
Ln1:上述被加工材料的熔解潛熱。
發(fā)明效果
在上述(a)所述的激光裝置中，第一激光從無源光纖的芯體出射，第二激光從無源光纖的內(nèi)側(cè)包層出射。在一邊移動(dòng)激光一邊進(jìn)行加工時(shí)，在第二激光照射到加工部位之后，第二激光與第一激光的重疊成分照射到該加工部位。
S卩，在被加工部件通過第二激光被預(yù)熱之后，利用具有進(jìn)行加工所需的充分的能量的激光進(jìn)行被加工材料的加工。此時(shí)，在被預(yù)熱的部位中產(chǎn)生激光的能量吸收，但是在上述(a)所述的激光裝置中，第二激光的功率密度小于第一激光與第二激光的重疊成分的功率密度。因此，該能量吸收不會(huì)過度產(chǎn)生。其結(jié)果，即使在加工速度為低速的情況、被加工材料的厚度厚的情況下，也能夠改善加工面的質(zhì)量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)飛散物量的降低。
另外，在上述(e)所述的激光加工裝置中，具有適于對(duì)被加工材料進(jìn)行預(yù)熱的能量的第二激光、以及具有對(duì)被加工材料進(jìn)行加工所需的足夠的能量的第二激光與第一激光的重疊成分以同軸出射。這些激光從不同的光源出射，因此能夠?qū)⑦@些激光的能量容易且相互獨(dú)立地設(shè)定為適于各加工的值。其結(jié)果，即使在加工速度為低速的情況、被加工材料的厚度厚的情況下，加工面的粗糙度也變小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)飛散量的降低，因此能夠?qū)崿F(xiàn)加工部位的質(zhì)量的提聞。


圖1是示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置的圖。
圖2是示意性地示出該實(shí)施方式所涉及的激光裝置的圖。
圖3是示意性地示出在該實(shí)施方式的激光裝置中使用的雙包層光纖(有源光纖)的截面的圖。
圖4是示意性地示出向雙包層光纖(無源光纖)的芯體和內(nèi)側(cè)包層分別入射激光和半導(dǎo)體激光的情形的截面圖。
圖5是表示該實(shí)施方式的激光裝置的照射點(diǎn)α處的激光的功率密度的空間分布的圖。
圖6是示意性地示出激光切斷的情形的截面圖。
圖7是表示在激光切斷時(shí)產(chǎn)生的凸部與激光的功率密度的關(guān)系的圖。
圖8是示意性地示出本發(fā)明的激光加工裝置的變形例的圖。
圖9是示意性地示出本發(fā)明的激光加工裝置的其它變形例的圖。
圖10是表示實(shí)施例1中的半導(dǎo)體激光的輸出與切斷面粗糙度的關(guān)系的圖。
圖11是表示實(shí)施例2和比較例中的切斷板厚與切斷面粗糙度的關(guān)系的圖。
圖12是表示實(shí)施例3和比較例中的焊接速度與質(zhì)量減少的關(guān)系的圖。
圖13是示意性地示出現(xiàn)有的激光加工裝置的圖。
圖14是示意性地示出在現(xiàn)有的激光加工裝置中使用的激光裝置的圖。
圖15是表示在使用現(xiàn)有的激光加工裝置的情況下照射點(diǎn)α處的激光的功率密度的空間分布的圖。
具體實(shí)施方式
圖1是示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的激光加工裝置10的圖。本實(shí)施方式的激光加工裝置10大致由激光裝置1、照射光學(xué)系統(tǒng)7以及框體8構(gòu)成。照射光學(xué)系統(tǒng)7例如由準(zhǔn)直透鏡5和聚光透鏡6構(gòu)成。準(zhǔn)直透鏡5和聚光透鏡6在框體8內(nèi)被設(shè)置成能夠相互獨(dú)立地上下移動(dòng)。激光裝置I的輸出端3 (無源光纖22的輸出端3)連接至框體8。從該無源光纖22的輸出端3出射的激光4 (4a、4b)通過準(zhǔn)直透鏡5成為平行光，通過聚光透鏡6被聚光成適當(dāng)?shù)某叽缍徽丈涞奖患庸げ牧?。
本實(shí)施方式的激光加工裝置10例如在進(jìn)行金屬等的切斷、開槽、焊接、堆焊等時(shí)使用。在進(jìn)行金屬的切斷、開槽時(shí)，一邊從形成在框體8上的氣體導(dǎo)入口 8a例如導(dǎo)入氧氣、氮?dú)庾鳛檩o助氣體，一邊進(jìn)行切斷、開槽。導(dǎo)入到框體8內(nèi)的輔助氣體從框體8的前端的開口 Sb噴出，將熔融金屬從切割預(yù)留部(切>9 )去除。在進(jìn)行金屬的焊接、堆焊時(shí)，一邊將氮?dú)?、氬氣等惰性氣體從氣體導(dǎo)入口 8a導(dǎo)入框體8內(nèi)并從框體8的前端的開口 8b噴出該惰性氣體，一邊進(jìn)行焊接、堆焊。此外，也可以將開口設(shè)為同軸多重構(gòu)造，設(shè)置多個(gè)對(duì)應(yīng)的氣體導(dǎo)入口。
圖2是示意性地示出上述激光裝置I的圖。本實(shí)施方式的激光裝置IA(I)用作上述激光加工裝置10的激光振蕩器。
該激光裝置IA大致由如下部分構(gòu)成:第一激光振蕩器；將從該第一激光振蕩器出射的第一激光通過芯體傳輸?shù)淖鳛殡p包層光纖的無源光纖22 ;以及出射被入射到該無源光纖22的內(nèi)側(cè)包層的激光的第二激光振蕩器。第一激光振蕩器大致由如下部分構(gòu)成:進(jìn)行激光器動(dòng)作并作為雙包層光纖的有源光纖20 ;形成在有源光纖20的兩端附近的光纖布拉格光柵(FBG) 21 (21a、21b);配置在各FBG21的內(nèi)側(cè)的第一多路耦合器23 (23a、23b);多個(gè)激發(fā)用光源26(26a、26b);以及將第一多路耦合器23 (23a、23b)與激發(fā)用光源26 (26a、26b)以光學(xué)方式進(jìn)行連接的第一光纖25 (25a、25b)。傳輸?shù)谝患す獾臒o源光纖22經(jīng)由連接點(diǎn)29與有源光纖20連接。第二激光振蕩器由多個(gè)半導(dǎo)體激光光源28構(gòu)成。在無源光纖22上配置有第二多路稱合器24,第二多路稱合器24與各半導(dǎo)體激光光源28通過多條第二光纖27以光學(xué)方式相連接。此外，形成有FBG21(21a、21b)的有源光纖20作為激光諧振器發(fā)揮功能。即，F(xiàn)BG21a是全反射鏡、FBG21b是部分反射鏡。另外，在連接點(diǎn)29處，有源光纖20與無源光纖22的芯體彼此通過熔接等相連接。
圖3是示意性地示出在本實(shí)施方式的激光裝置IA中使用的有源光纖20的截面的圖。該有源光纖20由芯體20a、設(shè)置在芯體20a的周圍的內(nèi)側(cè)包層20b以及設(shè)置在該內(nèi)側(cè)包層20b的周圍的外側(cè)包層20c構(gòu)成。
芯體20a例如作為基材由石英形成，鐿(Yb)、鉺(Er)等稀土類元素添加在石英中。另外，也可以添加錯(cuò)(Ge)、憐(P)等提聞?wù)凵渎实膽K雜劑。該芯體20a成為激光介質(zhì)。在有源光纖20的兩端附近的芯體20a上形成有FBG21 (21a、21b)。
內(nèi)側(cè)包層20b其折射率低于芯體20a的折射率，例如由添加了氟(F)、硼⑶的石英形成。在芯體20a中添加有Ge、P的情況下，也可以僅由石英形成。從激發(fā)用光源26 (26a、26b)出射的激發(fā)光分別經(jīng)由第一光纖25 (25a、25b)和第一多路f禹合器23 (23a、23b)入射到該內(nèi)側(cè)包層20b，對(duì)芯體20a的稀土類元素進(jìn)行光激發(fā)。在被光激發(fā)的芯體20a中，產(chǎn)生激光振蕩，其輸出的第一激光(光纖激光)經(jīng)過部分反射鏡FBG21b被導(dǎo)入下游的無源光纖22的芯體。關(guān)于內(nèi)側(cè)包層20b的截面形狀，只要能夠進(jìn)行激光振蕩，就可以是如圖3所示那樣圓形狀，也可以是多邊形狀、D字狀。
外側(cè)包層20c其折射率低于內(nèi)側(cè)包層20b，作為對(duì)芯體20a和內(nèi)側(cè)包層20b進(jìn)行導(dǎo)光的激發(fā)光的包層起作用。該外側(cè)包層20c例如由樹脂形成。或者，也可以由添加了 F、B等的石英構(gòu)成。
再次參照?qǐng)D2。作為激發(fā)用光源26(26a、26b)，適合使用半導(dǎo)體激光器。其數(shù)量、功率并不特別限定，根據(jù)所需的光纖激光的輸出適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。從各激發(fā)用光源26(26a、26b)出射的激發(fā)光的波長與添加在芯體20a中的稀土類元素的吸收波長對(duì)應(yīng)。將由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的激發(fā)用光源26也稱為第一半導(dǎo)體激光光源26。
作為第一光纖25 (25a、25b),只要能夠?qū)ぐl(fā)光進(jìn)行導(dǎo)光，就不特別限定，能夠使用通常的包層為單層的單包層光纖。
無源光纖22與有源光纖20同樣地是由芯體22a、設(shè)置在該芯體22a的周圍的內(nèi)側(cè)包層22b以及設(shè)置在該內(nèi)側(cè)包層22b的周圍的外側(cè)包層22c構(gòu)成的雙包層構(gòu)造。然而，在無源光纖22的芯體22a中不添加稀土類元素、以及不形成FBG，在這些方面不同于有源光纖20。另外，內(nèi)側(cè)包層22b的截面形狀優(yōu)選的是圓形狀。
從有源光纖20的芯體端面出射的光纖激光被導(dǎo)入該無源光纖22的芯體22a。
從半導(dǎo)體激光光源(還稱為第二半導(dǎo)體激光光源)28出射的半導(dǎo)體激光(第二激光)經(jīng)由第二光纖27和第二多路耦合器24入射到無源光纖22的內(nèi)側(cè)包層22b。
S卩，兩條激光(光纖激光4a和半導(dǎo)體激光4b)耦合到無源光纖22而同軸化。因此，與使用鏡等來使兩條激光4(4a、4b)同軸化的情況相比簡便，且相對(duì)于周圍的環(huán)境變化(溫度變化等)、振動(dòng)等能夠穩(wěn)定地進(jìn)行這些激光4(4a、4b)的同軸化。而且，從該無源光纖22、即從激光裝置IA的出射端3出射被同軸化的光纖激光4a和半導(dǎo)體激光4b。它們經(jīng)由由準(zhǔn)直透鏡5、聚光透鏡6等構(gòu)成的照射光學(xué)系統(tǒng)7照射到照射點(diǎn)α。
優(yōu)選的是，無源光纖22的芯體直徑與有源光纖20的直徑相同或其以上。無源光纖22的內(nèi)側(cè)包層22b和外側(cè)包層22c的折射率既可以與有源光纖20的折射率相同，也可以不同。根據(jù)入射到無源光纖22的內(nèi)側(cè)包層22b的半導(dǎo)體激光的波長，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定這些內(nèi)側(cè)包層22b和外側(cè)包層22c的折射率。
第二半導(dǎo)體激光光源28的數(shù)量、輸出沒有特別限定，根據(jù)所需的半導(dǎo)體激光4b的輸出適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。從第二半導(dǎo)體激光光源28出射的半導(dǎo)體激光的波長既可以與激發(fā)用光源(第一半導(dǎo)體激光光源)26 (26a、26b)相同，也可以不同。
作為第二光纖27，只要能夠?qū)Π雽?dǎo)體激光進(jìn)行導(dǎo)光，就沒有特別限定，能夠使用通常的包層為單層的單包層光纖。
圖4是示意性地示出入射到無源光纖22的光纖激光4a和半導(dǎo)體激光4b的情形的圖，是以包含光纖的軸的面切斷的無源光纖22的截面圖。在本實(shí)施方式中，關(guān)于入射到芯體22a的光纖激光4a的入射角Θ FL與入射到內(nèi)側(cè)包層22b的半導(dǎo)體激光4b的入射角Θ LD,優(yōu)選的是Θ %〈 θ ω。通過設(shè)為Θ %〈 θ ω，在通過同一光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了聚光的情況下，在聚光點(diǎn)處半導(dǎo)體激光4b自動(dòng)地配置在光纖激光4a的外側(cè)。
為了滿足Θ FL< Θ LD,只要將無源光纖22的芯體22a和內(nèi)側(cè)包層22b的折射率調(diào)整為適當(dāng)?shù)闹导纯伞＜?，通過將芯體22a與內(nèi)側(cè)包層22b的相對(duì)折射率差Λ設(shè)為Λ>0，能夠得到Θ FL< Θ LDO在此，在將芯體22a的折射率設(shè)為nl、將內(nèi)側(cè)包層22b的折射率設(shè)為n2時(shí)，以Δ = (nl-n2)/nl定義相對(duì)折射率差Λ。
圖5是表示照射點(diǎn)α處的(通過本實(shí)施方式的激光裝置IA能夠得到的)激光4(4a、4b)的功率密度的空間分布的圖，X表示照射點(diǎn)α處的激光4距中心O的距離，I表示激光4的功率密度的大小。
如上所述，照射點(diǎn)α被照射從激光諧振器(有源光纖20)出射的光纖激光4a和從半導(dǎo)體激光光源28出射的半導(dǎo)體激光4b。因此，如圖5所示，在這些激光4的功率密度的空間分布中也有由光纖激光4a產(chǎn)生的第一區(qū)域41 (聚光點(diǎn)直徑Dl)和由半導(dǎo)體激光4b產(chǎn)生的第二區(qū)域42 (聚光點(diǎn)直徑D2)。關(guān)于兩條激光4(4a、4b)各自，照射點(diǎn)α處的功率密度的空間分布為幾乎均勻的頂帽形狀。
在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，光纖激光4a的功率密度Ia和半導(dǎo)體激光4b的功率密度Ib為Ia>ib，更優(yōu)選的是I/lO≥Ibo
在此，關(guān)于照射點(diǎn)α處的光纖激光4a的功率密度Ia，由于該激光的空間分布均勻、即是頂帽形狀，因此能夠通過將光纖激光4a的輸出Pa(W)除以點(diǎn)面積Sa(mm2)來獲得功率密度Ia。即，光纖激光4a的功率密度Ia通過以下的式(2)求出。
權(quán)利要求
1.一種激光裝置，其特征在于，具有: 第一激光振蕩器，出射第一激光； 作為雙包層光纖的無源光纖，通過芯體來傳輸上述第一激光；以及 第二激光振蕩器，出射被入射到該無源光纖的內(nèi)側(cè)包層的第二激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于， 上述第一激光振蕩器具有: 激光諧振器，具有在芯體中添加有稀土類元素的作為雙包層光纖的有源光纖；以及 激發(fā)用光源，出射被入射到上述有源光纖的內(nèi)側(cè)包層的激發(fā)光， 在上述有源光纖的下游側(cè)連接有上述無源光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于， 入射到上述無源光纖的芯體的上述第一激光的入射角Θ %，小于入射到上述無源光纖的上述內(nèi)側(cè)包層的上述第二激光的入射角θω。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于， 上述第一激光的波長λ I和上述第二激光的波長λ 2滿足0.6 < λ 2/ λ I < 0.97。
5.一種激光加工裝置，將激光聚光后照射到被加工材料，其特征在于，具備: 根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的激光裝置；以及 照射光學(xué)系統(tǒng)，具有準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于， 上述第二激光的功率密度Ib小于上述第一激光的功率密度Ia。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光加工裝置，其特征在于，上述第二激光的上述功率密度Ib滿足下式(1)，Ib.(D2-Dl)/2>0.2.(1/A).κ.{p Cp (Tm-T0) + P Lj...(I) 其中， Dl:上述第一激光的聚光點(diǎn)直徑 D2:上述第二激光的聚光點(diǎn)直徑 A:對(duì)于上述被加工材料的上述第二激光的吸收率 κ:上述被加工材料的熱擴(kuò)散 系數(shù) P:上述被加工材料的密度 Cp:上述被加工材料的比熱 Tm:上述被加工材料的熔點(diǎn) T0:上述被加工材料的初始溫度(常溫) Lm:上述被加工材料的熔解潛熱。
全文摘要
本發(fā)明的激光裝置具有第一激光振蕩器，出射第一激光；作為雙包層光纖的無源光纖，通過芯體來傳輸上述第一激光；以及第二激光振蕩器，出射被入射到該無源光纖的內(nèi)側(cè)包層的第二激光。另外，本發(fā)明的激光加工裝置具備上述激光裝置、以及具有準(zhǔn)直透鏡和聚光透鏡的照射光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B23K26/08GK103155308SQ20108006964
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者今井浩文, 平野弘二 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社