レーザービームの定義
ツールとしてレーザビームはあるプロパティにより特徴付けられます。レーザ光の基本特性は単色性（一波長）及び指向性（拡がり角の狭さ）です。通常の光とは異なり、レーザビームは非常に小さく集光できます。高出力パワー密度のレーザを組み合わせることで、高強度な集光ビームで材料を溶融又は気化させることができます。
材料加工分野でレーザは切断や溶接などに使用されます。レーザビームは材料と非接触で加工できるので、ドリル又はフライスヘッドのように加工中に劣化することはありません。発振器（レーザ装置）で発振したレーザビームはミラー又は光ファイバ技術を使用し加工ヘッドに入ります。ビームは加工レンズで集光し、焦点距離を調整します。集光ビームの典型的な特性は最小スポット径（焦点）及びコースティックの測定で見ることができます。コースティックで加工レンズから焦点近傍までのビーム径のビームパスを測定できます。
レーザ加工の重要なパラメータは、「レイリー長」で定義される「焦点深度」です。スポット径に対してビーム断面面積が2倍になるポイントまでの距離を示します。例えば、レイリー長とシートメタルの厚みをお互いに調整してレーザで切断した場合、直線状の切断面となります。シートメタルが厚すぎた場合は、切断面は丸みを帯びます。
ツールとしてのレーザビームは下記のように定義されます。
- レーザパワーは「強さ」又は「力」のツールとして表します。
- 加工品の表面上又は集光面でのビーム分布は「ツールヘッドの形状」を表します。
- 加工品の表面上又は集光面でのビーム径はツールの「鋭さ」又は「ツールの幅」を表します。
- 集光点のレイリー長は「ツールの長さ」を表します。
ビーム診断によるレーザの分析は加工中にレーザビームの相互作用を表示又は分析するため、上記4点のビームプロパティに注目し、不具合の原因特定をします。
