オールファイバビーム品質調整力を持つファイバレーザ
新開発のファイバレーザは､オールファイバ機構を利用してレーザ出力ファイバから直接ビーム特性をリアルタイム調整する｡
レーザは､材料加工､製造､センシング､防衛､科学的アプリケーションに不可欠のツールになっている｡この成功は､いくつかの領域でレーザの性能が向上したからである｡平均パワーやピークパワー ､波長集束､時間的な多様性（パルス幅と周波数､精巧な波形）､効率､出力安定性､長期信頼性､保守要件､運用コストの改善である｡
ファイバレーザは､これらの進歩のいくつかを可能にする点で特に重要であり､現在､大量生産を必要とする産業、微細加工アプリケーションの多くで優位を占めている｡その持ち前の効率と信頼性に加えて､ファイバレーザは､当然､加工ヘッドへのファイバデリバリが可能であり､レーザや工作機械のフリースペースオプティクスの負荷を最小化する｡
上のレーザ特性と対照的に､従来レーザのビーム空間特性は､相対的に最適化されておらず､柔軟ではない｡アプリケーションによっては､回折限界ビーム品質（ガウシアン空間プロファイルに近いM2≈1）を必要とするものがある｡一方､より低いビーム品質や異なるビーム形状（近視野空間プロファイル）､発散プロファイル､伝搬特性を必要とするものもある｡
ビーム品質調整が必要とされる理由
例えば､金属切断（最大の産業アプリケーション）では､相対的に高ビーム品質のスモールビームが薄い材料では最高速度となるが､最大厚は､結果的に小切断カーフの制約を受けることになる｡それが溶融物の放出を阻害するからである｡より大きくて分散が大きなビーム（ビーム品質低下）により､厚板の切断が可能になるが､薄板にはスピードペナルティが付随する｡溶接では､厚い接続の場合､高ビーム品質によって深い溶け込み｢キーホール｣溶接となり､生産性が最大化する｡それに対して､より大きくて低ビーム品質のスポットは､薄い部品で滑らかできれいな溶接のための浅い伝導溶接となる｡さらに､特殊なビーム形状は､ワークピースの熱溶着と温度勾配に影響を与える｡ガウシアンビームと違い､フラットトップビームは､均一照射により加工の過不足を防ぎ､円環形､つまりドーナツ形状のビームは､アプリケーションによっては加工品質を改善することが知られている｡
ほとんどのレーザは､固定ビーム特性である｡ビームは､屈折､反射､回折光学系により異なるフォーマットに変更可能である｡固定ビームシステムのレーザベースの加工装置は､限られた範囲の加工､材料にしか対処できないので､妥協の性能､つまり制限的なジョッブミックスとなる｡例えば､小ビームの金属切断装置は､厚板を切断することはできない、それに対して､大きなビームの加工装置は薄板の切断では､経済的ではない｡
ビーム特性の可変性は､プロセス最適化と装置の多様性を実現するには､極めて望ましい｡一定レベルのビーム調整ができるさまざまなアプローチが開発されている｡ズームレンズ､取替可能な回折光学素子､デフォーマブルミラー ､ビームコンバイナ､（ファイバデリバリレーザ用）ファイバとファイバのカプラや､電動オプティクスを持つスイッチなどである｡これらのフリースペース光学アプローチには､いくつかの欠点がある｡
･ミスアラインメント､汚染､環境条件（温度､振動）の影響を受けやすい。
･システムコストと複雑性の増大。
･光損失。
･ハイパワーアプリケーションでは熱レンズが､ビーム品質や焦点位置に､パワーに依存した変化を起こす｡
･ズームレンズの場合､加工ヘッドのサイズと重量が増加する｡
フリースペースオプティクスに固有の問題に対処するために､ファイバベースのビームコンバイナを利用して､限定的なビームチューナビリティが実現されている｡こうしたシステムでは､フィーディングファイバが一般に､センターコアおよび環円コアで構成されており､溶融ファイバコンバイナにより､これら2つのコアに異なるレーザが入力される｡このアプローチは､フリースペースオプティクスを除去するという利点はあるが､他の欠点が出る｡
･ビーム設定の1つを除いて､すべてにおいて全レーザ出力を利用できないので、大幅なコスト増を招く｡すなわち､エンドユーザーは､そのプロセスで一般的に利用するよりも多くのレーザパワーを購入せざるを得ない｡
･領域間でパワーを分割すると｢融通が利かず｣､異なるプロセス､材料に対応するために変更できず､したがって加工装置の多様性が制限される｡
･利用できるビーム形状は限られている｡例えば､このアプローチでは､1つの円環ビームサイズと形状しか利用できない｡違う円環ビームを利用するには､ズームレンズ､もしくは他のオプティクスの追加が必要になり､ビーム統合技術の当初の利点を台無しにすることになる｡
ビーム調整のために利用できるオプションは､加工装置の複雑さ､コスト､性能､多様性､信頼性で大きな妥協を必要とするので､ほとんどのレーザベース加工装置は､依然として固定ビームを利用している｡
オールファイバ可変ビーム品質
米エヌライト社（nLIGHT）は先頃､Coronaという新しいファイバレーザを発売した｡これは､マルチキロワットレベルで素早くビーム品質を可変できる｡このファイバレーザは､新しいオールファイバ技術を利用して、レーザ出力ファイバから直接に､幅広いビーム形状とサイズを供給する｡いくつかのCorona対応金属切断装置を､大手の工作機械インテグレーターが発表している｡Coronaファイバレーザは現在､出力3 ～ 4kWが利用可能であり､14kWまでが実証されている｡
Coronaファイバレーザは､オールファイバ機構によりビーム品質を調整できる｡これには､以下のコンポーネントが含まれる｡
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出典元
http://ex-press.jp/wp-content/uploads/2019/07/ft_high-power.pdf