DE112017006203B4 - Pulslaservorrichtung, Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der Pulslaservorrichtung - Google Patents

Pulslaservorrichtung, Bearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Steuern der Pulslaservorrichtung Download PDF

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Abstract

Pulslaservorrichtung, die Folgendes umfasst:eine Laserlichtquelle;einen elektrooptischen Modulator;eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle durch Pulsmodulation ansteuert;eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; undeine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator steuert, wobeidie Laserlichtquelle gepulstes Laserlicht ausgibt, das von der Laserlichtquellen-Ansteuereinheit pulsmoduliert wird, undder elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird, zu pulsmodulieren, unddie Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator derart realisiert wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle zu erhöhen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulslaservorrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Pulslaservorrichtung.
  • Hintergrund
  • Im Stand der Technik sind Pulslaservorrichtungen vom sogenannten Primäroszillatorleistungsverstärker-Typ (MOPA-Typ) offenbart worden (siehe Patentdokument 1), die durch Verstärken von gepulstem Laserlicht, das von einer Pulslaservorrichtung als Keimlichtquelle ausgegeben wird, als Keimlicht mit einem optischen Verstärker wie etwa einem Lichtleitfaserverstärker gepulstes Hochleistungslaserlicht ausgeben. Dieser Typ einer Pulslaservorrichtung wird zur Laserbearbeitung oder dergleichen verwendet.
  • Eine Pulslaservorrichtung vom MOPA-Typ kann eine Pulsbreite von gepulstem Laserlicht, das von einer Pulslaservorrichtung ausgegeben wird, entsprechend einer Anwendung oder eines Materials der Laserbearbeitung durch Ändern einer Pulsbreite des Keimlichts ändern, wodurch die Bearbeitung optimiert wird. Insbesondere ist ein Verfahren zum Extrahieren und Ausgeben eines Teils von gepulstem Licht durch einen elektrooptischen Modulator (EOM) als vom Intensitätsmodulationstyp als eine Technik zum Erhalten einer Pulsbreite von 1 ns oder weniger bekannt (Patentdokument 2). Der EOM ist ein Modulator, der auch für die optische Kommunikation verwendet wird und mit einer hohen Geschwindigkeit von 10 GHz oder mehr reagieren kann, wodurch es möglich wird, eine Pulsbreite von 1 ns oder weniger zu realisieren.
  • Weiterhin offenbart das Dokument JP H10 233 544 A einen Pulspicker, der keine manuelle Anpassung des Timings erfordert, um einen optischen Puls auszuschneiden.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentdokument(e)
  • Patentdokument 1: JP 2002-118315 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Die Pulslaservorrichtung kann unter Bedingungen einer „niedrigen Wiederholungsfrequenz“ und einer „kurzen Pulsbreite“ verwendet werden. Diese Bedingungen sind beispielsweise die Bedingungen einer Wiederholungsfrequenz von 10 kHz und einer Pulsbreite von 100 ps. In diesem Fall beträgt der Tastgrad des gepulsten Laserlichts 0,0001 %, was ein extrem niedriger Wert ist.
  • Zum Ansteuern des EOM wird eine Ansteuerschaltung wie etwa ein HF-Verstärker benötigt. Hierbei wird ein Großteil der Ansteuerschaltung des EOM hauptsächlich für Kommunikationsanwendungen verwendet, und daher kann in einigen Fällen die Ansteuerschaltung so ausgelegt sein, dass sie unter Ansteuerungsbedingungen optimal arbeitet, unter denen das Verhältnis eines HOCH-Zustands (oder eines EIN-Zustands) und eines NIEDRIG-Zustands (oder eines AUS-Zustands) ungefähr gleich sind, d. h. bei einem Tastgrad von ungefähr 50 %. Die oben beschriebene Ansteuerschaltung hat die Eigenschaft, dass die Amplitude einer Ausgangsspannung beispielsweise maximal wird, wenn der Tastgrad 50 % beträgt, und die Amplitude der Ausgangsspannung kleiner ist, wenn der Tastgrad von 50 % abweicht.
  • Unter der Bedingung, dass der Tastgrad wie in dem oben beschriebenen Beispiel extrem niedrig ist, kann die Ansteuerschaltung keine Spannung an den EOM ausgeben, die eine Amplitude hat, die zum geeigneten Ansteuern der EOM erforderlich ist, so dass EIN/AUS-Extinktionsverhältnisse des EOM und des gepulsten Laserlichts, das von dem EOM extrahiert wird, verringert sein können. Dagegen ist es notwendig, zum Sicherstellen einer hohen Ausgangsleistung eine Ansteuerschaltung zu konstruieren, die in der Lage ist, eine Spannung mit einer erforderlichen Amplitude an den EOM auch unter der Bedingung, dass der Tastgrad extrem niedrig ist, auszugeben, was das Problem einer Zunahme der Größe der Ansteuerschaltung verursacht.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorstehenden ersonnen und es ist ihre Aufgabe, eine Pulslaservorrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Pulslaservorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, gepulstes Laserlicht mit einem geringen Tastgrad in einem bevorzugten Zustand auszugeben.
  • Lösung für das Problem
  • Um das oben beschriebene Problem zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Folgendes: eine Laserlichtquelle; einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator steuert, wobei die Laserlichtquelle gepulstes Laserlicht ausgibt, das von der Laserlichtquellen-Ansteuereinheit pulsmoduliert wird, und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator derart realisiert wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle zu erhöhen.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die elektrooptische Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle, wenn die Laserlichtquelle in dem EIN-Zustand ist.
  • Eine Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Laserlichtquelle; einen optischen Halbleiterverstärker; einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle ansteuert; eine Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker, die den optischen Halbleiterverstärker durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator steuert, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt, der optische Halbleiterverstärker gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, in dem die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker dazu veranlasst wird, das Laserlicht zu pulsmodulieren, der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von dem optischen Halbleiterverstärker ausgegeben wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker zu erhöhen.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz von Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker, wenn der optische Halbleiterverstärker in dem EIN-Zustand ist.
  • Eine Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Laserlichtquelle; einen akustooptischen Modulator; einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle ansteuert; eine Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator, die den akustooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit steuert, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt, der akustooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das Laserlicht zu pulsmodulieren, der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von dem akustooptischen Modulator pulsmoduliert wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator derart steuert, dass Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der akustooptische Modulator in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der akustooptische Modulator in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator zu erhöhen.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator, wenn der akustooptische Modulator in dem EIN-Zustand ist.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit die Laserlichtquelle durch Pulsmodulation an und die Steuereinheit steuert die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so, dass Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem EIN-Zustand befindet.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung passt die Steuereinheit eine Pulsbreite der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle, den optischen Halbleiterverstärker oder den akustooptischen Modulator an und stellt eine Pulsbreite des in den elektrooptischen Modulator einzuspeisenden Laserlichts so ein, dass sie kleiner oder gleich 3 ns ist.
  • Bei der Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung passt die Steuereinheit eine Pulsbreite der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle, den optischen Halbleiterverstärker oder den akustooptischen Modulator an, um dadurch eine Pulsbreite des in den elektrooptischen Modulator einzuspeisenden Laserlichts auf eine Pulsbreite einzustellen, die einer Periode entspricht, in der eine gewünschte Stoßpulsfolge erzeugt wird, und eine Wiederholungsfrequenz des Laserlichts auf eine Wiederholungsfrequenz einer gewünschten Stoßpulsfolge einzustellen, und stellt eine Wiederholungsfrequenz des Ansteuerpulssignals des elektrooptischen Modulators auf eine Wiederholungsfrequenz ein, die einem Pulsintervall der gewünschten Stoßpulsfolge entspricht.
  • Die Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen optischen Verstärker, der das gepulste Laserlicht empfängt, das von dem elektrooptischen Modulator ausgegeben wird, und das gepulste Laserlicht verstärkt und ausgibt.
  • Die Pulslaservorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Tastgradanpassungseinheit, die den Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator anpasst.
  • Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Pulslaservorrichtung gemäß einem der obigen Aspekte und einen Bearbeitungskopf, der gepulstes Laserlicht, das von der Pulslaservorrichtung ausgegeben wird, auf ein Bearbeitungsziel anwendet.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Pulslaservorrichtung, die eine Laserlichtquelle und einen elektrooptischen Modulator umfasst, wobei die Laserlichtquelle gepulstes Laserlicht pulsmoduliert ausgibt und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem ferner eine Pulsmodulation an dem gepulsten Laserlicht, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird, durchführt wird, umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: Realisieren von Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, wenn sich die Laserlichtquelle in dem EIN-Zustand befindet; Veranlassen, dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem AUS-Zustand befindet; und Erhöhen eines Tastgrades der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Pulslaservorrichtung, die eine Laserlichtquelle, einen optischen Halbleiterverstärker und einen elektrooptischen Modulator umfasst, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt und der optische Halbleiterverstärker gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem Pulsmodulation an dem von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlicht durchgeführt wird und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem ferner Pulsmodulation an dem von dem optischen Halbleiterverstärker ausgegebenen gepulsten Laserlicht durchgeführt wird, umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: Realisieren von Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem EIN-Zustand befindet; Veranlassen, dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem AUS-Zustand befindet; und Erhöhen eines Tastgrades der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Pulslaservorrichtung umzusetzen, die in bevorzugter Weise gepulstes Laserlicht mit einem niedrigen Tastgrad ausgeben kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer Pulslaservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist ein Blockdiagramm einer in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung.
    • 3 ist eine Darstellung, die ein erstes Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung in der in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung darstellt.
    • 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 5 ist ein Diagramm, das eine Ausgabekennlinie einer typischen EOM-Ansteuereinheit zeigt.
    • 6A ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beziehung zwischen einem EOM-Ansteuersignal und einer optischen EOM-Leistung.
    • 6B ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem EOM-Ansteuersignal und der optischen EOM-Leistung.
    • 7A ist eine Darstellung, die ein zweites Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und der optischen Leistung in der in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung zeigt.
    • 7B ist eine Darstellung, die ein drittes Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und der optischen Leistung in der in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung zeigt.
    • 7C ist eine Darstellung, die ein viertes Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und der optischen Leistung in der in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung zeigt.
    • 8 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung in der zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 10 ist ein Blockdiagramm eines Pulsmustergenerators und eines EOM-Ansteuerpulsgenerators.
    • 11 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen in 10 zeigt.
    • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Ansteuerpulsgenerators darstellt.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Verzögerungspulsgenerators darstellt.
    • 14 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Konfiguration des EOM-Ansteuerpulsgenerators darstellt.
    • 15 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen in 14 zeigt.
    • 16 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Konfiguration des Pulsmustergenerators und des EOM-Ansteuerpulsgenerators darstellt.
    • 17A ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel der Konfiguration des EOM-Ansteuerpulsgenerators zeigt.
    • 17B ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel der Konfiguration des EOM-Ansteuerpulsgenerators zeigt.
    • 18A ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel der Konfiguration des Pulsmustergenerators und des EOM-Ansteuerpulsgenerators zeigt.
    • 18B ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel der Konfiguration des Pulsmustergenerators und des EOM-Ansteuerpulsgenerators darstellt.
    • 19A ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Abwandlung der Konfigurationen, die in 18A und 18B dargestellt sind, zeigt.
    • 19B ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Abwandlung der Konfigurationen, die in 18A und 18B dargestellt sind, zeigt.
    • 20 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 21 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
    • 22 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung in 21 zeigt.
    • 23 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und der optischen Leistung in 21 zeigt.
    • 24 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
    • 25 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung zum Ausgeben einer Stoßpulsfolge zeigt.
    • 26 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Beispiels einer Beziehung zwischen einer Pulsbreite von gepulstem Laserlicht in einer Pulslaservorrichtung mit einer MOPA-Konfiguration und einer Ausgangsspitzenleistung, bei der das Auftreten von SBS beginnt.
    • 27 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
    • 28 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Tastgrad und einem EIN/AUS-Extinktionsverhältnis zeigt.
    • 29 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform.
    • 30 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform.
    • 31 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform.
    • 32 ist eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform.
    • 33 ist eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Ferner sind dieselben oder entsprechende Elemente in jeder der Zeichnungen in geeigneter Weise mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die gleiche Erläuterung dazu entfällt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Pulslaservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Eine Pulslaservorrichtung 100 umfasst eine Keimlichtquelle 10, eine Ansteuereinheit 20, eine Steuereinheit 30, einen Vorverstärker 40, einen Zusatzverstärker 50 und eine Ausgabeeinheit 60. Die Keimlichtquelle 10, der Vorverstärker 40 und der Zusatzverstärker 50 sind durch eine Einmoden-Lichtleitfaser miteinander verbunden.
  • Die Keimlichtquelle 10 gibt als Keimlicht Laserlicht L1 aus, das gepulstes Laserlicht ist. Der Vorverstärker 40 ist ein optischer Verstärker wie beispielsweise ein Lichtleitfaserverstärker, der das Laserlicht L1 empfängt, optisch verstärkt und Laserlicht L2 an den Zusatzverstärker 50 ausgibt. Der Zusatzverstärker 50 ist ein optischer Verstärker wie beispielsweise ein Lichtleitfaserverstärker, der normalerweise eine höhere Ausgabeleistung als der Vorverstärker 40 hat und das Laserlicht L2 empfängt, optisch verstärkt und Laserlicht L3 an die Ausgabeeinheit 60 ausgibt. Die Ausgabeeinheit 60, die mit einem bekannten Laserkopf ausgebildet ist, empfängt das Laserlicht L3 über die Lichtleitfaser und gibt Laserlicht L4 nach außen ab. Das Laserlicht L4 wird für einen gewünschten Zweck (Laserbearbeitung oder dergleichen) verwendet.
  • Ferner bilden mindestens die Keimlichtquelle 10, die Ansteuereinheit 20 und die Steuereinheit 30 eine Keimlichtquellenvorrichtung 1, die eine Pulslaservorrichtung ist. Die Steuereinheit 30 gibt ein Steuersignal S1 an die Ansteuereinheit 20 aus und steuert die Ansteuereinheit 20. Die Ansteuereinheit 20 gibt ein Ansteuersignal S2 an die Keimlichtquelle 10 aus und steuert die Keimlichtquelle 10 an.
  • 2 ist ein Blockdiagramm der Keimlichtquellenvorrichtung 1. Die Keimlichtquelle 10 enthält eine Halbleiterlaserdiode (LD) 11 als Laserlichtquelle und einen elektrooptischen Modulator (EOM) 12. Die Ansteuereinheit 20 enthält eine LD-Ansteuereinheit 21 als Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und eine EOM-Ansteuereinheit 22 als Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator. Diese Ansteuereinheiten können unter Verwendung einer bekannten LD-Ansteuerschaltung oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Die Steuereinheit 30 ist mit einer digitalen Schaltung zum Durchführen eines Steuerprozesses an jeder der in der Ansteuereinheit 20 enthaltenen Ansteuereinheiten ausgebildet, die eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) usw. enthält. Die Steuereinheit 30 gibt ein LD-Ansteuerpulssignal S11, das Teil des Steuersignals S1 ist, an die LD-Ansteuereinheit 21 aus und gibt ein EOM-Ansteuerpulssignal S12, das Teil des Steuersignals S1 ist, an die EOM-Ansteuereinheit aus. Das LD-Ansteuerpulssignal S11 und das EOM-Ansteuerpulssignal S12 sind jeweils Pulssignale, die sich in einer vorbestimmten Wiederholungsperiode und mit einer bestimmten Dauer (Pulsbreite) in einem EIN-Zustand befinden und sich in anderen Perioden in einem AUS-Zustand befinden.
  • Die LD 11 ist beispielsweise ein Laserelement mit verteilter Rückkopplung (DFB-Laserelement), das Laserlicht L01 einer einzelnen Wellenlänge ausgibt, die in einem 1,55-µm-Wellenlängenband enthalten ist. Die LD-Ansteuereinheit 21 gibt ein LD-Ansteuersignal S21 als ein Signal aus, das ein Teil des Ansteuersignals S2 ist und dem LD-Ansteuerpulssignal S11 an die LD 11 entspricht, und steuert die LD 11 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L01 zu gepulstem Laserlicht, das pulsmoduliert ist. Der EOM 12 empfängt das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01, führt eine Intensitätsmodulation an dem Laserlicht L01 durch und gibt es als Laserlicht L1 aus. Die EOM-Ansteuereinheit 22 gibt ein EOM-Ansteuersignal S22 als ein Signal aus, das ein Teil des Ansteuersignals S2 ist und dem EOM-Ansteuerpulssignal S12 an den EOM 12 entspricht, und steuert den EOM 12 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L1 zu gepulstem Laserlicht, das durch weiteres Durchführen einer Pulsmodulation an dem Laserlicht L01 erhalten wird.
  • Bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1 führt hier die Steuereinheit 30 ein Steuerverfahren zum Steuern der LD-Ansteuereinheit 21 und der EOM-Ansteuereinheit 22 durch, um Pulsmodulation für die LD 11 und Pulsmodulation für die EOM 12 so zu realisieren, dass der EOM 12 zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet, und dass der EOM 12 mindestens einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet.
  • Einzelheiten werden nachstehend beschrieben. 3 ist eine Darstellung, die ein erstes Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischem Ausgang in der Keimlichtquellenvorrichtung 1 zeigt.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist das LD-Ansteuerpulssignal S11, das von der Steuereinheit 30 an die LD-Ansteuereinheit 21 ausgegeben wird, ein Pulssignal, das sich mit einer konstanten Pulsbreite, die auf die Zeiten t1 und t2 zentriert ist, in dem EIN-Zustand befindet und sich in andere Zeiträumen in einem in der Figur dargestellten Zeitbereich in dem AUS-Zustand befindet. Das LD-Ansteuerpulssignal S11 weist eine Wiederholungsperiode T1 und eine Wiederholungsfrequenz, die konstant ist, auf, so dass f1 = 1/T1. Das LD-Ansteuersignal S21 ist ein Signal, das mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11 synchronisiert ist. Daher wird das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01 (optische LD-Leistung) auch zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge besteht, die mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11 und dem LD-Ansteuerpulssignal S21 synchronisiert ist.
  • Hingegen ist das EOM-Ansteuerpulssignal S12, das von der Steuereinheit 30 an die EOM-Ansteuereinheit 22 ausgegeben wird, ein Pulssignal, das sich mit einer konstanten Pulsbreite in dem EIN-Zustand befindet und sich in anderen Zeiträumen in dem AUS-Zustand befindet, und eine Wiederholungsperiode davon ist T2, die kleiner als T1 ist. Daher ist eine Wiederholungsfrequenz des EOM-Ansteuerpulssignals S12 konstant, so dass f2 = 1/T2, wobei f2 größer als f1 ist und f2 = 6×f1, in dem in 3 dargestellten Beispiel. Unterdessen ist das EOM-Ansteuersignal S22 ein Signal, das mit dem EOM-Ansteuerpulssignal S12 synchronisiert ist.
  • Auf diese Weise ist in dem ersten Beispiel die Wiederholungsfrequenz f2 des EOM-Ansteuerpulssignals S12 konstant eingestellt und f2 sechsmal größer als die Wiederholungsfrequenz f1 des LD-Ansteuerpulssignals S11 eingestellt, so dass der EOM 12 fünfmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet.
  • Ferner werden die Zeitvorgaben des LD-Ansteuersignals S21 und des EOM-Ansteuersignals S22 so angepasst, dass der EOM 12 zumindest in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet. Insbesondere geht der EOM 12 in den EIN-Zustand über, während sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet, der auf die Zeiten t1 und t2 zentriert ist. Daher wird das Laserlicht L1 (der optische EOM-Ausgang), das von dem EOM 12 ausgegeben wird, zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge mit der Wiederholungsfrequenz f1 und der gleichen Pulsbreite wie der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 besteht. Unterdessen ist in dem ersten Beispiel, das in 3 dargestellt ist, die Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22, während sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet, kleiner als die Pulsbreite des LD-Ansteuersignals S21. Daher ist das Laserlicht L1 gepulstes Laserlicht, das von dem EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L01 extrahiert wird. Die Wiederholungsfrequenz f1 des LD-Ansteuerpulssignals S11 und die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 werden durch von einem Anwender vorgenommene Einstellungen oder dergleichen auf in Bezug auf das Laserlicht L1 gewünschte Werte eingestellt.
  • Auf diese Weise ist es durch Erhöhen der Wiederholungsfrequenz f2 der Pulsmodulation für den EOM 12 relativ zu der Wiederholungsfrequenz f1 der Pulsmodulation für die LD 11 möglich, einen Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die LD 11 während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für die LD 11 zu erhöhen. Hier ist das Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 durch (eine Zeit, in der der EOM 12 während der Wiederholungsperiode T1 in dem EIN-Zustand ist) / (die Wiederholungsperiode T1) repräsentiert. Ferner ist der Tastgrad der Pulsmodulation für die LD 11 in ähnlicher Weise durch (eine Zeit, in der die LD 11 während der Wiederholungsperiode T1 in dem EIN-Zustand ist) / (die Wiederholungsperiode T1) repräsentiert.
  • Der Grund hierfür wird unter Bezugnahme auf 3, 4 und 5 ausführlich beschrieben. 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischem Ausgang gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. In dem Vergleichsbeispiel führt die Steuereinheit 30 in der Keimlichtquellenvorrichtung 1 eine Steuerung derart durch, dass die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den EOM 12 und die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für die LD 11 angeglichen werden und der EOM 12 nur dann in den EIN-Zustand wechselt, wenn sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet. Mit anderen Worten werden in dem Vergleichsbeispiel die Wiederholungsperioden eines EOM-Ansteuerpulssignals S12A und eines EOM-Ansteuerpulssignals S22A und die Wiederholungsperioden des LD-Ansteuerpulssignals S11 und des LD-Ansteuerpulssignals S21 auf die gleiche T1 eingestellt und die Wiederholungsfrequenzen davon werden gleich gesetzt, so dass f1 = 1/T1. Folglich wird die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 auf die gewünschte Frequenz f1 eingestellt.
  • Durch Vergleich zwischen dem EOM-Ansteuersignal S22 in 3 und dem EOM-Ansteuersignal S22A in 4 kann festgestellt werden, dass der Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 höher ist. Dagegen ist in 3 und 4 die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 jeweils auf f1 eingestellt.
  • Mit anderen Worten führt die Steuereinheit 30 in der Keimlichtquellenvorrichtung 1 eine Steuerung durch, um die Zeitdiagramme, wie sie in 3 dargestellt sind, zu verwirklichen, so dass es möglich ist, die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 auf die gewünschte Frequenz f1 einzustellen und den Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 relativ zu dem Vergleichsbeispiel zu erhöhen, so dass er sich beispielsweise 50 % annähert.
  • Unterdessen zeigt 5 ein Diagramm, das eine Ausgangskennlinie einer typischen EOM-Ansteuereinheit zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert einen Tastgrad eines EOM-Ansteuerpulssignals und die vertikale Achse repräsentiert eine Amplitude einer Ausgangsspannung der EOM-Ansteuereinheit. Indes ist eine Spannungsamplitude des in die EOM-Ansteuereinheit eingegebenen EOM-Ansteuerpulssignals für alle Tastgrade konstant eingestellt. Wie es in 5 gezeigt ist, wird die Amplitude der Ausgangsspannung maximal, wenn der Tastgrad ungefähr 50 % beträgt, und ist geringer, wenn der Tastgrad von 50 % abweicht. Dies liegt daran, dass in einer typischen EOM-Ansteuerschaltung ein Eingangssignal einer Wechselstromkopplung unterzogen und dann verstärkt wird. Wenn der Tastgrad 50 % beträgt, werden nach der Wechselstromkopplung Spannungen mit denselben Beträgen in positiver und negativer Richtung bezüglich 0 V erhalten, aber wenn der Tastgrad von 50 % abweicht, werden nach der Wechselstromkopplung Spannungen mit unterschiedlichen Beträgen in positiver und negativer Richtung bezüglich 0 V erhalten. Wenn dieses Signal verstärkt wird, erreicht die Spannung mit dem größeren Betrag in positiver oder negativer Richtung zunächst eine maximale Ausgangsspannung der EOM-Ansteuereinheit, so dass die auszugebende Spannungsamplitude begrenzt wird.
  • Ferner sind 6A und 6B Diagramme zum Erläutern einer Beziehung zwischen dem EOM-Ansteuersignal und der optischen EOM-Leistung. Wenn eine Spannung, die durch das EOM-Ansteuersignal an den EOM angelegt wird, wie in 6A dargestellt optimiert werden kann, ist es möglich, ein EIN/AUS-Extinktionsverhältnis der optischen EOM-Leistung zu maximieren. Indes hängt ein Wert der an die EOM anzulegenden optimalen Spannung von dem EOM ab. Unter einer Ansteuerbedingung, unter der der Tastgrad niedrig ist, sinkt jedoch die Spannungsamplitude des EOM-Ansteuersignals, wie dies in 6B dargestellt ist, und es wird schwierig, die optimale Spannung an den EOM anzulegen, so dass das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des optischen EOM-Ausgangs sinkt. Insbesondere ist unter der Bedingung, dass der Tastgrad extrem niedrig ist, als beispielsweise für eine „niedrige Wiederholungsfrequenz“ und einen „kurzen Puls“, das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des optischen EOM-Ausgangs merklich verringert.
  • Im Gegensatz dazu ist es bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1 auch dann möglich, wenn das Laserlicht L1 mit einem niedrigen Tastgrad ausgegeben wird, den EOM 12 mit dem erhöhten Tastgrad anzusteuern, so dass es möglich ist, Leistung mit dem bevorzugten EIN/AUS-Extinktionsverhältnis auszugeben.
  • Unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, ist es indes möglich, das LD-Ansteuersignal S21 und das EOM-Ansteuersignal S22 so zu steuern, dass der EOM 12 zumindest in den EIN-Zustand übergeht, während die LD 11 in dem EIN-Zustand ist, wenn die Wiederholungsfrequenz f2 des EOM-Ansteuersignals S22 N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz f1 des LD-Ansteuersignals S21 ist. Es ist bevorzugter, N auf einen Wert einzustellen, bei dem der Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für die LD 11 ungefähr 50 % erreicht.
  • Unterdessen ist das von der Steuereinheit 30 ausgeführte Steuerverfahren zum Ermöglichen, den EOM 12 mit dem verbesserten Tastgrad anzusteuern, indem der EOM 12 dazu veranlasst wird, zumindest in den EIN-Zustand überzugehen, während sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet, und indem der EOM 12 dazu veranlasst wird, mindestens einmal in den EIN-Zustand überzugehen, während sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet, nicht auf die Steuerung beschränkt, die durch die Zeitdiagramme des in 3 dargestellten ersten Beispiels angegeben ist.
  • 7A, 7B und 7C sind Darstellungen, die ein zweites Beispiel, ein drittes Beispiel und ein viertes Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und der optischen Leistung in der Keimlichtquellenvorrichtung 1 zeigen. In 7A wird ähnlich wie in dem ersten Beispiel die Wiederholungsfrequenz des EOM-Ansteuerpulssignals S12 so eingestellt, dass f2 = 1/T2. Die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während einer Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, ist jedoch größer als die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während einer Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem EIN-Zustand befindet. Daher ist es möglich, das Laserlicht L1 als gepulstes Laserlicht zu realisieren, das von dem EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L01 extrahiert wird, und es ist möglich, das EOM 12 mit dem verbesserten Tastgrad, beispielsweise einen Tastgrad nahe 50 % oder einem Tastgrad von ungefähr 50 %, anzusteuern.
  • Ferner ist in dem dritten Beispiel, das in 7B dargestellt ist, die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, größer als die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem EIN-Zustand befindet. Ferner ist eine Wiederholungsperiode T3 des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, größer als T2. Mit anderen Worten ist das EOM-Ansteuerpulssignal S12 eine Mischung aus zwei pulsmodulierten Signalen mit unterschiedlichen Pulsbreiten und unterschiedlichen Wiederholungsperioden. Daher ist es möglich, das Laserlicht L1 als gepulstes Laserlicht zu realisieren, das durch den EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L01 extrahiert wird, und es ist möglich, den EOM 12 mit dem verbesserten Tastgrad wie etwa einem Tastgrad nahe bei 50 % oder ein Tastgrad von ungefähr 50 % anzusteuern.
  • Ferner ist in dem vierten Beispiel, das in 7C dargestellt ist, die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, größer als die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem EIN-Zustand befindet, und das EOM-Ansteuerpulssignal S12 geht nur einmal in den EIN-Zustand über, während sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet. Ähnlich wie in dem dritten Beispiel ist das EOM-Ansteuerpulssignal S12 eine Mischung aus zwei pulsmodulierten Signalen mit unterschiedlichen Pulsbreiten und unterschiedlichen Wiederholungsperioden. Daher ist es möglich, das Laserlicht L1 als gepulstes Laserlicht zu realisieren, das durch den EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L01 extrahiert wird, und es ist möglich, den EOM 12 mit dem verbesserten Tastgrad wie etwa einem Tastgrad nahe bei 50 % oder ein Tastgrad von ungefähr 50 % anzusteuern.
  • Wie in dem oben beschriebenen ersten bis vierten Beispiel dargestellt, sind die Pulsbreite und die Wiederholungsperiode des EOM-Ansteuerpulssignals S12 während der Periode, in der sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, nicht speziell begrenzt. Beispielsweise kann es wie im vierten Beispiel möglich sein, ein Pulssignal, das nur einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich das LD-Ansteuerpulssignal S11 in dem AUS-Zustand befindet, oder ein Pulssignal mit einer unregelmäßigen Pulsbreite oder einer unregelmäßigen Wiederholungsfrequenz zu verwenden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 8 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung als Pulslaservorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1A weist eine Konfiguration auf, die durch Ersetzen der Steuereinheit 30 durch eine Steuereinheit 30A in der Konfiguration der Keimlichtquellenvorrichtung 1, die in 1 dargestellt ist, erhalten wird.
  • Die Steuereinheit 30A enthält einen Pulsmustergenerator 31A, der mit einer digitalen Schaltung ausgebildet ist, die eine Allzweck-CPU, einen FPGA oder dergleichen enthält, und einen EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A, der mit einer analogen Schaltung ausgebildet ist.
  • Der Pulsmustergenerator 31A gibt das LD-Ansteuerpulssignal S11 als Pulsmustersignal zum Durchführen einer Pulsmodulation in der LD 11 an die LD-Ansteuereinheit 21 aus. Ferner gibt der Pulsmustergenerator 31A ein EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A als Pulsmustersignal zum Durchführen einer Pulsmodulation in dem EOM 12 an den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A aus.
  • Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer kleineren Pulsbreite als das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A auf der Basis des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A und gibt es an die EOM-Ansteuereinheit 22 aus.
  • Hierbei wird bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1A ähnlich wie bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1 durch Verringern der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 relativ zu der Pulsbreite des LD-Ansteuersignals S21 das Laserlicht L1, das von dem EOM 12 ausgegeben wird, gepulstes Laserlicht, das aus dem Laserlicht L01, das von der LD 11 ausgegeben wird, gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 extrahiert wird. Selbst dann, wenn die Pulsbreite des LD-Ansteuersignals S21 beispielsweise 1 ns beträgt, ist es durch Einstellen der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 auf 100 ps möglich, die Pulsbreite des Laserlichts L01 auf 100 ps einzustellen. Ferner enthält die Steuereinheit 30A eine CPU, ein FPGA oder dergleichen und ist in der Lage, die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 auf bevorzugte Weise änderbar zu machen.
  • In einer vielseitigen digitalen Schaltung beträgt die Obergrenze einer Ansteuerfrequenz eines Ausgangssignals jedoch ungefähr 1 GHz und in einigen Fällen ist es schwierig, ein kürzeres Pulssignal als 1 ns zu erzeugen. Obwohl eine FPGA mit einem Sendeempfänger vorgeschlagen wurde, die ein Pulssignal mit 10 Gbps oder mehr erzeugen kann, ist eine solche FPGA extrem teuer und dient als Vorrichtung, die auf Kommunikationsanwendungen spezialisiert ist, so dass es schwierig ist, ein beliebiges Pulsmuster zu erzeugen.
  • Daher ist bei der Steuereinheit 30A der Keimlichtquellenvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der Pulsmustergenerator 31A mit einer digitalen Schaltung ausgebildet und der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A ist mit einer analogen Schaltung ausgebildet, die es ermöglicht mit einer höheren Frequenz als 1 GHz anzusteuern. Ferner gibt der Pulsmustergenerator 31A das LD-Ansteuerpulssignal S11 an die LD-Ansteuereinheit 21 aus. Dagegen erzeugt der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer kurzen Pulsbreite auf der Basis des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A, das von dem Pulsmustergenerator 31A erhalten wird, und gibt es an die EOM-Ansteuereinheit 22 aus. Obwohl der Pulsmustergenerator 31A eine digitale Schaltung mit einer einfachen Konfiguration aufweist, ist der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A, der mit einer analogen Schaltung ausgebildet ist, in der Lage, den EOM 12 durch ein Ansteuersignal mit einer kurzen Pulsbreite anzusteuern, während gleichzeitig die Variabilität der Wiederholungsfrequenz oder dergleichen erhalten bleibt.
  • 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung in der Keimlichtquellenvorrichtung 1A zeigt.
  • Wie es in 9 dargestellt ist, weist das LD-Ansteuerpulssignal S11, das von dem Pulsmustergenerator 31A der Steuereinheit 30A an die LD-Ansteuereinheit 21 ausgegeben wird, die Wiederholungsperiode T1 und die Wiederholungsfrequenz auf, die so eingestellt sind, dass f1 = 1/T1. Ferner wird das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01 (die optische LD-Leistung) zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge besteht, die mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11 und dem LD-Ansteuerpulssignal S21 synchronisiert ist. Wie es in 9 gezeigt ist, sind hierbei die Pulsbreiten des LD-Ansteuerpulssignals S11, des LD-Ansteuerpulssignals S21 und des Laserlichts L01 relativ groß.
  • Dagegen hat das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A, das von dem Pulsmustergenerator 31A der Steuereinheit 30A an den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A ausgegeben wird, die Wiederholungsperiode T2 und eine Pulsbreite, die so breit ist wie die des LD-Ansteuerpulssignals S11. Die Wiederholungsfrequenz ist so eingestellt, dass f2 = 1/T2, was größer als f1 ist. Dagegen hat das EOM-Ansteuerpulssignal S12, das von dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A an die EOM-Ansteuereinheit 22 ausgegeben wird, eine kleinere Pulsbreite als das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A. Daher wird das Laserlicht L1 (der optische EOM-Ausgang), das von dem EOM 12 ausgegeben wird, zu gepulstem Laserlicht, das von dem EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L01 extrahiert wird und das die Wiederholungsfrequenz f1 aufweist. Die Wiederholungsfrequenz f1 des LD-Ansteuerpulssignals S11 und die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 werden durch von einem Anwender vorgenommene Einstellungen oder dergleichen auf gewünschte Werte in Bezug auf das Laserlicht L1 eingestellt.
  • Unterdessen ist es bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1A ähnlich wie bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1 möglich, optische Pulse mit dem bevorzugten EIN/AUS-Extinktionsverhältnis auszugeben.
  • 10 ist ein Blockdiagramm des Pulsmustergenerators 31A und des EOM-Ansteuerpulsgenerators 32A. Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A enthält einen Verzögerungspulsgenerator 32A1 und einen Ansteuerpulsgenerator 32A2.
  • In dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A wird das von dem Pulsmustergenerator 31A eingegebene EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A durch einen Teiler (nicht dargestellt) in zwei geteilt. Der Verzögerungspulsgenerator 32A1 erzeugt ein verzögertes Pulssignal S32A auf der Basis eines der beiden geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A und gibt es an den Ansteuerpulsgenerator 32A2 aus. Der Ansteuerpulsgenerator 32A2 erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auf der Basis des anderen der geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A und des verzögerten Pulssignals S32A und gibt es aus.
  • 11 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen der Signale in 10 zeigt. Der Verzögerungspulsgenerator 32A1 erzeugt das verzögerte Pulssignal S32A, das um eine Zeit Δt1 gegenüber dem EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A verzögert ist. Der Ansteuerpulsgenerator 32A2 erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer Pulsbreite von Δt1, so dass sich das EOM-Ansteuerpulssignal S12 in dem EIN-Zustand befindet, wenn sich das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A in dem EIN-Zustand befindet, und das verzögerte Pulssignal S32A in dem AUS-Zustand befindet, und in anderen Fällen in dem AUS-Zustand befindet. Durch geeignetes Einstellen von Δt1 ist es möglich, die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 relativ zu der Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A zu verringern.
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration des Ansteuerpulsgenerators 32A2 darstellt. Der Ansteuerpulsgenerator 32A2 enthält eine Gatterschaltung G, in der ein NICHT-Gatter und ein UND-Gatter kombiniert sind. Die Gatterschaltung G erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 durch Erhalten einer logischen UND-Verknüpfung eines invertierten Signals des verzögerten Pulssignals S32A und des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A.
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration des Verzögerungspulsgenerators 32A1 darstellt. Der Verzögerungspulsgenerator 32A1 enthält mehrere Verzögerungsgatterschaltungen D, die in Reihe geschaltet sind, und einen Schalter SW1, der mit einer Ausgangsseite jeder der Verzögerungsgatterschaltungen D verbunden ist. In dem Verzögerungspulsgenerator 32A1 verzögern die Verzögerungsgatterschaltungen D das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A vorübergehend und der Schalter SW1 steuert eine Auswahl des von einer den Verzögerungsgatterschaltungen D ausgegebenen Ausgangs gemäß dem in der Steuereinheit 30A eingestellten Verzögerungsbetrag, so dass das verzögerte Pulssignal S32A mit der gewünschten Verzögerung ausgegeben wird.
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das einen EOM-Ansteuerpulsgenerator 32B zeigt, der ein weiteres Beispiel für die Konfiguration des EOM-Ansteuerpulsgenerators ist. Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32B ist mit dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A der Keimlichtquellenvorrichtung 1A austauschbar und enthält die zwei Verzögerungspulsgeneratoren 32A1 und 32A1 und den Ansteuerpulsgenerator 32A2.
  • Bei dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32B wird das von dem Pulsmustergenerator 31A eingegebene EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A durch einen Teiler (nicht dargestellt) in zwei geteilt. Die zwei Verzögerungspulsgeneratoren 32A1 und 32A1 erzeugen jeweils verzögerte Pulssignale S32B1 und S32B2 auf der Basis jedes der geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A und geben sie an den Ansteuerpulsgenerator 32A2 aus. Der Ansteuerpulsgenerator 32A2 erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auf der Basis der verzögerten Pulssignale S32B1 und S32B2 und gibt es aus.
  • 15 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen der Signale in 14 zeigt. Einer der Verzögerungspulsgeneratoren 32A1 erzeugt das verzögerte Pulssignal S32B1, das gegenüber dem EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A um eine Zeit Δt2 verzögert ist. Der andere der Verzögerungspulsgeneratoren 32A1 erzeugt das verzögerte Pulssignal S32B2, das gegenüber dem EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A um eine Zeit Δt3 verzögert ist. Der Ansteuerpulsgenerator 32A2 erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer Pulsbreite von Δt1(= Δt3-Δt2), so dass das EOM-Ansteuerpulssignal S12 in dem EIN-Zustand ist, wenn sich das verzögerte Pulssignal S32B1 in dem EIN-Zustand befindet und das verzögerte Pulssignal S32B2 in dem AUS-Zustand befindet, und in anderen Fällen in dem AUS-Zustand ist. Durch geeignetes Einstellen von Δt2 und Δt3 ist es möglich, die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 relativ zu der Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A zu verringern. Ferner kann der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32B den Verzögerungsbetrag bezüglich der zwei geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A einstellen, so dass es möglich ist, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer genaueren Pulsbreite zu erzeugen.
  • 16 ist ein Blockdiagramm, das einen Pulsmustergenerator 31B und einen EOM-Ansteuerpulsgenerator 32C als ein weiteres Beispiel der Konfigurationen des Pulsmustergenerators und des EOM-Ansteuerpulsgenerators darstellt. Der Pulsmustergenerator 31B und der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32C sind mit dem Pulsmustergenerator 31A und dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A der Keimlichtquellenvorrichtung 1A ersetzbar. Wie es in 16 gezeigt ist, erzeugt der Pulsmustergenerator 31B EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 und gibt sie an den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32C aus. Die EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 sind Pulssignale, die die gleichen Wellenformen wie die in 15 dargestellten verzögerten Pulssignale S32B1 und S32B2 haben und die um verschiedene Beträge verzögert sind. Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32C enthält den Ansteuerpulsgenerator 32A2, erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer kleineren Pulsbreite als der der EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 auf der Basis der EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 und gibt es aus.
  • Wenn der Pulsmustergenerator 31B beispielsweise mit einer digitalen Schaltung ausgebildet ist, ist es möglich, verschiedene Verzögerungsbeträge einzustellen, indem eine Phasendifferenz der jeweiligen Betriebstakte der EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 eingestellt wird.
  • Selbst in der Keimlichtquellenvorrichtung 1A, die den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A oder 32B enthält, wie es in 10 oder 14 dargestellt ist, oder den Pulsmustergenerator 31B und den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32C enthält, wie es in 16 dargestellt ist, ist es möglich, das Steuerverfahren zum Steuern der LD-Ansteuereinheit 21 und der EOM-Ansteuereinheit 22 so durchzuführen, dass der EOM mindestens einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet, indem das EOM-Ansteuerpulssignal S12 ausgegeben wird, wie es in 7A, 7B und 7C gezeigt ist. In diesem Fall ist es durch Ändern der Verzögerungsbeträge des verzögerten Pulssignals S32A der verzögerten Pulssignale S32B1 und S32B2 oder der EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31B1 und S31B2 zwischen dem AUS-Zustand der LD 11 und dem EIN-Zustand der LD 11 möglich, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 zu erzeugen und auszugeben, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist.
  • Um das EOM-Ansteuerpulssignal S12 wie in 7A, 7B und 7C dargestellt auszugeben, kann es möglich sein, den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A in der Keimlichtquellenvorrichtung 1A mit einem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32AA zu ersetzen, der in 17A dargestellt ist. Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32AA weist eine Konfiguration auf, die durch Ersetzen des Ansteuerpulsgenerators 32A2 in dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A mit einem Ansteuerpulsgenerator 32AA2 erhalten wird.
  • Der Ansteuerpulsgenerator 32AA2 enthält einen Teiler (nicht dargestellt), die Gatterschaltung G und einen Schalter SW2, wie es in 17B dargestellt ist.
  • Das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A wird durch den Teiler (nicht dargestellt) in zwei geteilt. Eines der geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A wird in den Schalter SW2 eingegeben. Die Gatterschaltung G erzeugt ein logisches UND-Pulssignal S4 durch Erhalten einer logischen UND-Verknüpfung des invertierten Signals des verzögerten Pulssignals S32A und des anderen der geteilten EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A und gibt es an den Schalter SW2 aus.
  • Der Schalter SW2 gibt entweder das EOM-Ansteuerpulssignal S31A oder das logische UND-Pulssignal S4 als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 aus. In diesem Fall steuert die Steuereinheit den Schalter SW2, um das logische UND-Pulssignal S4 mit einer kleineren Pulsbreite als der des LD-Ansteuerpulssignals als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wenn die LD in dem EIN-Zustand ist, und das EOM-Ansteuerpulssignal S31A als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wenn sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet. Daher ist es möglich, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wie es in den 7A, 7B und 7C dargestellt ist. In dem Pulsmustergenerator 31A ist es möglich, die Pulsbreite und die Wiederholungsperiode des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A zwischen dem EIN-Zustand der LD 11 und dem AUS-Zustand der LD 11 zu ändern und es ist möglich, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer gewünschten Pulsbreite, wenn sich die LD 11 im EIN-Zustand befindet, und mit einem gewünschten Tastgrad während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für die LD 11 zu erzeugen.
  • Um das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist, kann es möglich sein, den Pulsmustergenerator 31A und den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A in der Keimlichtquellenvorrichtung 1A mit einem Pulsmustergenerator 31AB und einem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32AB zu ersetzen, wie es in 18A dargestellt ist. Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32AB hat eine Konfiguration, die durch Ersetzen des Ansteuerpulsgenerators 32A2 in dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A mit einem Ansteuerpulsgenerator 32AB2 erhalten wird.
  • Der Pulsmustergenerator 31AB ist dazu ausgelegt, das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31A und ein EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31AB mit unterschiedlichen Pulsbreiten oder unterschiedlichen Wiederholungsperioden oder mit unterschiedlichen Pulsbreiten und unterschiedlichen Wiederholungsperioden auszugeben. Der Ansteuerpulsgenerator 32AB2 enthält die Gatterschaltung G und einen Schalter SW3, wie es in 18B dargestellt ist.
  • Das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31AB wird in den Schalter SW3 eingegeben. Die Gatterschaltung G erzeugt das logische UND-Pulssignal S4 durch Erhalten einer logischen UND-Verknüpfung des invertierten Signals des verzögerten Pulssignals S32A und des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A und gibt es an den Schalter SW3 aus.
  • Der Schalter SW3 gibt entweder das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31AB oder das logische UND-Pulssignal S4 als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 aus. In diesem Fall steuert die Steuereinheit den Schalter SW3, um das logische UND-Pulssignal S4 mit einer kleineren Pulsbreite als der des LD-Ansteuerpulssignals S11 als das EOM-Pulssignal S12 auszugeben, wenn sich die LD in dem EIN-Zustand befindet, und das EOM-Ansteuerpulssignal S31AB als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wenn sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet. Daher ist es möglich, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist. In den Konfigurationen in 18A und 18B gibt der Pulsmustergenerator 31AB die EOM-Ansteuerpulsmustersignale S31A und S31AB mit unterschiedlichen Pulsbreiten oder unterschiedlichen Wiederholungsperioden oder unterschiedliche Pulsbreiten und verschiedenen Wiederholungsperioden aus. In diesem Fall wird das EOM-Ansteuerpulssignal S31A so eingestellt, dass das EOM-Ansteuerpulssignal S12 eine gewünschte Pulsbreite aufweist, wenn sich die LD 11 in dem EIN-Zustand befindet. In diesem Fall wird das EOM-Ansteuerpulssignal S31AB so eingestellt, dass das EOM-Ansteuerpulssignal S12 einen gewünschten Tastgrad während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für die LD aufweist. Daher ist es im Gegensatz zu den Konfigurationen, die in 17A und 17B dargestellt sind, nicht notwendig, die Pulsbreite und die Wiederholungsperiode zwischen dem EIN-Zustand der LD 11 und dem AUS-Zustand der LD 11 zu ändern.
  • Die in 18A und 18B dargestellten Konfigurationen können jedoch wie bei einer Abwandlung, wie sie in 19A und 19B dargestellt ist, so geändert werden, dass der Pulsmustergenerator 31AB das LD-Ansteuerpulssignal S11 anstelle des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A als Pulsmustersignal an den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32AB ausgibt. In diesem Fall erzeugt der Verzögerungspulsgenerator 32A1 das verzögerte Pulssignal S32A aus dem eingegebenen LD-Ansteuerpulssignal S11 und gibt es an den Ansteuerpulsgenerator 32AB2 aus. Die Gatterschaltung G erzeugt das logische UND-Pulssignal S4 durch Erhalten einer logischen UND-Verknüpfung des invertierten Signals des verzögerten Pulssignals S32A und des LD-Ansteuerpulssignals S11 und gibt es an den Schalter SW3 aus.
  • Der Schalter SW3 gibt entweder das EOM-Ansteuerpulsmustersignal S31AB oder das logische UND-Pulssignal S4 als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 aus. In diesem Fall steuert die Steuereinheit den Schalter SW3, um das logische UND-Pulssignal S4 mit einer kleineren Pulsbreite als der des LD-Ansteuerpulssignals S11 als das EOM-Pulssignal S12 auszugeben, wenn sich die LD in dem EIN-Zustand befindet, und das EOM-Ansteuerpulssignal S31AB als das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wenn sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet. Daher ist es möglich, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auszugeben, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist.
  • Unterdessen sind der Ansteuerpulsgenerator 32A2, der in 12 dargestellt ist, und der Verzögerungspulsgenerator 32A1, der in 13 dargestellt ist, ein Beispiel für die Konfigurationen und beispielsweise kann der Verzögerungspulsgenerator mit einem Komparator anstelle der Verzögerungsgatterschaltung ausgebildet sein oder er kann sowohl mit der Verzögerungsgatterschaltung als auch mit dem Komparator ausgebildet sein. Unter Verwendung des Komparators kann eine Anstiegs-/Abfallzeit des verzögerten Pulssignals von dem verzögerten Pulsgenerator 32A1 steil gemacht werden, so dass es auch dann, wenn die Anstiegs-/Abfallzeit des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A aus dem Pulsmustergenerator 31A groß ist, möglich ist, das EOM-Ansteuerpulssignal S12 mit einer gewünschten Pulsbreite zu erzeugen. Ferner kann der Ansteuerpulsgenerator 32A2 mit anderen Logikgatterschaltungen (UND, ODER, NOR oder XOR) oder Flip-Flop-Schaltungen (T-F/F oder RS-F/F) ausgebildet sein.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 20 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung als Pulslaservorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1C weist eine Konfiguration auf, die durch Ersetzen der Steuereinheit 30A in der Konfiguration der in 1A dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung mit einer Steuereinheit 30C erhalten wird. Die Steuereinheit 30C weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen eines Referenztaktgenerators 33C zu der Konfiguration der Steuereinheit 30A erhalten wird.
  • Der Pulsmustergenerator 31A der Steuereinheit 30C erzeugt das LD-Ansteuerpulssignal S11, gibt es als Pulsmustersignal zum Durchführen einer Pulsmodulation in der LD 11 aus und gibt ein Synchronsignal S31C an den Referenztaktgenerator 33C aus.
  • Der Referenztaktgenerator 33C erzeugt ein Referenztaktsignal S32C zum Durchführen einer Pulsmodulation in dem EOM 12 auf der Basis des Synchronsignals S31C und gibt es an den EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A aus. Das Referenztaktsignal S32C ist ein Signal, das mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11 synchronisiert ist.
  • Der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A der Steuereinheit 30C erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 auf der Basis des Referenztaktsignals S32C und gibt es aus. Speziell erzeugt der EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A das EOM-Ansteuerpulssignal S12 als Pulsmustersignal auf der Basis des Referenztaktsignals S32C und gibt es aus.
  • Wenn die zeitliche Variation (im Folgenden Jitter) eines durch den Pulsmustergenerator 31A erzeugten Pulsmusters groß ist, kann sich hierbei ein Ansteuerpulssignal für die LD 11 oder den EOM 12 verschlechtern. Beispielsweise erreicht eine Jittercharakteristik in einer vielseitigen digitalen Schaltung in einigen Fällen einige hundert ps, und daher variierte das EOM-Ansteuerpulssignal S12 aufgrund des Einflusses des Jitters, und zwar insbesondere dann, wenn der EOM 12 mit einer Pulsbreite von ungefähr 100 ps angesteuert wird. Infolgedessen kann sich eine optische Pulscharakteristik des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 verschlechtern.
  • Hingegen ist in der Steuereinheit 30C der Pulsmustergenerator 31A mit einer vielseitigen digitalen Schaltung ausgebildet und erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 nicht direkt. Ferner ist der Referenztaktgenerator 33C mit einer Taktquelle mit geringem Jitter ausgebildet und erzeugt das EOM-Ansteuerpulssignal S12. Daher ist es möglich, den EOM 12 unter Verwendung des EOM-Ansteuerpulssignals S12 mit geringerer Variation anzusteuern. Indem beispielsweise ein Jitterbereiniger, der auf einer Phasenregelschleife (PLL) basiert, als Referenztaktgenerator 33C verwendet wird, ist es möglich, ein Pulsmustersignal (das Referenztaktsignal S32C) zu erzeugen, das mit dem Pulsmustergenerator 31A synchronisiert ist und wenig Jitter aufweist.
  • Unterdessen kann die Frequenz des Referenztaktsignals S32C, das von dem Referenztaktgenerator 33C erzeugt wird, variabel oder fest sein. Wenn die Frequenz fest ist, wird es dann, wenn die Frequenz so eingestellt wird, dass sie größer als eine maximale Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 ist, die von der Keimlichtquellenvorrichtung 1C benötigt wird, möglich, eine gewünschte Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 durch Anpassen der Wiederholungsfrequenz des LD-Ansteuerpulssignals S11 zu erhalten.
  • Ferner kann die Steuereinheit 30C auch in der Keimlichtquellenvorrichtung 1C dazu ausgelegt sein, das Steuerverfahren zum Steuern der LD-Ansteuereinheit 21 und der EOM-Ansteuereinheit 22 so durchzuführen, dass der EOM 12 mindestens einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 in dem AUS-Zustand befindet, indem das EOM-Ansteuerpulssignal S12 ausgegeben wird, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 21 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung als Pulslaservorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1D enthält eine Keimlichtquelle 10D, eine Ansteuereinheit 20D und eine Steuereinheit 30D.
  • Die Keimlichtquelle 10D enthält die LD 11, den EOM 12 und einen optischen Halbleiterverstärker (SOA) 13. Die Ansteuereinheit 20D umfasst die LD-Ansteuereinheit 21, die EOM-Ansteuereinheit 22 und eine SOA-Ansteuereinheit 23 als Ansteuereinheit für den optischen Verstärker. Die SOA-Ansteuereinheit 23 kann mit einer bekannten SOA-Ansteuerschaltung ausgebildet sein.
  • Die Steuereinheit 30D ist mit einer digitalen Schaltung zum Durchführen eines Steuerprozesses an jeder der in der Ansteuereinheit 20D enthaltenen Ansteuereinheiten ausgebildet. Die Steuereinheit 30D gibt das LD-Ansteuerpulssignal S11 an die LD-Ansteuereinheit 21 aus, gibt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 an die EOM-Ansteuereinheit 22 aus und gibt ein SOA-Ansteuerpulssignal S13 an die SOA-Ansteuereinheit 23 aus. Das SOA-Ansteuerpulssignal S13 ist ein Pulssignal, das sich in einer vorbestimmten Wiederholungsperiode und mit einer bestimmten Pulsbreite in dem EIN-Zustand befindet, und in anderen Perioden in dem AUS-Zustand befindet.
  • Die LD 11 gibt das Laserlicht L01 einer einzelnen Wellenlänge aus. Die LD-Ansteuereinheit 21 gibt das LD-Ansteuersignal S21 an die LD 11 aus und steuert die LD 11 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L01 zu gepulstem Laserlicht, das pulsmoduliert ist. Der SOA 13 empfängt das Laserlicht L01, verstärkt es und gibt es als Laserlicht L02 aus. Die SOA-Ansteuereinheit 23 gibt ein SOA-Ansteuersignal S23 aus, das ein Signal ist, das dem SOA-Ansteuerpulssignal S13 entspricht, und steuert den SOA 13 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L02 zu gepulstem Laserlicht, das durch weiteres Durchführen einer Pulsmodulation an dem Laserlicht L01 erhalten wird. Der EOM 12 empfängt das Laserlicht L02, führt eine Intensitätsmodulation an dem Laserlicht L02 durch und gibt es als Laserlicht L1 aus. Die EOM-Ansteuereinheit 22 gibt das EOM-Ansteuersignal S22 an den EOM 12 aus und steuert den EOM 12 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L1 zu gepulstem Laserlicht, das durch weiteres Durchführen einer Pulsmodulation an dem Laserlicht L02 erhalten wird.
  • Hierbei führt die Steuereinheit 30D in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D ein Steuerverfahren zum Steuern der LD-Ansteuereinheit 21, der EOM-Ansteuereinheit 22 und der SOA-Ansteuereinheit 23 durch, um eine Pulsmodulation für die LD 11, Pulsmodulation für den SOA 13 und Pulsmodulation für den EOM 12 so zu realisieren, dass der EOM 12 zumindest in den EIN-Zustand übergeht, Während sich die LD 11 und der SOA 13 in dem EIN-Zustand befinden, und dass die EOM 12 mindestens einmal in den AUS-Zustand übergeht, während sich die LD 11 und der SOA 13 in dem AUS-Zustand befinden.
  • 22 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischer Leistung in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D zeigt.
  • Wie es in 22 gezeigt ist, ist das LD-Ansteuerpulssignal S11 ein Pulssignal, das sich mit einer konstanten Pulsbreite, die zu den Zeiten t1 und t2 zentriert ist, in dem EIN-Zustand befindet und sich in anderen Perioden in einem in der Figur dargestellten Zeitbereich in dem AUS-Zustand befindet. Das LD-Ansteuerpulssignal S11 hat die Wiederholungsperiode T1 und die Wiederholungsfrequenz, die konstant ist, so dass f1 = 1/T1. Das Laserlicht L01 (die optische LD-Leistung) wird auch zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge besteht, die mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11 und dem LD-Ansteuerpulssignal S21 synchronisiert ist.
  • Das SOA-Ansteuerpulssignal S13 ist ein Pulssignal, das eine kleinere Pulsbreite als das LD-Ansteuerpulssignal S11, die gleiche Wiederholungsfrequenz f1 und die gleiche Wiederholungsperiode T1 hat. Das SOA-Ansteuersignal S23 ist ein Signal, das mit dem SOA-Ansteuerpulssignal S13 synchronisiert ist. Daher wird das Laserlicht L02 (der optische SOA-Ausgang), das von der SOA 13 ausgegeben wird, zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge besteht, die mit dem SOA-Ansteuerpulssignal S13 und dem SOA-Ansteuersignal S23 synchronisiert ist und die erhalten wird, indem der SOA 13 dazu veranlasst wird, das Laserlicht L01 zu verstärken und das Laserlicht L01 gemäß der Pulsbreite des SOA-Ansteuersignals S23 zu extrahieren.
  • Dagegen ist die Wiederholungsperiode des EOM-Ansteuerpulssignals S12 T2, die kleiner als T1 ist. Daher ist die Wiederholungsfrequenz des EOM-Ansteuerpulssignals S12 konstant, so dass f2 = 1/T2, wobei f2 größer als f1 ist und in dem in 22 dargestellten Beispiel f2 = 6×f1 ist. Indes ist das EOM-Ansteuersignal S22 ein Signal, das mit dem EOM-Ansteuerpulssignal S12 synchronisiert ist.
  • Auf diese Weise wird die Wiederholungsfrequenz f2 des EOM-Ansteuerpulssignals S12 konstant und f2 sechsmal größer als die Wiederholungsfrequenzen f1 des LD-Ansteuerpulssignals S11 und des SOA-Ansteuerpulssignals S13 eingestellt, so dass der EOM 12 fünfmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 und der SOA 13 in dem AUS-Zustand befinden.
  • Ferner werden die Zeitvorgaben des LD-Ansteuersignals S21, des EOM-Ansteuersignals S22 und des SOA-Ansteuersignals S23 so eingestellt, dass der EOM 12 zumindest in den EIN-Zustand übergeht, Während sich die LD 11 und der SOA 13 in dem EIN-Zustand befinden. Insbesondere geht der EOM 12 in den EIN-Zustand über, während sich die LD 11 und der SOA 13 zu den Zeiten t1 und t2 in dem EIN-Zustand befinden. Daher wird das Laserlicht L1 (der optische EOM-Ausgang), das von dem EOM 12 ausgegeben wird, zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge mit der Wiederholungsfrequenz f1 und der gleichen Pulsbreite wie der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 besteht und durch den EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L02 extrahiert wird. Die Wiederholungsfrequenzen f1 des LD-Ansteuerpulssignals S11 und des SOA-Ansteuerpulssignals S13 und die Pulsbreite des EOM-Ansteuerpulssignals S12 bezüglich des Laserlichts L1 werden durch Einstellungen, die von einem Anwender vorgenommen werden, oder dergleichen auf gewünschte Werte eingestellt.
  • Auf diese Weise ist es durch Erhöhen der Wiederholungsfrequenz f2 der Pulsmodulation für den EOM 12 relativ zu den Wiederholungsfrequenzen f1 der Pulsmodulation für die LD 11 und den SOA 13 möglich, den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 zu erhöhen. Mit anderen Worten führt die Steuereinheit 30D in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D eine Steuerung durch, um die in 22 dargestellten Zeitdiagramme zu realisieren, so dass es möglich ist, die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 auf die gewünschte Frequenz f1 einzustellen und den Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den SOA 13 während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für den SOA 13 zu erhöhen. Unterdessen wird der Tastgrad der Pulsmodulation für den SOA 13 durch (eine Zeit, in der sich der SOA 13 während der Wiederholungsperiode T1 in dem EIN-Zustand befindet) / (die Wiederholungsperiode T1) repräsentiert. Daher ist es in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D selbst dann, wenn das Laserlicht L1 mit einem niedrigen Tastgrad ausgegeben wird, möglich, den EOM 12 mit dem verbesserten Tastgrad anzusteuern, so dass es möglich ist, Leistung mit dem bevorzugten EIN/AUS-Extinktionsverhältnis auszugeben.
  • Da die Keimlichtquellenvorrichtung 1D den SOA 13 enthält, ist es ferner möglich, das Laserlicht L1 mit der verbesserten Leistung auszugeben. Weiterhin wird in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D dann, wenn sich der SOA 13 in dem AUS-Zustand befindet, das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01 von dem SOA 13 absorbiert und blockiert und daher nicht nach außen abgegeben. Daher ist es möglich, das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des von der Keimlichtquelle 10D ausgegebenen Laserlichts L1 zu verbessern.
  • Obwohl die LD 11 in dem Beispiel der in 22 dargestellten Zeitdiagramme durch Puls angesteuert wird, kann die LD 11 durch eine Dauerstrich (CW) angesteuert werden. 23 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Zeitdiagramme der Signale und des optischen Ausgangs in 21 zeigt. In dem Beispiel der Zeitdiagramme, die in 23 dargestellt sind, gibt die Steuereinheit 30D ein LD-CW-Ansteuersignal S11D an die LD-Ansteuereinheit 21 aus. Die LD-Ansteuereinheit 21 gibt ein Ansteuersignal LD S21d als ein CW-Signal an die LD 11 aus. Im Ergebnis wird das Laserlicht (der optische LD-Ausgang), die von der LD 11 ausgegeben wird, als CW-Laserlicht zu dem Laserlicht L01D.
  • Danach wird analog zu dem Beispiel in 22 das Laserlicht L02, das von dem SOA 13 ausgegeben wird, zu gepulstem Laserlicht, das von einer optischen Pulsfolge gebildet wird, die mit dem SOA-Ansteuerpulssignal S13 und dem SOA-Ansteuersignal S23 synchronisiert ist und die erhalten wird, indem der SOA 13 dazu veranlasst wird, das Laserlicht L01D zu verstärken und das Laserlicht L01D gemäß der Pulsbreite des SOA-Ansteuersignals S23 extrahieren. Ferner wird das von dem EOM 12 ausgegebene Laserlicht L1 zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge mit der Wiederholungsfrequenz f1 und der gleichen Pulsbreite wie der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 besteht und das durch den EOM 12 gemäß der Pulsbreite des EOM-Ansteuersignals S22 aus dem Laserlicht L02 extrahiert wird.
  • Um das Beispiel der in 23 dargestellten Zeitdiagramme zu realisieren 23, veranlasst die Steuereinheit 30D den EOM 12 dazu, in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der SOA 13 in dem EIN-Zustand befindet, und veranlasst den EOM 12 dazu mindestens einmal in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der SOA 13 in dem AUS-Zustand befindet, indem der SOA 13 und der EOM 12 derart gesteuert werden, dass die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den EOM 12 größer wird als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den SOA 13. Daher ist es möglich, Komponenten aus der Steuereinheit 30D wie beispielsweise eine Schaltung zum Durchführen einer Pulsmodulation in der LD 11 zu reduzieren, so dass die Konfiguration der Steuereinheit 30D vereinfacht werden kann. Unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, ist es möglich, den EOM 12 dazu zu veranlassen, zumindest in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der SOA 13 in dem EIN-Zustand befindet, wenn die Wiederholungsfrequenz f2 des EOM-Ansteuersignals S22 N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz f1 des SOA-Ansteuersignals S23 ist. Es ist bevorzugter, N auf einen Wert einzustellen, bei dem der Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für den SOA 13 ungefähr 50 % erreicht.
  • Ferner kann die Steuereinheit 30D auch in der Keimlichtquellenvorrichtung 1D dazu ausgelegt sein, das Steuerverfahren zum Steuern der SOA-Ansteuereinheit 23 oder der LD-Ansteuereinheit 21 und der SOA-Ansteuereinheit 23 zusammen mit der EOM-Ansteuereinheit 22 so durchzuführen, dass der EOM 12 zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während der SOA 13 oder die LD 11 und der SOA 13 in dem AUS-Zustand sind, indem das EOM-Ansteuerpulssignal S12 ausgegeben wird, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 24 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung als Pulslaservorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1E umfasst eine Keimlichtquelle 10E, eine Ansteuereinheit 20E und eine Steuereinheit 30E.
  • Die Keimlichtquellenvorrichtung 1E wird ausgebildet, indem der SOA 13 in der in 1D dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung 1D durch einen akustooptischen Modulator (AOM) 14 ersetzt wird. Daher enthält die Keimlichtquelle 10E die LD 11, den EOM 12 und den AOM 14. Die Ansteuereinheit 20E enthält die LD-Ansteuereinheit 21, die EOM-Ansteuereinheit 22 und eine AOM-Ansteuereinheit 24 als eine Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator. Die AOM-Ansteuereinheit 24 kann unter Verwendung einer bekannten AOM-Ansteuerschaltung ausgebildet sein.
  • Die Steuereinheit 30E ist mit einer digitalen Schaltung ausgebildet, gibt das LD-Ansteuerpulssignal S11 an die LD-Ansteuereinheit 21 aus, gibt das EOM-Ansteuerpulssignal S12 an die EOM-Ansteuereinheit 22 aus und gibt ein AOM-Ansteuerpulssignal an die AOM-Ansteuereinheit 24 aus.
  • Der AOM 14 empfängt das Laserlicht L01, das pulsmoduliertes, gepulstes Laserlicht ist, das von der LD 11 ausgegeben wird, führt eine Intensitätsmodulation an dem Laserlicht L01 durch und gibt es als Laserlicht L03 aus. Die AOM-Ansteuereinheit 24 gibt ein AOM-Ansteuersignal S24 aus, das ein Signal ist, das dem AOM-Ansteuerpulssignal S14 entspricht, und steuert den AOM 14 durch Pulsmodulation an. Daher wird das Laserlicht L03 zu gepulstem Laserlicht, das durch weiteres Durchführen von Pulsmodulation an dem Laserlicht L01 erhalten wird. Der EOM 12 empfängt das Laserlicht L03, führt eine Intensitätsmodulation an dem Laserlicht L03 durch und gibt es als Laserlicht L1 aus, das durch weiteres Durchführen von Pulsmodulation an dem Laserlicht L03 erhalten wird.
  • Hierbei führt die Steuereinheit 30E in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E ein Steuerverfahren zum Steuern der LD-Ansteuereinheit 21, der EOM-Ansteuereinheit 22 und der AOM-Ansteuereinheit 24 durch, um eine Pulsmodulation für die LD 11, Pulsmodulation für den AOM 14 und Pulsmodulation für den EOM 12 so zu realisieren, dass der EOM 12 zumindest in den EIN-Zustand übergeht, während sich die LD 11 und der AOM 14 in dem EIN-Zustand befinden, und dass der EOM 12 mindestens einmal in den AUS-Zustand übergeht, während sich die LD 11 und der AOM 14 in dem AUS-Zustand befinden.
  • Zum Beispiel ist es ähnlich wie in dem Beispiel der Zeitdiagramme, die in 22 dargestellt sind, durch Erhöhen der Wiederholungsfrequenz f2 der Pulsmodulation für den EOM 12 relativ zu den Wiederholungsfrequenzen f1 der Pulsmodulation für die LD 11 und den AOM 14 möglich, den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM relativ zu dem Tastgrad der Pulsmodulation für den AOM 14 zu erhöhen. Indes wird der Tastgrad der Pulsmodulation für den AOM 14 durch (eine Zeit, in der sich der AOM 14 während der Wiederholungsperiode T1 in dem EIN-Zustand befindet) / (die Wiederholungsperiode T1) repräsentiert. Mit anderen Worten führt die Steuereinheit 30E in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E eine Steuerung durch, um die gleichen Zeitdiagramme wie diejenigen des in 22 dargestellten Beispiels zu realisieren, so dass es möglich ist, die Wiederholungsfrequenz des Laserlichts L1 auf die gewünschte Frequenz f1 einzustellen und den Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 zu erhöhen. Daher ist es in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E auch dann, wenn das Laserlicht L1 mit einem niedrigen Tastgrad ausgegeben wird, möglich, den EOM 12 mit dem erhöhten Tastgrad anzusteuern, so dass es möglich ist, Leistung mit dem bevorzugten EIN/AUS-Extinktionsverhältnis auszugeben.
  • Wenn sich der AOM 14 in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E in dem AUS-Zustand befindet, wird das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01 durch den AOM 14 blockiert und wird daher nicht nach außen abgegeben. Daher ist es möglich, das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des von der Keimlichtquelle 10E ausgegebenen Laserlichts L1 zu verbessern.
  • Obwohl die LD 11 auch in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E durch Puls angesteuert wird, kann die LD 11 durch CW angesteuert werden. In diesem Fall veranlasst die Steuereinheit 30E zum Verwirklichen des Beispiels der in 23 dargestellten Zeitdiagramme den EOM 12 dazu, in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der AOM 14 in dem EIN-Zustand befindet, und mindestens einmal in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der AOM 14 in dem AUS-Zustand befindet, indem der AOM 14 und der EOM 12 derart gesteuert werden, dass die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den EOM 12 größer wird als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den AOM 14. Daher ist es möglich, Komponenten aus der Steuereinheit 30E wie etwa eine Schaltung zum Durchführen einer Pulsmodulation in der LD 11 zu reduzieren, so dass die Konfiguration der Steuereinheit 30E vereinfacht werden kann. Unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, ist es möglich, den EOM 12 dazu zu veranlassen, zumindest in den EIN-Zustand überzugehen, während sich der AOM 14 in dem EIN-Zustand befindet, wenn die Wiederholungsfrequenz f2 des EOM-Ansteuersignals S22 N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz f1 des AOM-Ansteuersignals S24 ist. Es ist bevorzugter, N auf einen Wert einzustellen, bei dem der Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 während der Wiederholungsperiode T1 der Pulsmodulation für den AOM 14 ungefähr 50 % erreicht.
  • Ferner kann die Steuereinheit 30E auch in der Keimlichtquellenvorrichtung 1E dazu ausgelegt sein, das Steuerverfahren zum Steuern der AOM-Ansteuereinheit 24 oder der LD-Ansteuereinheit 21 und der AOM-Ansteuereinheit 24 zusammen mit der EOM-Ansteuereinheit 22 so durchzuführen, dass der EOM 12 mindestens einmal in den EIN-Zustand übergeht, während der AOM 14 oder die LD 11 und der AOM 14 in dem AUS-Zustand sind, indem das EOM-Ansteuerpulssignal S12 ausgegeben wird, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist.
  • (Steuerung zum Ausgeben einer Stoßpulsfolge)
  • Wenn eine Bearbeitung unter Verwendung einer Pulslaservorrichtung durchgeführt wird, ist es möglich, eine optimale Bearbeitung für einige Zwecke umzusetzen, indem eine optische Pulsfolge stoßweise ausgegeben wird. Die Keimlichtquellenvorrichtungen gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform können auf einfache Weise eine Stoßpulsfolge ausgeben. In diesem Fall passt die Steuereinheit die Pulsbreite der Pulsmodulation für die LD 11, dem SOA 13 oder den AOM 14 an, um dadurch eine Pulsbreite von Laserlicht, das in den EOM 12 eingegeben werden soll, auf eine Pulsbreite einzustellen, die einer Periode entspricht, in der eine gewünschte Stoßpulsfolge erzeugt wird, und eine Wiederholungsfrequenz des Laserlichts auf eine Wiederholungsfrequenz der gewünschten Stoßpulsfolge einzustellen, und stellt die Wiederholungsfrequenz des EOM-Ansteuerpulssignals S12 auf eine Wiederholungsfrequenz ein, die der gewünschten Stoßpulsfolge entspricht.
    Dies wird nachstehend am Beispiel der Keimlichtquellenvorrichtung 1 beschrieben.
  • 25 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von Zeitdiagrammen von Signalen und optischem Ausgang zum Ausgeben einer Stoßpulsfolge in der Keimlichtquellenvorrichtung 1 zeigt. Ein LD-Ansteuerpulssignal S11F, das von der Steuereinheit 30 an die LD-Ansteuereinheit 21 ausgegeben wird, ist ein Pulssignal, das sich mit einer Pulsbreite TB, die einer Periode entspricht, in der eine gewünschte Stoßpulsfolge erzeugt wird, und die zu den Zeiten t1 und t2 zentriert ist, in dem EIN-Zustand befindet, und das sich in anderen Perioden in einem in der Figur dargestellten Zeitbereich in dem AUS-Zustand befindet. Das LD-Ansteuerpulssignal S11F hat die Wiederholungsperiode T1 und die gleiche Wiederholungsfrequenz wie eine Wiederholungsfrequenz der gewünschten Stoßpulsfolge, so dass f1 = 1/T1. Das LD-Ansteuersignal S21F ist ein Signal, das mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11F synchronisiert ist. Daher wird das von der LD 11 ausgegebene Laserlicht L01F (die optische LD-Leistung) auch zu gepulstem Laserlicht, das aus einer optischen Pulsfolge besteht, die mit dem LD-Ansteuerpulssignal S11F und dem LD-Ansteuerpulssignal S21F synchronisiert ist.
  • Im Gegensatz dazu hat das EOM-Ansteuerpulssignal S12, das von der Steuereinheit 30 an die EOM-Ansteuereinheit 22 ausgegeben wird, die Wiederholungsperiode T2, die kleiner als T1 ist, und eine derartige Wiederholungsfrequenz, dass f2 = 1/T2, wobei die Wiederholungsfrequenz einem Pulsintervall der gewünschten Stoßpulsfolge entspricht. Daher wird das Laserlicht L1 (der optische EOM-Ausgang), das von dem EOM 12 ausgegeben wird, eine derartige Stoßpulsfolge, dass eine optische Pulsfolge mit dem Pulsintervall T2 in einer Periode ausgegeben wird, die der Pulsbreite TB während der Stoßperiode T1 entspricht, und die Ausgabe in anderen Perioden ausgeschaltet ist.
  • In der Keimlichtquellenvorrichtung gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform ist es möglich, die Wiederholungsfrequenz zum Ansteuern der LD 11, des SOA 13 oder des AOM 14 und die Wiederholungsfrequenz zum Ansteuern der EOM 12 unabhängig zu steuern. so dass es möglich ist, eine Stoßperiode und ein Pulsintervall der Stoßpulsfolge willkürlich einzustellen. Ferner ist es möglich, den EOM 12 auch in einer Periode anzusteuern, in der kein optischer Puls der Stoßpulsfolge ausgegeben wird, so dass es möglich ist, den EOM 12 stabil mit dem erhöhten Tastgrad anzusteuern.
  • (Beispiel für die Einstellung der Pulsbreite)
  • Bei der Pulslaservorrichtung 100 mit der MOPA-Konfiguration, wie sie in 1 dargestellt ist, taucht dann, wenn eine Pulsbreite des von der Keimlichtquellenvorrichtung 1 ausgegebenen Keimlichts (des Laserlichts L1) groß ist, in einigen Fällen ein Einfluss eines nichtlinearen Phänomens wie etwa einer stimulierten Brillouin-Streuung (SBS) in einer Einmoden-Lichtleitfaser oder in einem optischen Verstärker in einer nachfolgenden Stufe der Keimlichtquellenvorrichtung 1 auf. Ein solches nichtlineares Phänomen kann eine Beschränkung der Ausgangsspitzenleistung des Laserlichts L4 verursachen, das von der Pulslaservorrichtung 100 ausgegeben wird. Bei den Keimlichtquellenvorrichtungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen wird durch Ausführen von Pulsmodulation in dem EOM 12 das in den EOM 12 einzugebende gepulste Laserlicht als gepulstes Laserlicht mit einer kleineren Pulsbreite extrahiert. In einigen Fällen kann jedoch auch dann, wenn sich der EOM 12 in dem AUS-Zustand befindet, ein Teil des in den EOM 12 eingegebenen gepulsten Laserlichts aus dem EOM 12 austreten. Daher kann dann, wenn eine Pulsbreite der in den EOM 12 eingegebenen gepulsten Laserlichts groß ist, in einigen Fällen ein Einfluss des oben beschriebenen nicht-linearen Phänomens auftreten.
  • Um den Einfluss des oben beschriebenen nichtlinearen Phänomens zu unterdrücken, wird es bevorzugt, die Pulsbreite der Pulsmodulation für die LD 11, den SOA 13 oder den AOM 14 anzupassen und die Pulsbreite des Laserlichts L01, L02 oder L03, das in den EOM 12 eingegeben werden soll, auf kleiner oder gleich 3 ns einzustellen.
  • 26 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Beispiels einer Beziehung zwischen einer Pulsbreite von gepulstem Laserlicht in einer Pulslaservorrichtung mit einer MOPA-Konfiguration, wie sie in 1 dargestellt ist, und einer Ausgangsspitzenleistung, ab der die SBS auftritt. Wie es in 26 dargestellt ist, steigt die Ausgangsspitzenleistung, ab der das Auftreten der SBS beginnt, schnell an, wenn die Pulsbreite auf kleiner oder gleich 3 ns eingestellt ist, so dass es möglich ist, die Ausgangsspitzenleistung zu erhöhen und gleichzeitig einen Einfluss des SBS zu unterdrücken.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • 27 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1F weist eine Konfiguration auf, die durch Ersetzen der Steuereinheit 30A durch eine Steuereinheit 30F in der Konfiguration der in 8 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung 1A erhalten wird. Die Steuereinheit 30F weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen einer Tastgradanpassungseinheit 33F zu der Konfiguration der Steuereinheit 30A erhalten wird. Die Tastgradanpassungseinheit 33F passt einen Tastgrad des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A, das von dem Pulsmustergenerator 31A ausgegeben wird, an. Dementsprechend werden der Tastgrad des von dem EOM-Ansteuerpulsgenerator 32A ausgegebenen EOM-Ansteuerpulssignals S12 und der Tastgrad des von der EOM-Ansteuereinheit 22 ausgegebenen EOM-Ansteuersignals S22 so angepasst, dass der Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 angepasst wird. Die Tastgradanpassungseinheit 33F kann den Tastgrad anpassen, indem sie eine optimale Ansteuerfrequenz in Bezug auf die EOM-Ansteuereinheit 22 ableitet und eine Ansteuerfrequenz des EOM-Ansteuerpulsmustersignals S31A, das von dem Pulsmustergenerator 31A ausgegeben wird, gemäß der eingestellten Pulsbreite der Pulsmodulation für den EOM 12 ändert.
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die Eigenschaften des EOM 12 sorgfältig untersucht und bestätigt, dass in einigen Fällen das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 von einem Tastgrad eines Ansteuerspannungssignals (d. h. des EOM-Ansteuersignals S22) in Bezug auf den EOM 12 abhängen kann.
  • Daher ist bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1F die Tastgradanpassungseinheit 33F vorgesehen, die den Tastgrad des EOM-Ansteuerpulssignals S12 anpasst, um das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des Laserlichts L1 anzupassen.
  • 28 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Tastgrad und dem EIN/AUS-Extinktionsverhältnis darstellt. Insbesondere ist 28 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 und dem EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 in einem Fall zeigt, in dem die EOM-Ansteuereinheit 22 die Ausgangskennlinie aufweist, wie sie in 5 dargestellt ist. Wie es in 5 ersichtlich ist, beträgt die Amplitude ungefähr 5 V, wenn der Tastgrad 10 % beträgt, und die Amplitude von ungefähr 4 V kann sogar in der Nähe von 0 % sichergestellt werden. Wenn die optimale Ansteuerspannung des EOM 12 etwa 5 V oder weniger beträgt, ist daher die Verringerung der Ansteuerspannung aufgrund des niedrigen Tastgrades auch dann kein Problem, wenn der Tastgrad 10 % oder weniger beträgt. In dem Beispiel in 28 nimmt dagegen das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis mit einer Abnahme des Tastgrades zu und nimmt so schnell zu, dass das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis 15 dB oder mehr erreicht, wenn der Tastgrad 10 % oder weniger erreicht. Unterdessen können diese Datenpunkte unter Verwendung der Koeffizienten a und b mit y = -a×log(×)+b angenähert werden, wobei der Tastgrad mit x und das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis mit y bezeichnet wird. Die Koeffizienten a und b sind Werte, die beispielsweise von dem Ansprechverhalten des EOM 12, dem Tastgrad des in den EOM 12 eingegebenen Laserlichts L01 oder dergleichen abhängen. In dem Beispiel in 28 ist a = 7,663 und b = 8,9134. Daher wird es in dem in 28 gezeigten Beispiel zum weiteren Verbessern des EIN/AUS-Extinktionsverhältnis bevorzugt, den Tastgrad auf 10 % oder weniger einzustellen, wo das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis schnell zunimmt. Bei Verwendung des Tastgrades wie oben beschrieben kann das Ansprechverhalten des EOM 12 kompensiert werden.
  • In einer typischen EOM-Ansteuerschaltung wird ein Eingangssignal wechselstromgekoppelt und dann verstärkt. Wenn der Tastgrad groß ist, steigt daher ein Änderungsbetrag einer Spannung zu dem AUS-Zustand im Hinblick auf 0 V nach Wechselstromkopplung gesteigert wurde und es kann einen Fall geben, in dem das Laserlicht L1 nicht vollständig gelöscht wird, wenn sich der EOM 12 in dem AUS-Zustand befindet. Daher ist es bei der Keimlichtquellenvorrichtung 1F möglich, das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis zu verbessern, indem der Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 kleiner oder gleich 10 % eingestellt wird. Unterdessen ist es vorzuziehen, einen Minimalwert des Tastgrades so einzustellen, dass (eine Zeit, in der der EOM 12 während einer Periode, in der die LD 11 in dem EIN-Zustand ist, in dem Ein-Zustand ist) / (die Wiederholungsperiode T11 der Pulsmodulation für die LD 11).
  • Wenn ein optimaler Wert der Ansteuerspannung des EOM 12 indes beispielsweise größer als 5 V ist und das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis durch Anlegen einer höheren Spannung verbessert werden kann, kann es möglich sein, den Tastgrad des EOM-Ansteuersignals S22 von 10 % zu erhöhen, um den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 von 10 % zu verbessern, so dass eine hohe Ansteuerspannung zum Realisieren eines gewünschten EIN/AUS-Extinktionsverhältnisses angelegt werden kann. Durch Anwenden des Tastgrades wie oben beschrieben ist es möglich, die Verstärkungscharakteristik der EOM-Ansteuereinheit 22 zu kompensieren.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • 29 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1G weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen einer Speichereinheit 70 zu der Konfiguration der in 27 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung 1F erhalten wird. Die Speichereinheit 70 ist beispielsweise eine bekannte externe Speichervorrichtung und speichert als Tabellendaten einen Tastgrad oder eine Wiederholungsfrequenz, die in Bezug auf die Pulsmodulation für den EOM 12 eingestellt sind, in Verbindung mit einer eingestellten Pulsbreite. Die Tastgradanpassungseinheit 33F liest einen Wert des Tastgrades oder der Wiederholungsfrequenz aus der Speichereinheit 70 unter Verwendung der eingestellten Pulsbreite der Pulsmodulation für den EOM 12 als Parameter aus und passt den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 auf der Basis des Werts des Tastgrades oder der Wiederholungsfrequenz an.
  • Hierbei sind die in der Speichereinheit 70 gespeicherten Tabellendaten Daten, in denen die eingestellte Pulsbreite und ein optimaler Tastgrad oder eine optimale Wiederholungsfrequenz zum Erhalten eines gewünschten EIN/AUS-Extinktionsverhältnisses in Bezug auf die eingestellte Pulsbreite kombiniert sind. Daher ist es in der Keimlichtquellenvorrichtung 1G möglich, einen Betrieb mit einem optimalen Tastgrad oder einer optimalen Wiederholungsfrequenz durchzuführen, um ein gewünschtes EIN/AUS-Extinktionsverhältnis in Bezug auf die eingestellte Pulsbreite zu erhalten.
  • (Achte Ausführungsform)
  • 30 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1H weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen eines optischen Kopplers 80 und Ersetzen der Steuereinheit 30F durch eine Steuereinheit 30H in der Konfiguration der in 27 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung 1F erhalten wird. Die Steuereinheit 30H weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen einer Überwachungseinheit für optische Leistung 34H zu der Steuereinheit 30F erhalten wird.
  • Der Optokoppler 80 zweigt einen Teil des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 ab und gibt ihn in die Überwachungseinheit für optische Leistung 34H ein. Die Überwachungseinheit für optische Leistung 34H überwacht eine Intensität des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 auf der Basis der Intensität des Teils des eingegebenen Laserlichts L1. Die Tastgradanpassungseinheit 33F passt den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 so an, dass die überwachte Intensität des Laserlichts L1 ein lokaler Minimalwert wird.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Tastgradanpassungseinheit 33F den Tastgrad der Pulsmodulation für die EOM 12 derart anpasst, dass die Intensität, die durch die Überwachungseinheit für optische Leistung 34H überwacht wird, den lokalen Minimalwert annimmt, wenn sich der EOM 12 in dem AUS-Zustand befindet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des Laserlichts L1 zu erhöhen.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • 31 ist ein Blockdiagramm einer Keimlichtquellenvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform. Eine Keimlichtquellenvorrichtung 1I weist eine Konfiguration auf, die erhalten wird, indem die Steuereinheit 30H durch eine Steuereinheit 301 ersetzt wird und die Speichereinheit 70 in der Konfiguration der in 1 dargestellten Keimlichtquellenvorrichtung 1H hinzugefügt wird. Die Steuereinheit 301 weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen eines Extinktionsverhältnisrechners 351 zu der Steuereinheit 30H erhalten wird.
  • Der optische Koppler 80 zweigt einen Teil des L1 Laserlichts, das von dem EOM 12 ausgegeben wird, ab und gibt ihn in den Überwachungseinheit für optische Leistung 34H ein. Die Überwachungseinheit für optische Leistung 34H überwacht die Intensität des von dem EOM 12 ausgegebenen Laserlichts L1 auf der Basis der Intensität des Teils des eingegebenen Laserlichts L1. Der Extinktionsverhältnisrechner 351 berechnet ein EIN/AUS-Extinktionsverhältnis des Laserlichts L1 auf der Basis eines zeitlichen Durchschnittswerts (mit Pave bezeichnet) der beobachteten Intensitäten des Laserlichts L1 und einer Intensität (mit Poff bezeichnet), die durch die Überwachungseinheit für optische Leistung 34H beobachtet wird, wenn sich der EOM 12 in dem AUS-Zustand befindet, und gibt ein Berechnungsergebnis an die Tastgradanpassungseinheit 33F aus. Die Tastgradanpassungseinheit 33F passt den Tastgrad der Pulsmodulation für den EOM 12 auf der Basis des berechneten EIN/AUS-Extinktionsverhältnisses an. Hier berechnet der Extinktionsverhältnisrechner 351 das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis (R) basierend auf der nachstehenden Gleichung. R = 1 + ( T / τ ) × [ ( Pave/Poff ) − 1 ]
    Figure DE112017006203B4_0001
  • Dabei ist T die Wiederholungsperiode des Laserlichts L1 und τ die Pulsbreite des Laserlichts L1.
  • Hierbei speichert die Speichereinheit 70 als Tabellendaten das EIN/AUS-Extinktionsverhältnis, das für das Laserlicht L1 in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen oder dergleichen erforderlich ist, beispielsweise in Verbindung mit einer eingestellten Pulsbreite. Die Tastgradanpassungseinheit 33F passt einen Wert des Tastgrades oder die Wiederholungsfrequenz so an, dass das berechnete EIN/AUS-Auslöschungsverhältnis größer oder gleich einem gewünschten EIN/AUS-Extinktionsverhältnis wird, das aus der Speichereinheit 70 gelesen wird.
  • Indes kann es in einigen Fällen für die Bestimmungseinheit schwierig sein, einen Vergleich normal durchzuführen, wenn die Laserleistung L1 aufgrund eines Fehlers der LD 11 oder dergleichen einen extrem kleinen Wert aufweist. In diesem Fall kann es möglich sein, einen Leistungsabfallsbestimmungsschwellenwert zum bestimmen des Leistungsabfalls der Laserleistung L1 in der Speichereinheit 70 zu speichern und einen Prozess der Alarmmeldung durchzuführen, wenn die überwachte Intensität des Laserlichts L1 unter den Leistungsabfallsbestimmungsschwellenwert fällt.
  • (Zehnte Ausführungsform)
  • 32 ist ein schematisches Diagramm einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform. Eine Bearbeitungsvorrichtung 1000 enthält eine Pulslaservorrichtung 1001 und einen Bearbeitungskopf 1002. Die Pulslaservorrichtung 1001 enthält eine Keimlichtquellenvorrichtung, einen Vorverstärker und einen Zusatzverstärker, die denen der in 1 dargestellten Pulslaservorrichtung 100 ähneln, und gibt gepulstes Laserlicht L5 aus. Indes ist es möglich, jede der Keimlichtquellenvorrichtungen der oben beschriebenen Ausführungsformen als Keimlichtquellenvorrichtung zu verwenden. Der Bearbeitungskopf 1002 wendet das Laserlicht L5 als gepulstes Laserlicht L6 auf ein Werkstück W an, die ein Bearbeitungsziel ist. Indes können die Pulslaservorrichtung 1001 und der Bearbeitungskopf 1002 über eine Lichtleitfaser optisch verbunden sein oder können durch ein Raumkopplungssystem optisch verbunden sein. Beispiele für die Bearbeitung des Werkstücks W umfassen Bohren, Ritzen, Präzisionsschneiden, Präzisionsschweißen (Dünnfilm usw.), Oberflächenbehandlung und Markierung.
  • Die oben beschriebene Bearbeitungsvorrichtung 1000 kann in bevorzugter Weise gepulstes Laserlicht mit einem niedrigen Tastgrad ausgeben.
  • (Elfte Ausführungsform)
  • 33 ist ein schematisches Diagramm einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform. Eine Bearbeitungsvorrichtung 1000A weist eine Konfiguration auf, die durch Hinzufügen einer Steuereinheit 1003 zu der in 32 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 1000 erhalten wird. Die Steuereinheit 1003 steuert den Betrieb der Pulslaservorrichtung1001 und den Betrieb des Bearbeitungskopfs 1002 und ist beispielsweise in der Lage, den Betrieb der Pulslaservorrichtung 1001 und einen Emissionszustand des Laserlichts L6, die von dem Bearbeitungskopf 1002 durchgeführt werden, synchron zu steuern.
  • Zwar wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen ein DFB-Laserelement als Laserlichtquelle verwendet, die Laserlicht einer einzelnen Wellenlänge ausgibt, aber es kann möglich sein, ein Fabry-Perot-Laserelement mit einer Konfiguration mit externem Resonator zu verwenden, bei dem eine Laseremissionswellenlängenbreite unter Verwendung eines wellenlängenselektiven Elements wie eines FBG, eines Laserelements mit verteiltem Braggreflektor (DBR-Laserelements), eines Laserelements mit verteiltem Reflektor (DR-Laserelements) oder anderer Laserlichtquellen reduziert wird. Ferner kann es möglich sein, als Laserlichtquelle eine Laserlichtquelle zu verwenden, die Laserlicht mit mehreren Wellenlängen anstelle einer einzelnen Wellenlänge ausgibt, beispielsweise eine Mehrmoden-Laserlichtquelle,.
  • Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung umfasst Konfigurationen, die durch geeignetes Kombinieren der oben beschriebenen Komponenten erhalten werden. Beispielsweise können die Keimlichtquellenvorrichtungen gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsform als Keimlichtquellenvorrichtung der Pulslaservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt werden. Darüber hinaus kann es möglich sein, die Konfiguration der Steuereinheit mit dem Pulsmustergenerator der zweiten Ausführungsform oder der Steuereinheit mit dem Pulsmustergenerator und dem Referenztaktgenerator der dritten Ausführungsform auf die Konfiguration mit dem SOA der vierten Ausführungsform oder die Konfiguration mit dem AOM der fünften Ausführungsform anzuwenden. In diesem Fall ist der Pulsmustergenerator so ausgelegt, dass er ein Pulsmustersignal zum Durchführen einer Pulsmodulation in der LD, dem SOA und/oder dem AOM erzeugt und ausgibt. Weiterhin kann es möglich sein, irgendeine der in 17A, 17B, 18A, 18B, 19A und 19B dargestellten Konfigurationen auf die Konfiguration der Steuereinheit mit dem Pulsmustergenerator und dem Referenztaktgenerator der dritten Ausführungsform, die Konfiguration mit dem SOA der vierten Ausführungsform oder die Konfiguration mit dem AOM der fünften Ausführungsform anzuwenden und das EOM-Ansteuerpulssignal auszugeben, wie es in 7A, 7B und 7C dargestellt ist. Darüber hinaus werden Fachleuten leicht zusätzliche vorteilhafte Wirkungen und Abwandlungen einfallen. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen spezifischen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt und es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie oben beschrieben, dient die vorliegende Erfindung bevorzugt der Anwendung auf dem Gebiet der Laserbearbeitung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1A, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H
    KEIMLICHTQUELLENVORRICHTUNG
    10, 10D, 10E
    KEIMLICHTQUELLE
    11
    LD
    12
    EOM
    13
    SOA
    14
    AOM
    20, 20D, 20E
    ANSTEUEREINHEIT
    21
    LD-ANSTEUEREINHEIT
    22
    EOM-ANSTEUEREINHEIT
    23
    SOA-ANSTEUEREINHEIT
    24
    AOM-ANSTEUEREINHEIT
    30, 30A, 30C, 30D, 30E, 30F, 30H, 301, 1003
    STEUEREINHEIT
    31A, 31AB, 31B
    PULSMUSTERGENERATOR
    32A, 32AA, 32AB, 32B, 32C
    EOM-ANSTEUERPULSGENERATOR
    32A1
    VERZÖGERUNGSPULSGENERATOR
    32A2, 32AA2, 32AB2
    ANSTEUERPULSGENERATOR
    33C
    REFERENZTAKTGENERATOR
    33F
    TASTGRADANPASSUNGSEINHEIT
    34H
    ÜBERWACHUNGSEINHEIT FÜR OPTISCHE LEISTUNG
    351
    EXTINKTIONSVERHÄLTNISRECHNER
    40
    VORVERSTÄRKER
    50
    ZUSATZVERSTÄRKER
    60
    AUSGABEEINHEIT
    70
    SPEICHEREINHEIT
    80
    OPTISCHER KOPPLER
    100, 1001
    PULSLASERVORRICHTUNG
    1000, 1000A
    BEARBEITUNGSVORRICHTUNG
    1002
    BEARBEITUNGSKOPF
    D
    VERZÖGERUNGSGATTERSCHALTUNG
    G
    GATTERSCHALTUNG
    L01, L01D, L01F, L02, L03, L1, L2, L3, L4, L5, L6
    LASERLICHT
    S1
    STEUERSIGNAL
    S11, S11F
    LD-ANSTEUERPULSSIGNAL
    S11D
    LD-CW ANSTEUERSIGNAL
    S12, S12A
    EOM-ANSTEUERPULSSIGNAL
    S13
    SOA-ANSTEUERPULSSIGNAL
    S14
    AOM-ANSTEUERPULSSIGNAL
    S2
    ANSTEUERSIGNAL
    S21, S21D, S21F
    LD- ANSTEUERSIGNAL
    S22,
    S22A EOM-ANSTEUERSIGNAL
    S23
    SOA-ANSTEUERSIGNAL
    S24
    AOM-ANSTEUERSIGNAL
    S31A, S31AB, S31B1, S31B2
    EOM-ANSTEUERPULSMUSTERSIGNAL
    S31C
    SYNCHRONSIGNAL
    S32A, S32B1, S32B2
    VERZÖGERTES PULSSIGNAL
    S32C
    REFERENZTAKTSIGNAL
    S4
    LOGISCHES UND-PULSSIGNAL
    SW1, SW2, SW3
    SCHALTER

Claims (20)

  1. Pulslaservorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle; einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator steuert, wobei die Laserlichtquelle gepulstes Laserlicht ausgibt, das von der Laserlichtquellen-Ansteuereinheit pulsmoduliert wird, und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator derart realisiert wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle zu erhöhen.
  2. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die elektrooptische Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle.
  3. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 2, wobei unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer ist als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle.
  4. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner ist als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle, wenn die Laserlichtquelle in dem EIN-Zustand ist.
  5. Pulslaservorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle; einen optischen Halbleiterverstärker, einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle ansteuert; eine Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker, die den optischen Halbleiterverstärker durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator steuert, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt, der optische Halbleiterverstärker gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker dazu veranlasst wird, das Laserlicht zu pulsmodulieren, der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von dem optischen Halbleiterverstärker ausgegeben wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker zu erhöhen.
  6. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den optischen Halbleiterverstärker und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker.
  7. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 6, wobei unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer ist als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker.
  8. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker ist, wenn der optische Halbleiterverstärker in dem EIN-Zustand ist.
  9. Pulslaservorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle; einen akustooptischen Modulator; einen elektrooptischen Modulator; eine Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die die Laserlichtquelle ansteuert; eine Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator, die den akustooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; eine Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator, die den elektrooptischen Modulator durch Pulsmodulation ansteuert; und eine Steuereinheit, die die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit, die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit steuert, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt, der akustooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das Laserlicht zu pulsmodulieren, der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator dazu veranlasst wird, das gepulste Laserlicht, das von dem akustooptischen Modulator pulsmoduliert wird, zu pulsmodulieren, und die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator derart steuert, dass Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der akustooptische Modulator in einem EIN-Zustand befindet, und dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der akustooptische Modulator in einem AUS-Zustand befindet, um dadurch einen Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator zu erhöhen.
  10. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit die Ansteuereinheit für den akustooptischen Modulator und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator konstant wird und die Wiederholungsfrequenz größer wird als eine Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator.
  11. Pulslaservorrichtung nach Anspruch 10, wobei unter der Annahme, dass N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator N-mal größer als die Wiederholungsfrequenz der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator ist.
  12. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator kleiner ist als eine Pulsbreite der Pulsmodulation für den akustooptischen Modulator, wenn der akustooptische Modulator in dem EIN-Zustand ist.
  13. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit die Laserlichtquelle durch Pulsmodulation ansteuert und die Steuereinheit die Laserlichtquellen-Ansteuereinheit und die Ansteuereinheit für den elektrooptischen Modulator so steuert, dass Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so verwirklicht wird, dass der elektrooptische Modulator zumindest in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem EIN-Zustand befindet.
  14. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Steuereinheit eine Pulsbreite des in den elektrooptischen Modulator einzuspeisenden Laserlichts so einstellt, dass sie kleiner oder gleich 3 ns ist.
  15. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Steuereinheit eine Pulsbreite des in den elektrooptischen Modulator einzuspeisenden Laserlichts auf eine Pulsbreite einstellt, die einer Periode entspricht, in der eine gewünschte Stoßpulsfolge erzeugt wird, und eine Wiederholungsfrequenz des Laserlichts auf eine Wiederholungsfrequenz einer gewünschten Stoßpulsfolge einzustellen, und eine Wiederholungsfrequenz des Ansteuerpulssignals des elektrooptischen Modulators auf eine Wiederholungsfrequenz einstellt, die einem Pulsintervall der gewünschten Stoßpulsfolge entspricht.
  16. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die ferner einen optischen Verstärker umfasst, der das gepulste Laserlicht empfängt, das von dem elektrooptischen Modulator ausgegeben wird, und das gepulste Laserlicht verstärkt und ausgibt.
  17. Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die ferner eine Tastgradanpassungseinheit umfasst, die den Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator anpasst.
  18. Bearbeitungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: die Pulslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17; und einen Bearbeitungskopf, der gepulstes Laserlicht, das von der Pulslaservorrichtung ausgegeben wird, auf ein Bearbeitungsziel anwendet.
  19. Verfahren zum Steuern einer Pulslaservorrichtung, die eine Laserlichtquelle und einen elektrooptischen Modulator umfasst, wobei die Laserlichtquelle gepulstes Laserlicht pulsmoduliert ausgibt und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem ferner Pulsmodulation an dem gepulsten Laserlicht, das von der Laserlichtquelle ausgegeben wird, durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Realisieren von Pulsmodulation für die Laserlichtquelle und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in dem EIN-Zustand befindet; Veranlassen, dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich die Laserlichtquelle in einem AUS-Zustand befindet, so dass ein Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für die Laserlichtquelle höher ist.
  20. Verfahren zum Steuern einer Pulslaservorrichtung, die eine Laserlichtquelle, einen optischen Halbleiterverstärker und einen elektrooptischen Modulator umfasst, wobei die Laserlichtquelle Laserlicht ausgibt und der optische Halbleiterverstärker gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem Pulsmodulation an dem von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlicht durchgeführt wird und der elektrooptische Modulator gepulstes Laserlicht ausgibt, das erhalten wird, indem ferner Pulsmodulation an dem von dem optischen Halbleiterverstärker ausgegebenen gepulsten Laserlicht durchgeführt wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Realisieren von Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker und Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator so, dass der elektrooptische Modulator zumindest in einen EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem EIN-Zustand befindet; Veranlassen, dass der elektrooptische Modulator zumindest einmal in den EIN-Zustand übergeht, während sich der optische Halbleiterverstärker in einem AUS-Zustand befindet, so dass ein Tastgrad der Pulsmodulation für den elektrooptischen Modulator relativ zu einem Tastgrad der Pulsmodulation für den optischen Halbleiterverstärker höher ist.
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