CN102844944A - 光源驱动装置以及光纤激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的激光二极管驱动装置（1）具备输出用于驱动激光二极管（LD1～LDn）的电压的可变DC电源（3）、流过电流If的电流驱动元件（4）、控制电流驱动元件（4）的ON/OFF以及电流If的大小的电流控制部（5）以及控制可变DC电源（3）的输出电压的电源控制部（7）。电源控制部（7）基于存储于存储器部（8）的If－Vf特性数据（D2）、电压下降特性数据（D3）以及Vds设定数据（D4），以电流驱动元件（4）的端子间电压与电流If的大小无关地成为恒定的方式，控制可变DC电源（3）的输出电压。

Description

光源驱动装置以及光纤激光装置
技术领域
本发明涉及驱动激励用激光二极管等半导体光源的光源驱动装置，以及具备该光源驱动装置的光纤激光装置。
背景技术
以往，在对金属板进行文字的刻印、金属的微小加工等的用途中，广泛使用光纤激光装置。光纤激光装置具备在纤芯中添加了稀土类元素的放大用光纤、出射激励光的激光二极管，通过利用激励光激励放大用光纤，来输出激光。
另外，光纤激光装置具备用于驱动激光二极管的激光二极管驱动装置。作为公开驱动激光二极管、发光二极管等半导体光源的光源驱动装置的文献，有专利文献1～3。
专利文献1公开了，在直流电源的输出电压比多个发光二极管的正向电压的合计高或者低的任一个情况下，也能够使恒定电流流过发光二极管的发光二极管驱动装置。另外，在专利文献1中还考虑了因温度引起的正向电压的变化、各个发光二极管每个的正向电压的偏差。另外，专利文献2公开了为了调整向多个发光二极管供给的电力，从输出侧进行反馈控制的发光二极管驱动装置。
并且，还开发出能够按照加工顺序自动地控制激光的输出ON/OFF的光纤激光装置。在这样的光纤激光装置中，除了使稳定地输出的激光为ON保持的运转以外，能够进行以某个周期（数百μsec～）使激光设为ON/OFF的运转，并且能够使该激光的输出按照光输出的每个ON期间进行变化。
图8是表示以往的光纤激光装置所具备的激光二极管驱动装置101的概略结构的框图。激光二极管驱动装置101是驱动串联连接的n个激光二极管LD1～LDn的装置，其具备DC电源102、电流驱动元件103、电流控制部104以及光纤激光控制部105。
DC电源102是恒压源，输出用于驱动激光二极管D1～LDn的电压Vcc。电流驱动元件103例如由N沟道型MOS晶体管构成，使电流If流过激光二极管LD1～LDn。
光纤激光控制部105基于预先设定的序列程序，将表示激光二极管LD1～LDn的光输出P以及输出持续时间t的序列控制信号赋予给电流控制部104。基于序列控制信号，电流控制部104向电流驱动元件103的栅极端子输出电流控制信号，控制电流驱动元件103的ON/OFF以及电流If的大小。
另外，在图8中，Rall表示由DC电源102、电流驱动元件103以及激光二极管LD1～LDn构成的电路中的、除去电流驱动元件103与激光二极管LD1～LDn之外的布线等的电阻。
这里，图9的（a）～（g）表示激光二极管LD1～LDn在ON期间T1输出光输出P1、在ON期间T2输出光输出P2（P1＜P2）时的、来自电流控制部104的电压控制信号、在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If等的波形。
图9的（a）表示电流控制部104输出的电流控制信号的波形（电流驱动元件103的栅极电压Vg）。光纤激光装置的光输出，由于与在激光二极管LD1～LDn中流动的电流值成正比例，因此电流控制信号的电压在ON期间T2与ON期间T1相比变高。
图9的（b）表示在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If的波形。在ON期间T2内的向栅极端子施加的施加电压Vg2比ON期间T1内的向栅极端子施加的施加电压Vg1高，因此ON期间T2内的电流If2比ON期间T1内的电流If1大。因此，如图9的（c）所示，关于激光二极管LD1～LDn的正向电压，ON期间T2内的正向电压Vf2a比ON期间T1内的正向电压Vf1a高。同样地，如图9的（d）所示，关于电阻Rall中的电压下降，ON期间T2内的电压下降Rall×If2比ON期间T1内的电压下降Rall×If1大。
图9的（e）表示DC电源102的输出电压Vcc的波形。DC电源102因为是恒压源所以电压值Vcc0为恒定。因此，电流驱动元件103的被控制端子间电压（漏极－源极间电压，以下称为“端子间电压”）Vds在ON期间T1与ON期间T2内不同。
具体而言，若将ON期间T1内的电流驱动元件103的端子间电压设为Vds1a、则
Vds1a＝Vcc0－Vf1a－Rall×If1
成立。
另外，若将ON期间T2内的电流驱动元件103的端子间电压设为Vds2a、则
Vds2a＝Vcc0－Vf2a－Rall×If2
成立。
Vf1a＜Vf2a、Rall×If1＜Rall×If2，DC电源102的输出电压Vcc是恒定的，因此如图9的（f）所示，电流If为0以外的情况下，为
Vds1a＞Vds2a
。这样，在激光二极管驱动装置101中，若在激光二极管LD1～LDn中流动的电流变化，则电流驱动元件103的端子间电压变化。
由此，如图9的（g）所示，关于电流驱动元件103的消耗电力，ON期间T2内的消耗电力Vds2a×If2与ON期间T1内的消耗电力Vds1a×If1之差变大。若电流驱动元件的消耗电力变大，则存在电流驱动元件因温度上升而产生故障的可能性。另外，电流驱动元件103无法控制在非饱和区域中流过激光二极管的电流的大小，因此端子间电压Vds必须是电流驱动元件103在饱和区域进行动作的值以上。
与此相对，专利文献3公开了，作为驱动激光二极管的电源，使用可变电源，监视电流驱动元件的端子间电压，以监视的端子间电压成为规定的电压值的方式控制可变电源的输出的发明。由此，电流驱动元件的端子间电压无论激光二极管中流动的电流的大小如何而成为恒定，因此能够使电流驱动元件的消耗电力的变动幅度变小，能够减少电流驱动元件的消耗电力，并且抑制电流驱动元件中的发热。
专利文献1：日本国公开专利公报“特开2006－210835号公报（公开日：2006年8月10日）”
专利文献2：国际公开第2004/057924号小册子（国际公开日：2004年7月8日）
专利文献3：日本国公开专利公报“特开平6－275895号公报（公开日：1994年9月30日）”
然而，在专利文献3所记载的发明中，基于被监视的电流驱动元件的端子间电压，对可变电源的输出进行反馈控制，因此在流过激光二极管的电流发生变化的瞬间，电流驱动元件的端子间电压变动，在电流驱动元件的端子间电压稳定之前，需要规定的时间。电流驱动元件被从非导通状态切换到导通状态的情况下，在激光二极管中流动的电流的增大时间取决于电流驱动元件的端子间电压，因此特别是如图9的（a）所示，对激光二极管进行脉冲驱动的情况下，在专利文献3所记载的发明中产生激光二极管的输出的增大变迟之类的问题。
另外，在专利文献3中，为了对可变电源的输出进行反馈控制，往往需要另外设置电压监控电路、差动积分放大电路以及基准电压源这样的电路。因此，激光二极管驱动装置的电路规模变大。
发明内容
本发明正是为了解决上述的问题点而做出的，其目的在于能够以简单的构成实现总是使半导体光源的输出的增大变快的光源驱动装置。
为了解决上述的课题，本发明的光源驱动装置的特征在于，具备：可变电源，其输出用于驱动半导体光源的电压；电流驱动元件，其串联连接于上述半导体光源，使电流流过上述半导体光源；电流控制部，其控制上述电流驱动元件的ON/OFF以及上述电流的大小；以及电源控制部，其控制上述可变电源的输出电压，该光源驱动装置具备存储部，该存储部存储：表示相对于上述电流的上述半导体光源的正向电压的特性的电流电压特性数据、以及电压下降特性数据，该电压下降特性数据表示相对于上述电流的、由上述可变电源、上述半导体光源和上述电流驱动元件构成的电路上的除了上述半导体光源以及上述电流驱动元件之外的电阻中的电压下降的特性，上述电流控制部在切换上述电流的大小时，在切换前的电流流动的第1期间与切换后的电流流动的第2期间之间，将上述电流驱动元件设为OFF，上述电源控制部，在第1期间与第2期间之间的上述电流驱动元件被设为OFF的期间，基于上述各特性数据使上述输出电压变化，以使第1期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压之差、比上述输出电压在第1期间与第2期间是恒定时的上述差小。
根据上述的构成，通过电流控制部使电流驱动元件设为ON，使电流流过半导体光源，半导体元件被驱动。在存储部中存储电流电压特性数据与电压下降特性数据，电源控制部基于各特性数据来控制可变电源的输出电压。更具体而言，电流控制部在切换在半导体光源中流动的电流的大小时，控制输出电压，以使第1期间内的电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间内的电流驱动元件的被控制端子间电压之差、比上述输出电压在第1期间与第2期间是恒定时的第1期间内的电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间内的电流驱动元件的被控制端子间电压之差小。即，流过半导体光源的电流发生变化时，电流驱动元件的被控制端子间电压的变动幅度比输出电压是恒定时的电流驱动元件的被控制端子间电压的变动幅度小，因此能够减少电流驱动元件因温度上升而产生故障，或能够减少无法控制流过半导体光源的电流的大小的风险。
并且，根据上述的构成，电源控制部使输出电压变化的时刻是第1期间与第2期间之间的上述电流驱动元件被设定为OFF的期间内。因此，在第2期间的开始前，能够将被控制端子间电压控制为所希望的值。由此，能够将电流驱动元件流出的电流的增大时间控制为所希望的值，因此与监视被控制端子间电压并对可变电源的输出电压进行反馈控制的构成相比，能够使半导体光源的输出的增大更快。另外，作为存储部能够使用通常的光源驱动装置所具备的存储器，不必须对输出电压进行反馈控制的电路等。因此，能够以简单的构成实现总是使半导体光源的输出的增大变快的光源驱动装置。
如上所述，本发明的光源驱动装置具备：可变电源，其输出用于驱动半导体光源的电压；电流驱动元件，其串联连接于上述半导体光源，使电流流过上述半导体光源；电流控制部，其控制上述电流驱动元件的ON/OFF以及上述电流的大小；以及电源控制部，其控制上述可变电源的输出电压，该光源驱动装置还具备存储部，该存储部存储：表示相对于上述电流的上述半导体光源的正向电压的特性的电流电压特性数据、以及电压下降特性数据，该电压下降特性数据表示相对于上述电流的、由上述可变电源、上述半导体光源和上述电流驱动元件构成的电路上的除了上述半导体光源以及上述电流驱动元件之外的电阻中的电压下降的特性；上述电流控制部在切换上述电流的大小时，在切换前的电流流动的第1期间与切换后的电流流动的第2期间之间，使上述电流驱动元件设为OFF；上述电源控制部，在第1期间与第2期间之间的上述电流驱动元件被设为OFF的期间，基于上述各特性数据使上述输出电压变化，以使第1期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压之差、比上述输出电压在第1期间与第2期间是恒定时的上述差小，因此，达到能够以简单的构成实现使半导体光源的输出的增大总是能够很快的光源驱动装置这样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的光纤激光装置的构成的概略图。
图2是表示本发明的第1实施方式的激光二极管驱动装置的构成的框图。
图3是表示图2所示的激光二极管驱动装置的动作顺序的流程图。
图4是表示上述激光二极管驱动装置中的、来自电源控制部的电压控制信号、在激光二极管中流动的电流If等的波形的图。
图5是表示特性数据取得工序的顺序的流程图。
图6是表示本发明的第2实施方式的激光二极管驱动装置的构成的框图。
图7是表示图6所示的激光二极管驱动装置的动作顺序的流程图。
图8是表示以往激光二极管驱动装置的概略结构的框图。
图9是表示图8所示的激光二极管驱动装置中的、来自电流控制部的电压控制信号、在激光二极管中流动的电流If等的波形的图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
若基于图1～图5对本发明的第1实施方式进行说明则如以下那样。
（光纤激光装置的构成）
图1是表示本实施方式的光纤激光装置10的构成的概略图。光纤激光装置10是利用主振荡器与光放大器的组合进行脉冲振荡的MOPA方式的光纤激光装置，其具备作为振荡部的MO部11和作为放大部的PA部12。
PA部12具备串联连接的n个LD1～LDn、激光二极管驱动装置（光源驱动装置）1、和放大用光纤2。放大用光纤2的一端构成为入射来自各LD1～LDn的激励光以及来自MO部11的信号光，在放大用光纤2的纤芯中添加有镱（Yb）、铒（Er）等稀土类元素。由此放大用光纤2对来自MO部11的信号光进行放大后从另一端向加工对象物出射激光。
（激光二极管驱动装置的构成）
激光二极管驱动装置1是驱动激光二极管LD1～LDn的装置。以下，对激光二极管驱动装置1的构成详细地进行说明。
图2是表示本实施方式的激光二极管驱动装置1的构成的框图。激光二极管驱动装置1具备可变DC电源3、电流驱动元件4、电流控制部5、光纤激光控制部6、电源控制部7以及存储器部8。
可变DC电源3是输出用于驱动激光二极管LD1～LDn的电压Vcc的可变电压源，电压Vcc根据来自电源控制部7的电压控制信号而变化。电流驱动元件4被设置于可变DC电源3与激光二极管LD1～LDn之间，例如由N沟道型MOS晶体管构成。电流驱动元件4根据来自电流控制部5的电流控制信号被切换ON/OFF，在电流驱动元件4导通时，在激光二极管LD1～LDn中流动电流If。另外，电流If的大小根据电流控制信号的电压（即、电流驱动元件4的栅极电压Vg）而变化。
光纤激光控制部6基于预先设定的序列程序，将表示激光二极管LD1～LDn的光输出P以及输出持续时间t的序列控制信号赋予给电流控制部5。基于序列控制信号，电流控制部5向电流驱动元件4的控制端子（栅极端子）输出电流控制信号，控制电流驱动元件4的ON/OFF以及电流If的大小。另外，在图2中，Rall表示由可变DC电源3、电流驱动元件4以及激光二极管LD1～LDn构成的电路上的、除了电流驱动元件4与激光二极管LD1～LDn以外的布线等的电阻。
存储器部8例如由非易失性半导体存储器构成，与一般的光纤激光装置所具备的存储器元件相同。在存储器部8中存储有If－P特性数据D1、If－Vf特性数据（电流电压特性数据）D2、电压下降特性数据D3以及Vds设定数据（电压设定数据）D4。
电流控制部5以及电源控制部7能够访问存储器部8，上述各数据通过电流控制部5或者电源控制部7被参照。If－P特性数据D1是表示流过激光二极管LD1～LDn的电流If、与激光二极管LD1～LDn的光输出P的关系的数据。If－Vf特性数据D2是表示在规定温度T1a下的流过激光二极管LD1～LDn的电流If、与激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf的关系的数据。此外，正向电压Vf表示激光二极管LD1～LDn的各正向电压的合计。电压下降特性数据D3是表示流过激光二极管LD1～LDn的电流If、与电阻Rall中的电压下降的关系的数据。这些If－P特性数据D1、If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3将在后述的特性数据取得工序中被取得，并被存储于存储器部8。
Vds设定数据D4是表示预先设定的电流驱动元件4的被控制端子间电压（漏极－源极间电压，以下称为“端子间电压”）Vds的值的数据。该值根据电流驱动元件4的Ｉ-V特性以及电流If的规格范围而决定。在本实施方式中，端子间电压Vds被设定为电流驱动元件4能够控制电流If的大小的最小的电压值Vdsmin。
（激光二极管驱动装置1的动作）
接着，参照图3以及图4对激光二极管LD1～LDn在ON期间T1输出光输出P1、在ON期间T2输出光输出P2（P1＜P2）时的、激光二极管驱动装置1的动作进行说明。
图3是表示激光二极管驱动装置1的动作顺序的流程图。首先，光纤激光控制部6基于预先设定的序列程序，将由应从激光二极管LD1～LDn输出的光输出P1以及输出持续时间t构成的序列控制信号向电流控制部5输出（S1）。接着，电流控制部5访问存储器部8，参照If－P特性数据D1，根据光输出P1计算流过激光二极管LD1～LDn的电流If1（S2）。由此，电流控制部5决定向电流驱动元件4输出的电流控制信号的电压值（S3），并且将计算出的电流If1的值向电源控制部7输出（S4）。另外在此时刻，电流控制部5不输出电流控制信号。
电源控制部7访问存储器部8，参照If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3，计算电流If1流动时的激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf1a、电阻Rall中的电压下降If1×Rall（S5）。并且，电源控制部7参照Vds设定数据D4，计算Vds设定数据D4所表示的电压Vdsmin、正向电压Vf1a、电压下降If1×Rall之和，并将该和设定为可变DC电源3的输出电压Vcc1（S6）。电源控制部7以可变DC电源3的输出电压成为Vcc1的方式，将电压控制信号向可变DC电源3输出（S7）。可变DC电源3的输出电压成为Vcc1之后，电流控制部5将在S3中决定的电压值的电流控制信号向电流驱动元件4输出（S8）。由此，在ON期间T1在激光二极管LD1～LDn中流动电流If1。
其后，在来自光纤激光控制部6的序列控制信号的光输出P1被切换为光输出P2的情况下（S9中为是），电源控制部7使可变DC电源3的输出电压从Vcc1变化为Vcc2。具体而言，电流控制部5访问存储器部8，参照If－P特性数据D1，根据光输出P2计算流过激光二极管LD1～LDn的电流If2（S10）。由此，电流控制部5决定向电流驱动元件4输出的电流控制信号的电压值（S11），并且将计算出的电流If2的值向电源控制部7输出（S12）。
电源控制部7访问存储器部8，参照If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3，计算电流If2流动时的激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf2a、电阻Rall中的电压下降If2×Rall（S13）。并且，电源控制部7参照Vds设定数据D4，计算Vds设定数据D4所表示的电压Vdsmin、正向电压Vf2a、电压下降If2×Rall之和，并将该和设定为可变DC电源3的输出电压Vcc2（S14）。电源控制部7以可变DC电源3的输出电压成为Vcc2的方式，切换向可变DC电源3输出的电压控制信号（S15）。在可变DC电源3的输出电压成为Vcc2之后，电流控制部5将在S11中决定的电压值的电流控制信号向电流驱动元件4输出（S16）。由此，在ON期间T2在激光二极管LD1～LDn中流动电流If2。
接着，图4的（a）～（g）表示激光二极管驱动装置1以上述方式进行动作时的、来自电源控制部7的电压控制信号、在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If等的波形。
图4的（a）表示电流控制部5输出的电流控制信号的波形（电流驱动元件4的栅极电压Vg）。在光纤激光装置10的光输出成为P1的ON期间T1时，栅极电压是Vg1，在光纤激光装置10的光输出成为P2（P2＞P1）的ON期间T2时，栅极电压是Vg2。这样，电流控制部5通过使栅极电压变化，来切换电流If的大小。另外，电流控制部5在切换电流If的大小时，在ON期间T1与ON期间T2之间，使电流驱动元件4为OFF。即，在ON期间T1与ON期间T2之间，设定激光输出成为OFF的OFF期间Toff。
图4的（b）表示在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If的波形。由于Vg1＜Vg2，因此ON期间T2的电流If2比ON期间T1的电流If1大。
图4的（c）表示激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf。正向电压与在激光二极管中流动的电流成正比例，因此ON期间T2的正向电压Vf2a比ON期间T1的正向电压Vf1a高。
图4的（d）表示电阻Rall中的电压下降。由于If1＜If2，因此ON期间T2的电压下降Rall×If2比ON期间T1的电压下降Rall×If1大。
图4的（e）表示可变DC电源3的输出电压Vcc的波形。在激光二极管LD1～LDn中流动的电流从If1变化为If2的情况下，利用来自电源控制部7的电压控制信号，可变DC电源3的输出电压从Vcc1变化为Vcc2。这里，输出电压Vcc1以及Vcc2是：
Vcc1＝Vdsmin＋Vf1a＋If1×Rall    ...式（1）
Vcc2＝Vdsmin＋Vf2a＋If2×Rall    ...式（2）
（图3所示的S7以及S15）。
图4的（f）表示电流驱动元件4的端子间电压。若将ON期间T1的电流驱动元件4的端子间电压设为Vds1b，将ON期间T2的电流驱动元件4的端子间电压设为Vds2b，则ON期间T1内的、由可变DC电源3、电流驱动元件4以及激光二极管LD1～LDn构成的电路的全部的电压下降成为Vds1b＋Vf1a＋If1×Rall。该电压下降与可变DC电源3的输出电压Vcc1相等，因此利用式（1）成为，
Vds1b＋Vf1a＋If1×Rall＝Vdsmin＋Vf1a＋If1×Rall
Vds1b＝Vdsmin
。同样地，ON期间T2内的、由可变DC电源3、电流驱动元件4以及激光二极管LD1～LDn构成的电路的全部的电压下降成为Vds2b＋Vf2a＋If2×Rall。该电压下降与可变DC电源3的输出电压Vcc2相等，因此利用式（2）成为，
Vds2b＋Vf2a＋If2×Rall＝Vdsmin＋Vf2a＋If2×Rall
Vds2b＝Vdsmin
因此，成为Vds1b＝Vds2b＝Vdsmin。
这样，在激光二极管驱动装置1中，即使在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If发生变化，在电流If为0以外的期间，电流驱动元件4的端子间电压Vds也以Vdsmin成为恒定。因此，能够利用电流If使端子间电压Vds能够防止成为电流驱动元件4能够控制电流If的值以下，或者成为因温度上升而引起电流驱动元件4发生故障的值以上的情况。另外，电压Vdsmin是电流驱动元件4能够控制电流If的必要最小限度的电压，因此如图4的（g）所示，能够将电流驱动元件4的消耗电力抑制为最小限度。另外，还能够极力抑制因发热而引起的温度上升，因此激光二极管LD1～LDn的输出效率提高。
并且，如图4的（e）所示，电源控制部7在ON期间T1与ON期间T2之间的电流驱动元件4被设为OFF的OFF期间Toff，使可变DC电源3的输出电压Vcc变化。因此，在ON期间T2内的、来自电源控制部7的电压控制信号的最初的增大之前，能够将电流驱动元件4的端子间电压Vds设为Vdsmin。
与此相对，在专利文献3所记载的发明中，基于电流驱动元件的端子间电压对可变电源的输出进行反馈控制，因此在切换激光输出后的最初的输出时刻，电流驱动元件的端子间电压与切换激光输出前的端子间电压不同。流经激光二极管的电流的增大时间取决于电流驱动元件的端子间电压，因此在专利文献3所记载的发明中，激光二极管的输出的增大变迟。
与此相对，在本实施方式中，即使在切换激光输出之后的最初的输出时刻，电流驱动元件的端子间电压也与切换激光输出前的端子间电压相等，因此电流驱动元件流出的电流的增大时间成为恒定，能够总是使激光二极管的输出的增大变快。另外，激光二极管驱动装置1不需要监视电流驱动元件的端子间电压并对可变电源的输出进行反馈控制的电路，作为存储器部8能够使用一般的激光二极管驱动装置所具备的存储器，能够使电路规模变小。
（特性数据的取得）
接着，对取得存储于存储器部8的If－P特性数据D1、If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3的特性数据取得工序进行说明。为了实施该工序，将测定激光二极管LD1～LDn的正向电压、在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If以及激光二极管LD1～LDn的光输出P的各值的传感器设置于激光二极管驱动装置1。另外，该工序在使激光二极管驱动装置1进行动作之前被实施。
图5是表示特性数据取得工序的顺序的流程图。首先，利用电源控制部7设定可变DC电源3的输出电压的初始值（S21）。接着，以在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If超过各激光二极管LD1～LDn的阈值电流的方式，电流控制部5控制电流驱动元件4（S22）。
电流If未流动时（S23中为否），利用电源控制部7使可变DC电源3的输出电压上升（S24）。到电流If流动之前重复S23以及S24的循环。
在电流If流动时（S23中为是），取得此时刻的正向电压Vf、电路上的布线等的电压下降Rall×If以及激光二极管LD1～LDn的光输出P，将取得的数据存储于存储器部8（S25）。
接着，利用电流控制部5使电流If进一步上升（S26）。接着，取得该时刻的正向电压Vf、电路上的布线等的电压下降Rall×If以及激光二极管LD1～LDn的光输出P，将取得的数据存储于存储器部8（S27）。重复S26以及S27的循环直到电流If成为激光二极管LD1～LDn的额定电流的上限值。另外在S26中，由于使正向电压Vf较低而电流If不上升时，使可变DC电源3的输出电压上升。
电流If是激光二极管LD1～LDn的额定电流的上限值的情况下（S28中为是），结束特性数据取得工序。由此，在存储器部8中存储If－P特性数据D1、If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3。
（总结）
以上那样，在本实施方式中，参照利用特性数据取得工序预先取得的If－P特性数据D1、If－Vf特性数据D2以及电压下降特性数据D3，控制可变DC电源3的输出电压。另外，可变DC电源3的输出电压的切换在电流驱动元件4被设为OFF的OFF期间Toff内被进行。因此，与基于电流驱动元件的端子间电压对可变电源的输出进行反馈控制的以往的构成不同，能够以简单的构成总是使激光二极管LD1～LDn的输出的增大变快。
另外，即使在变更激光二极管的个数，或激光二极管各个的电流电压特性发生偏差，或进而电路上的布线等的电阻值发生变化的情况下，也能够通过再次实施特性数据取得工序，更新存储于存储器部的各特性数据，利用可变DC电源的输出电压的控制，将电流驱动元件的端子间电压设为恒定。
〔实施方式2〕
关于本发明的第2实施方式，若基于图6以及图7进行说明则如下所示。激光二极管的正向电压具有温度依存性，通常温度越高激光二极管的正向电压越低。因此，即使激光二极管的光输出为恒定，从输出开始随着时间经过越长，电流驱动元件的端子间电压也越高。因此在本实施方式中，对进一步考虑正向电压的温度依存性并以电流驱动元件的端子间电压为恒定的方式控制可变DC电源的输出电压的构成进行说明。此外，为了便于说明，对于具有与在上述第1实施方式中说明的部件相同的功能的部件标记相同的附图标记，并省略其说明。
图6是表示本实施方式的激光二极管驱动装置1’的构成的框图。激光二极管驱动装置1’是在第1实施方式的激光二极管驱动装置1中，还具备温度传感器9，还将温度特性数据D5存储于存储器部8的构成。温度传感器9被配置于激光二极管LD1～LDn的附近，每隔规定时间测定激光二极管LD1～LDn的温度，将测定出的温度作为温度信息向电源控制部7输出。
温度特性数据D5是表示正向电压相对于激光二极管LD1～LDn的温度的特性数据。该正向电压的特性在本实施方式中，是表示各激光二极管LD1～LDn的正向电压的温度系数α（V/℃）的数据，作为温度系数α使用激光二极管的制造商数据。
温度特性数据D5在使激光二极管驱动装置1进行动作之前，被预先取得。电源控制部7除了参照If－Vf特性数据D2、电压下降特性数据D3以及Vds设定数据D4之外，还参照温度特性数据D5，生成电压控制信号。
（激光二极管驱动装置1’的动作）
接着，对激光二极管LD1～LDn在ON期间T1输出光输出P1时的、激光二极管驱动装置1’的动作参照图7进行说明。
图7是表示激光二极管驱动装置1’的动作顺序的流程图。首先，光纤激光控制部6基于预先设定的序列程序，将由应从激光二极管LD1～LDn输出的光输出P1以及输出持续时间t构成的序列控制信号向电流控制部5输出（S31）。接着，电流控制部5访问存储器部8，参照If－P特性数据D1，根据光输出P1计算应流向激光二极管LD1～LDn的电流If1（S32）。由此，电流控制部5决定向电流驱动元件4输出的电流控制信号的电压值（S33），并将计算出的电流If1的值向电源控制部7输出（S34）。另外在此时刻，电流控制部5不输出电流控制信号。
接着，温度传感器9测定激光二极管LD1～LDn的温度，将温度信息向电源控制部7输出（S35）。电源控制部7访问存储器部8，参照If－Vf特性数据D2、电压下降特性数据D3以及温度特性数据D5，计算在温度信息所表示的温度下电流If1流动时的激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf1a’、电阻Rall中的电压下降If1×Rall（S36）。更具体而言，电源控制部7通过参照If－Vf特性数据D2，计算在规定温度下电流If1流动时的激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf1a，并且，通过参照温度特性数据D5，对正向电压Vf1a进行修正。这里，若将规定温度设为T1a，将温度信息所表示的温度设为T1b、则成为下式。
Vf1a’＝Vf1a＋α×（T1a－T1b）×n    ...式（3）
并且，电源控制部7参照Vds设定数据D4，计算Vds设定数据D4所表示的电压Vdsmin、正向电压Vf1a’、电压下降If1×Rall之和，并将该和设定为可变DC电源3的输出电压Vcc1’（S37）。电源控制部7以可变DC电源3的输出电压成为Vcc1’的方式，将电压控制信号向可变DC电源3输出（S38）。可变DC电源3的输出电压成为Vcc1’之后，电流控制部5将在S33中决定的电压值的电流控制信号向电流驱动元件4输出（S39）。由此，在激光二极管LD1～LDn中流动电流If1。
其后，若经过规定时间（S40中为是），则温度传感器9再次测定激光二极管LD1～LDn的温度，将测定出的温度作为温度信息向电源控制部7输出（S41）。此时测定出的温度T1c与最近测定出的温度T1b不同时（S42中为是），电源控制部7参照If－Vf特性数据D2以及温度特性数据D5，基于式（3）再次计算激光二极管LD1～LDn的正向电压Vf1a”（S43）。此时成为，Vf1a”＝Vf1a＋α×（T1a－T1c）×n。
接着，电源控制部7参照Vds设定数据D4，计算Vds设定数据D4所表示的电压Vdsmin、正向电压Vf1a”、电压下降If1×Rall之和（S44），以可变DC电源3的输出电压Vcc1”成为该和的方式，向可变DC电源3输出电压控制信号（S45）。
这样，在本实施方式中，能够根据激光二极管LD1～LDn的温度变化，使可变DC电源3的输出电压进行变化。这里，利用式（1）以及式（2）计算出的正向电压Vf1a’以及Vf1a”是基于由温度传感器9测定出的激光二极管LD1～LDn的温度进行了修正的值，因此与实际的激光二极管LD1～LDn的正向电压相等。因此，与上述第1实施方式的激光二极管驱动装置1比较，能够与激光二极管LD1～LDn的温度变化无关地，更正确地将电流驱动元件4的端子间电压Vds以Vdsmin设为恒定。
此外，重复S40～S45的循环直至切换序列控制信号的光输出为止。在序列控制信号的光输出被切换时，利用与S32～S38相同的要领，基于切换后的光输出，再次设定可变DC电源3的输出电压。
另外，激光二极管LD1～LDn的温度变化在激光二极管LD1～LDn刚驱动之后成为最大，随着时间的经过、温度变化变缓。因此，对于由温度传感器9进行的温度的测定间隔（即S40中的规定时间）而言，也可在激光二极管LD1～LDn刚驱动之后或者光输出刚被切换之后设定为最短，随着时间的经过逐渐地较长地设定测定间隔。
（附记事项）
此外，在各实施方式中，虽对无论在激光二极管中流动的电流的大小如何，将电流驱动元件的端子间电压设为恒定的构成进行了说明，但电流驱动元件的端子间电压也可未必是恒定的。即，可以是以下构成：在电流控制部切换上述电流的大小时，上述电源控制部使输出电压Vcc变化，以便切换前的电流If1流动的ON期间T1内的端子间电压Vds1b与切换后的电流If2流动的ON期间T2内的端子间电压Vds2b之差比输出电压Vcc在ON期间T1与ON期间T2成为恒定时的上述差小。由此，能够减少电流驱动元件因温度上升而产生故障、或无法控制流过激光二极管的电流的大小的风险。
另外，在各实施方式中，作为电流驱动元件，虽使用了N沟道型MOS晶体管，但并不限于此。例如，作为电流驱动元件，也可使用P沟道型MOS晶体管、双极晶体管。此外，电流驱动元件是MOS晶体管时，电流控制部能够控制上述电流的大小的最小端子间电压是指电流驱动元件在饱和区域能够动作的最小漏极－源极间电压。另外，电流驱动元件是双极晶体管时，电流控制部能够控制上述电流的大小的最小端子间电压是指电流驱动元件在有源区域能够动作的最小的集电极－发射极间电压。
另外，在各实施方式中，与激光二极管的光输出无关，将电流驱动元件的端子间电压设定为电流驱动元件能够控制流向激光二极管的电流的最小电压值，但并不限定于此。只要是电流驱动元件能够控制流向激光二极管的电流，并且是电流驱动元件不会因温度上升而发生故障的电压值，就能够任意地设定电流驱动元件的端子间电压。例如，能够通过比较高地设定电流驱动元件的端子间电压，对流过激光二极管的电流的增大时间进行缩短。
本发明不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内可以进行各种变更，本发明的技术的范围也包含适当地组合不同实施方式分别所公开的技术的手段而得到的实施方式。
在本发明的光源驱动装置中，优选上述电源控制部以上述被控制端子间电压成为恒定的方式，与上述电流的大小无关地，控制上述输出电压。
根据上述的构成，能够与在半导体光源中流动的电流的大小无关地，将电流驱动元件流出的电流的增大时间设为恒定，因此能够进一步加快半导体光源的输出的增大。
本发明的光源驱动装置中，优选上述被控制端子间电压是上述电流控制部能够控制上述电流的大小的最小电压。
根据上述的构成，能够将电流驱动元件的消耗电力以及温度上升抑制为最小限度。
在本发明的光源驱动装置中，优选具备检测上述半导体光源的温度的温度传感器，上述存储部存储表示上述半导体光源的正向电压的温度特性的温度特性数据，上述电源控制部基于上述电流电压特性数据、上述电压下降特性数据以及上述温度特性数据，控制上述输出电压。
半导体光源的正向电压具有温度依存性，因此若随着时间的经过半导体光源的温度变化，则电流驱动元件的被控制端子间电压变化。与此相对，根据上述的构成，电源控制部考虑正向电压的温度依存性，以电流驱动元件的被控制端子间电压成为恒定的方式控制可变电源的输出电压。因此，能够与半导体光源的温度变化无关地，更正确地将被控制端子间电压设为恒定。
在本发明的光源驱动装置中，优选上述存储部存储表示上述被控制端子间电压的设定值的电压设定数据，上述电源控制部基于上述电流电压特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述半导体光源的正向电压，基于上述电压下降特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述电阻中的电压下降，以计算出的上述正向电压以及上述电压下降与上述设定值之和成为上述输出电压的方式，控制上述输出电压。
根据上述的构成，电源控制部基于各自的电流电压特性数据以及电压下降特性数据，计算相对于电流驱动元件流出的电流的正向电压以及电压下降，将计算出的正向电压以及电压下降与电压设定数据的设定值之和设定为输出电压。在由可变电源、半导体光源和电流驱动元件构成的电路中，由于半导体光源的正向电压、上述电阻中的电压下降、电流驱动元件的被控制端子间电压之和与可变电源的输出电压相等，因此电流驱动元件的被控制端子间电压与电压设定数据的设定值相等。因此，能够与在半导体光源中流动的电流的大小无关地，将电流驱动元件的被控制端子间电压以上述设定值设为恒定。
在本发明的光源驱动装置中，优选上述存储部存储表示上述被控制端子间电压的设定值的电压设定数据，上述电源控制部基于上述电流电压特性数据以及上述温度特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小与上述温度传感器检测出的温度的、上述半导体光源的正向电压，基于上述电压下降特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述电阻中的电压下降，以计算出的上述正向电压以及上述电压下降与上述设定值的和成为上述输出电压的方式，控制上述输出电压。
根据上述的构成，电源控制部基于电流电压特性数据以及温度特性数据，计算半导体光源的正向电压，因此能够与半导体光源的温度变化无关地，更正确地计算正向电压。因此，能够与在半导体光源中流动的电流的大小、以及半导体光源的温度变化无关地，将电流驱动元件的被控制端子间电压以上述设定值设定为恒定。
本发明的光纤激光装置是具备放大用光纤、用于激励上述放大用光纤的激励光源、用于驱动上述激励光源的光源驱动装置的光纤激光装置，具备上述任一个光源驱动装置作为上述光源驱动装置。因此，能够以简单的构成实现总是加快放大用光纤输出的激光的输出的增大的光纤激光装置。
产业上的可利用性
本发明能够应用于不仅驱动激光二极管，还驱动发光二极管等所有的半导体光源的光源驱动装置。
附图标记的说明
1激光二极管驱动装置；1’激光二极管驱动装置；2放大用光纤；3可变DC电源（可变电源）；4电流驱动元件；5电流控制部；6光纤激光控制部；7电源控制部；8存储器部；9温度传感器；10光纤激光装置；11MO部；12PA部；D1If－P特性数据；D2If－Vf特性数据（电流电压特性数据）；D3电压下降特性数据；D4Vds设定数据（电压设定数据）；D5温度特性数据；If电流；LD1～LDn激光二极管（半导体光源）；Rall  电阻；T1ON期间（第1期间）；T2ON期间（第2期间）；Toff OFF期间；Vcc  输出电压；Vds  端子间电压（被控制端子间电压）；Vdsmin  电压值（设定值）；Vf正向电压。

Claims (7)

1.一种光源驱动装置，其特征在于，具备：
可变电源，其输出用于驱动半导体光源的电压；
电流驱动元件，其串联连接于上述半导体光源，使电流流过上述半导体光源；
电流控制部，其控制上述电流驱动元件的ON/OFF以及上述电流的大小；
电源控制部，其控制上述可变电源的输出电压，
所述光源驱动装置具备存储部，该存储部存储：表示相对于上述电流的上述半导体光源的正向电压的特性的电流电压特性数据；以及电压下降特性数据，该电压下降特性数据表示相对于上述电流的、由上述可变电源、上述半导体光源和上述电流驱动元件构成的电路上的除了上述半导体光源以及上述电流驱动元件之外的电阻中的电压下降的特性，
上述电流控制部在切换上述电流的大小时，在切换前的电流流动的第1期间与切换后的电流流动的第2期间之间，使上述电流驱动元件设为OFF，
上述电源控制部，在第1期间与第2期间之间的上述电流驱动元件被设为OFF的期间，基于上述各特性数据使上述输出电压变化，以使第1期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压之差，比上述输出电压在第1期间与第2期间是恒定时的上述差小。
2.根据权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，
上述电源控制部以上述被控制端子间电压与上述电流的大小无关地成为恒定的方式，控制上述输出电压。
3.根据权利要求2所述的光源驱动装置，其特征在于，
上述被控制端子间电压是上述电流控制部能够控制上述电流的大小的最小电压。
4.根据权利要求1、2或3所述的光源驱动装置，其特征在于，
具备检测上述半导体光源的温度的温度传感器，
上述存储部存储表示上述半导体光源的正向电压的温度特性的温度特性数据，
上述电源控制部基于上述电流电压特性数据、上述电压下降特性数据以及上述温度特性数据，控制上述输出电压。
5.根据权利要求1、2或者3所述的光源驱动装置，其特征在于，
上述存储部存储表示上述被控制端子间电压的设定值的电压设定数据，
上述电源控制部基于上述电流电压特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述半导体光源的正向电压，
基于上述电压下降特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述电阻中的电压下降，
以计算出的上述正向电压以及上述电压下降与上述设定值之和成为上述输出电压的方式，控制上述输出电压。
6.根据权利要求4所述的光源驱动装置，其特征在于，
上述存储部存储表示上述被控制端子间电压的设定值的电压设定数据，
上述电源控制部基于上述电流电压特性数据以及上述温度特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小与上述温度传感器检测出的温度的、上述半导体光源的正向电压，
基于上述电压下降特性数据，计算相对于上述电流驱动元件流出的电流的大小的上述电阻中的电压下降，
以计算出的上述正向电压以及上述电压下降与上述设定值之和成为上述输出电压的方式，控制上述输出电压。
7.一种光纤激光装置，其特征在于，具备：
放大用光纤；
用于激励上述放大用光纤的激励光源；
用于驱动上述激励光源的光源驱动装置，
上述光纤激光装置具备权利要求1至6中任一项所述的光源驱动装置，作为上述光源驱动装置。
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