レーザ加工装置及びＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器
【課題】装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで接続した場合の不便や問題点を全て解消して、装置の信頼性、コスト性およびメンテナンス性を向上させる。
【解決手段】このレーザ加工装置は、装置本体１０および加工ヘッド１２と、両ユニット１０，１２を電気的に接続する外部電気ケーブル１４とを有する。装置本体１０は、電源回路１６、主制御部１８および操作パネル２０を備える。加工ヘッド１２は、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器３０、冷却部３２、伝送光学系３４、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８、ガイドＬＤ４０およびｆθレンズ４２を備える。加工ヘッド１２内で電気的に動作する部品またはアッセンブリは外部電気ケーブル１４を介して装置本体１０側の主制御部１８および／または電源回路１６に電気的に接続される。
【解決手段】このレーザ加工装置は、装置本体１０および加工ヘッド１２と、両ユニット１０，１２を電気的に接続する外部電気ケーブル１４とを有する。装置本体１０は、電源回路１６、主制御部１８および操作パネル２０を備える。加工ヘッド１２は、ＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器３０、冷却部３２、伝送光学系３４、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８、ガイドＬＤ４０およびｆθレンズ４２を備える。加工ヘッド１２内で電気的に動作する部品またはアッセンブリは外部電気ケーブル１４を介して装置本体１０側の主制御部１８および／または電源回路１６に電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置およびこれに用いるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、レーザ加工装置の多くは、装置本体から離れた任意の場所でレーザ加工が行われることを予定しており、そのようなアプリケーションに対応できるシステム形態を採っている。すなわち、レーザ加工装置の２大構成要素であるレーザ発振部およびレーザ出射部を各々独立したユニットである装置本体および加工ヘッドにそれぞれ搭載し、装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで結ぶ形態が採られている。
【０００３】
この場合、装置本体には、レーザ発振部に加えて、マン・マシン・インタフェース用の操作パネル、装置内の各部を個別制御ないし統括制御する制御部、装置内の電気回路に所要の電力を供給する電源等も搭載され、さらにはレーザ発振部より発振出力されたレーザ光を光学レンズで絞って光ファイバの一端に導入する入射ユニットも設けられる。
【０００４】
一方、加工ヘッドには、光ファイバの他端より一定の拡がり角で出射されるレーザ光を平行光にするためのコリメータと、このコリメータを透過したレーザ光を被加工物上の加工点に集光させるための集光レンズが設けられる。さらに、レーザマーキング装置においては、レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナも加工ヘッドに搭載される。この場合、ガルバノスキャナの可動光学系およびアクチエータが加工ヘッドに設けられる。そして、装置本体側の制御部よりスキャニング用の制御信号が電気ケーブルを介して加工ヘッド内のガルバノスキャナに与えられる。
【０００５】
通常、装置本体は、定置型のユニットとして構成される。一方、加工ヘッドは、可搬型のユニットとして構成され、光ファイバの長さが許す範囲内で装置本体から離れた任意の場所に移動ないし設置可能であり、任意の姿勢をとることができる。加工ヘッドに搭載される部品（コリメータ、集光レンズ、ガルバノスキャナ等）はレーザ共振器ほどの精緻な光軸合わせを要しないため、移動や姿勢変更によって特に支障を来すことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで結ぶレーザ加工装置においては、そのような伝送用の光ファイバに関連して幾多の不便や問題点がある。すなわち、光ファイバは、曲げや引っ張りに弱く、加工ヘッドの移動や設置等に際して許容範囲を超える曲げや過度な引っ張りを受けると、容易に断線する。また、光ファイバおよび光コネクタは、埃や汚れに非常に敏感であり、埃や汚れが付くと機能上の不具合や性能低下を来しやすい。このように、装置本体と加工ヘッドとを結ぶ光ファイバは、現場の関係者にとっては取り扱いの難しいやっかいな部品になっている。しかも、光ファイバは高価である。
【０００８】
とりわけ、多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行うレーザ加工装置においては、１台の装置本体から複数台の加工ヘッドまで複数本の光ファイバを介してレーザ光を伝送する方式を採るため、光ファイバの本数に比例して上記のような不便や問題点が増大する。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術を解決するものであり、装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで接続した場合の不便や問題点を全て解消して、装置の信頼性およびメンテナンス性を向上させ、さらには多点同時加工あるいはマルチポジション加工にも有利に対応できるレーザ加工装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、収納性、取り扱い性、メンテナンス性および安全性に優れたＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用レーザ光を被加工物上の加工点に集光させる集光レンズとを備える独立したユニットの加工ヘッドと、前記加工ヘッド内で所定の制御信号を必要とする電気回路向けに前記所定の制御信号を生成する主制御部と、前記加工ヘッド内で所定電圧の電力を必要とする電気回路向けに前記所定電圧の電力を出力する電源回路とを備える独立したユニットの装置本体と、前記装置本体側から前記加工ヘッド側へ前記制御信号および前記電力を伝送するための電気ケーブルとを有する。
【００１２】
本発明の第２の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用のレーザ光を被加工物へ向けて照射する光学系とを備える光学系ユニットと、前記ファイバレーザ発振器の発振出力を制御するための制御信号を生成する主制御部と、前記ファイバレーザ発振器の駆動に必要な電力を出力する電源部とを備える電気系ユニットと、を有し、前記光学系ユニットと前記電気系ユニットとは前記制御信号と前記電力を伝送する１本または複数本の電気ケーブルのみで接続されることを特徴とする。
【００１３】
本発明のレーザ加工装置においては、装置本体（または電気系ユニット）側から電気ケーブルを介して送られてくる制御信号および電力に基づいて加工ヘッド（または光学系ユニット）内のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器により加工用のレーサ光が生成され、この加工用のレーサ光は加工ヘッドに備わっている集光レンズ（または光学系）を介して被加工物に照射される。これにより、装置本体と加工ヘッドとの間に光ファイバを設ける必要がない。したがって、装置本体（または電気系ユニット）と加工ヘッド（または光学系ユニット）とを光ファイバで結んだ場合の不便、不利点または問題点が全て解消される。
【００１４】
本発明の好適な一態様によれば、加工ヘッドに、ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器を冷却するための冷却部（好ましくは空冷ファン）、ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器からの加工用レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナ、被加工物上で加工用レーザ光をアライメントするための可視的なガイド光を発生するガイド光源および／またはＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器からの加工用レーザ光を透過し、かつ前記被加工物からの反射戻り光を遮断する第１の光アイソレータが設けられる。
【００１５】
また、好適な一態様によれば、装置本体に電気ケーブルの一方の端部と脱着可能に接続するための第１のコネクタが設けられ、加工ヘッドに電気ケーブルの他方の端部と脱着可能に接続するための第２のコネクタが設けられる。
【００１６】
本発明の第１の観点におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器は、シード光を発生するシード光源と、前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、前記光結合器を支持する支持板と、前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバとを有し、前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている。
【００１７】
上記の構成においては、コンパクトなアッセンブリの下で、シード光源、増幅用光ファイバおよび励起光源より放出される熱が放熱板を介して効率よく外部に放出され、それらの発熱性部品の機能が安定に保たれる。上記の構成において、好ましくは、支持板と放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される。上記ファイバレーザ発振器は、ヒンジを閉じた状態で、加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置され得る。この場合、ヒンジを閉めて支持板を放熱板の上に折り畳むと、発振器全体がコンパクトに収まり、加工ヘッドへの搭載が容易になる。また、ヒンジを開けると、発振器全体が平面状に展開され、部品交換や修理を容易に行える。また、支持板がヒンジによって放熱板に物理的に拘束（結合）されているため、作業者がヒンジを開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００１８】
別の好適な一態様においては、放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体が設けられ、この筒状ファイバ支持体に増幅用光ファイバが螺旋状に巻かれる。かかる構成により、増幅用光ファイバより発せられる熱も、筒状ファイバ支持体および放熱板を介して効率よく外部へ放出される。
【００１９】
本発明の第２の観点におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器は、シード光を発生するシード光源と、前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバならびに前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバとを有し、各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている。
【００２０】
上記の構成においては、コンパクトなアッセンブリの下で、シード光源、第１および第２の増幅用光ファイバならびに第１および第２の励起光源より放出される熱が放熱板を介して効率よく外部に放出され、それらの発熱性部品の機能が安定に保たれる。上記の構成において、好ましくは、各々の支持板と放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される。この場合、上記ファイバレーザ発振器は、ヒンジを閉じた状態で、加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置され得る。また、各ヒンジを閉めて各支持板を放熱板の上に折り畳むと、発振器全体がコンパクトに収まり、加工ヘッドへの搭載が容易になる。また、各ヒンジを開けると、発振器全体が平面状に展開され、部品交換や修理を容易に行える。また、各支持板が各ヒンジによって放熱板に物理的に拘束（結合）されているため、作業者が各ヒンジを開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００２１】
別の好適な一態様においては、放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体が設けられ、この筒状ファイバ支持体に増幅用光ファイバがそれぞれ螺旋状に巻かれる。そして、第２の筒状ファイバ支持体が放熱板に取り付けられるとともに、第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの支持板に取り付けられ、ヒンジを閉じた状態で、第１の筒状ファイバ支持体が、第２の筒状ファイバ支持体と重なり、第２の筒状ファイバ支持体を介して放熱板に熱的に結合される。かかる構成により、第１および第２の増幅用光ファイバよりそれぞれ発せられる熱も、第１および第２の筒状ファイバ支持体および放熱板を介して効率よく外部へ放出される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、装置本体（または電気系ユニット）と加工ヘッド（または光学系ユニット）とを光ファイバで接続した場合の不便や問題点を全て解消して、装置の信頼性およびメンテナンス性を向上させ、さらには多点同時加工あるいはマルチポジション加工にも有利に対応することができる。
【００２３】
また、本発明のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器によれば、上記のような構成および作用により、収納性、取り扱い性、メンテナンス性および安全性を大きく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】上記レーザ加工装置の加工ヘッド内のレイアウト構成を示す側面図である。
【図３】上記加工ヘッド内のレイアウト構成を示す背面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器（ＭＯＰＡ発振器）の電気光学的な構成を示す図である。
【図５】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す平面図である。
【図６Ａ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（折り畳んだ状態）を示す一側面図である。
【図６Ｂ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す一側面図である。
【図７Ａ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（折り畳んだ状態）を示す別の側面図である。
【図７Ｂ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す別の側面図である。
【図８】実施形態のレーザ加工装置において多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行う場合のシステム構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置のシステム構成を示す。このレーザ加工装置は、各々独立したユニットとして構成される装置本体１０および加工ヘッド１２と、両ユニット１０，１２を電気的に接続する外部電気ケーブル１４とを有する。
【００２７】
装置本体１０は、たとえば樹脂製またはスチール製の筺体１５を有する電気系ユニットとして構成されており、この筺体１５の中に電源回路１６および主制御部１８を収容し、筺体１５の正面（つまり装置本体１０の正面）に操作パネル２０を取り付け、筺体１５の側面または裏面にコネクタ（ソケット）２２，２４を取り付けている。
【００２８】
電源回路１６は、たとえば交流入力／直流出力（ＡＣ−ＤＣ）型の安定化電源であり、商用交流電源（図示せず）より電気ケーブル２６、コネクタ２２および内部配線（通常は電気ケーブル）を介して入力する商用交流電力を直流電力に変換して、このレーザ加工装置内で電力を必要とする全ての電気回路向けに様々な定格値を有する複数種類の電源電圧（電力）を出力する。電源回路１６より出力される各種電源電圧（電力）の一部は内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介して主制御部１８および操作パネル２０の電気回路に供給され、他の一部はコネクタ２４および外部電気ケーブル１４を介して加工ヘッド１２側の電気回路に送られる。
【００２９】
主制御部１８は、マイクロコンピュータ、メモリおよび各種インタフェース回路および周辺回路で構成され、このレーザ加工装置内の各部の動作を個別に制御し、かつ装置全体の動作ないしシーケンスを統括制御する。このために、主制御部１８は、このレーザ加工装置内で制御信号を必要とする全ての電気回路向けに所定の制御信号を生成する。主制御部１８より出力される制御信号の一部は、内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介して電源回路１６および操作パネル２０の電気回路に供給され、他の一部はコネクタ２４および外部電気ケーブル１４を介して加工ヘッド１２側の電気回路に送られる。
【００３０】
操作パネル２０は、使用者側から各種条件値、設定値を入力するためのキーボードあるいはマウス等の入力部や、装置側から使用者に対して設定値、モニタ値等を表示出力するためのディスプレイ等の表示部を有している。
【００３１】
加工ヘッド１２は、たとえば樹脂製またはスチール製の筺体２８を有する光学系ユニットとして構成されており、この筺体２８にＭＯＰＡ（Master Oscillator _ Power Amplifier）方式のファイバレーザ発振器（以下、「ＭＯＰＡ発振器」と略称する。）３０、冷却部３２、伝送光学系３４、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８、ガイドＬＤ（ガイド光源）４０およびｆθレンズ４２を収容または搭載し、筺体２８の裏面または側面にコネクタ（ソケット）４４を取り付けている。
【００３２】
ＭＯＰＡ発振器３０は、基本構成として、シード光を発生するシード光源と、このシード光源からのシード光を入力端よりコアの中に入れ、シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する１つまたは複数の増幅用光ファイバと、各増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源とを有している。冷却部３２は、ＭＯＰＡ発振器３０内で発熱する部品を放熱させるためのものであり、小型・軽量・簡易化を図るうえで好ましくは空冷式のファン４６（図３）を有している。ＭＯＰＡ発振器３０の構成は後に詳しく説明する。
【００３３】
伝送光学系３４は、ＭＯＰＡ発振器３０より発振出力された加工用のレーザ光ＬＢをガルバノスキャナ３８まで導くための光伝送路を形成し、たとえばダイクロイックミラー４８およびビームエクスパンダ５０（図２）を有している。
【００３４】
ガルバノスキャナ３８は、通常のものでよく、互いに直交して配置されるＸ軸回転ミラーおよびＹ軸回転ミラーと、これらの回転ミラーを被加工物Ｗ上のスキャニング位置に応じた振れ角にそれぞれ回転移動させるためのＸ軸ミラー回転部およびＹ軸ミラー回転部とを有している。各々のミラー回転部は、たとえばモータからなるアクチエータと、このアクチエータを電気的に駆動するためのスキャナ駆動回路とを有している。
【００３５】
シャッタ３６は、伝送光学系３４とガルバノスキャナ３８との間に設けられ、たとえば、加工用レーザ光ＬＢを遮断するための遮光板３６ａ（図２）と、この遮光板３６ａをレーザ光路上の遮断位置（シャッタ閉位置）とレーザ光路外の退避位置（シャッタ開位置）との間で移動させるためのアクチエータ３６ｂ（図２）とを有している。
【００３６】
ガイドＬＤ４０は、被加工物Ｗ上で加工用レーザ光ＬＢをアライメントするための可視波長のガイド光ＧＢを発生する。このガイドＬＤ４０より発せられるガイド光ＧＢは、伝送光学系３４内で加工用レーザ光ＬＢに重畳されるようになっている。ｆθレンズ４２は、スキャニング用の集光レンズであり、ガルバノスキャナ３８によって等角度走査された光ビーム（ＬＢ，ＧＢ）を被加工物Ｗ上で等速度走査する機能を有している。そのため、被加工物Ｗの表面でレーザ光のビーム径が最小となるように、焦点距離を調節することが容易である。なお、被加工物Ｗにレーザ光を集光させる集光レンズとしては、ｆθレンズ４２に代えて、他のレンズや凹面鏡を用いることもできる。
【００３７】
通常、加工ヘッド１２において、ｆθレンズ４２は筺体２８の下面に取り付けられ、ガルバノスキャナ３８はｆθレンズ４２に隣接してその真上つまり筺体２８の底部に配置される。伝送光学系３４は、ガルバノスキャナ３８のレーザ光導入口の位置に応じて、たとえばガルバノスキャナ３８の上または横に配置される。シャッタ３６は、伝送光学系３４とガルバノスキャナ３８との間に配置される。ガイドＬＤ４０は、伝送光学系３４の適当な箇所に取り付けられる。ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するようにレーザ共振器を備えておらず、加工用レーザ光ＬＢを光ファイバ内で生成し、かつ光ファイバを通じて伝送光学系３４へ出力するので、加工ヘッド１２内の任意のスペースに任意の姿勢で配置可能であり、それによって何の支障も来さないようになっている。
【００３８】
図２および図３に、加工ヘッド１２内の各部の配置構成（レイアウト）に関する好適な一実施例を示す。
【００３９】
この実施例における加工ヘッド１２の筺体２８は、縦長の直方体に形成されている。ガルバノスキャナ３８は、略直方体形状のケーシングを有するアッセンブリとして構成されており、加工ヘッド１２の正面１２ａ（図２）に寄って筺体２８内の底部に配置される。ｆθレンズ４２は、筺体２８の下面から突出した状態で、ガルバノスキャナ３８の下に取り付けられる。ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するように展開可能および折り畳み可能に構成されており、筺体２８内では略直方体形状に折り畳んだ状態でガルバノスキャナ３８の横隣に冷却部３２の冷却ファン４８と並んで配置される（図３）。そして、ガルバノスキャナ３８の上方にガイドＬＤ４０、伝送光学系３４およびシャッタ３６が縦方向一列に並んで配置され、ＭＯＰＡ発振器３０の上方に伝送光学系３４と接続するように円筒状の光アイソレータ５２が横向きに配置される。筺体２８には、特に空冷ファン４８と隣接する部分には、外から空気流を入れるための通気孔４７が形成されている（図３）。
【００４０】
ＭＯＰＡ発振器３０と光アイソレータ５２は、後述する伝送用光ファイバＨＦ65を介して光学的に接続されている。伝送光学系３４は、円筒状のケーシング内にダイクロイックミラー４８およびビームエクスパンダ５０を設けている。ここで、ダイクロイックミラー４８は、横隣の光アイソレータ５２と４５°の傾きをもって対向し、上隣りのガイドＬＤ４０とも４５°の傾きをもって対向する。ダイクロイックミラー４８には、ＭＯＰＡ発振器３０からの加工用レーザ光ＬＢの波長に対して反射性の膜がコーティングされるとともに、ガイドＬＤ４０からのガイド光ＧＢに対して透過性の膜がコーティングされている。これにより、ダイクロイックミラー４８に入射して９０°の角度で反射する加工用レーザ光ＬＢと、ダイクロイックミラー４８に入射してまっすぐ透過するガイド光ＧＢとがその先の光路を同じにする（重畳する）。重畳した加工用レーザ光ＬＢとガイド光ＧＢは、ビームエクスパンダ５０、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８およびｆθレンズ４２を通って被加工物Ｗ（図１）上の加工点に照射される。
【００４１】
この実施例では、加工ヘッド１２内で加工用レーザ光ＬＢの出力をモニタするために、ダイクロイックミラー４８とビームエクスパンダ５０との間に加工用レーザ光ＬＢの一部（たとえば１％）を抜き出すためのビームスプリッタまたはミラー５４が配置され、このビームスプリッタ５４により抜き出されたモニタ光ＭＢを電気信号（レーザパワーモニタ信号）に変換する光電変換部５６がその近くに配置されている。
【００４２】
この加工ヘッド１２内で電気的に動作する部品またはアッセンブリはいずれも内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介してコネクタ４４に接続され、ひいては外部電気ケーブル１４（図１）を介して装置本体１０（電気系ユニット）側の主制御部１８および／または電源回路１６に電気的に接続されている。
【００４３】
外部電気ケーブル１４は、好ましい一形態として、各々１本または複数本の電源線、信号線およびアース線を含む多芯の同軸ケーブルとして構成されており、その両端に装置本体１０および加工ヘッド１２のそれぞれのコネクタ（ソケット）２４，４４と脱着可能に接続するコネクタ（プラグ）を取り付けている。もちろん、別の形態として、外部電気ケーブル１４を複数本の電気ケーブル（たとえば、制御信号専用の電気ケーブルと電力専用の電気ケーブル）で構成することも可能である。
【００４４】
加工ヘッド１２内で装置本体１０内の主制御部１８からの制御信号を必要する各々の電気回路は、加工ヘッド１２内の各対応する内部配線、外部電気ケーブル１４内の各対応する信号線および装置本体１０内の各対応する内部配線を介して主制御部１８の各対応する出力端子に電気的に接続される。また、加工ヘッド１２内で装置本体１０内の電源回路１６からの電力（電源電圧）を必要する各々の電気回路は、加工ヘッド１２内の各対応する内部配線、外部電気ケーブル１４内の各対応する電源線および装置本体１０内の各対応する内部配線を介して電源回路１６の各対応する出力端子に電気的に接続される。
【００４５】
こうして、ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するシード光源および励起光源の電気回路（ＬＤ駆動回路、温調回路等）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。冷却部３２は、空冷ファン４８の電気回路（ファンモータ駆動回路）に必要な電力（電源電圧）を電源回路１６より受け取る。ガルバノスキャナ３８は、Ｘ軸ミラー回転部およびＹ軸ミラー回転部の電気回路（スキャナ駆動回路）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部２０および電源回路１８よりそれぞれ受け取る。ガイドＬＤ４０は、そのＬＤ駆動回路に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。シャッタ３６は、アクチエータ３６ｂの電気回路（シャッタ駆動回路）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。パワーモニタ用の光電変換部５６は、その動作に必要な電力（電源電圧）を電源回路１６より受け取る一方で、出力信号（レーザパワーモニタ信号）を主制御部１８に送るようになっている。
【００４６】
この実施例における加工ヘッド１２は、ＭＯＰＡ発振器３０を展開可能および折り畳み可能なアッセンブリとして構成し、筺体２８内ではＭＯＰＡ発振器３０を略直方体形状に折り畳んだ状態でガルバノスキャナ３８の横隣（光アイソレータ５２の下）のスペースに冷却部３２の空冷ファン４６と並べて配置しており、これによって筺体２８を従来の加工ヘッドつまりＭＯＰＡ発振器を搭載しない加工ヘッドの筺体と大して違わないサイズに抑えている。
【００４７】
次に、図４〜図７につき、この実施形態におけるＭＯＰＡ発振器３０の構成を詳しく説明する。
【００４８】
図４に、ＭＯＰＡ発振器３０の電気光学的な構成をブロック図で示す。このＭＯＰＡ発振器３０は、シード光源６０と第１および第２の増幅用光ファイバ（以下「アクティブファイバ」と称する）６２，６４とを第１および第２の光アイソレータ６６，６８および第１および第２の光結合器７０，７２を介して光学的に縦続接続し、パルス波形の加工用レーザ光ＬＢを発振出力するように構成されている。
【００４９】
シード光源６０は、シード用のレーザダイオード（以下「シードＬＤ」と称する。）７４と、このシードＬＤ７４をパルス波形の電流で駆動してパルス発振させるシードＬＤ駆動回路７６と、シードＬＤ７４の温度を制御するＬＤ温調部７８とを有している。シードＬＤ７４は、ファイバカップリングＬＤとして構成されており、伝送用の光ファイバＨＦ74を介して出射先の光学部品（６６）と接続される。シードＬＤ駆動回路７６およびＬＤ温調部７８には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ76，Ｓ78がそれぞれ供給されるとともに、電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ76，Ｖ78がそれぞれ供給される。なお、ＬＤ温調部７８は、たとえばペルチェ素子、サーミスタ、温度調節回路等を有している。
【００５０】
シード光源６０と第１のアクティブファイバ６２との間に設けられる第１の光結合器７０は、複数たとえば３つの入力ポートと１つの出力ポートとを有している。第１の入力ポートには、伝送用光ファイバＨＦ74、第１の光アイソレータ６６および伝送用光ファイバＨＦ66を介してシードＬＤ７４が接続される。第２の入力ポートには、第１のアクティブファイバ６２のコアを励起するための第１の励起用ＬＤ（以下「ポンプＬＤ」と称する。）８０が伝送用光ファイバＨＦ80を介して接続される。第３の入力ポートは、増設ポートであり、ここに別の第１のポンプＬＤ（図示せず）を伝送用光ファイバＨＦ80を介して接続することも可能となっている。光結合器７０の出力ポートには、アクティブファイバ６２の入力端が接続される。第１のポンプＬＤ８０も、ファイバカップリングＬＤとして構成され、伝送用の光ファイバＨＦ80を介して出射先の光学部品（７０）と接続される。第１のポンプＬＤ８０を電気的に駆動してレーザ発振させるための第１のポンプＬＤ駆動回路８２には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ82と電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ82とが供給される。
【００５１】
シード光源６０、第１の光アイソレータ６６および第１の光結合器７０によって、第１のアクティブファイバ６２に対するシード光注入部が構成されている。また、第１のポンプＬＤ８０、第１のポンプＬＤ駆動回路８２および第１の光結合器７０によって、第１のアクティブファイバ６２に対する励起光注入部が構成されている。
【００５２】
第１のアクティブファイバ６２は、少なくともＹｂイオンを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第１のアクティブファイバ６２（第１段アンプ）の利得は、ポンプＬＤ８０の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。
【００５３】
第１のアクティブファイバ６２と第２のアクティブファイバ６４との間に設けられる第２の光結合器７２は、複数たとえば７つの入力ポートと１つの出力ポートとを有している。第１の入力ポートには、第２の光アイソレータ６８および伝送用の光ファイバＨＦ68を介して第１のアクティブファイバ６２の出力端が接続される。第２〜第５の入力ポートには、第２のアクティブファイバ６４のコアを励起するための第２のポンプＬＤ８４が伝送用の光ファイバＨＦ84を介してそれぞれ接続される。第６および第７の入力ポートは空きポートとなっているが、必要に応じて他の第２のポンプＬＤを光ファイバＨＦ84を介して増設することもできる。光結合器７２出力ポートには、第２のアクティブファイバ６４の入力端が接続される。
【００５４】
なお、図示の構成例では、第１のアクティブファイバ６２の出力端が第２の光アイソレータ６８の入力に直接接続されている。しかし、第１のアクティブファイバ６２の出力端が、余った励起光を吸収するためのポンプダンパ（図示せず）と伝送用光ファイバ（図示せず）を介して第２の光アイソレータ６８の入力に接続される構成も可能である。
【００５５】
第２のポンプＬＤ８４も、ファイバカップリングＬＤとして構成され、伝送用の光ファイバＨＦ84を介して外部と接続される。第２のポンプＬＤ８４を電気的に駆動してレーザ発振させるための第２のボンプＬＤ駆動回路８６には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ86と電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ86とが供給される。
【００５６】
第２のアクティブファイバ６４も、第１のアクティブファイバ１２と同様に、少なくともＹｂを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第２のアクティブファイバ６４（第２段アンプ）の利得は、第２のポンプＬＤ８４の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。
【００５７】
第２のアクティブファイバ６４の終端にポンプダンパ６５および伝送用光ファイバＨＦ65を介して接続される第３（終端）の光アイソレータ５２は、高出力用のために小出力用の第１の光アイソレータ６６や中出力用の第２の光アイソレータ６８に比して格段に大きなサイズを有しているので、ＭＯＰＡ発振器３０のアッセンブリの外に配置される（図２および図３）。
【００５８】
このレーザ加工装置において、たとえばマーキング加工を行う場合、シード光源６０は、所定の波長を有するパルス波形のシード光（ＬＤ光）を所望のパルス幅（たとえば０．１〜２００ｎｓ）、所望のピークパワー（たとえば１０〜１０００ｍＷ）および所望の繰り返し周波数（たとえば２０〜５００ｋＨｚ）で出力するように構成されている。繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲で出力するように構成することができる。シード光源６０より出力されたパルス波形のシード光は、第１の光アイソレータ６６および第１の光結合器７０を介して第１のアクティブファイバ６２のコアに注入される。
【００５９】
一方、第１のポンプＬＤ８０は、所定の波長を有する連続波（ｃｗ）の励起光（ＬＤ光）を出力するように構成されている。第１のポンプＬＤ８０より出力される連続波の励起光は第１の光結合器７０を介して第１のアクティブファイバ６２のコアに注入される。
【００６０】
第１のアクティブファイバ６２の中で、シード光は、コアとクラッドとの境界面での全反射によって閉じ込められながらコアの中を軸方向にファイバ出力端側に向って伝搬する。一方、励起光は、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながらアクティブファイバ６２の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中のＹｂイオンを光励起する。
【００６１】
こうして、シード光と励起光とが第１のアクティブファイバ６２を伝搬する間に、そのＹｂ添加コアにおいて励起光スペクトルの吸収とシード光スペクトルの誘導放出とが繰り返し行われ、アクティブファイバ６２の出力端に所望のパワー（たとえば２００Ｗのピークパワー）を有するまでに増幅されたシード光つまり第１段増幅パルスの光ビームが得られる。第１の光結合器７０ないし第１のアクティブファイバ６２で発生して逆方向に伝搬する反射戻り光は、第１の光アイレータ６６によって遮断され、シードＬＤ７４には入射しない。
【００６２】
第１のアクティブファイバ６２の出力端から出た第１段増幅パルスの光ビームは、第２の光アイソレータ６８および第２の光結合器７２を介して第２のアクティブファイバ６４のコアに注入される。一方で、第２のポンプＬＤ８４からの連続波（ｃｗ）の励起光が第２の光結合器７２を介して第２のアクティブファイバ６４のコアに注入される。なお、第１および第２のポンプＬＤ８０，８４は、マーキングのスキャニング動作において各ストロークの描画期間だけ励起光を出力し、ストロークとストロークとの間の非描画期間中は励起光の出力を一時的に停止するようになっている。
【００６３】
第２のアクティブファイバ６４においても、増幅対象の光ビームが異なるだけで、つまりシード光が第１段増幅光ビームに置き換わるだけで、第１のアクティブファイバ６２と同様の誘導放出機構による光増幅が行われ、アクティブファイバ６４の出力端に所望のパワー（たとえば２０ｋＷのピークパワー）を有する第２段増幅パルスの光ビームが得られる。第２の光結合器７２ないし第２のアクティブファイバ６４で発生して逆方向に伝搬する反射戻り光は、第２の光アイレータ６８によって遮断され、第１のアクティブファイバ６２には入射しない。
【００６４】
こうして、第２のアクティブファイバ６４の出力端から取り出された第２段増幅パルスの光ビームつまり加工用の光ビームＬＢが第３の光アイソレータ５２を介して伝送光学系３４（ひいては被加工物Ｗ）に向けて出力される。なお、被加工物Ｗから加工ヘッド１２内に入った反射戻り光は、第３（終端）の光アイレータ５２によって遮断され、第２のアクティブファイバ６４には入射しない。
【００６５】
次に、図５〜図７Ｂにつき、この実施形態のおけるＭＯＰＡ発振器３０のアッセンブリ（以下「ＭＯＰＡアッセンブリ」と略称する。）［３０］の構成を説明する。ここで、図５は、展開した状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の平面図である。図６Ａは、図５の矢印Ａの方向で見た折り畳み状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図６Ｂは、図５の矢印Ａの方向で見た展開状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図７Ａは、図５の矢印Ｂの方向で見た折り畳み状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図７Ｂは、図５の矢印Ｂの方向で見た展開状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。なお、図５においては、図解を容易にするために、ボルト等の取付手段を削除し、主要な部品（特に電気部品および光学部品）のみを示す。
【００６６】
このＭＯＰＡアッセンブリ［３０］は、放熱板を兼ねる長方形のベース板９０と、このベース板９０にヒンジ９２，９４を介してそれぞれ開閉可能に結合される２つの長方形の支持板９６，９８とを有し、これらベース板９０および支持板９６，９８に上述したＭＯＰＡ発振器３０（図４）の構成部品（６２〜８６）をグループ分けして取り付けている。
【００６７】
ベース板９０は、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなり、部品を搭載する上面は平坦に形成され、空冷ファン４６（図３）と対向する裏面には放熱フィン９９が形成されている（図７Ａ，図７Ｂ）。ベース板９０の上面は、２つの部品搭載領域９０ａ，９０ｂに二分されている（図５）。
【００６８】
ベース板９０の片方の部品搭載領域９０ａには適当なギャップを挟んでプリント基板１００が平行に取り付けられ、このプリント基板１００上に上述したＭＯＰＡ発振器３０の電気回路（シードＬＤ駆動回路７６、ＬＤ温調部７８、ポンプ駆動回路８２，８６等）をそれぞれ搭載する多数の電気部品パッケージ１０２が取り付けられる。ここで、シードＬＤ７４は、ＬＤ温調部７８と同一の電気部品パッケージ１０２Ａに入ってプリント基板１００上に配置される。この電気部品パッケージ１０２Ａに取り付けられる伝送用の光ファイバＨＦ74は、第１の光アイソレータ６６の入力端に通じている。ＭＯＰＡ発振器３０の電気回路の中でも特に発熱量の多い電気部品（スイッチングトランジスタ等）１０４は、ベース板９０に直接接触した状態でプリント基板１００の裏側に配置される（図６Ａ，図６Ｂ）。
【００６９】
ベース板９０の他方の部品搭載領域９０ｂには、第１および第２のポンプＬＤ８０，８４が直付けで搭載されるとともに、第２の円筒状ファイバ支持体１１０がその軸方向をベース板９０の板面に直交させて取り付けられる。各々のポンプＬＤ８０，８４の電気端子は、電気ケーブル１０５、プリント基板１００上の電極端子１０６およびプリント配線（図示せず）を介して各対応するポンプＬＤ駆動回路８２，８６（電気部品パッケージ１０２）に電気的に接続されている。第２の円筒状ファイバ支持体１１０は熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなり、その外周面に第２のアクティブファイバ６４が螺旋状に巻かれる。ヒンジ９２，９４は、ベース板９０の部品搭載領域９０ｂと支持板９６，９８との間に取り付けられる。これにより、ヒンジ９２，９４を閉めてＭＯＰＡアッセンブリ［３０］を折り畳むと、支持板９６，９８がベース板９０の部品搭載領域９０ｂの上に折り重なるようになっている。
【００７０】
中階の支持板９６は、たとえばスチールからなり、ヒンジ９２を閉めた状態でベース板９０と対向する側の面を部品取付面にしている。この部品取付面には、第２の光結合器７２が取り付けられる。支持板９６は、部品（７２）を直接支持する内側支持板９６Ａと、折り畳み用の（つまり支持板９６をベース板９０と平行に保つための）突支棒１１４を支持する外側支持板９６Ｂとの二重構造になっている（図７Ａ，図７Ｂ）。支持板９６には、第２の光結合器７２からオフセットした位置に開口１１２が形成されている。この開口１１２に、各部品間を接続する光ファイバを通すことにより、支持板９６Ａ，９６Ｂ間の空間に光ファイバを束ねて収容することができる。これにより、光ファイバが無理に曲げられたり、支持板等に挟まれたりして破損することを防止できる。なお、このような開口は必要に応じて適宜設けることができる。
【００７１】
上階の支持板９８は、たとえばスチールからなり、ヒンジ９４を閉めた状態でベース板９０と対向する側の面が部品取付面になっている。この部品取付面に、第１および第２の光アイソレータ６６，６８および第１の光結合器７０が取り付けられるとともに、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなる第１の円筒状ファイバ支持体１０８がその軸方向を支持板９８の板面に直交させて取り付けられ、その外周面に第１のアクティブファイバ６２が螺旋状に巻かれる。支持板９８は、部品を直接支持する内側支持板９８Ａと、折り畳み用の（つまり支持板９８をベース板９０と平行に保つための）突支棒１１６を支持する外側支持板９８Ｂとの二重構造になっている（図６Ａ，図６Ｂ）。
【００７２】
ヒンジ９４を閉めると、第１の円筒状ファイバ支持体１０８が第２の円筒状ファイバ支持体１１０の上に載って同軸に重なる（図６Ａ，図７Ａ）。これによって、折り畳んだ状態では第１の円筒状ファイバ支持体１０８が第２の円筒状ファイバ支持体１１０を介してベース板９０に熱的に結合するようになっている。
【００７３】
この実施例のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］においては、上述したように、発熱量の大きいシードＬＤ７４、ポンプＬＤ８０，８２、ポンプＬＤ駆動回路８２，８６をベース板（放熱板）９０上に直付けまたはプリント基板１００を介して取り付けるとともに、やはり発熱量の大きいアクティブファイバ６２，６４を熱伝導率の高い円筒状ファイバ支持体１０８，１１０を介してベース板（放熱板）９０に熱的に結合させている。一方、発熱量の少ない光アイソレータ６６，６８および光結合器７０，７２を支持板９６，９８に取り付けている。そして、ヒンジ９２，９４を閉めて支持板９６，９８をベース板（放熱板）９０の上に折り畳んだ状態でベース板（放熱板）９０の裏面の放熱フィン９８に空冷ファン４６からの空気流（外気）を当てて、それら発熱性部品の全てを効率よく冷却するようにしている。
【００７４】
また、このＭＯＰＡアッセンブリ［３０］は、レーザ共振器のような精緻な光学的アライメントを必要とする光学部品を一切持たないので、任意の姿勢をとることができる。
【００７５】
また、部品取付領域を拡張させる支持板９６，９８がヒンジ９２，９４によってベース板（放熱板）９０に開閉可能に結合される構成も非常に重要である。すなわち、ヒンジ９２，９４を閉めて支持板９６，９８をベース板９０の上に折り畳むと、ＭＯＰＡアッセンブリ［３０］が略直方体形状にコンパクトに収まり（図６Ａ，図７Ａ）、加工ヘッド１２への搭載が非常に容易になる。また、ヒンジ９２，９４を開けると、ＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の全体が略面一に展開され（図５、図６Ｂ，図７Ｂ）、部品交換や修理を容易に行える。また、支持板９６，９８がヒンジ９２，９４によってベース板９０に物理的に拘束（結合）されているため、作業者がヒンジ９２，９４を開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００７６】
上述したように、この実施形態のレーザ加工装置は、加工用レーザ光ＬＢを生成するためのレーザ発振器をコンパクトで放熱性にすぐれ、かつ任意の向きおよび任意の姿勢で配置可能なＭＯＰＡ発振器３０で構成し、このＭＯＰＡ発振器３０を装置本体（電気系ユニット）１０ではなく加工ヘッド（光学系ユニット）１２に搭載し、装置本体（電気系ユニット）１０と加工ヘッド（光学系ユニット）１２とを外部電気ケーブル１４のみで接続している。したがって、装置本体１０と加工ヘッド１２とを光ファイバで結んだ場合の不便、不利点または問題点（光ファイバの断線、光ファイバや光コネクタの不具合または性能低下、高いメンテナンス費用等）を全て解消することができる。
【００７７】
また、この実施形態のレーザ加工装置において、多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行う場合は、図８に示すように、１台の装置本体１０に複数台（図示の例は２台）の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂを電気ケーブル１４Ａ，１４Ｂだけで（光ファイバを介さずに）接続するシステム構成を採ることができる。この場合、各々の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂは、上記実施形態の加工ヘッド１２と同様の構成を有し、異なる被加工物ＷA，ＷB（あるいは同一の被加工物）に対して各々独立した加工用レーザ光ＬＢA，ＬＢBを照射して、各々独立したレーザ加工（あるいは合成したレーザ加工）を行うことができる。装置本体１０側は、これら複数の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して共通の電源回路１６、主制御部１８および操作パネル２０で対応することができる。
【００７８】
上記実施形態のＭＯＰＡ発振器３０においては、第１のアクティブファイバ６２に第２のアクティブファイバ６４を従続接続して２段アンプとしている。しかし、第２のアクティブファイバ６４を省いて一段（単）アンプの構成とすることや、あるいは第２のアクティブファイバ６４の後段に第３のアクティブファイバを接続して３段アンプの構成とすることも可能である。
【００７９】
また、上記実施形態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］においては、ベース板９０に２組のヒンジ９２，９４を介して２つの支持板９６，９８をそれぞれ開閉可能に結合する構成が採られた。しかし、１組のヒンジを介して１つの支持板だけをベース板９０に開閉可能に結合する構成、あるいは３組のヒンジを介して３つの支持板をベース板９０にそれぞれ開閉可能に結合する構成も可能である。
【００８０】
さらには、ＭＯＰＡ発振器３０において、支持板（９６，９８）と放熱板９０とがヒンジを用いずにシードＬＤ７４、アンプファイバ（６２，６４）およびポンプＬＤ８４等の部品を挟むように重なって加工ヘッド１２内に配設される構成も可能である。この場合、上記のようなヒンジ機構に基づく利点（展開／折り畳み性、メンテナンス性等）は失われるが、それ以外のすべての利点（放熱性、コンパクト性、向きまたは姿勢の任意性等）は確保される。
【００８１】
また、本発明のＭＯＰＡアッセンブリは上述したように加工ヘッドに好適に搭載できるが、装置本体に搭載することも可能である。
【００８２】
本発明のレーザ加工装置は、マーキング等の表面除去加工に限るものではなく、溶接、穴あけ、切断等の他のレーザ加工にも使用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 本体
１２ 加工ヘッド
１４ 外部電気ケーブル
１５ （本体）筺体
１６ 電源回路
１８ 主制御部
２０ 操作パネル
２４ コネクタ（ソケット）
２８ （加工ヘッド）筺体
３０ ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器（ＭＯＰＡ発振器）
［３０］ ＭＯＰＡアッセンブリ
３２ 冷却部
３４ 伝送光学系
３８ ガルバノスキャナ
４０ ガイドＬＤ（ガイド光源）
４２ ｆθレンズ
４４ コネクタ（ソケット）
６０ シード光源
６２，６４ 増幅用光ファイバ（アクティブファイバ）
５２，６６，６８ 光アイソレータ
７０，７２ 光結合器
７４ シードＬＤ
７６ シードＬＤ駆動回路
８０ ポンプＬＤ
８６ ポンプＬＤ駆動回路
９０ ベース板（冷却板）
９２，９４ ヒンジ
９６，９８ 支持板
１００ プリント基板
１０４ 電気部品パッケージ
１０８，１１０ 円筒状ファイバ支持体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置およびこれに用いるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、レーザ加工装置の多くは、装置本体から離れた任意の場所でレーザ加工が行われることを予定しており、そのようなアプリケーションに対応できるシステム形態を採っている。すなわち、レーザ加工装置の２大構成要素であるレーザ発振部およびレーザ出射部を各々独立したユニットである装置本体および加工ヘッドにそれぞれ搭載し、装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで結ぶ形態が採られている。
【０００３】
この場合、装置本体には、レーザ発振部に加えて、マン・マシン・インタフェース用の操作パネル、装置内の各部を個別制御ないし統括制御する制御部、装置内の電気回路に所要の電力を供給する電源等も搭載され、さらにはレーザ発振部より発振出力されたレーザ光を光学レンズで絞って光ファイバの一端に導入する入射ユニットも設けられる。
【０００４】
一方、加工ヘッドには、光ファイバの他端より一定の拡がり角で出射されるレーザ光を平行光にするためのコリメータと、このコリメータを透過したレーザ光を被加工物上の加工点に集光させるための集光レンズが設けられる。さらに、レーザマーキング装置においては、レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナも加工ヘッドに搭載される。この場合、ガルバノスキャナの可動光学系およびアクチエータが加工ヘッドに設けられる。そして、装置本体側の制御部よりスキャニング用の制御信号が電気ケーブルを介して加工ヘッド内のガルバノスキャナに与えられる。
【０００５】
通常、装置本体は、定置型のユニットとして構成される。一方、加工ヘッドは、可搬型のユニットとして構成され、光ファイバの長さが許す範囲内で装置本体から離れた任意の場所に移動ないし設置可能であり、任意の姿勢をとることができる。加工ヘッドに搭載される部品（コリメータ、集光レンズ、ガルバノスキャナ等）はレーザ共振器ほどの精緻な光軸合わせを要しないため、移動や姿勢変更によって特に支障を来すことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで結ぶレーザ加工装置においては、そのような伝送用の光ファイバに関連して幾多の不便や問題点がある。すなわち、光ファイバは、曲げや引っ張りに弱く、加工ヘッドの移動や設置等に際して許容範囲を超える曲げや過度な引っ張りを受けると、容易に断線する。また、光ファイバおよび光コネクタは、埃や汚れに非常に敏感であり、埃や汚れが付くと機能上の不具合や性能低下を来しやすい。このように、装置本体と加工ヘッドとを結ぶ光ファイバは、現場の関係者にとっては取り扱いの難しいやっかいな部品になっている。しかも、光ファイバは高価である。
【０００８】
とりわけ、多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行うレーザ加工装置においては、１台の装置本体から複数台の加工ヘッドまで複数本の光ファイバを介してレーザ光を伝送する方式を採るため、光ファイバの本数に比例して上記のような不便や問題点が増大する。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術を解決するものであり、装置本体と加工ヘッドとを光ファイバで接続した場合の不便や問題点を全て解消して、装置の信頼性およびメンテナンス性を向上させ、さらには多点同時加工あるいはマルチポジション加工にも有利に対応できるレーザ加工装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、収納性、取り扱い性、メンテナンス性および安全性に優れたＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用レーザ光を被加工物上の加工点に集光させる集光レンズとを備える独立したユニットの加工ヘッドと、前記加工ヘッド内で所定の制御信号を必要とする電気回路向けに前記所定の制御信号を生成する主制御部と、前記加工ヘッド内で所定電圧の電力を必要とする電気回路向けに前記所定電圧の電力を出力する電源回路とを備える独立したユニットの装置本体と、前記装置本体側から前記加工ヘッド側へ前記制御信号および前記電力を伝送するための電気ケーブルとを有する。
【００１２】
本発明の第２の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用のレーザ光を被加工物へ向けて照射する光学系とを備える光学系ユニットと、前記ファイバレーザ発振器の発振出力を制御するための制御信号を生成する主制御部と、前記ファイバレーザ発振器の駆動に必要な電力を出力する電源部とを備える電気系ユニットと、を有し、前記光学系ユニットと前記電気系ユニットとは前記制御信号と前記電力を伝送する１本または複数本の電気ケーブルのみで接続されることを特徴とする。
【００１３】
本発明のレーザ加工装置においては、装置本体（または電気系ユニット）側から電気ケーブルを介して送られてくる制御信号および電力に基づいて加工ヘッド（または光学系ユニット）内のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器により加工用のレーサ光が生成され、この加工用のレーサ光は加工ヘッドに備わっている集光レンズ（または光学系）を介して被加工物に照射される。これにより、装置本体と加工ヘッドとの間に光ファイバを設ける必要がない。したがって、装置本体（または電気系ユニット）と加工ヘッド（または光学系ユニット）とを光ファイバで結んだ場合の不便、不利点または問題点が全て解消される。
【００１４】
本発明の好適な一態様によれば、加工ヘッドに、ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器を冷却するための冷却部（好ましくは空冷ファン）、ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器からの加工用レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナ、被加工物上で加工用レーザ光をアライメントするための可視的なガイド光を発生するガイド光源および／またはＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器からの加工用レーザ光を透過し、かつ前記被加工物からの反射戻り光を遮断する第１の光アイソレータが設けられる。
【００１５】
また、好適な一態様によれば、装置本体に電気ケーブルの一方の端部と脱着可能に接続するための第１のコネクタが設けられ、加工ヘッドに電気ケーブルの他方の端部と脱着可能に接続するための第２のコネクタが設けられる。
【００１６】
本発明の第１の観点におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器は、シード光を発生するシード光源と、前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、前記光結合器を支持する支持板と、前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバとを有し、前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている。
【００１７】
上記の構成においては、コンパクトなアッセンブリの下で、シード光源、増幅用光ファイバおよび励起光源より放出される熱が放熱板を介して効率よく外部に放出され、それらの発熱性部品の機能が安定に保たれる。上記の構成において、好ましくは、支持板と放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される。上記ファイバレーザ発振器は、ヒンジを閉じた状態で、加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置され得る。この場合、ヒンジを閉めて支持板を放熱板の上に折り畳むと、発振器全体がコンパクトに収まり、加工ヘッドへの搭載が容易になる。また、ヒンジを開けると、発振器全体が平面状に展開され、部品交換や修理を容易に行える。また、支持板がヒンジによって放熱板に物理的に拘束（結合）されているため、作業者がヒンジを開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００１８】
別の好適な一態様においては、放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体が設けられ、この筒状ファイバ支持体に増幅用光ファイバが螺旋状に巻かれる。かかる構成により、増幅用光ファイバより発せられる熱も、筒状ファイバ支持体および放熱板を介して効率よく外部へ放出される。
【００１９】
本発明の第２の観点におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器は、シード光を発生するシード光源と、前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバならびに前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバとを有し、各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている。
【００２０】
上記の構成においては、コンパクトなアッセンブリの下で、シード光源、第１および第２の増幅用光ファイバならびに第１および第２の励起光源より放出される熱が放熱板を介して効率よく外部に放出され、それらの発熱性部品の機能が安定に保たれる。上記の構成において、好ましくは、各々の支持板と放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される。この場合、上記ファイバレーザ発振器は、ヒンジを閉じた状態で、加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置され得る。また、各ヒンジを閉めて各支持板を放熱板の上に折り畳むと、発振器全体がコンパクトに収まり、加工ヘッドへの搭載が容易になる。また、各ヒンジを開けると、発振器全体が平面状に展開され、部品交換や修理を容易に行える。また、各支持板が各ヒンジによって放熱板に物理的に拘束（結合）されているため、作業者が各ヒンジを開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００２１】
別の好適な一態様においては、放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体が設けられ、この筒状ファイバ支持体に増幅用光ファイバがそれぞれ螺旋状に巻かれる。そして、第２の筒状ファイバ支持体が放熱板に取り付けられるとともに、第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの支持板に取り付けられ、ヒンジを閉じた状態で、第１の筒状ファイバ支持体が、第２の筒状ファイバ支持体と重なり、第２の筒状ファイバ支持体を介して放熱板に熱的に結合される。かかる構成により、第１および第２の増幅用光ファイバよりそれぞれ発せられる熱も、第１および第２の筒状ファイバ支持体および放熱板を介して効率よく外部へ放出される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、装置本体（または電気系ユニット）と加工ヘッド（または光学系ユニット）とを光ファイバで接続した場合の不便や問題点を全て解消して、装置の信頼性およびメンテナンス性を向上させ、さらには多点同時加工あるいはマルチポジション加工にも有利に対応することができる。
【００２３】
また、本発明のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器によれば、上記のような構成および作用により、収納性、取り扱い性、メンテナンス性および安全性を大きく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】上記レーザ加工装置の加工ヘッド内のレイアウト構成を示す側面図である。
【図３】上記加工ヘッド内のレイアウト構成を示す背面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器（ＭＯＰＡ発振器）の電気光学的な構成を示す図である。
【図５】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す平面図である。
【図６Ａ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（折り畳んだ状態）を示す一側面図である。
【図６Ｂ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す一側面図である。
【図７Ａ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（折り畳んだ状態）を示す別の側面図である。
【図７Ｂ】上記ＭＯＰＡ発振器のアッセンブリの構成（展開した状態）を示す別の側面図である。
【図８】実施形態のレーザ加工装置において多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行う場合のシステム構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置のシステム構成を示す。このレーザ加工装置は、各々独立したユニットとして構成される装置本体１０および加工ヘッド１２と、両ユニット１０，１２を電気的に接続する外部電気ケーブル１４とを有する。
【００２７】
装置本体１０は、たとえば樹脂製またはスチール製の筺体１５を有する電気系ユニットとして構成されており、この筺体１５の中に電源回路１６および主制御部１８を収容し、筺体１５の正面（つまり装置本体１０の正面）に操作パネル２０を取り付け、筺体１５の側面または裏面にコネクタ（ソケット）２２，２４を取り付けている。
【００２８】
電源回路１６は、たとえば交流入力／直流出力（ＡＣ−ＤＣ）型の安定化電源であり、商用交流電源（図示せず）より電気ケーブル２６、コネクタ２２および内部配線（通常は電気ケーブル）を介して入力する商用交流電力を直流電力に変換して、このレーザ加工装置内で電力を必要とする全ての電気回路向けに様々な定格値を有する複数種類の電源電圧（電力）を出力する。電源回路１６より出力される各種電源電圧（電力）の一部は内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介して主制御部１８および操作パネル２０の電気回路に供給され、他の一部はコネクタ２４および外部電気ケーブル１４を介して加工ヘッド１２側の電気回路に送られる。
【００２９】
主制御部１８は、マイクロコンピュータ、メモリおよび各種インタフェース回路および周辺回路で構成され、このレーザ加工装置内の各部の動作を個別に制御し、かつ装置全体の動作ないしシーケンスを統括制御する。このために、主制御部１８は、このレーザ加工装置内で制御信号を必要とする全ての電気回路向けに所定の制御信号を生成する。主制御部１８より出力される制御信号の一部は、内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介して電源回路１６および操作パネル２０の電気回路に供給され、他の一部はコネクタ２４および外部電気ケーブル１４を介して加工ヘッド１２側の電気回路に送られる。
【００３０】
操作パネル２０は、使用者側から各種条件値、設定値を入力するためのキーボードあるいはマウス等の入力部や、装置側から使用者に対して設定値、モニタ値等を表示出力するためのディスプレイ等の表示部を有している。
【００３１】
加工ヘッド１２は、たとえば樹脂製またはスチール製の筺体２８を有する光学系ユニットとして構成されており、この筺体２８にＭＯＰＡ（Master Oscillator _ Power Amplifier）方式のファイバレーザ発振器（以下、「ＭＯＰＡ発振器」と略称する。）３０、冷却部３２、伝送光学系３４、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８、ガイドＬＤ（ガイド光源）４０およびｆθレンズ４２を収容または搭載し、筺体２８の裏面または側面にコネクタ（ソケット）４４を取り付けている。
【００３２】
ＭＯＰＡ発振器３０は、基本構成として、シード光を発生するシード光源と、このシード光源からのシード光を入力端よりコアの中に入れ、シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する１つまたは複数の増幅用光ファイバと、各増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源とを有している。冷却部３２は、ＭＯＰＡ発振器３０内で発熱する部品を放熱させるためのものであり、小型・軽量・簡易化を図るうえで好ましくは空冷式のファン４６（図３）を有している。ＭＯＰＡ発振器３０の構成は後に詳しく説明する。
【００３３】
伝送光学系３４は、ＭＯＰＡ発振器３０より発振出力された加工用のレーザ光ＬＢをガルバノスキャナ３８まで導くための光伝送路を形成し、たとえばダイクロイックミラー４８およびビームエクスパンダ５０（図２）を有している。
【００３４】
ガルバノスキャナ３８は、通常のものでよく、互いに直交して配置されるＸ軸回転ミラーおよびＹ軸回転ミラーと、これらの回転ミラーを被加工物Ｗ上のスキャニング位置に応じた振れ角にそれぞれ回転移動させるためのＸ軸ミラー回転部およびＹ軸ミラー回転部とを有している。各々のミラー回転部は、たとえばモータからなるアクチエータと、このアクチエータを電気的に駆動するためのスキャナ駆動回路とを有している。
【００３５】
シャッタ３６は、伝送光学系３４とガルバノスキャナ３８との間に設けられ、たとえば、加工用レーザ光ＬＢを遮断するための遮光板３６ａ（図２）と、この遮光板３６ａをレーザ光路上の遮断位置（シャッタ閉位置）とレーザ光路外の退避位置（シャッタ開位置）との間で移動させるためのアクチエータ３６ｂ（図２）とを有している。
【００３６】
ガイドＬＤ４０は、被加工物Ｗ上で加工用レーザ光ＬＢをアライメントするための可視波長のガイド光ＧＢを発生する。このガイドＬＤ４０より発せられるガイド光ＧＢは、伝送光学系３４内で加工用レーザ光ＬＢに重畳されるようになっている。ｆθレンズ４２は、スキャニング用の集光レンズであり、ガルバノスキャナ３８によって等角度走査された光ビーム（ＬＢ，ＧＢ）を被加工物Ｗ上で等速度走査する機能を有している。そのため、被加工物Ｗの表面でレーザ光のビーム径が最小となるように、焦点距離を調節することが容易である。なお、被加工物Ｗにレーザ光を集光させる集光レンズとしては、ｆθレンズ４２に代えて、他のレンズや凹面鏡を用いることもできる。
【００３７】
通常、加工ヘッド１２において、ｆθレンズ４２は筺体２８の下面に取り付けられ、ガルバノスキャナ３８はｆθレンズ４２に隣接してその真上つまり筺体２８の底部に配置される。伝送光学系３４は、ガルバノスキャナ３８のレーザ光導入口の位置に応じて、たとえばガルバノスキャナ３８の上または横に配置される。シャッタ３６は、伝送光学系３４とガルバノスキャナ３８との間に配置される。ガイドＬＤ４０は、伝送光学系３４の適当な箇所に取り付けられる。ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するようにレーザ共振器を備えておらず、加工用レーザ光ＬＢを光ファイバ内で生成し、かつ光ファイバを通じて伝送光学系３４へ出力するので、加工ヘッド１２内の任意のスペースに任意の姿勢で配置可能であり、それによって何の支障も来さないようになっている。
【００３８】
図２および図３に、加工ヘッド１２内の各部の配置構成（レイアウト）に関する好適な一実施例を示す。
【００３９】
この実施例における加工ヘッド１２の筺体２８は、縦長の直方体に形成されている。ガルバノスキャナ３８は、略直方体形状のケーシングを有するアッセンブリとして構成されており、加工ヘッド１２の正面１２ａ（図２）に寄って筺体２８内の底部に配置される。ｆθレンズ４２は、筺体２８の下面から突出した状態で、ガルバノスキャナ３８の下に取り付けられる。ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するように展開可能および折り畳み可能に構成されており、筺体２８内では略直方体形状に折り畳んだ状態でガルバノスキャナ３８の横隣に冷却部３２の冷却ファン４８と並んで配置される（図３）。そして、ガルバノスキャナ３８の上方にガイドＬＤ４０、伝送光学系３４およびシャッタ３６が縦方向一列に並んで配置され、ＭＯＰＡ発振器３０の上方に伝送光学系３４と接続するように円筒状の光アイソレータ５２が横向きに配置される。筺体２８には、特に空冷ファン４８と隣接する部分には、外から空気流を入れるための通気孔４７が形成されている（図３）。
【００４０】
ＭＯＰＡ発振器３０と光アイソレータ５２は、後述する伝送用光ファイバＨＦ65を介して光学的に接続されている。伝送光学系３４は、円筒状のケーシング内にダイクロイックミラー４８およびビームエクスパンダ５０を設けている。ここで、ダイクロイックミラー４８は、横隣の光アイソレータ５２と４５°の傾きをもって対向し、上隣りのガイドＬＤ４０とも４５°の傾きをもって対向する。ダイクロイックミラー４８には、ＭＯＰＡ発振器３０からの加工用レーザ光ＬＢの波長に対して反射性の膜がコーティングされるとともに、ガイドＬＤ４０からのガイド光ＧＢに対して透過性の膜がコーティングされている。これにより、ダイクロイックミラー４８に入射して９０°の角度で反射する加工用レーザ光ＬＢと、ダイクロイックミラー４８に入射してまっすぐ透過するガイド光ＧＢとがその先の光路を同じにする（重畳する）。重畳した加工用レーザ光ＬＢとガイド光ＧＢは、ビームエクスパンダ５０、シャッタ３６、ガルバノスキャナ３８およびｆθレンズ４２を通って被加工物Ｗ（図１）上の加工点に照射される。
【００４１】
この実施例では、加工ヘッド１２内で加工用レーザ光ＬＢの出力をモニタするために、ダイクロイックミラー４８とビームエクスパンダ５０との間に加工用レーザ光ＬＢの一部（たとえば１％）を抜き出すためのビームスプリッタまたはミラー５４が配置され、このビームスプリッタ５４により抜き出されたモニタ光ＭＢを電気信号（レーザパワーモニタ信号）に変換する光電変換部５６がその近くに配置されている。
【００４２】
この加工ヘッド１２内で電気的に動作する部品またはアッセンブリはいずれも内部配線（電気ケーブル、プリント配線等）を介してコネクタ４４に接続され、ひいては外部電気ケーブル１４（図１）を介して装置本体１０（電気系ユニット）側の主制御部１８および／または電源回路１６に電気的に接続されている。
【００４３】
外部電気ケーブル１４は、好ましい一形態として、各々１本または複数本の電源線、信号線およびアース線を含む多芯の同軸ケーブルとして構成されており、その両端に装置本体１０および加工ヘッド１２のそれぞれのコネクタ（ソケット）２４，４４と脱着可能に接続するコネクタ（プラグ）を取り付けている。もちろん、別の形態として、外部電気ケーブル１４を複数本の電気ケーブル（たとえば、制御信号専用の電気ケーブルと電力専用の電気ケーブル）で構成することも可能である。
【００４４】
加工ヘッド１２内で装置本体１０内の主制御部１８からの制御信号を必要する各々の電気回路は、加工ヘッド１２内の各対応する内部配線、外部電気ケーブル１４内の各対応する信号線および装置本体１０内の各対応する内部配線を介して主制御部１８の各対応する出力端子に電気的に接続される。また、加工ヘッド１２内で装置本体１０内の電源回路１６からの電力（電源電圧）を必要する各々の電気回路は、加工ヘッド１２内の各対応する内部配線、外部電気ケーブル１４内の各対応する電源線および装置本体１０内の各対応する内部配線を介して電源回路１６の各対応する出力端子に電気的に接続される。
【００４５】
こうして、ＭＯＰＡ発振器３０は、後述するシード光源および励起光源の電気回路（ＬＤ駆動回路、温調回路等）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。冷却部３２は、空冷ファン４８の電気回路（ファンモータ駆動回路）に必要な電力（電源電圧）を電源回路１６より受け取る。ガルバノスキャナ３８は、Ｘ軸ミラー回転部およびＹ軸ミラー回転部の電気回路（スキャナ駆動回路）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部２０および電源回路１８よりそれぞれ受け取る。ガイドＬＤ４０は、そのＬＤ駆動回路に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。シャッタ３６は、アクチエータ３６ｂの電気回路（シャッタ駆動回路）に必要な制御信号および電力（電源電圧）を主制御部１８および電源回路１６よりそれぞれ受け取る。パワーモニタ用の光電変換部５６は、その動作に必要な電力（電源電圧）を電源回路１６より受け取る一方で、出力信号（レーザパワーモニタ信号）を主制御部１８に送るようになっている。
【００４６】
この実施例における加工ヘッド１２は、ＭＯＰＡ発振器３０を展開可能および折り畳み可能なアッセンブリとして構成し、筺体２８内ではＭＯＰＡ発振器３０を略直方体形状に折り畳んだ状態でガルバノスキャナ３８の横隣（光アイソレータ５２の下）のスペースに冷却部３２の空冷ファン４６と並べて配置しており、これによって筺体２８を従来の加工ヘッドつまりＭＯＰＡ発振器を搭載しない加工ヘッドの筺体と大して違わないサイズに抑えている。
【００４７】
次に、図４〜図７につき、この実施形態におけるＭＯＰＡ発振器３０の構成を詳しく説明する。
【００４８】
図４に、ＭＯＰＡ発振器３０の電気光学的な構成をブロック図で示す。このＭＯＰＡ発振器３０は、シード光源６０と第１および第２の増幅用光ファイバ（以下「アクティブファイバ」と称する）６２，６４とを第１および第２の光アイソレータ６６，６８および第１および第２の光結合器７０，７２を介して光学的に縦続接続し、パルス波形の加工用レーザ光ＬＢを発振出力するように構成されている。
【００４９】
シード光源６０は、シード用のレーザダイオード（以下「シードＬＤ」と称する。）７４と、このシードＬＤ７４をパルス波形の電流で駆動してパルス発振させるシードＬＤ駆動回路７６と、シードＬＤ７４の温度を制御するＬＤ温調部７８とを有している。シードＬＤ７４は、ファイバカップリングＬＤとして構成されており、伝送用の光ファイバＨＦ74を介して出射先の光学部品（６６）と接続される。シードＬＤ駆動回路７６およびＬＤ温調部７８には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ76，Ｓ78がそれぞれ供給されるとともに、電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ76，Ｖ78がそれぞれ供給される。なお、ＬＤ温調部７８は、たとえばペルチェ素子、サーミスタ、温度調節回路等を有している。
【００５０】
シード光源６０と第１のアクティブファイバ６２との間に設けられる第１の光結合器７０は、複数たとえば３つの入力ポートと１つの出力ポートとを有している。第１の入力ポートには、伝送用光ファイバＨＦ74、第１の光アイソレータ６６および伝送用光ファイバＨＦ66を介してシードＬＤ７４が接続される。第２の入力ポートには、第１のアクティブファイバ６２のコアを励起するための第１の励起用ＬＤ（以下「ポンプＬＤ」と称する。）８０が伝送用光ファイバＨＦ80を介して接続される。第３の入力ポートは、増設ポートであり、ここに別の第１のポンプＬＤ（図示せず）を伝送用光ファイバＨＦ80を介して接続することも可能となっている。光結合器７０の出力ポートには、アクティブファイバ６２の入力端が接続される。第１のポンプＬＤ８０も、ファイバカップリングＬＤとして構成され、伝送用の光ファイバＨＦ80を介して出射先の光学部品（７０）と接続される。第１のポンプＬＤ８０を電気的に駆動してレーザ発振させるための第１のポンプＬＤ駆動回路８２には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ82と電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ82とが供給される。
【００５１】
シード光源６０、第１の光アイソレータ６６および第１の光結合器７０によって、第１のアクティブファイバ６２に対するシード光注入部が構成されている。また、第１のポンプＬＤ８０、第１のポンプＬＤ駆動回路８２および第１の光結合器７０によって、第１のアクティブファイバ６２に対する励起光注入部が構成されている。
【００５２】
第１のアクティブファイバ６２は、少なくともＹｂイオンを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第１のアクティブファイバ６２（第１段アンプ）の利得は、ポンプＬＤ８０の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。
【００５３】
第１のアクティブファイバ６２と第２のアクティブファイバ６４との間に設けられる第２の光結合器７２は、複数たとえば７つの入力ポートと１つの出力ポートとを有している。第１の入力ポートには、第２の光アイソレータ６８および伝送用の光ファイバＨＦ68を介して第１のアクティブファイバ６２の出力端が接続される。第２〜第５の入力ポートには、第２のアクティブファイバ６４のコアを励起するための第２のポンプＬＤ８４が伝送用の光ファイバＨＦ84を介してそれぞれ接続される。第６および第７の入力ポートは空きポートとなっているが、必要に応じて他の第２のポンプＬＤを光ファイバＨＦ84を介して増設することもできる。光結合器７２出力ポートには、第２のアクティブファイバ６４の入力端が接続される。
【００５４】
なお、図示の構成例では、第１のアクティブファイバ６２の出力端が第２の光アイソレータ６８の入力に直接接続されている。しかし、第１のアクティブファイバ６２の出力端が、余った励起光を吸収するためのポンプダンパ（図示せず）と伝送用光ファイバ（図示せず）を介して第２の光アイソレータ６８の入力に接続される構成も可能である。
【００５５】
第２のポンプＬＤ８４も、ファイバカップリングＬＤとして構成され、伝送用の光ファイバＨＦ84を介して外部と接続される。第２のポンプＬＤ８４を電気的に駆動してレーザ発振させるための第２のボンプＬＤ駆動回路８６には、主制御部１８（図１）からの制御信号Ｓ86と電源回路１６（図１）からの電力（電源電圧）Ｖ86とが供給される。
【００５６】
第２のアクティブファイバ６４も、第１のアクティブファイバ１２と同様に、少なくともＹｂを添加した石英からなるコアと、このコアを同軸に取り囲むたとえば石英からなるクラッドとを有しており、全長（ファイバ長）がたとえば３〜１５ｍに選ばれている。第２のアクティブファイバ６４（第２段アンプ）の利得は、第２のポンプＬＤ８４の総合出力によりたとえば１０〜４０ｄＢの範囲で調節可能となっている。
【００５７】
第２のアクティブファイバ６４の終端にポンプダンパ６５および伝送用光ファイバＨＦ65を介して接続される第３（終端）の光アイソレータ５２は、高出力用のために小出力用の第１の光アイソレータ６６や中出力用の第２の光アイソレータ６８に比して格段に大きなサイズを有しているので、ＭＯＰＡ発振器３０のアッセンブリの外に配置される（図２および図３）。
【００５８】
このレーザ加工装置において、たとえばマーキング加工を行う場合、シード光源６０は、所定の波長を有するパルス波形のシード光（ＬＤ光）を所望のパルス幅（たとえば０．１〜２００ｎｓ）、所望のピークパワー（たとえば１０〜１０００ｍＷ）および所望の繰り返し周波数（たとえば２０〜５００ｋＨｚ）で出力するように構成されている。繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲で出力するように構成することができる。シード光源６０より出力されたパルス波形のシード光は、第１の光アイソレータ６６および第１の光結合器７０を介して第１のアクティブファイバ６２のコアに注入される。
【００５９】
一方、第１のポンプＬＤ８０は、所定の波長を有する連続波（ｃｗ）の励起光（ＬＤ光）を出力するように構成されている。第１のポンプＬＤ８０より出力される連続波の励起光は第１の光結合器７０を介して第１のアクティブファイバ６２のコアに注入される。
【００６０】
第１のアクティブファイバ６２の中で、シード光は、コアとクラッドとの境界面での全反射によって閉じ込められながらコアの中を軸方向にファイバ出力端側に向って伝搬する。一方、励起光は、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながらアクティブファイバ６２の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中のＹｂイオンを光励起する。
【００６１】
こうして、シード光と励起光とが第１のアクティブファイバ６２を伝搬する間に、そのＹｂ添加コアにおいて励起光スペクトルの吸収とシード光スペクトルの誘導放出とが繰り返し行われ、アクティブファイバ６２の出力端に所望のパワー（たとえば２００Ｗのピークパワー）を有するまでに増幅されたシード光つまり第１段増幅パルスの光ビームが得られる。第１の光結合器７０ないし第１のアクティブファイバ６２で発生して逆方向に伝搬する反射戻り光は、第１の光アイレータ６６によって遮断され、シードＬＤ７４には入射しない。
【００６２】
第１のアクティブファイバ６２の出力端から出た第１段増幅パルスの光ビームは、第２の光アイソレータ６８および第２の光結合器７２を介して第２のアクティブファイバ６４のコアに注入される。一方で、第２のポンプＬＤ８４からの連続波（ｃｗ）の励起光が第２の光結合器７２を介して第２のアクティブファイバ６４のコアに注入される。なお、第１および第２のポンプＬＤ８０，８４は、マーキングのスキャニング動作において各ストロークの描画期間だけ励起光を出力し、ストロークとストロークとの間の非描画期間中は励起光の出力を一時的に停止するようになっている。
【００６３】
第２のアクティブファイバ６４においても、増幅対象の光ビームが異なるだけで、つまりシード光が第１段増幅光ビームに置き換わるだけで、第１のアクティブファイバ６２と同様の誘導放出機構による光増幅が行われ、アクティブファイバ６４の出力端に所望のパワー（たとえば２０ｋＷのピークパワー）を有する第２段増幅パルスの光ビームが得られる。第２の光結合器７２ないし第２のアクティブファイバ６４で発生して逆方向に伝搬する反射戻り光は、第２の光アイレータ６８によって遮断され、第１のアクティブファイバ６２には入射しない。
【００６４】
こうして、第２のアクティブファイバ６４の出力端から取り出された第２段増幅パルスの光ビームつまり加工用の光ビームＬＢが第３の光アイソレータ５２を介して伝送光学系３４（ひいては被加工物Ｗ）に向けて出力される。なお、被加工物Ｗから加工ヘッド１２内に入った反射戻り光は、第３（終端）の光アイレータ５２によって遮断され、第２のアクティブファイバ６４には入射しない。
【００６５】
次に、図５〜図７Ｂにつき、この実施形態のおけるＭＯＰＡ発振器３０のアッセンブリ（以下「ＭＯＰＡアッセンブリ」と略称する。）［３０］の構成を説明する。ここで、図５は、展開した状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の平面図である。図６Ａは、図５の矢印Ａの方向で見た折り畳み状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図６Ｂは、図５の矢印Ａの方向で見た展開状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図７Ａは、図５の矢印Ｂの方向で見た折り畳み状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。図７Ｂは、図５の矢印Ｂの方向で見た展開状態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の一部断面側面図である。なお、図５においては、図解を容易にするために、ボルト等の取付手段を削除し、主要な部品（特に電気部品および光学部品）のみを示す。
【００６６】
このＭＯＰＡアッセンブリ［３０］は、放熱板を兼ねる長方形のベース板９０と、このベース板９０にヒンジ９２，９４を介してそれぞれ開閉可能に結合される２つの長方形の支持板９６，９８とを有し、これらベース板９０および支持板９６，９８に上述したＭＯＰＡ発振器３０（図４）の構成部品（６２〜８６）をグループ分けして取り付けている。
【００６７】
ベース板９０は、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなり、部品を搭載する上面は平坦に形成され、空冷ファン４６（図３）と対向する裏面には放熱フィン９９が形成されている（図７Ａ，図７Ｂ）。ベース板９０の上面は、２つの部品搭載領域９０ａ，９０ｂに二分されている（図５）。
【００６８】
ベース板９０の片方の部品搭載領域９０ａには適当なギャップを挟んでプリント基板１００が平行に取り付けられ、このプリント基板１００上に上述したＭＯＰＡ発振器３０の電気回路（シードＬＤ駆動回路７６、ＬＤ温調部７８、ポンプ駆動回路８２，８６等）をそれぞれ搭載する多数の電気部品パッケージ１０２が取り付けられる。ここで、シードＬＤ７４は、ＬＤ温調部７８と同一の電気部品パッケージ１０２Ａに入ってプリント基板１００上に配置される。この電気部品パッケージ１０２Ａに取り付けられる伝送用の光ファイバＨＦ74は、第１の光アイソレータ６６の入力端に通じている。ＭＯＰＡ発振器３０の電気回路の中でも特に発熱量の多い電気部品（スイッチングトランジスタ等）１０４は、ベース板９０に直接接触した状態でプリント基板１００の裏側に配置される（図６Ａ，図６Ｂ）。
【００６９】
ベース板９０の他方の部品搭載領域９０ｂには、第１および第２のポンプＬＤ８０，８４が直付けで搭載されるとともに、第２の円筒状ファイバ支持体１１０がその軸方向をベース板９０の板面に直交させて取り付けられる。各々のポンプＬＤ８０，８４の電気端子は、電気ケーブル１０５、プリント基板１００上の電極端子１０６およびプリント配線（図示せず）を介して各対応するポンプＬＤ駆動回路８２，８６（電気部品パッケージ１０２）に電気的に接続されている。第２の円筒状ファイバ支持体１１０は熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなり、その外周面に第２のアクティブファイバ６４が螺旋状に巻かれる。ヒンジ９２，９４は、ベース板９０の部品搭載領域９０ｂと支持板９６，９８との間に取り付けられる。これにより、ヒンジ９２，９４を閉めてＭＯＰＡアッセンブリ［３０］を折り畳むと、支持板９６，９８がベース板９０の部品搭載領域９０ｂの上に折り重なるようになっている。
【００７０】
中階の支持板９６は、たとえばスチールからなり、ヒンジ９２を閉めた状態でベース板９０と対向する側の面を部品取付面にしている。この部品取付面には、第２の光結合器７２が取り付けられる。支持板９６は、部品（７２）を直接支持する内側支持板９６Ａと、折り畳み用の（つまり支持板９６をベース板９０と平行に保つための）突支棒１１４を支持する外側支持板９６Ｂとの二重構造になっている（図７Ａ，図７Ｂ）。支持板９６には、第２の光結合器７２からオフセットした位置に開口１１２が形成されている。この開口１１２に、各部品間を接続する光ファイバを通すことにより、支持板９６Ａ，９６Ｂ間の空間に光ファイバを束ねて収容することができる。これにより、光ファイバが無理に曲げられたり、支持板等に挟まれたりして破損することを防止できる。なお、このような開口は必要に応じて適宜設けることができる。
【００７１】
上階の支持板９８は、たとえばスチールからなり、ヒンジ９４を閉めた状態でベース板９０と対向する側の面が部品取付面になっている。この部品取付面に、第１および第２の光アイソレータ６６，６８および第１の光結合器７０が取り付けられるとともに、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなる第１の円筒状ファイバ支持体１０８がその軸方向を支持板９８の板面に直交させて取り付けられ、その外周面に第１のアクティブファイバ６２が螺旋状に巻かれる。支持板９８は、部品を直接支持する内側支持板９８Ａと、折り畳み用の（つまり支持板９８をベース板９０と平行に保つための）突支棒１１６を支持する外側支持板９８Ｂとの二重構造になっている（図６Ａ，図６Ｂ）。
【００７２】
ヒンジ９４を閉めると、第１の円筒状ファイバ支持体１０８が第２の円筒状ファイバ支持体１１０の上に載って同軸に重なる（図６Ａ，図７Ａ）。これによって、折り畳んだ状態では第１の円筒状ファイバ支持体１０８が第２の円筒状ファイバ支持体１１０を介してベース板９０に熱的に結合するようになっている。
【００７３】
この実施例のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］においては、上述したように、発熱量の大きいシードＬＤ７４、ポンプＬＤ８０，８２、ポンプＬＤ駆動回路８２，８６をベース板（放熱板）９０上に直付けまたはプリント基板１００を介して取り付けるとともに、やはり発熱量の大きいアクティブファイバ６２，６４を熱伝導率の高い円筒状ファイバ支持体１０８，１１０を介してベース板（放熱板）９０に熱的に結合させている。一方、発熱量の少ない光アイソレータ６６，６８および光結合器７０，７２を支持板９６，９８に取り付けている。そして、ヒンジ９２，９４を閉めて支持板９６，９８をベース板（放熱板）９０の上に折り畳んだ状態でベース板（放熱板）９０の裏面の放熱フィン９８に空冷ファン４６からの空気流（外気）を当てて、それら発熱性部品の全てを効率よく冷却するようにしている。
【００７４】
また、このＭＯＰＡアッセンブリ［３０］は、レーザ共振器のような精緻な光学的アライメントを必要とする光学部品を一切持たないので、任意の姿勢をとることができる。
【００７５】
また、部品取付領域を拡張させる支持板９６，９８がヒンジ９２，９４によってベース板（放熱板）９０に開閉可能に結合される構成も非常に重要である。すなわち、ヒンジ９２，９４を閉めて支持板９６，９８をベース板９０の上に折り畳むと、ＭＯＰＡアッセンブリ［３０］が略直方体形状にコンパクトに収まり（図６Ａ，図７Ａ）、加工ヘッド１２への搭載が非常に容易になる。また、ヒンジ９２，９４を開けると、ＭＯＰＡアッセンブリ［３０］の全体が略面一に展開され（図５、図６Ｂ，図７Ｂ）、部品交換や修理を容易に行える。また、支持板９６，９８がヒンジ９２，９４によってベース板９０に物理的に拘束（結合）されているため、作業者がヒンジ９２，９４を開けた際に、各階の部品（特に光学部品）を接続しているケーブル類（特に光ファイバ）に過度の引っ張り力が加わることがない。このことによって、メンテナンス時にケーブル類（特に光ファイバ）の断線を確実に防止することができる。
【００７６】
上述したように、この実施形態のレーザ加工装置は、加工用レーザ光ＬＢを生成するためのレーザ発振器をコンパクトで放熱性にすぐれ、かつ任意の向きおよび任意の姿勢で配置可能なＭＯＰＡ発振器３０で構成し、このＭＯＰＡ発振器３０を装置本体（電気系ユニット）１０ではなく加工ヘッド（光学系ユニット）１２に搭載し、装置本体（電気系ユニット）１０と加工ヘッド（光学系ユニット）１２とを外部電気ケーブル１４のみで接続している。したがって、装置本体１０と加工ヘッド１２とを光ファイバで結んだ場合の不便、不利点または問題点（光ファイバの断線、光ファイバや光コネクタの不具合または性能低下、高いメンテナンス費用等）を全て解消することができる。
【００７７】
また、この実施形態のレーザ加工装置において、多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行う場合は、図８に示すように、１台の装置本体１０に複数台（図示の例は２台）の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂを電気ケーブル１４Ａ，１４Ｂだけで（光ファイバを介さずに）接続するシステム構成を採ることができる。この場合、各々の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂは、上記実施形態の加工ヘッド１２と同様の構成を有し、異なる被加工物ＷA，ＷB（あるいは同一の被加工物）に対して各々独立した加工用レーザ光ＬＢA，ＬＢBを照射して、各々独立したレーザ加工（あるいは合成したレーザ加工）を行うことができる。装置本体１０側は、これら複数の加工ヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して共通の電源回路１６、主制御部１８および操作パネル２０で対応することができる。
【００７８】
上記実施形態のＭＯＰＡ発振器３０においては、第１のアクティブファイバ６２に第２のアクティブファイバ６４を従続接続して２段アンプとしている。しかし、第２のアクティブファイバ６４を省いて一段（単）アンプの構成とすることや、あるいは第２のアクティブファイバ６４の後段に第３のアクティブファイバを接続して３段アンプの構成とすることも可能である。
【００７９】
また、上記実施形態のＭＯＰＡアッセンブリ［３０］においては、ベース板９０に２組のヒンジ９２，９４を介して２つの支持板９６，９８をそれぞれ開閉可能に結合する構成が採られた。しかし、１組のヒンジを介して１つの支持板だけをベース板９０に開閉可能に結合する構成、あるいは３組のヒンジを介して３つの支持板をベース板９０にそれぞれ開閉可能に結合する構成も可能である。
【００８０】
さらには、ＭＯＰＡ発振器３０において、支持板（９６，９８）と放熱板９０とがヒンジを用いずにシードＬＤ７４、アンプファイバ（６２，６４）およびポンプＬＤ８４等の部品を挟むように重なって加工ヘッド１２内に配設される構成も可能である。この場合、上記のようなヒンジ機構に基づく利点（展開／折り畳み性、メンテナンス性等）は失われるが、それ以外のすべての利点（放熱性、コンパクト性、向きまたは姿勢の任意性等）は確保される。
【００８１】
また、本発明のＭＯＰＡアッセンブリは上述したように加工ヘッドに好適に搭載できるが、装置本体に搭載することも可能である。
【００８２】
本発明のレーザ加工装置は、マーキング等の表面除去加工に限るものではなく、溶接、穴あけ、切断等の他のレーザ加工にも使用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 本体
１２ 加工ヘッド
１４ 外部電気ケーブル
１５ （本体）筺体
１６ 電源回路
１８ 主制御部
２０ 操作パネル
２４ コネクタ（ソケット）
２８ （加工ヘッド）筺体
３０ ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器（ＭＯＰＡ発振器）
［３０］ ＭＯＰＡアッセンブリ
３２ 冷却部
３４ 伝送光学系
３８ ガルバノスキャナ
４０ ガイドＬＤ（ガイド光源）
４２ ｆθレンズ
４４ コネクタ（ソケット）
６０ シード光源
６２，６４ 増幅用光ファイバ（アクティブファイバ）
５２，６６，６８ 光アイソレータ
７０，７２ 光結合器
７４ シードＬＤ
７６ シードＬＤ駆動回路
８０ ポンプＬＤ
８６ ポンプＬＤ駆動回路
９０ ベース板（冷却板）
９２，９４ ヒンジ
９６，９８ 支持板
１００ プリント基板
１０４ 電気部品パッケージ
１０８，１１０ 円筒状ファイバ支持体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用レーザ光を被加工物上の加工点に集光させる集光レンズとを備える独立したユニットの加工ヘッドと、
前記加工ヘッド内で所定の制御信号を必要とする電気回路向けに前記所定の制御信号を生成する主制御部と、前記加工ヘッド内で所定電圧の電力を必要とする電気回路向けに前記所定電圧の電力を出力する電源回路とを備える独立したユニットの装置本体と、
前記装置本体側から前記加工ヘッド側へ前記制御信号および前記電力を伝送するための電気ケーブルと
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器を冷却するための冷却部を設ける、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記冷却部は、空冷用のファンを有する、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器からの前記加工用レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナを設ける、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記加工ヘッドに、前記被加工物上で前記加工用レーザ光をアライメントするための可視的なガイド光を発生するガイド光源を設ける、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器からの前記加工用レーザ光を透過し、かつ前記被加工物からの反射戻り光を遮断する第１の光アイソレータを設ける、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記装置本体に前記電気ケーブルの一方の端部と脱着可能に接続するための第１のコネクタを設け、前記加工ヘッドに前記電気ケーブルの他方の端部と脱着可能に接続するための第２のコネクタを設ける、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記ファイバレーザ発振器が、
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、
複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、
前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記光結合器を支持する支持板と、
前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと
を有し、
前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体を有し、前記筒状ファイバ支持体に前記増幅用光ファイバを螺旋状に巻回してなる、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバとを含む、
請求項８または請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合され、
前記ファイバレーザ発振器が、前記ヒンジを閉じた状態で、前記加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置される、
請求項８〜１０のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記ファイバレーザ発振器が、
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、
前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、
前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、
前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバならびに前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、
前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、
前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと
を有し、
各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体を有し、前記第１および第２の筒状ファイバ支持体に前記第１および第２の増幅用光ファイバをそれぞれ螺旋状に巻回してなる、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記第２の筒状ファイバ支持体が前記放熱板に取り付けられるとともに、前記第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの前記支持板に取り付けられ、
前記第１の筒状ファイバ支持体が、前記第２の筒状ファイバ支持体と重なり、前記第２の筒状ファイバ支持体を介して前記放熱板に熱的に結合される、
請求項１３に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記第１の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータと、いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記第１の増幅用光ファイバからの前記第１段増幅の光ビームを透過し、かつ前記第２の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第３の光アイソレータとを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第５の伝送用光ファイバとを含み、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端が前記第３の光アイソレータの入力端に接続され、前記第３の光アイソレータの出力端と前記第２の光結合器の第１の入力ポートとが第６の伝送用光ファイバによって接続される、
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
各々の前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合され、
前記ファイバレーザ発振器が、前記ヒンジを閉じた状態で、前記加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置される、
請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用のレーザ光を被加工物へ向けて照射する光学系とを備える光学系ユニットと、
前記ファイバレーザ発振器の発振出力を制御するための制御信号を生成する主制御部と、前記ファイバレーザ発振器の駆動に必要な電力を出力する電源部とを備える電気系ユニットと、
を有し、
前記光学系ユニットと前記電気系ユニットとは前記制御信号と前記電力を伝送する１本または複数本の電気ケーブルのみで接続されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１８】
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、
複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、
前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記光結合器を支持する支持板と、
前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと
を有し、
前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項１９】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体を有し、前記筒状ファイバ支持体に前記増幅用光ファイバを螺旋状に巻回してなる、請求項１８に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２０】
前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバとを含む、
請求項１８または請求項１９に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２１】
前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２２】
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、
前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、
前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、
前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバおよび前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、
前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、
前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと
を有し、
各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２３】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体を有し、前記第１および第２の筒状ファイバ状支持体に前記第１および第２の増幅用光ファイバをそれぞれ螺旋状に巻回してなる、請求項２２に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２４】
前記第２の筒状ファイバ支持体が前記放熱板に取り付けられるとともに、前記第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの前記支持板に取り付けられ、
前記第１の筒状ファイバ支持体が、前記第２の筒状ファイバ支持体と同軸に重なり、前記第２の筒状ファイバ支持体を介して前記放熱板に熱的に結合される、
請求項２３に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２５】
いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記第１の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータと、いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記第１の増幅用光ファイバからの前記第１段増幅の光ビームを透過し、かつ前記第２の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第３の光アイソレータとを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第５の伝送用光ファイバとを含み、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端が前記第３の光アイソレータの入力端に接続され、前記第３の光アイソレータの出力端と前記第２の光結合器の第１の入力ポートとが第６の伝送用光ファイバによって接続される、
請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２６】
各々の前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項１】
加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用レーザ光を被加工物上の加工点に集光させる集光レンズとを備える独立したユニットの加工ヘッドと、
前記加工ヘッド内で所定の制御信号を必要とする電気回路向けに前記所定の制御信号を生成する主制御部と、前記加工ヘッド内で所定電圧の電力を必要とする電気回路向けに前記所定電圧の電力を出力する電源回路とを備える独立したユニットの装置本体と、
前記装置本体側から前記加工ヘッド側へ前記制御信号および前記電力を伝送するための電気ケーブルと
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器を冷却するための冷却部を設ける、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記冷却部は、空冷用のファンを有する、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器からの前記加工用レーザ光をスキャニングするためのガルバノスキャナを設ける、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記加工ヘッドに、前記被加工物上で前記加工用レーザ光をアライメントするための可視的なガイド光を発生するガイド光源を設ける、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記加工ヘッドに、前記ファイバレーザ発振器からの前記加工用レーザ光を透過し、かつ前記被加工物からの反射戻り光を遮断する第１の光アイソレータを設ける、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記装置本体に前記電気ケーブルの一方の端部と脱着可能に接続するための第１のコネクタを設け、前記加工ヘッドに前記電気ケーブルの他方の端部と脱着可能に接続するための第２のコネクタを設ける、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記ファイバレーザ発振器が、
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、
複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、
前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記光結合器を支持する支持板と、
前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと
を有し、
前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体を有し、前記筒状ファイバ支持体に前記増幅用光ファイバを螺旋状に巻回してなる、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバとを含む、
請求項８または請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合され、
前記ファイバレーザ発振器が、前記ヒンジを閉じた状態で、前記加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置される、
請求項８〜１０のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記ファイバレーザ発振器が、
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、
前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、
前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、
前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバならびに前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、
前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、
前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと
を有し、
各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体を有し、前記第１および第２の筒状ファイバ支持体に前記第１および第２の増幅用光ファイバをそれぞれ螺旋状に巻回してなる、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記第２の筒状ファイバ支持体が前記放熱板に取り付けられるとともに、前記第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの前記支持板に取り付けられ、
前記第１の筒状ファイバ支持体が、前記第２の筒状ファイバ支持体と重なり、前記第２の筒状ファイバ支持体を介して前記放熱板に熱的に結合される、
請求項１３に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記第１の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータと、いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記第１の増幅用光ファイバからの前記第１段増幅の光ビームを透過し、かつ前記第２の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第３の光アイソレータとを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第５の伝送用光ファイバとを含み、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端が前記第３の光アイソレータの入力端に接続され、前記第３の光アイソレータの出力端と前記第２の光結合器の第１の入力ポートとが第６の伝送用光ファイバによって接続される、
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
各々の前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合され、
前記ファイバレーザ発振器が、前記ヒンジを閉じた状態で、前記加工ヘッド内の任意のスペースに任意の姿勢で配置される、
請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
加工用のレーザ光を発振出力するＭＯＰＡ方式のファイバレーザ発振器と、前記加工用のレーザ光を被加工物へ向けて照射する光学系とを備える光学系ユニットと、
前記ファイバレーザ発振器の発振出力を制御するための制御信号を生成する主制御部と、前記ファイバレーザ発振器の駆動に必要な電力を出力する電源部とを備える電気系ユニットと、
を有し、
前記光学系ユニットと前記電気系ユニットとは前記制御信号と前記電力を伝送する１本または複数本の電気ケーブルのみで接続されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１８】
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を出力端に向けて伝搬させながら誘導放出により増幅する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバのコアを励起するための励起光を発生する励起光源と、
複数の入力ポートと前記増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する光結合器と、
前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記光結合器を支持する支持板と、
前記シード光源と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記励起光源と前記光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと
を有し、
前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項１９】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる筒状ファイバ支持体を有し、前記筒状ファイバ支持体に前記増幅用光ファイバを螺旋状に巻回してなる、請求項１８に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２０】
前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバとを含む、
請求項１８または請求項１９に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２１】
前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２２】
シード光を発生するシード光源と、
前記シード光源からの前記シード光を入力端よりコアの中に入れ、前記シード光を伝搬させながら誘導放出より増幅して、出力端より第１段増幅の光ビームを出す第１の増幅用光ファイバと、
前記第１の増幅用光ファイバのコアを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
複数の入力ポートと前記第１の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第１の光結合器と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端からの前記第１段増幅の光ビームを入力端よりコアの中に入れ、前記第１段増幅の光ビームを伝搬させながら誘導放出により増幅して、出力端より第２段増幅の光ビームを出す第２の増幅用光ファイバと、
前記第２の増幅用光ファイバのコアを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端に接続される第１の入力ポートおよび前記第２の励起光源に接続される第２の入力ポートと前記第２の増幅用光ファイバの入力端に接続される出力ポートとを有する第２の光結合器と、
前記シード光源、前記第１および第２の増幅用光ファイバおよび前記第１および第２の励起光源と熱的に結合する放熱板と、
前記第１および第２の光結合器を支持する１つまたは複数の支持板と、
前記シード光源と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第１の伝送用光ファイバと、
前記第１の励起光源と前記第１の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第２の伝送用光ファイバと、
前記第２の励起光源と前記第２の光結合器の第２の入力ポートとを光学的に接続する第３の伝送用光ファイバと
を有し、
各々の前記支持板と前記放熱板とが前記シード光源、前記第１の増幅用光ファイバ、前記第２の増幅用光ファイバおよび前記励起光源を挟んで重ねて配設されている、
ＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２３】
前記放熱板に熱的に結合される熱伝導率の高い材質からなる第１および第２の筒状ファイバ支持体を有し、前記第１および第２の筒状ファイバ状支持体に前記第１および第２の増幅用光ファイバをそれぞれ螺旋状に巻回してなる、請求項２２に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２４】
前記第２の筒状ファイバ支持体が前記放熱板に取り付けられるとともに、前記第１の筒状ファイバ支持体がいずれかの前記支持板に取り付けられ、
前記第１の筒状ファイバ支持体が、前記第２の筒状ファイバ支持体と同軸に重なり、前記第２の筒状ファイバ支持体を介して前記放熱板に熱的に結合される、
請求項２３に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２５】
いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記シード光源からの前記シード光を透過し、かつ前記第１の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第２の光アイソレータと、いずれかの前記支持板に取り付けられ、前記第１の増幅用光ファイバからの前記第１段増幅の光ビームを透過し、かつ前記第２の光結合器側からの反射戻り光を遮断する第３の光アイソレータとを更に有し、
前記第１の伝送用ファイバが、前記シード光源と前記第２の光アイソレータの入力端とを光学的に接続する第４の伝送用光ファイバと、前記第２の光アイソレータの出力端と前記第１の光結合器の第１の入力ポートとを光学的に接続する第５の伝送用光ファイバとを含み、
前記第１の増幅用光ファイバの出力端が前記第３の光アイソレータの入力端に接続され、前記第３の光アイソレータの出力端と前記第２の光結合器の第１の入力ポートとが第６の伝送用光ファイバによって接続される、
請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【請求項２６】
各々の前記支持板と前記放熱板とがヒンジを介して開閉可能に結合される、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載のＭＯＰＡ方式ファイバレーザ発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５４４７８（Ｐ２０１２−２５４４７８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０２７５（Ｐ２０１１−１３０２７５）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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