CN105103388A - 光放大装置中的输出光功率降低的判定方法及光放大系统 - Google Patents

光放大装置中的输出光功率降低的判定方法及光放大系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光放大装置中的输出光功率降低的判定方法及光放大系统。对供给到激发光源(20)的电流(Ii)进行检测，以规定的时间常数对其进行时间平均来计算时间平均电流(Iav)。对从放大用光纤(12)输出的输出光功率(Pi)进行检测，以规定的时间常数对其进行时间平均来计算时间平均输出光功率(Pav)。使用基准输出光功率(Pr)和在从光纤激光装置(1)输出基准输出光功率(Pr)时供给到激发光源(20)的基准电流(Ir)来计算输出光功率期望值(Pex＝Iav×Pr/Ir)，将时间平均输出光功率(Pav)和输出光功率期望值(Pex)进行比较，并基于该比较结果来判定光纤激光装置(1)的输出光功率的降低。

Description

光放大装置中的输出光功率降低的判定方法及光放大系统
技术领域
本发明涉及光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，尤其涉及对来自光放大器、光纤激光器等光放大装置的输出光功率降低了这一情况进行判定的方法。
背景技术
在光放大器、光纤激光器中，有时因设置于内部的激发光源的故障、劣化或者其它理由从而其输出光功率降低。作为检测这种输出光功率的降低的方法，以往提出有一些方法(例如参照专利文献1～3)。
在专利文献1中，公开有根据来自激发光源的光输出与预先存储的基准激发光输出之差来判定激发光源的劣化的方法。在该方法中，求出根据来自光放大器的光输出计算出的光信号输出与预先决定的光输出目标值之间的输出差，根据上述输出差来增加激发光源的驱动电流以便来自光放大器的光输出成为光输出目标值。然而，在专利文献1所记载的方法中，光输出目标值恒定，所以无法应用于如光纤激光器那样光输出不恒定的动作(光输出的强度被调制的情况)。
另外，在专利文献2中，公开有在相对于激发光功率的变化量的光放大器的输出光功率的变化量在规定的寿命基准值以下时判断为光放大器已劣化的方法。然而，在该方法中，基于激发光功率的变化量和输出光功率的变化量来判断光放大器的劣化，所以在输出光功率被控制为恒定的连续波振荡(CW)动作时无法判断劣化。
而且，在专利文献3中，公开有通过拍摄单元来检测从容易产生故障的熔接部在产生不良情况时漏出的激光的方法。然而，在该方法中，当配置拍摄单元时必须预先决定成为监视对象的容易故障或者劣化的位置，在存在多个这种位置的情况下，需要多个拍摄单元。另外，在该方法中，只能检测与拍摄单元对应的确定的位置处的故障或者劣化。而且，在光纤激光器主体的周围需要配置拍摄单元的空间，所以该方法对高密度安装是不利的。
专利文献1：日本特开2006－165298号公报
专利文献2：日本特开2012－186333号公报
专利文献3：日本特开2010－238709号公报
发明内容
本发明是基于这种以往技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种在连续波振荡动作时以及调制动作时中的任一动作时都能够简单地判定光放大装置中的输出光功率的降低的方法。
另外，本发明的目的在于提供一种在连续波振荡动作时以及调制动作时中的任一动作时都能够简单地判定光放大装置中的输出光功率的降低的光放大系统。
根据本发明的第一方式，提供一种对使用来自激发光源的激发光来输出高功率的光的光放大装置中的输出光功率的降低进行判定的方法。在该方法中，获取在从上述光放大装置输出使用的最大的输出光功率以上的规定的基准输出光功率Pr时供给到上述激发光源的基准电流Ir，对在上述光放大装置动作时供给到上述激发光源的电流Ii进行检测。以规定的时间常数对上述检测出的电流Ii进行时间平均来计算时间平均电流Iav。对在上述光放大装置动作时从上述光放大装置输出的输出光功率Pi进行检测。以上述规定的时间常数对上述检测出的输出光功率Pi进行时间平均来计算时间平均输出光功率Pav。根据上述时间平均电流Iav、上述基准输出光功率Pr和上述基准电流Ir计算用Pex＝Iav×Pr/Ir表示的输出光功率期望值Pex。将上述时间平均输出光功率Pav和上述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定上述光放大装置的输出光功率的降低。
也可以在将上述时间平均输出光功率Pav和上述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定上述光放大装置的输出光功率的降低时，计算上述输出光功率期望值Pex与上述时间平均输出光功率Pav之差(Pex－Pav)，在该差变得大于规定的阈值的情况下，判定为上述光放大装置的输出光功率降低。在该情况下，若将上述光放大装置的连续波振荡动作时的阈值电流设为I1，则也可以将上述规定的阈值设定为I1×Pr/Ir。
或者，也可以在将上述时间平均输出光功率Pav和上述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定上述光放大装置的输出光功率的降低时，计算上述时间平均输出光功率Pav与上述输出光功率期望值Pex之比(Pav/Pex)，在该比变得小于规定的阈值的情况下，判定为上述光放大装置的输出光功率降低。
另外，也可以计算将上述光放大装置的调制动作时的阈值电流设为I2时用Pex'＝(Iav－I2)×Pr/(Ir－I2)表示的修正输出光功率期望值Pex'，使用该修正输出光功率期望值Pex'代替上述输出光功率期望值Pex来判定上述光放大装置的输出光功率的降低。
另外，也可以使上述规定的阈值根据上述检测出的电流Ii变化。
根据本发明的第二方式，提供一种具备使用来自激发光源的激发光来输出高功率的光的光放大装置的光放大系统。该光放大系统具备：存储装置，其储存了在上述光放大装置中使用的最大输出光功率以上的规定的基准输出光功率Pr和在输出该基准输出光功率Pr时供给到上述激发光源的基准电流Ir；电流检测器，其对供给到上述激发光源的电流Ii进行检测；时间平均电流计算部，其以规定的时间常数对由上述电流检测器检测出的电流Ii进行时间平均来计算时间平均电流Iav；输出光功率检测器，其对从上述光放大装置输出的输出光功率Pi进行检测；以及时间平均输出光功率计算部，其以上述规定的时间常数对由上述输出光功率检测部检测出的输出光功率Pi进行时间平均来计算时间平均输出光功率Pav。另外，光放大系统具备判定上述光放大装置的输出光功率的降低的判定部。该判定部根据由上述时间平均电流计算部计算出的时间平均电流Iav和上述存储装置所储存的基准输出光功率Pr及基准电流Ir来计算用Pex＝Iav×Pr/Ir表示的输出光功率期望值Pex，将由上述时间平均输出光功率计算部计算出的时间平均输出光功率Pav和上述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定上述光放大装置的输出光功率的降低。
也可以上述判定部计算上述输出光功率期望值Pex与上述时间平均输出光功率Pav之差(Pex－Pav)，在该差变得大于规定的阈值的情况下，判定为上述光放大装置的输出光功率降低。在该情况下，若将上述光放大装置的连续波振荡动作时的阈值电流设为I1，则也可以将上述规定的阈值设定为I1×Pr/Ir。
或者，也可以上述判定部计算上述时间平均输出光功率Pav与上述输出光功率期望值Pex之比(Pav/Pex)，在该比变得小于规定的阈值的情况下，判定为上述光放大装置的输出光功率降低。
也可以上述判定部计算将上述光放大装置的调制动作时的阈值电流设为I2时用Pex'＝(Iav－I2)×Pr/(Ir－I2)表示的修正输出光功率期望值Pex'，使用该修正输出光功率期望值Pex'代替上述输出光功率期望值Pex来判定上述光放大装置的输出光功率的降低。
另外，上述判定部也可以使上述规定的阈值根据由上述电流检测器检测出的电流Ii变化。
根据本发明，基于对供给到激发光源的电流进行时间平均而得的值和对从光放大装置输出的输出光功率进行时间平均而得的值来判定输出光功率的降低，所以在连续波振荡动作时以及调制动作时中的任一动作时都能够简单地判定光放大装置中的输出光功率的降低。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式中的光放大系统的构成的示意图。
图2是示意性地表示在CW动作时输入到图1的光放大系统的时间平均电流计算部的激发光源电流Ii和从时间平均电流计算部输出的时间平均电流Iav的图。
图3是示意性地表示在调制动作时输入到时间平均电流计算部的激发光源电流Ii和从时间平均电流计算部输出的时间平均电流Iav的图。
图4是表示图1所示的光放大系统的CW动作时(61)以及调制动作时(63)的时间平均输出光功率Pav与时间平均电流Iav之间的关系的图表。
图5是表示图1所示的光放大系统的CW动作时的时间平均输出光功率Pav与时间平均电流Iav之间的关系的图表，示出初始状态(61)和劣化状态(62)。
图6是表示图1所示的光放大系统的调制动作时的时间平均输出光功率Pav与时间平均电流Iav之间的关系的图表，示出初始状态(63)和劣化状态(64)。
图7是用于说明在CW动作时利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D(＝Pex－Pav)来判定光输出功率的降低的方法的图。
图8是用于说明在CW动作时利用时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R(＝Pav/Pex)来判定光输出功率的降低的方法的图。
图9是用于说明在调制动作时利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D(＝Pex－Pav)来判定光输出功率的降低的方法的图。
图10是用于说明在调制动作时利用时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R(＝Pav/Pex)来判定光输出功率的降低的方法的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图10对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，在图1～图10中，对相同或者相当的构成元件标注相同的附图标记来省略重复的说明。
图1是表示本发明的一实施方式中的光放大系统的构成的示意图。在本实施方式中，作为一个例子对使用光纤激光装置作为光放大系统的例子进行说明，但并不限定于此。
如图1所示，本实施方式中的光纤激光装置1具备：光谐振器10、从光谐振器10的一方向光谐振器10导入激发光的至少一个激发光源20、和将来自激发光源20的激发光向光谐振器10导入的组合器(combiner)22。
光谐振器10由放大用光纤12、与放大用光纤12的一端连接的高反射光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating(FBG))14、和与放大用光纤12的另一端连接的低反射FBG16构成。高反射FBG14以及低反射FBG16配置成满足规定的谐振条件。另外，在从低反射FBG16向光谐振器10的外部延伸的光路30的端部设置有射出激光振荡光的光射出部32。
在本实施方式中，仅在高反射FBG14侧设置激发光源20和组合器22，成为正向激发型的光纤激光装置，但也可以仅在低反射FBG16侧设置激发光源和组合器从而成为反向激发型的光纤激光装置，还可以在高反射FBG14侧和低反射FBG16侧这双方设置激发光源和组合器从而成为双向激发型的光纤激光装置。
在这种构成中，若从激发光源20将激发光向光谐振器10的放大用光纤12导入，则通过放大用光纤12中的激发和配置成满足规定的谐振条件的高反射FBG14以及低反射FBG16从而在光谐振器10内生成激光振荡光。激光振荡光的一部分被低反射FBG16反射而返回到放大用光纤12，但其绝大部分透过低反射FBG16而从光射出部32射出。
在此，在从低反射FBG16向光谐振器10的外部延伸的光路30上设置有对从光谐振器10射出的激光振荡光的一部分进行反射的部分反射镜34。光纤激光装置1具备：输出光功率检测器40，其对由该部分反射镜34反射的激光振荡光的输出光功率Pi进行检测；时间平均输出光功率计算部42，其对由该输出光功率检测器40检测出的输出光功率Pi进行时间平均来计算时间平均输出光功率Pav。此外，在本实施方式中使用部分反射镜34而将激光振荡光导向输出光功率检测器40，但并不局限于此，例如也能够使用光耦合器、分波器或者用于释放泄漏光的熔接部来将激光振荡光导向输出光功率检测器40。
光纤激光装置1具备：对供给到激发光源20的电流Ii(以下，称为激发光源电流。)进行检测的电流检测器44、和对由电流检测器44检测出的激发光源电流Ii进行时间平均来计算时间平均电流Iav的时间平均电流计算部46。而且，光纤激光装置1具备：存储后述的数据的存储装置48、和与时间平均输出光功率计算部42以及时间平均电流计算部46连接的判定部50。向该判定部50输入由时间平均电流计算部46计算出的时间平均电流Iav和由时间平均输出光功率计算部42计算出的时间平均输出光功率Pav。
图2是示意性地表示在CW动作时输入到时间平均电流计算部46的激发光源电流Ii和从时间平均电流计算部46输出的时间平均电流Iav的图。时间平均电流计算部46以规定的时间常数对所输入的激发光源电流Ii进行时间平均而输出时间平均电流Iav，但CW动作时的激发光源电流Ii恒定，所以如图2所示，从时间平均电流计算部46输出的时间平均电流Iav与激发光源电流Ii相等，成为恒定值。另外，同样地，在时间平均输出光功率计算部42中，也以规定的时间常数对由输出光功率检测器40检测出的输出光功率Pi进行时间平均，但CW动作时的输出光功率Pi恒定，所以从时间平均输出光功率计算部42输出的时间平均输出光功率Pav与输出光功率Pi相等，成为恒定值。
图3是示意性地表示在调制动作时输入到时间平均电流计算部46的激发光源电流Ii和从时间平均电流计算部46输出的时间平均电流Iav的图。在调制动作时，在激发光源电流Ii随时间以各种周期、占空比进行了变化的情况下，时间平均电流计算部46也以规定的时间常数对所输入的激发光源电流Ii进行时间平均，所以能够输出吸收了激发光源电流Ii的变动的时间平均电流Iav。例如，如图3示意性地所示那样在激发光源电流Ii以规定的周期变化的情况下，从时间平均电流计算部46输出的时间平均电流Iav成为恒定。此外，若将激发光源电流Ii的调制周期设为T，则优选使用2T～10T作为时间平均电流计算部46进行的时间平均的时间常数。另外，同样地，在调制动作时，在输出光功率Pi随时间以各种周期、占空比进行了变化的情况下，时间平均输出光功率计算部42也以规定的时间常数对由输出光功率检测器40检测出的输出光功率Pi进行时间平均，所以能够输出吸收了输出光功率Pi的变动的时间平均输出光功率Pav。在该情况下，优选使激发光源电流Ii的时间平均所使用的时间常数和输出光功率Pi的时间平均所使用的时间常数相同。像这样，通过使激发光源电流Ii的时间平均所使用的时间常数与输出光功率Pi的时间平均所使用的时间常数相同，能够提高相对于激发光源电流Ii的输出光功率Pi的检测精度。
图4是表示时间平均电流Iav和时间平均输出光功率Pav的特性的图表。图4的直线61表示光纤激光装置1的CW动作时的初始状态下的时间平均电流Iav与时间平均输出光功率Pav之间的关系。如该直线61所示，在CW动作时，在时间平均电流Iav(＝激发光源电流Ii)小于阈值(阈值电流)I1的情况下，不从光射出部32射出激光振荡光，但若变得大于阈值电流I1，则时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。
另外，图4的直线63表示光纤激光装置1的调制动作时的初始状态下的时间平均电流Iav与时间平均输出光功率Pav之间的关系。如该直线63所示，在光纤激光装置1的调制动作时，在小于阈值(阈值电流)I2的情况下，不从光射出部32射出激光振荡光，但若变得大于阈值电流I2，则时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。该阈值电流I2低于CW动作时的阈值电流I1，根据调制的条件而不同。
在此，若产生光纤激光装置1的构成元件的故障、劣化，则相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav增加的比例变小。即，如图5所示，在CW动作时的初始状态下具有由直线61表示的特性，但若产生光纤激光装置1的构成元件的故障、劣化，则如直线62所示那样其斜率会变小。同样地，如图6所示，在调制动作时的初始状态下具有由直线63表示的特性，但若产生光纤激光装置1的构成元件的故障、劣化，则如直线64所示那样其斜率会变小。
在本实施方式中，利用这种时间平均电流Iav和时间平均输出光功率Pav的特性的变化来判定输出光功率的降低。更具体地说，使用光纤激光装置1的CW动作时的初始状态下的基准输出光功率Pr和此时的时间平均电流Iav(＝激发光源电流Ii)来判定输出光功率的降低。以下，对本实施方式所涉及的输出光功率的降低的判定方法进行说明。
首先，决定使用的最大输出光功率以上的规定的基准输出光功率Pr。作为该基准输出光功率Pr例如能够使用额定输出光功率。而且，在光纤激光装置1的CW动作时的初始状态下，预先计测并获取在CW动作时输出基准输出光功率Pr(例如100W)时的时间平均电流Iav(＝激发光源电流Ii)来作为基准电流Ir(参照图4)。预先将该基准电流Ir与基准输出光功率Pr一并储存到存储装置48。此外，作为该存储装置48能够使用硬盘、RAM、闪存存储器等各种存储装置。
然后，将图4所示的直线65、即经过原点且斜率为Pr/Ir的直线定义为相对于时间平均电流Iav的时间平均输出光功率Pav的期望值Pex。该输出光功率期望值Pex由以下的式(1)定义。
Pex＝Iav×Pr/Ir……(1)
如上所述，在CW动作时，如图4的直线61所示，若时间平均电流Iav变得大于阈值电流I1，则时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。另外，在调制动作时，如图4的直线63所示，若时间平均电流Iav变得大于阈值电流I2，则时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。此时，调制动作时的阈值电流I2小于CW动作时的阈值电流I1，调制的占空比越小阈值电流I2越接近原点。而且，调制动作时的基准电流Ir的时间平均输出光功率Pav与CW动作时的基准电流Ir的基准输出光功率Pr一致，所以随着阈值电流I2接近原点，直线63逐渐接近直线65。由此，如果将由上述式(1)表示的直线65定义为输出光功率期望值Pex，则能够通过将该输出光功率期望值Pex与实际的时间平均输出光功率Pav进行比较，来判定光纤激光装置1的输出光功率的降低。
另外，在知道调制动作时的阈值电流I2的情况下，使用直线63而不是图4的直线65来作为输出光功率期望值，则能够提高输出光功率的降低的判定的精度。即，也可以使用由以下的式(2)定义的修正输出光功率期望值Pex'代替用上述式(1)表示的输出光功率期望值Pex来判定光纤激光装置1的输出光功率的降低。
Pex'＝(Iav－I2)×Pr/(Ir－I2)……(2)
图1所示的判定部50使用从时间平均电流计算部46输入的时间平均电流Iav、从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav和上述的输出光功率期望值Pex来判定输出光功率的降低。具体地说，判定部50根据从时间平均电流计算部46输入的时间平均电流Iav、存储装置48所储存的基准输出光功率Pr以及基准电流Ir并使用上述式(1)来计算输出光功率期望值Pex。然后，判定部50将计算出的输出光功率期望值Pex和从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav进行比较，并基于该比较结果来判定输出光功率的降低。该输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav的比较，可考虑利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D(＝Pex－Pav)的方法和利用时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R(＝Pav/Pex)的方法，对于这些方法分为CW动作时和调制动作来进行说明。
1.在CW动作时利用差D的情况
图7是用于说明在CW动作时利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D(＝Pex－Pav)来判定光输出功率的降低的方法的图。在图7中，横轴表示时间平均电流Iav，纵轴表示差D(＝Pex－Pav)。此外，在图7中，示出阈值DT＝I1×Pr/Ir的例子，但阈值DT的值并不局限于此，只要是I1×Pr/Ir以上，能够指定任意的值。
判定部50根据计算出的输出光功率期望值Pex和从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav来计算差D(＝Pex－Pav)。由于在时间平均电流Iav小于CW动作时的阈值电流I1的范围内时间平均输出光功率Pav为零(参照图4)，所以如图7所示，差D直到DT为止线性地增加。若时间平均电流Iav变得大于I1，则如图4所示，相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。在没有产生构成元件的故障、劣化的情况下，如图4所示那样时间平均输出光功率Pav的增加比例大于输出光功率期望值Pex的增加比例(图4的直线61的斜率大于直线65的斜率)，所以差D(＝Pex－Pav)在图7中如直线71所示那样逐渐减少。另一方面，若产生构成元件的故障、劣化，则相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav增加的比例降低，所以差D的值变得大于图7的直线71。
在此，在图7所示的例子中，无法判定光输出功率的降低的不可判定区域被设定为0≤Iav≤I1的范围，判定部50在可判定区域Iav＞I1，在计算出的差D变得大于上述阈值DT的情况下，判定为光输出功率降低。即，在图7的可判定区域Iav＞I1内差D处于比阈值DT靠上侧的区域的情况下，判定为光输出功率降低。例如，在直线72的情况下，判定为光输出功率降低。
2.在CW动作时利用比R的情况
图8是用于说明在CW动作时利用时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R(＝Pav/Pex)来判定光输出功率的降低的方法的图。在图8中，横轴表示时间平均电流Iav，纵轴表示比R(＝Pav/Pex)。此外，能够将阈值RT的值指定为任意的值，例如能够使用50％、80％的值。
判定部50根据计算出的输出光功率期望值Pex和从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav来计算比R(＝Pav/Pex)。由于在时间平均电流Iav小于CW动作时的阈值电流I1的范围内时间平均输出光功率Pav为零(参照图4)，所以如图8所示，比R为零。若时间平均电流Iav变得大于I1，则如图4所示，相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。在没有产生构成元件的故障、劣化的情况下，比R(＝Pav/Pex)在图8中如曲线81所示那样从I1起急剧上升并逐渐接近于1。另一方面，若产生构成元件的故障、劣化，则相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav增加的比例降低，所以比R在图8中如曲线82所示那样变低。
在此，在图8所示的例子中，若将在初始状态的特性(曲线81)中比R变为阈值RT时的时间平均电流Iav设为IT1，则无法判定光输出功率的降低的不可判定区域被设定为0≤Iav≤IT1的范围。判定部50在可判定区域Iav＞IT1中，在计算出的比R小于上述阈值RT的情况下，判定为光输出功率降低。即，在图8的可判定区域Iav＞IT1中，在计算出的比R处于比阈值RT靠下侧的区域的情况下，判定为光输出功率降低。例如，在曲线82的情况下，在Iav＞IT1的范围内判定为光输出功率降低。
3.在调制动作时利用差D的情况
图9是用于说明在调制动作时利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D(＝Pex－Pav)来判定光输出功率的降低的方法的图。在图9中，横轴表示时间平均电流Iav，纵轴表示差D(＝Pex－Pav)。在图9中，使用与图7中的阈值DT相同的值的阈值DT。
判定部50根据计算出的输出光功率期望值Pex和从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav来计算差D(＝Pex－Pav)。由于在时间平均电流Iav小于调制动作时的阈值电流I2的范围内时间平均输出光功率Pav为零(参照图4)，所以如图9所示，差D线性地增加。若时间平均电流Iav变得大于I2，则如图4所示，相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。在没有产生构成元件的故障、劣化的情况下，如图4的直线63所示那样，时间平均输出光功率Pav的增加比例大于输出光功率期望值Pex的增加比例(图4的直线63的斜率大于直线65的斜率)，所以差D(＝Pex－Pav)在图9中如直线91所示那样逐渐减少。另一方面，若产生构成元件的故障、劣化，则相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav增加的比例降低，所以差D的值变得大于图9的直线91。
在此，在上述的可判定区域Iav＞I1，在计算出的差D变得大于上述阈值DT的情况下，判定部50判定为光输出功率降低。即，在图9的可判定区域Iav＞I1内，在计算出的差D处于比阈值DT靠上侧的区域的情况下，判定为光输出功率降低。例如，在直线92的情况下，在Iav＞IT2的范围内判定为光输出功率降低。
4.在调制动作时利用比R的情况
图10是用于说明在调制动作时利用时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R(＝Pav/Pex)来判定光输出功率的降低的方法的图。在图10中，横轴表示时间平均电流Iav，纵轴表示比R(＝Pav/Pex)。在图10中，使用与图8中的阈值RT相同值的阈值RT。
判定部50根据计算出的输出光功率期望值Pex和从时间平均输出光功率计算部42输入的时间平均输出光功率Pav来计算比R(＝Pav/Pex)。由于在时间平均电流Iav小于CW动作时的阈值电流I2的范围内时间平均输出光功率Pav为零(参照图4)，所以如图10所示，比R为零。若时间平均电流Iav变得大于I2，则如图4所示，相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav以恒定的比例增加。在没有产生构成元件的故障、劣化的情况下，比R(＝Pav/Pex)如在图10中如曲线101所示那样从I2起急剧上升并逐渐接近于1。另一方面，若产生构成元件的故障、劣化，则相对于时间平均电流Iav时间平均输出光功率Pav增加的比例降低，所以比R在图10中如曲线102所示那样变低。
在此，在上述的可判定区域Iav＞IT1内，在计算出的比R小于上述阈值RT的情况下，判定部50判定为光输出功率降低。即，在图10的可判定区域Iav＞IT1内，在计算出的比R处于比阈值RT靠下侧的区域的情况下，判定为光输出功率降低。例如，在曲线102的情况下，在Iav＞IT1的范围内，判定为光输出功率降低。
这样一来，能够利用输出光功率期望值Pex与时间平均输出光功率Pav之差D或者时间平均输出光功率Pav与输出光功率期望值Pex之比R来判定输出光功率的降低。即，根据本实施方式，基于对供给到激发光源20的电流Ii进行时间平均而得的值Iav和对从放大用光纤12输出的输出光功率Pi进行时间平均而得的值Pav来判定输出光功率的降低，因此在CW动作时以及调制动作时中的任一动作时都能够简单地判定输出光功率的降低。
在此，在CW动作时，利用差D的情况下的时间平均电流Iav的不可判定区域为从0到I1(参照图7)。与此相对，利用比R的情况下的时间平均电流Iav的不可判定区域是从0到IT1(＞I1)的期间(参照图8)。由此，在CW动作时，在相对于较低的时间平均电流Iav也能够判定输出光功率的降低这点上，利用差D是较为有利的。
另外，在利用比R的情况下，通过提高阈值RT，能够提高可判定输出光功率的降低的灵敏度。通过提高阈值RT，尤其能够提高时间平均电流Iav高的区域的灵敏度。
此外，在上述的实施方式中，设作为相对于差D的阈值DT以及相对于比R的阈值RT在动作中总是恒定来进行了说明，但也可以判定部50使这些阈值根据时间平均电流Iav的值而变化成适当的值。
另外，也可以在设置多个激发光源20的情况下，通过电流检测器44检测供给到各激发光源20的电流，将对这些电流进行平均而得的值向时间平均电流计算部46输出。
在此，在上述说明中使用的“电流”这样的词语不仅是测定实际上供给到激发光源20的电流而得的值，还包含与实际上供给的电流对应地变化的所有种类的物理量。同样地，“输出光功率”这样的词语不仅是测定从放大用光纤12输出的实际的输出光功率而得的值，还包含与实际的输出光功率对应地变化的所有种类的物理量。
在上述的实施方式中，对使用光纤激光装置作为光放大系统的例子进行了说明，但本发明除了光纤激光装置以外，还能够应用于以主振荡器输出放大器(MOPA)为代表的各种光放大装置。
到此对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在其技术上的思想范围内能够以各种不同方式来实施是自不必说的。
工业上的可利用性
本发明优选被应用于光放大器、光纤激光器等光放大装置。
附图标记说明：1…光纤激光装置；10…光谐振器；12…放大用光纤；14…高反射FBG；16…低反射FBG；20…激发光源；22…组合器；32…光射出部；34…部分反射镜；40…输出光功率检测器；42…时间平均输出光功率计算部；44…电流检测器；46…时间平均电流计算部；48…存储装置；50…判定部。

Claims (12)

1.一种光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，对使用来自激发光源的激发光来输出高功率的光的光放大装置中的输出光功率的降低进行判定，所述光放大装置中的输出光功率降低的判定方法的特征在于，
获取在从所述光放大装置输出使用的最大输出光功率以上的规定的基准输出光功率Pr时供给到所述激发光源的基准电流Ir，
对在所述光放大装置动作时供给到所述激发光源的电流Ii进行检测，
以规定的时间常数对所述检测出的电流Ii进行时间平均来计算时间平均电流Iav，
对在所述光放大装置动作时从所述光放大装置输出的输出光功率Pi进行检测，
以所述规定的时间常数对所述检测出的输出光功率Pi进行时间平均来计算时间平均输出光功率Pav，
根据所述时间平均电流Iav、所述基准输出光功率Pr和所述基准电流Ir来计算用Pex＝Iav×Pr/Ir表示的输出光功率期望值Pex，
将所述时间平均输出光功率Pav和所述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定所述光放大装置的输出光功率的降低。
2.根据权利要求1所述的光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，其特征在于，
在将所述时间平均输出光功率Pav和所述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定所述光放大装置的输出光功率的降低时，计算所述输出光功率期望值Pex与所述时间平均输出光功率Pav之差(Pex－Pav)，在该差变得大于规定的阈值的情况下，判定为所述光放大装置的输出光功率降低。
3.根据权利要求2所述的光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，其特征在于，
若将所述光放大装置的连续波振荡动作时的阈值电流设为I1，则所述规定的阈值用I1×Pr/Ir表示。
4.根据权利要求1所述的光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，其特征在于，
在将所述时间平均输出光功率Pav和所述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定所述光放大装置的输出光功率的降低时，计算所述时间平均输出光功率Pav与所述输出光功率期望值Pex之比(Pav/Pex)，在该比变得小于规定的阈值的情况下，判定为所述光放大装置的输出光功率降低。
5.根据权利要求1所述的光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，其特征在于，
计算将所述光放大装置的调制动作时的阈值电流设为I2时用Pex'＝(Iav－I2)×Pr/(Ir－I2)表示的修正输出光功率期望值Pex'，
使用该修正输出光功率期望值Pex'代替所述输出光功率期望值Pex来判定所述光放大装置的输出光功率的降低。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的光放大装置中的输出光功率降低的判定方法，其特征在于，
使所述规定的阈值根据所述检测出的电流Ii变化。
7.一种光放大系统，其特征在于，具备：
光放大装置，其使用来自激发光源的激发光来输出高功率的光；
存储装置，其储存了在所述光放大装置中使用的最大输出光功率以上的规定的基准输出光功率Pr和在输出该基准输出光功率Pr时供给到所述激发光源的基准电流Ir；
电流检测器，其对供给到所述激发光源的电流Ii进行检测；
时间平均电流计算部，其以规定的时间常数对由所述电流检测器检测出的电流Ii进行时间平均来计算时间平均电流Iav；
输出光功率检测器，其对从所述光放大装置输出的输出光功率Pi进行检测；
时间平均输出光功率计算部，其以所述规定的时间常数对由所述输出光功率检测器检测出的输出光功率Pi进行时间平均来计算时间平均输出光功率Pav；以及
判定部，其根据由所述时间平均电流计算部计算出的时间平均电流Iav和所述存储装置所储存的基准输出光功率Pr及基准电流Ir来计算用Pex＝Iav×Pr/Ir表示的输出光功率期望值Pex，将由所述时间平均输出光功率计算部计算出的时间平均输出光功率Pav和所述输出光功率期望值Pex进行比较，并基于该比较结果来判定所述光放大装置的输出光功率的降低。
8.根据权利要求7所述的光放大系统，其特征在于，
所述判定部计算所述输出光功率期望值Pex与所述时间平均输出光功率Pav之差(Pex－Pav)，在该差变得大于规定的阈值的情况下，判定为所述光放大装置的输出光功率降低。
9.根据权利要求8所述的光放大系统，其特征在于，
若将所述光放大装置的连续波振荡动作时的阈值电流设为I1，则所述规定的阈值用I1×Pr/Ir表示。
10.根据权利要求7所述的光放大系统，其特征在于，
所述判定部计算所述时间平均输出光功率Pav与所述输出光功率期望值Pex之比(Pav/Pex)，在该比变得小于规定的阈值的情况下，判定为所述光放大装置的输出光功率降低。
11.根据权利要求7所述的光放大系统，其特征在于，
所述判定部计算将所述光放大装置的调制动作时的阈值电流设为I2时用Pex'＝(Iav－I2)×Pr/(Ir－I2)表示的修正输出光功率期望值Pex'，使用该修正输出光功率期望值Pex'代替所述输出光功率期望值Pex来判定所述光放大装置的输出光功率的降低。
12.根据权利要求7、8、10或11所述的光放大系统，其特征在于，
所述判定部使所述规定的阈值根据由所述电流检测器检测出的电流Ii变化。
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