FIBER LASER TECHNOLOGUE


1.ファイバーレーザーの原理

 

◎定義:ファイバーレーザーは増幅媒質に光ファイバーを使った固体レーザー

◎構造:光ファイバーは、ダブルクラッド構造のものが使われている

    真ん中のコアには希土類元素(Yb, Er,. Er:Yb, Tm, Nd)がドープされている

    発光効率がいいYb(Ytterbiumイッテルビウム)を使用するのが一般的

◎原理:励起光はインナークラッド(Inner Clad)に入射

      ⇒アウタークラッド(Outer Clad)との境界で反射されながら伝搬するうちに希土類元素に吸収

      ⇒これにより、反転分布が生じて光が放出

      ⇒2つのミラー(入射側に高反射ミラー、出力側に低反射ミラー)間で反射を繰返す

      ⇒レーザーを発振

 

 

2.パルス発振ファイバーレーザーの構成例

 

◎構成例:MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)

◎主な用途:微細加工 (マーキング、薄板のパターニング、スクライビング等)

     ★連続発振 (CWContinuous Wave)の場合、溶接等の加工分野に適している

◎構造:シードLD (Seed Laser Diode)をパルスジェネレータでパルス発振させアンプで2段階増幅する構造

◎利点:パルス幅、繰返し周波数等をジェネレータで制御できる

 

 

3.ファイバーレーザーの特長とメリット

 

◎優れたビーム品質

  :M21でファイバー導光できる1μm出力 (CO2:10μmFIBER:1μm)

  :小さなスポットサイズにより高反射率の金属、高精細加工分野に最適 (CO21/10のスポットサイズ)

  :BPP (Beam Parameter Products:ビームパラメータ積)比較

    ⇒ Fiber 0.34mm m rad // CO2YAGYVO4 625mm m rad

  :DOF (Depth Of Field:焦点深度)比較

        200 micronsの場合、Fiber 58.8mm  // CO2YAGYVO4 0.83.3 mm

 

◎高出力

  :単一のLMA(Large Mode Area)ファイバーから1kWを超える出力

  :高い出力により高い加工スループット(Throughput:単位時間当たりの処理能力)を得られる

 

◎高効率

  :高効率のLD (Laser Diode)励起動作

  :3040%のWPE (Wall Plug Efficiency:壁コンセント効率)

     ⇒ CO2YAGYVO4の場合:WPE 1%~20

  :75%以上のOE (Optical Efficiency:光学効率)

     ⇒ CO2YAGYVO4の場合:OE 4%~50

  :低い保有コスト(Cost Of Ownership)、低いサービス要件 (Service Requirements)を実現

  :空冷動作が可能 (冷却による消費電力やメンテナンスが不要)

 

◎業界最長の発振器寿命

  :IPG PHOTONICS製の場合、100,000時間以上 (CO2YAGYVO4の場合:2,00020,000時間)

  :レーザーの停止時間 (MTBF:Mean Time Between Failure平均故障間隔)を短縮

 

◎高い信頼性

  :モノリシックな全ファイバー構造によりレーザーの寿命となるまでビーム品質は不変

  :メンテナンスフリー (定期的な発振器の交換不要、アライメント不要 等)

  :調整する共振器光学素子が無い

  :振動・衝撃に強く、業界唯一モバイルが可能