ファイバーレーザーとは光ファイバー内で特定波長の光を増幅させることにより、小型、高効率、高信頼性、高ビーム品質そして高出力の全てを実現できる理想的なレーザーです。
ＹＡＧではＹＡＧ結晶を用いていますが、ファイバーレーザーでは、レーザー媒質に希土類元素であるYb（イッテルビウム）がドープされているファイバーを用います。
どちらも近赤外波長ですが発振の原理が異なります。ＹＡＧの不安定要素である熱レンズが無く、多くの利点があります。
ファイバーレーザーとYAGレーザーの発振器構成比較
ファイバーレーザーは共振器ミラーではなく、FBG（Fiber Bragg Grating:ファイバーブラッググレーティング）を用いている。このFBGが共振器ミラー的役割をはたしています。
ファイバーレーザー発振器構成の特徴
- 共振器ミラー等の光学調整が不要
- 励起光をYbが添加されたコアファイバーに伝搬させます。そして励起光がYbを励起し、FBGで増幅させています。つまり共振器がファイバーの中にあるので発振がずれる事はありません。
- 重要な発振部分にミラーやレンズ無いのでメンテナンスが不要
- 発振部分はファイバー内になり、融着されています。空間に露出している光学部品がない為、重要部分のメンテナンスは要りません。
- YAGレーザーに比べ発振効率が良い為、省エネになる
- YAGレーザーのランプ励起式のエネルギ変換効率は約3%になります。それに比べファイバーレーザーはエネルギ変換効率が約30%ほどとなり、YAGレーザーに比べ、エネルギ変換効率が約3倍良くなります。
ファイバーレーザーの優位点
- ビームが高品質の為、スポット径を小さくするができ、細く深い高速加工が可能です。
- 高反射材や難しい溶接材料に対して、安定した加工が可能。
- エネルギー変換効率が良い為、少ない電力でレーザー光を作れ、省エネにもなる。
- 小型軽量化が可能（電源が小さく、発振器スペースも小さい）。
- 長焦点で可能ができる。
ビーム品質とは
共振器からでたレーザー光は一定の角度で広がっていきますが、その広がり角は共振器の種類によって様々です。それを評価するためにBPPが用いられています。（Beam Parameter Product）
そのBPPこそレーザーの広がり角=ビーム品質となります。単位は 、【mm mrad】で表されます。
BPPは、ビーム径とビーム発散角の積になります。つまりレーザー光を出射するファイバーコア半径とビームの拡がり角の積で、この数値が小さければ小さいほど集光性に優れ、ビーム品質が良いとされています。
ビーム品質が良いと溶接時のスポット径を小さくする事ができます。同じ出力のレーザー発振器であっても、ビーム品質の違いによって材料への照射パワー密度が異なります。そのため溶接した場合、溶込み深さ、溶込み形状に違いがでてきます。
レーザー溶接の場合、ワーク形状や材質、生産タクトによって『ＹＡＧレーザー溶接』と『ファイバーレーザー溶接』の選択があり、費用対効果を含めて検討する事が重要です。
