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JP2013025044A - Processing structure for reflected return light and laser device - Google Patents

Processing structure for reflected return light and laser device Download PDF

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JP2013025044A
JP2013025044A JP2011159255A JP2011159255A JP2013025044A JP 2013025044 A JP2013025044 A JP 2013025044A JP 2011159255 A JP2011159255 A JP 2011159255A JP 2011159255 A JP2011159255 A JP 2011159255A JP 2013025044 A JP2013025044 A JP 2013025044A
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return light
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processing
light
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敬介 富永
Kosuke Kashiwagi
孝介 柏木
Akira Fujisaki
晃 藤崎
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】光コネクタの破損を防止できる反射戻り光の処理構造体およびこれを用いたレーザ装置を提供する。
【解決手段】光コネクタ30と光アイソレータ50との間に接続され、前記光アイソレータからの反射戻り光を処理する反射戻り光の処理構造体40であって、前記光アイソレータの入力側に入力される光を通過させるとともに、前記光の進行方向に対して傾斜した方向に進行する前記光アイソレータからの反射戻り光の光線の少なくとも一部を遮って該反射戻り光を吸収する突起部41aを有する処理部材41を備える。
【選択図】図2
An object of the present invention is to provide a reflected return light processing structure capable of preventing damage to an optical connector and a laser device using the same.
A reflected return light processing structure is connected between an optical connector and an optical isolator and processes reflected return light from the optical isolator, and is input to the input side of the optical isolator. And a projection 41a that absorbs the reflected return light by blocking at least part of the reflected return light from the optical isolator traveling in a direction inclined with respect to the traveling direction of the light. A processing member 41 is provided.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、光アイソレータからの反射戻り光の処理構造体およびレーザ装置に関するものである。   The present invention relates to a processing structure for reflected return light from an optical isolator and a laser apparatus.

たとえばレーザ加工用のレーザ装置において、加工対象からの反射戻り光によってデリバリ光ファイバの出射端部が焼損する場合がある。これを防止するために、デリバリ光ファイバの光出射端部に設けられたレンズ光学系内に、開口を持つ遮蔽体を配置する技術が開示されている(特許文献1参照)。この遮蔽体が反射戻り光を遮ることによって、反射戻り光がデリバリ光ファイバの出射端部に到達しないようにすることができる。   For example, in a laser apparatus for laser processing, there is a case where the emission end portion of the delivery optical fiber is burned by reflected return light from the processing target. In order to prevent this, a technique of disposing a shield having an opening in a lens optical system provided at a light emitting end of a delivery optical fiber is disclosed (see Patent Document 1). This shielding body blocks the reflected return light, so that the reflected return light does not reach the exit end of the delivery optical fiber.

また、近年はレーザ加工用のレーザ装置の出力レーザ光強度がますます増大している。そのため、加工対象からの高強度の反射戻り光がデリバリ光ファイバを逆行してレーザ光源に到達し、レーザ光源を焼損する場合がある。これを防止するためには、デリバリ光ファイバの光出射端側に光アイソレータを設けることが有効である。   In recent years, the output laser beam intensity of laser devices for laser processing has been increasing. Therefore, the high intensity reflected return light from the object to be processed may travel back through the delivery optical fiber and reach the laser light source, causing the laser light source to burn out. In order to prevent this, it is effective to provide an optical isolator on the light emitting end side of the delivery optical fiber.

なお、インライン型の光アイソレータにおいては、反射戻り光が光アイソレータ内部で放出され、問題となる場合がある。これを解消するために、光アイソレータ内部において反射戻り光を熱に変換して処理する技術が開示されている(特許文献2参照)。   In an inline type optical isolator, reflected return light is emitted inside the optical isolator, which may cause a problem. In order to solve this problem, a technique is disclosed in which reflected return light is converted into heat and processed inside the optical isolator (see Patent Document 2).

特開昭63−163307号公報JP 63-163307 A 特開2007−183419号公報JP 2007-183419 A

上記のように、光アイソレータによって反射戻り光によるレーザ光源の焼損が防止されるので、レーザ加工用のレーザ装置における反射戻り光の問題は解決されたものと考えられていた。   As described above, the laser isolator is prevented from being burned out by the reflected return light by the optical isolator, and thus it has been considered that the problem of the reflected return light in the laser apparatus for laser processing has been solved.

しかしながら、レーザ装置の出力レーザ光強度がきわめて高い場合に、デリバリ光ファイバの先端に設けられた光コネクタの温度がきわめて高温となり、破損するおそれがあるという問題が、本発明者らの鋭意検討によって見出された。   However, when the output laser light intensity of the laser device is extremely high, the temperature of the optical connector provided at the tip of the delivery optical fiber becomes extremely high and may be damaged. It was found.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光コネクタの破損を防止できる反射戻り光の処理構造体およびこれを用いたレーザ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a reflected return light processing structure capable of preventing the optical connector from being damaged, and a laser device using the same.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、光コネクタと光アイソレータとの間に接続され、前記光アイソレータからの反射戻り光を処理する反射戻り光の処理構造体であって、前記光アイソレータの入力側に入力される光を通過させるとともに、前記光の進行方向に対して傾斜した方向に進行する前記光アイソレータからの反射戻り光の光線の少なくとも一部を遮って該反射戻り光を吸収する突起部を有する処理部材を備える。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a reflected return light processing structure according to the present invention is connected between an optical connector and an optical isolator, and processes the reflected return light from the optical isolator. A reflected return light processing structure, which transmits light input to the input side of the optical isolator and transmits reflected light from the optical isolator that travels in a direction inclined with respect to the traveling direction of the light. A processing member having a projection that blocks at least part of the light beam and absorbs the reflected return light.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記突起部は、管状の前記処理部材の内周に沿って形成されている。   In the reflected return light processing structure according to the present invention as set forth in the invention described above, the protrusion is formed along the inner periphery of the tubular processing member.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記光アイソレータの入力側に入力される光の進行方向に沿って連結された複数の前記処理部材を備える。   The reflected return light processing structure according to the present invention includes a plurality of the processing members connected along the traveling direction of the light input to the input side of the optical isolator in the above invention.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記処理部材は黒アルマイト処理されたアルミニウムからなる。   In the reflected return light processing structure according to the present invention, the processing member is made of aluminum which is black anodized.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記光アイソレータと前記処理部材との間に設けられた延長部材を備える。   The reflected return light processing structure according to the present invention further includes an extension member provided between the optical isolator and the processing member.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記光コネクタ側の前記処理部材に設けられた放熱部材を備える。   In the above invention, the reflected return light processing structure according to the present invention further includes a heat dissipation member provided on the processing member on the optical connector side.

また、本発明に係る反射戻り光の処理構造体は、上記発明において、前記処理部材を取り囲むように設けられた放熱部材を備える。   The reflected return light processing structure according to the present invention further includes a heat dissipating member provided so as to surround the processing member.

また、本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光源に接続し、前記レーザ光を伝送するデリバリ光ファイバと、前記デリバリ光ファイバに接続し、前記デリバリ光ファイバを伝送した前記レーザ光を出力する光コネクタと、前記光コネクタに接続した、上記発明の反射戻り光の処理構造体と、前記反射戻り光の処理構造体に接続した光アイソレータと、を備える。   The laser device according to the present invention includes a laser light source that outputs laser light, a delivery optical fiber that is connected to the laser light source and transmits the laser light, and is connected to the delivery optical fiber, and the delivery optical fiber is connected to the laser light source. An optical connector for outputting the transmitted laser light, a reflected return light processing structure connected to the optical connector, and an optical isolator connected to the reflected return light processing structure.

本発明によれば、光コネクタの破損を防止できるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to prevent the optical connector from being damaged.

図1は、実施の形態1に係る処理構造体を適用したレーザ装置の模式的な構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser apparatus to which the processing structure according to the first embodiment is applied. 図2は、図1に示す処理構造体の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the processing structure shown in FIG. 図3は、実施の形態2に係る処理構造体の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the processing structure according to the second embodiment. 図4は、実施例および比較例での、光コネクタの温度の時間変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a temporal change in the temperature of the optical connector in the example and the comparative example. 図5は、実施の形態3に係る処理構造体の模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the processing structure according to the third embodiment. 図6は、実施の形態4に係る処理構造体の模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the processing structure according to the fourth embodiment. 図7は、実施の形態5に係る処理構造体の模式的な断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the processing structure according to the fifth embodiment.

以下に、図面を参照して本発明に係る反射戻り光の処理構造体およびレーザ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。   Embodiments of a reflected return light processing structure and a laser apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals as appropriate. In addition, it should be noted that the drawings are schematic, and the thicknesses and ratios of the layers may differ from actual ones. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained. Therefore, specific dimensions should be determined in consideration of the following description.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る処理構造体を適用したレーザ装置の模式的な構成図である。図1に示すように、レーザ装置100は、レーザ光源10と、デリバリ光ファイバ20と、光コネクタ30と、反射戻り光の処理構造体(以下、処理構造体)40と、光アイソレータ50とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser apparatus to which the processing structure according to the first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the laser apparatus 100 includes a laser light source 10, a delivery optical fiber 20, an optical connector 30, a reflected return light processing structure (hereinafter, processing structure) 40, and an optical isolator 50. I have.

レーザ光源10は、たとえば希土類金属元素であるイッテルビウム(Yb)が添加されダブルクラッド型光ファイバを用いた光ファイバレーザである。このレーザ光源10は、たとえば波長が約1080nmで強度が100W以上、たとえば300Wのレーザ光を出力する。なお、レーザ光源10は、光ファイバレーザに限らず、固体レーザやガスレーザ等でもよい。   The laser light source 10 is an optical fiber laser using, for example, a double-clad optical fiber to which ytterbium (Yb), which is a rare earth metal element, is added. The laser light source 10 outputs laser light having a wavelength of about 1080 nm and an intensity of 100 W or more, for example, 300 W. The laser light source 10 is not limited to an optical fiber laser, and may be a solid laser or a gas laser.

デリバリ光ファイバ20は、レーザ光源10に接続されており、レーザ光源が出力するレーザ光をシングルモードまたはマルチモードで伝送するものである。   The delivery optical fiber 20 is connected to the laser light source 10 and transmits laser light output from the laser light source in a single mode or a multimode.

光コネクタ30は、デリバリ光ファイバ20の先端に接続している。光コネクタ30は、金属からなる筐体内に光学系を備えており、デリバリ光ファイバ20を伝送したレーザ光をコリメート光または集光して出力する。   The optical connector 30 is connected to the tip of the delivery optical fiber 20. The optical connector 30 includes an optical system in a metal housing, and outputs collimated light or condensed laser light transmitted through the delivery optical fiber 20.

処理構造体40は、光コネクタ30に接続している。処理構造体40は光コネクタ30から出力したレーザ光を通過させる。処理構造体40については後に詳述する。   The processing structure 40 is connected to the optical connector 30. The processing structure 40 allows the laser beam output from the optical connector 30 to pass through. The processing structure 40 will be described in detail later.

光アイソレータ50は、処理構造体40に接続している。光アイソレータ50は、使用時には、レーザ加工を行う加工対象である、例えば金属からなる板材Pに対向して配置される。光アイソレータ50は、処理構造体40を通過したレーザ光を透過し、レーザ光L1として出力する。出力されたレーザ光L1は、板材Pに到達してたとえば板材Pを溶断する。これによって板材Pは加工される。   The optical isolator 50 is connected to the processing structure 40. In use, the optical isolator 50 is disposed so as to face a plate material P made of, for example, metal, which is a processing target for laser processing. The optical isolator 50 transmits the laser beam that has passed through the processing structure 40 and outputs the laser beam as the laser beam L1. The output laser beam L1 reaches the plate material P and melts the plate material P, for example. Thus, the plate material P is processed.

ここで、板材Pに到達したレーザ光L1が板材Pによって反射し、反射戻り光RL1として光アイソレータ50に戻る場合がある。反射戻り光RL1の強度はレーザ光L1の強度の略100%に達する場合がある。この場合、光アイソレータ50の作用によって、反射戻り光RL1が光コネクタ30およびデリバリ光ファイバ20を介してレーザ光源10に戻ることが防止される。   Here, the laser light L1 that has reached the plate material P may be reflected by the plate material P and returned to the optical isolator 50 as reflected return light RL1. The intensity of the reflected return light RL1 may reach approximately 100% of the intensity of the laser light L1. In this case, the action of the optical isolator 50 prevents the reflected return light RL1 from returning to the laser light source 10 via the optical connector 30 and the delivery optical fiber 20.

つぎに、処理構造体40の構成と作用とについて具体的に説明する。図2は、図1に示す処理構造体の模式的な断面図である。図2に示すように、処理構造体40は、複数の処理部材41と、接合部42とを備えている。本実施の形態1に係る処理構造体40では処理部材41の数は19である。   Next, the configuration and operation of the processing structure 40 will be specifically described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the processing structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, the processing structure 40 includes a plurality of processing members 41 and a joining portion 42. In the processing structure 40 according to the first embodiment, the number of processing members 41 is 19.

処理部材41は管状であって、内側に突起部41aが形成されている。この突起部41aは各処理部材41の内周に沿って内周の全周にわたって形成されている。各処理部材41は互いに嵌合しながら、レーザ光L1の進行方向に沿って連結して処理構造体40を構成している。各突起部41aの内径はいずれも略同一であり、少なくとも光コネクタ30から出力されるレーザ光L1と干渉しないような内径に設定されている。したがって、レーザ光L1はほとんど減衰することなく、たとえばその光強度の99%以上が処理構造体40を通過することができる。   The processing member 41 is tubular and has a protrusion 41a on the inside. The protrusion 41 a is formed along the inner periphery of each processing member 41 over the entire inner periphery. The processing members 41 are connected to each other along the traveling direction of the laser light L <b> 1 while being fitted to each other to constitute the processing structure 40. The inner diameters of the protrusions 41a are substantially the same, and are set to an inner diameter that does not interfere with at least the laser light L1 output from the optical connector 30. Therefore, the laser beam L1 hardly attenuates, and for example, 99% or more of the light intensity can pass through the processing structure 40.

接合部42は、連結した処理部材41と光コネクタ30との間に配置され、かつ処理部材41および光コネクタ30のそれぞれと嵌合するように構成されている。処理部材41および接合部42は、表面に光吸収のための黒色アルマイト処理を施したアルミニウム等の金属からなる。黒色アルマイト処理によって、レーザ光L1の波長においてたとえば約80%以上の光吸収率を実現できる。   The joining portion 42 is disposed between the connected processing member 41 and the optical connector 30 and is configured to be fitted to each of the processing member 41 and the optical connector 30. The processing member 41 and the joining portion 42 are made of a metal such as aluminum whose surface is subjected to black alumite treatment for light absorption. By the black alumite treatment, a light absorption rate of, for example, about 80% or more can be realized at the wavelength of the laser light L1.

つぎに、処理構造体40の作用について具体的に説明する。まず、光コネクタ30から出力されたレーザ光L1は、処理構造体40の中心軸Xに沿って処理構造体40内を通過する。レーザ光L1はさらに光アイソレータ50の光学部50aを透過して出力し、図1に示す板材Pに到達する。   Next, the operation of the processing structure 40 will be specifically described. First, the laser light L <b> 1 output from the optical connector 30 passes through the processing structure 40 along the central axis X of the processing structure 40. The laser light L1 further passes through and outputs the optical part 50a of the optical isolator 50, and reaches the plate material P shown in FIG.

板材Pから反射された反射戻り光RL1が光アイソレータ50に戻ると、光アイソレータ50の作用によって、反射戻り光RL1が光コネクタ30およびデリバリ光ファイバ20を介してレーザ光源10に戻ることが防止される。   When the reflected return light RL1 reflected from the plate member P returns to the optical isolator 50, the action of the optical isolator 50 prevents the reflected return light RL1 from returning to the laser light source 10 via the optical connector 30 and the delivery optical fiber 20. The

ところが、光アイソレータ50の光学部50aは、通常複屈折性結晶を用いて構成され、複屈折性結晶のウォークオフ(walk-off)効果を利用し光アイソレータの機能を実現している。そのため、光アイソレータ50に戻ってきた反射戻り光RL1は、光アイソレータ50の光学部50aを通過した後に、レーザ光L1が伝搬してきた方向(中心軸Xの方向)には戻らないものの、中心軸Xに対して傾斜した方向に進行することになる。上述したように、この反射戻り光RL1はレーザ光L1の強度の略100%の強度、たとえば300Wとなる場合がある。したがって、この反射戻り光RL1は、中心軸Xに対して傾斜した方向に進行して光コネクタ30まで到達すると、光コネクタ30の筐体に当たってこれを温度上昇させ、光コネクタ30を損傷する場合がある。   However, the optical unit 50a of the optical isolator 50 is usually configured using a birefringent crystal, and realizes the function of the optical isolator using the walk-off effect of the birefringent crystal. For this reason, the reflected return light RL1 that has returned to the optical isolator 50 does not return to the direction in which the laser light L1 has propagated (the direction of the central axis X) after passing through the optical unit 50a of the optical isolator 50. The travel proceeds in a direction inclined with respect to X. As described above, the reflected return light RL1 may be about 100% of the intensity of the laser light L1, for example, 300 W. Therefore, when the reflected return light RL1 travels in a direction inclined with respect to the central axis X and reaches the optical connector 30, the reflected return light RL1 hits the housing of the optical connector 30 to increase the temperature thereof and damage the optical connector 30 in some cases. is there.

これに対して、このレーザ装置100では、光アイソレータ50と光コネクタ30との間に本実施の形態1に係る処理構造体40を設けている。その結果、中心軸Xに対して傾斜した方向に進行する反射戻り光RL1は、処理部材41の突起部41aによってその光線の一部が遮られて乱反射および吸収され、徐々にその強度が減衰する。その結果、仮に反射戻り光RL1が光コネクタ30の筐体に当たったとしても、その強度は十分に減衰されるので、光コネクタ30の温度上昇が抑制され、損傷が防止される。   On the other hand, in the laser apparatus 100, the processing structure 40 according to the first embodiment is provided between the optical isolator 50 and the optical connector 30. As a result, the reflected return light RL1 traveling in a direction inclined with respect to the central axis X is partially reflected and absorbed by the projection 41a of the processing member 41 so that it is irregularly reflected and absorbed, and its intensity gradually attenuates. . As a result, even if the reflected return light RL1 hits the housing of the optical connector 30, its strength is sufficiently attenuated, so that the temperature rise of the optical connector 30 is suppressed and damage is prevented.

また、この処理構造体40では、各処理部材41の突起部41aの内径はいずれも略同一である。したがって、図2にも示すように、光アイソレータ50側の処理部材41の突起部41aは、反射戻り光RL1の光線を遮る面積が小さく、光コネクタ30側の処理部材41の突起部41aになるにつれて、反射戻り光RL1の光線を遮る面積が大きくなっていく。逆に、反射戻り光RL1は光アイソレータ50側では強度が高く、光コネクタ30側に進行するにつれて強度が低くなっていく。このように、反射戻り光RL1の強度と突起部41aによって遮られる面積との大小関係が、反射戻り光RL1の進行方向に沿って逆になっていることによって、各処理部材41において吸収される光量およびそれに伴う温度上昇の差が小さくなる。その結果、処理構造体40内での温度分布の差もより小さくなる。これによって、処理構造体40の光処理能力の低下が抑制される。   In this processing structure 40, the inner diameters of the protrusions 41a of the processing members 41 are substantially the same. Therefore, as shown in FIG. 2, the protrusion 41a of the processing member 41 on the optical isolator 50 side has a small area that blocks the light beam of the reflected return light RL1, and becomes the protrusion 41a of the processing member 41 on the optical connector 30 side. Accordingly, the area that blocks the light beam of the reflected return light RL1 increases. Conversely, the reflected return light RL1 has a high intensity on the optical isolator 50 side and decreases in intensity as it travels to the optical connector 30 side. As described above, the magnitude relationship between the intensity of the reflected return light RL1 and the area blocked by the protrusion 41a is reversed along the traveling direction of the reflected return light RL1, and thus is absorbed by each processing member 41. The difference between the amount of light and the accompanying temperature rise is reduced. As a result, the difference in temperature distribution within the processing structure 40 is also reduced. As a result, a decrease in the light processing capability of the processing structure 40 is suppressed.

以上説明したように、このレーザ装置100では、光アイソレータ50と光コネクタ30との間に本実施の形態1に係る処理構造体40を設けているので、光コネクタ30の温度上昇が抑制され、損傷が防止される。   As described above, in the laser device 100, since the processing structure 40 according to the first embodiment is provided between the optical isolator 50 and the optical connector 30, an increase in the temperature of the optical connector 30 is suppressed, Damage is prevented.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る処理構造体40Aの模式的な断面図である。図3に示すように、処理構造体40Aは、図2に示した処理部材41と接合部42とを備えた処理構造体40において、延長部材43をさらに備えたものである。延長部材43は、連結した処理部材41と光アイソレータとの間に設けられている。延長部材43は例えば円管形状を有している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a processing structure 40A according to Embodiment 2 of the present invention. As illustrated in FIG. 3, the processing structure 40 </ b> A is the processing structure 40 including the processing member 41 and the joint portion 42 illustrated in FIG. 2, and further includes an extension member 43. The extension member 43 is provided between the connected processing member 41 and the optical isolator. The extension member 43 has, for example, a circular tube shape.

この処理構造体40Aでは、光アイソレータ50の光学部50aを通過した反射戻り光RL1の、レーザ光L1の進行方向(すなわち中心軸X)に対する傾斜角度は処理構造体40の場合と同様である。しかしながら、この処理構造体40Aでは、延長部材43を備えることによって、各処理部材41の突起部41aが反射戻り光RL1の光線を遮る面積が、処理構造体40の場合よりも大きくなる。したがって、反射戻り光RL1をより一層吸収し、処理することができる。また、延長部材43をアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で構成すれば、反射戻り光RL1の吸収に伴って発生する各処理部材41の熱が延長部材43によって放熱されるので、処理構造体40Aの光処理能力はより向上する。これによって、より高強度のレーザ光L1をより長時間にわたって使用することができる。   In this processing structure 40A, the inclination angle of the reflected return light RL1 that has passed through the optical unit 50a of the optical isolator 50 with respect to the traveling direction of the laser light L1 (that is, the central axis X) is the same as in the processing structure 40. However, in this processing structure 40A, by providing the extension member 43, the area where the projection 41a of each processing member 41 blocks the light beam of the reflected return light RL1 becomes larger than in the case of the processing structure 40. Therefore, the reflected return light RL1 can be further absorbed and processed. If the extension member 43 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum, the heat of each processing member 41 generated along with the absorption of the reflected return light RL1 is dissipated by the extension member 43. The light processing capability of 40A is further improved. As a result, the laser beam L1 having a higher intensity can be used for a longer time.

つぎに、本発明の実施例として、実施の形態2の構成の処理構造体を作製し、これを光アイソレータと光コネクタとの間に接続した。そして、光アイソレータの出力側から反射戻り光を模擬したレーザ光を入力しながら、光コネクタの筐体の温度を測定した。一方、比較例として、光アイソレータと光コネクタとを、接続部材によって直接的に接続し、光アイソレータの出力側からレーザ光を入力しながら、光コネクタの筐体の温度を測定した。   Next, as an example of the present invention, a processing structure having the configuration of the second embodiment was manufactured and connected between the optical isolator and the optical connector. Then, the temperature of the housing of the optical connector was measured while inputting a laser beam that simulated the reflected return light from the output side of the optical isolator. On the other hand, as a comparative example, the optical isolator and the optical connector were directly connected by a connecting member, and the temperature of the optical connector casing was measured while inputting laser light from the output side of the optical isolator.

なお、光アイソレータとしてEOT(Electro-Optics Technology)社製の光アイソレータを使用した。また、デリバリ光ファイバおよび光コネクタとしてオプトスカンド社の光コネクタ付のQCS光ファイバケーブルを使用した。また、処理構造体として、黒色アルマイト処理を施したアルミニウムからなる処理部材、接合部、延長部材を備えたものを使用した。処理部材の外径は40mm、内径は28mm、突起部の内径は9mmとした。処理部材の厚さは15mmとした。27個の処理部材を連結し、延長部材の長さを300mmとした。また、レーザ光の波長は約1080nm、強度は約22Wとした。   An optical isolator manufactured by EOT (Electro-Optics Technology) was used as the optical isolator. Further, as a delivery optical fiber and an optical connector, a QCS optical fiber cable with an optical connector manufactured by Optoscand was used. Moreover, what was provided with the process member which consists of aluminum which performed the black alumite process, the junction part, and the extension member was used as a process structure. The outer diameter of the processing member was 40 mm, the inner diameter was 28 mm, and the inner diameter of the protrusion was 9 mm. The thickness of the processing member was 15 mm. Twenty-seven processing members were connected, and the length of the extension member was 300 mm. The wavelength of the laser beam was about 1080 nm and the intensity was about 22W.

図4は、実施例および比較例での、光コネクタの温度の時間変化を示す図である。なお、横軸の時間はレーザ光の入力開始時間をゼロ秒としている。また、縦軸は、強度が22Wのレーザ光の入力による温度を、300Wのレーザ光を入力した場合に換算して示している。図4に示すように、比較例の場合はレーザ光の入力開始後に光コネクタの温度が急激に上昇し、100秒経過より前に320℃以上に達すると換算された。一方、実施例の場合はレーザ光の入力開始後も、光コネクタの温度は殆ど上昇せず、800秒経過後でも50℃以下であると換算された。   FIG. 4 is a diagram illustrating a temporal change in the temperature of the optical connector in the example and the comparative example. The time on the horizontal axis indicates that the laser beam input start time is zero seconds. In addition, the vertical axis indicates the temperature when an intensity of 22 W laser light is input in terms of the case where a 300 W laser light is input. As shown in FIG. 4, in the case of the comparative example, the temperature of the optical connector increased rapidly after the start of laser light input, and was converted when it reached 320 ° C. or more before 100 seconds had elapsed. On the other hand, in the case of the example, the temperature of the optical connector hardly increased even after the start of laser light input, and was converted to 50 ° C. or less even after 800 seconds.

通常、レーザ加工の場合は、レーザ光を出力する時間は数十秒〜数百秒である。また、光コネクタは50℃以下の温度に保つことが好ましい。したがって、図4の結果から、実施例の場合は、光アイソレータの出力側から反射戻り光として強度300Wのレーザ光が入力したとしても、処理構造体によって光コネクタの温度上昇を好適に抑制することができることが確認された。   Usually, in the case of laser processing, the time for outputting laser light is several tens of seconds to several hundreds of seconds. The optical connector is preferably maintained at a temperature of 50 ° C. or lower. Therefore, from the result of FIG. 4, in the case of the example, even if laser light having an intensity of 300 W is input as reflected return light from the output side of the optical isolator, the processing structure suitably suppresses the temperature rise of the optical connector It was confirmed that

(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3に係る処理構造体40Bの模式的な断面図である。図5に示すように、処理構造体40Bは、図3に示した処理部材41、接合部42、および延長部材43を備えた処理構造体40Aにおいて、放熱部材44をさらに備えたものである。放熱部材44は、連結した処理部材41の光コネクタ30側に設けられている。放熱部材44はたとえば円管形状を有しており、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で構成されている。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a processing structure 40B according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 5, the processing structure 40 </ b> B further includes a heat radiating member 44 in the processing structure 40 </ b> A including the processing member 41, the joint 42, and the extension member 43 shown in FIG. 3. The heat dissipation member 44 is provided on the optical connector 30 side of the connected processing member 41. The heat radiating member 44 has, for example, a circular tube shape and is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum.

この処理構造体40Bでは、さらに放熱部材44が光コネクタ30側に設けられているので、処理構造体40Aの効果に加え、光コネクタ30の温度上昇を一層抑制することができる。これによって、より高強度のレーザ光L1をより長時間にわたって使用することができる。   In this processing structure 40B, since the heat radiation member 44 is further provided on the optical connector 30 side, the temperature rise of the optical connector 30 can be further suppressed in addition to the effect of the processing structure 40A. As a result, the laser beam L1 having a higher intensity can be used for a longer time.

(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4に係る処理構造体40Cの模式的な断面図である。図6に示すように、処理構造体40Cは、図3に示した処理部材41、接合部42、および延長部材43を備えた処理構造体40Aにおいて、放熱部材45をさらに備えたものである。放熱部材45は、連結した処理部材41を取り囲む管形状を有しており、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で構成されている。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a processing structure 40C according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 6, the processing structure 40 </ b> C further includes a heat dissipation member 45 in the processing structure 40 </ b> A including the processing member 41, the joining portion 42, and the extension member 43 shown in FIG. 3. The heat radiating member 45 has a tube shape surrounding the connected processing members 41 and is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum.

この処理構造体40Cでは、さらに放熱部材45によって各処理部材41の熱が放熱されるので、処理構造体40Aの効果に加え、処理構造体40Cの光処理能力はより向上する。これによって、より高強度のレーザ光L1をより長時間にわたって使用することができる。   In this processing structure 40C, the heat of each processing member 41 is further radiated by the heat dissipation member 45, so that the optical processing capability of the processing structure 40C is further improved in addition to the effects of the processing structure 40A. As a result, the laser beam L1 having a higher intensity can be used for a longer time.

(実施の形態5)
図7は、本発明の実施の形態5に係る処理構造体40Dの模式的な断面図である。図7に示すように、処理構造体40Dは、1つの処理部材41、接合部42、および延長部材43を備えたものである。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a processing structure 40D according to Embodiment 5 of the present invention. As shown in FIG. 7, the processing structure 40 </ b> D includes one processing member 41, a joining portion 42, and an extension member 43.

この処理構造体40Dのように、内側に突起部41aが形成された1つの処理部材41を備える構成でもよい。処理構造体に備えられる処理部材41の数は、特に限定されず、レーザ光L1の強度、想定される反射戻り光RL1の強度、レーザ加工の時間、延長部材43や放熱部材44、45の放熱能力、および光コネクタ30の温度の上限値等に応じて、光コネクタ30が温度上昇して損傷しない程度に反射戻り光RL1が減衰されるように設定することができる。   Like this process structure 40D, the structure provided with the one process member 41 in which the protrusion part 41a was formed inside may be sufficient. The number of processing members 41 provided in the processing structure is not particularly limited, and the intensity of the laser light L1, the assumed intensity of the reflected return light RL1, the time of laser processing, the heat dissipation of the extension member 43 and the heat dissipation members 44 and 45. Depending on the capability, the upper limit value of the temperature of the optical connector 30, and the like, the reflected return light RL1 can be set to be attenuated to such an extent that the temperature of the optical connector 30 is not increased and damaged.

なお、上記実施の形態では、突起部が処理部材の内周の全周にわたって形成されているが、突起部は反射戻り光を遮ることができるような内周上の位置に形成されていればよいので、必ずしも内周の全周にわたって形成されていなくてもよく、たとえば一部に形成されていてもよい。   In the above embodiment, the protrusion is formed over the entire inner periphery of the processing member. However, if the protrusion is formed at a position on the inner periphery that can block the reflected return light. Since it is good, it does not necessarily need to be formed over the entire inner periphery, for example, it may be formed in part.

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み替えて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態4において、実施の形態3の放熱部材44を備えるようにしてもよい。または、実施の形態3〜5から延長部材43を削除してもよい。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の代替実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。   Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What comprised each component of said each embodiment suitably was also included in this invention. For example, in the fourth embodiment, the heat radiating member 44 of the third embodiment may be provided. Or you may delete the extending member 43 from Embodiment 3-5. In addition, other alternative embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the present invention.

10 レーザ光源
20 デリバリ光ファイバ
30 光コネクタ
40、40A、40B、40C、40D 処理構造体
41 処理部材
41a 突起部
42 接合部
43 延長部材
44、45 放熱部材
50 光アイソレータ
50a 光学部
100 レーザ装置
L1 レーザ光
P 板材
RL1 反射戻り光
X 中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser light source 20 Delivery optical fiber 30 Optical connector 40, 40A, 40B, 40C, 40D Processing structure 41 Processing member 41a Protrusion part 42 Joining part 43 Extension member 44, 45 Heat radiation member 50 Optical isolator 50a Optical part 100 Laser apparatus L1 Laser Light P Plate material RL1 Reflected return light X Central axis

Claims (8)

光コネクタと光アイソレータとの間に接続され、前記光アイソレータからの反射戻り光を処理する反射戻り光の処理構造体であって、
前記光アイソレータの入力側に入力される光を通過させるとともに、前記光の進行方向に対して傾斜した方向に進行する前記光アイソレータからの反射戻り光の光線の少なくとも一部を遮って該反射戻り光を吸収する突起部を有する処理部材を備えることを特徴とする反射戻り光の処理構造体。
A reflected return light processing structure that is connected between an optical connector and an optical isolator and processes reflected return light from the optical isolator,
The light input to the input side of the optical isolator is allowed to pass, and at least part of the light beam of reflected return light from the optical isolator traveling in a direction inclined with respect to the traveling direction of the light is blocked to return the reflected light. A reflected return light processing structure comprising a processing member having a protrusion that absorbs light.
前記突起部は、管状の前記処理部材の内周に沿って形成されていることを特徴とする請求項1に記載の反射戻り光の処理構造体。   2. The reflected return light processing structure according to claim 1, wherein the protrusion is formed along an inner periphery of the tubular processing member. 前記光アイソレータの入力側に入力される光の進行方向に沿って連結された複数の前記処理部材を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の反射戻り光の処理構造体。   The reflected return light processing structure according to claim 1, further comprising a plurality of the processing members coupled along a traveling direction of light input to an input side of the optical isolator. 前記処理部材は黒アルマイト処理されたアルミニウムからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の反射戻り光の処理構造体。   4. The reflected return light processing structure according to claim 1, wherein the processing member is made of aluminum subjected to black alumite treatment. 5. 前記光アイソレータと前記処理部材との間に設けられた延長部材を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の反射戻り光の処理構造体。   5. The reflected return light processing structure according to claim 1, further comprising an extending member provided between the optical isolator and the processing member. 6. 前記光コネクタ側の前記処理部材に設けられた放熱部材を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の反射戻り光の処理構造体。   The reflected return light processing structure according to any one of claims 1 to 5, further comprising a heat dissipating member provided on the processing member on the optical connector side. 前記処理部材を取り囲むように設けられた放熱部材を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の反射戻り光の処理構造体。   The reflected return light processing structure according to any one of claims 1 to 6, further comprising a heat radiating member provided so as to surround the processing member. レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源に接続し、前記レーザ光を伝送するデリバリ光ファイバと、
前記デリバリ光ファイバに接続し、前記デリバリ光ファイバを伝送した前記レーザ光を出力する光コネクタと、
前記光コネクタに接続した、請求項1〜7のいずれか一つに記載の反射戻り光の処理構造体と、
前記反射戻り光の処理構造体に接続した光アイソレータと、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
A laser light source for outputting laser light;
A delivery optical fiber connected to the laser light source and transmitting the laser light;
An optical connector connected to the delivery optical fiber and outputting the laser light transmitted through the delivery optical fiber;
The reflected return light processing structure according to any one of claims 1 to 7, which is connected to the optical connector;
An optical isolator connected to the reflected return light processing structure;
A laser device comprising:
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