DE112018006927B4

DE112018006927B4 - Laseroszillationsvorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Laseroszillationsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018006927B4
Application number: DE112018006927.3T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kyoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: JP6466036B1; US10998692B2; WO2019163069A1; CN111771310B; JPWO2019163069A1; CN111771310A; US20200395733A1; DE112018006927T5

Abstract

Laseroszillationsvorrichtung (100), die aufweist:eine Laseroszillationseinheit (1) zum Erzeugen von mehreren ersten Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen;mehrere Sensoren (32a, 32b, 32c) mit jeweils voneinander verschiedenen Empfindlichkeitscharakteristiken,wobei die Empfindlichkeitscharakteristiken jeweils die Lichtempfangsempfindlichkeit für die Wellenlängen der ersten Laserstrahlen angeben,wobei die Sensoren eine von den Ausgangsleistungen der ersten Laserstrahlen abhängige erste Spannung für jede Wellenlänge ausgeben; undeine Berechnungseinheit (4),die ausgebildet ist zum Berechnen eines Ausgabeverhältnisses zwischen einer Sollausgangsspannung jedes Sensors (32a, 32b, 32c), die basierend auf einem Bearbeitungserfordernis eingestellt wurde, und der ersten Spannung, unddie ausgebildet ist, in einem Fall, in dem eine Streuung des Ausgabeverhältnisses unter den Sensoren (32a, 32b, 32c) größer als ein Einstellungswert ist,einen Ausgabekorrekturfaktor für jeden der Sensoren (32a, 32b, 32c) basierend auf einem für jede der Wellenlängen der ersten Laserstrahlen berechneten Wert einer Ausgangsspannung jedes der Sensoren (32a, 32b, 32c) zu berechnen, undeine Ausgabe der Laseroszillationseinheit (1) auf Basis von mehreren zweiten Spannungen zu steuern, die durch eine berechnete Sollausgangsspannung für jede Wellenlänge bestimmt sind, welche durch die Berechnungseinheit (4) basierend auf dem Ausgabekorrekturfaktor berechnet wurde.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laseroszillationsvorrichtung, die zwei oder mehr Laserstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen zu einem Laserstrahl zusammenführt und den einen Laserstrahl ausgibt, und ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe derselben.
Hintergrund
In den vergangenen Jahren fand eine Technik für eine industrielle Laserwerkzeugmaschine Beachtung, bei der die von zwei oder mehr Halbleiterlasern emittierten Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen zum Erzielen einer höheren Leistung zusammengeführt werden. Eine in Patentdokument 1 offenbarte Laservorrichtung umfasst: einen Spektraldetektor, bei dem es sich um eine Laserausgangsleistungserfassungseinheit handelt, die die Leistung von zwei oder mehr Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen erfasst, und Spannungswerte ausgibt, die den erfassten Leistungen der Laserstrahlen entsprechen; einen Multi-Wellenlängen-Oszillationssteuermechanismus, der Energien bei Wellenlängenpeaks der zwei oder mehr Laserstrahlen steuert; und eine Steuereinheit, die den Multi-Wellenlängen-Oszillationssteuermechanismus auf Basis der durch den Spektraldetektor erhaltenen Erfassungsergebnisse steuert. Die in Patentdokument 1 offengelegte Laservorrichtung steuert die Ausgangsleistungen der Laserstrahlen auf Basis der Erfassungsergebnisse des einen einzigen Spektraldetektors.
Liste der Zitate
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP 2013 - 062 484 A
Eine Laservorrichtung mit einer Vielzahl von Laserquellen ist aus der WO 2018 / 020709 A1 bekannt. Die Laserquellen emittieren jeweils Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen. Die Vorrichtung weist zwei Lichtdetektoren mit unterschiedlicher Lichtempfangsempfindlichkeit für unterschiedliche Lichtfarben auf. Eine Berechnungseinheit berechnet die Ausgangsleistung einer jeweiligen Laserquelle basierend auf den Ausgabewerten und den Lichtempfangsempfindlichkeit der beiden Lichtdetektoren.
Kurzbeschreibung
Technische Problemstellung
Wie bei dem oben beschriebenen Spektraldetektor besitzt eine Ausgangsleistungserfassungseinheit, die die Ausgangsleistung eines Laserstrahls erfasst, eine sich abhängig von der Wellenlänge ändernde Empfindlichkeit. Aus diesem Grund kann die Ausgangsleistungserfassungseinheit, selbst wenn sie Laserstrahlen gleicher Intensität empfängt, je nach Wellenlänge unterschiedliche Spannungswerte ausgeben. Die Laservorrichtung gemäß Patentdokument 1 ist so ausgebildet, dass eine Abnahme der Ausgangsleistung eines Laserstrahls, der von den zwei oder mehr Wellenlängen eine erste Wellenlänge aufweist, bewirkt, dass die Ausgangsleistungen der Laserstrahlen, die zwei oder mehr Wellenlängen aufweisen, basierend auf dem Spannungswert, der von der Ausgangsleistungserfassungseinheit ausgegeben wird, die den Laserstrahl mit der ersten Wellenlänge empfangen hat, auf einheitliche Weise gesteuert werden. Daher bestand das Problem darin, dass der Ausgangsleistungswert des durch die Zusammenführung von zwei oder mehr Laserstrahlen mit voneinander verschiedenen Wellenlängen zu einem erhaltenen Laserstrahls nicht so eingestellt werden kann, dass er einem Sollwert entspricht.
Die vorliegende Erfindung entstand in Anbetracht der oben beschriebenen Sachverhalte, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Laseroszillationsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe derselben anzugeben, die die Genauigkeit der Ausgangsleistungssteuerung eines aus der Zusammenführung von zwei oder mehr Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen zu einem resultierenden Laserstrahls verbessern kann.
Lösung der Problemstellung
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorteilhafte Wirkung einer Laseroszillationsvorrichtung und eines Verfahrens zum Steuern einer Ausgabe derselbengemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie die Genauigkeit der Ausgangsleistungssteuerung eines durch die Zusammenführung von zwei oder mehr Laserstrahlen mit voneinander verschiedenen Wellenlängen zu einem erhaltenen Laserstrahls verbessern können.
Figurenliste

1 zeigt eine Darstellung einer Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung der Empfindlichkeitscharakteristik und Sensorausgabe eines jeden der in 1 dargestellten zwei oder mehr Sensoren.
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der in 1 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung.
4 zeigt eine Darstellung einer Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Darstellung einer Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Darstellung einer Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der in 6 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung.
8 zeigt eine Darstellung einer Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer vierten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der in 8 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung.
10 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Hardware-Konfiguration, die die Laserausgangsleistungssteuereinheit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert.

Beschreibung der Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren ausführlich beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass der Umfang der Erfindung durch die Ausführungsform nicht beschränkt werden soll.
Ausführungsform
1 zeigt eine Darstellung der Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Laseroszillationsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform umfasst: einen Laserresonator 1, bei dem es sich um eine Laseroszillationseinheit handelt, die mehrere Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen zu einem Laserstrahl 10 zusammenführt und den einen Laserstrahl 10 ausgibt; einen ersten teilreflektierenden Spiegel 2, der einen Teil des vom Laserresonator 1 ausgegebenen Laserstrahls 10 reflektiert; eine Ausgangsleistungserfassungseinheit 3, die den vom ersten teilreflektierenden Spiegel 2 reflektierten Laserstrahl erfasst; eine Berechnungseinheit 4; eine Steuereinheit 5; eine Speichereinheit 6; und eine Betriebsstromversorgung 7. Die Berechnungseinheit 4, die Steuereinheit 5 und die Speichereinheit 6 bilden eine Laserausgangsleistungssteuereinheit 300.
Der Laserresonator 1 umfasst einen totalreflektierenden Spiegel 1a, einen zweiten teilreflektierenden Spiegel 1b und eine Anregungseinheit 200. Bei einem Halbleiterlaser wird beispielsweise eine aktive Schicht der Anregungseinheit 200 von der Betriebsstromversorgung 7 mit elektrischer Energie versorgt. Bei einem YAG-Laser wird eine Lampe von der Betriebsstromversorgung 7 mit elektrischer Energie versorgt, sodass Licht von der Lampe zu einem YAG-Stab der Anregungseinheit 200 emittiert wird, oder es wird eine Laserdiode von der Betriebsstromversorgung 7 mit elektrischer Energie versorgt, sodass Laserlicht von der Laserdiode zum YAG-Stab der Anregungseinheit 200 emittiert wird. Im Falle eines Gaslasers versorgt die Betriebsstromversorgung 7 ein in der Anregungseinheit 200 befindliches Lasergas mit elektrischer Energie, um eine elektrische Entladung herbeizuführen. Dadurch, dass die Anregungseinheit 200 von der Betriebsstromversorgung 7 mit elektrischer Energie versorgt wird, gelangt das von der Anregungseinheit 200 ausgesandte Licht zwischen dem totalreflektierenden Spiegel 1a und dem zweiten teilreflektierenden Spiegel 1b in Resonanz, wobei ein Teil des resonanten Lichts vom Laserresonator 1 als Laserstrahl 10 ausgegeben wird. Bei dem Laserstrahl 10 handelt es sich um einen Lichtstrahl, der aus dem Zusammenführen von Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen, wie beispielsweise einer Wellenlänge λ₁, einer Wellenlänge λ₂, einer Wellenlänge λ₃ und einer Wellenlänge λ₄, resultiert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der im Laserstrahl 10 enthaltenen Wellenlängen lediglich mehr als eins sein muss und nicht notwendigerweise auf vier beschränkt ist.
Die Wellenlänge λ₁ kann im Folgenden einfach als λ₁ bezeichnet werden. Ebenso können die Wellenlänge λ₂, die Wellenlänge λ₃ und die Wellenlänge λ₄ im Folgenden einfach als λ₂, λ₃ bzw. λ₄ bezeichnet werden. Der größte Teil des aus dem Laserresonator 1 ausgegebene Laserstrahl 10 passiert den ersten teilreflektierenden Spiegel 2, und der verbleibende Teil trifft auf die Ausgangsleistungserfassungseinheit 3. Die Wellenlänge λ₂ ist größer als λ₁, λ₃ ist größer als λ₂ und λ₄ ist größer als λ₃.
Die zum Erfassen eines Laserstrahl ausgebildete Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 erfasst eine Ausgangsleistung des vom ersten teilreflektierenden Spiegel 2 auf sie einfallenden Laserstrahls und gibt einen Spannungswert aus, der der Ausgangsleistung des erfassten Laserstrahls entspricht. Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 umfasst eine Ulbricht-Kugel 33, in die ein Laserstrahl vom ersten teilreflektierenden Spiegel 2 einfällt, und mehrere an der Ulbricht-Kugel 33 angeordnete Sensoren 32a, 32b und 32c.
Die mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c weisen jeweils voneinander verschiedene Empfindlichkeitscharakteristiken auf, wobei jede der Charakteristiken die Lichtempfangsempfindlichkeit über die Wellenlängen des in die Ulbricht-Kugel 33 einfallenden Laserstrahls repräsentiert. Jeder der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c gibt einen Spannungswert aus, der eine erste Spannung für die jeweiligen Wellenlängen darstellt, die von der Intensität des in die Ulbricht-Kugel 33 einfallenden Laserstrahls und von der jeweiligen Empfindlichkeitscharakteristik abhängt. Das bedeutet, dass die mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c voneinander verschiedene Empfindlichkeitscharakteristika aufweisen, wobei jedes der Charakteristika die Lichtempfangsempfindlichkeit über eine Wellenlänge von jedem der mehreren ersten Laserstrahlen repräsentiert, und jeder Sensor eine den Ausgangsleistungen der mehreren ersten Laserstrahlen entsprechende erste Spannung ausgibt. Jeder der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c kann im Folgenden als „jeweiliger Sensor“ bezeichnet werden. Ein von jedem der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c für jede Wellenlänge ausgegebener Spannungswert kann auch als Sensorausgabe bezeichnet werden.
2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Empfindlichkeitscharakteristik und einer Sensorausgabe für jeden der in 1 dargestellten mehreren Sensoren. In 2 sind von oben nach unten Empfindlichkeitscharakteristika der mehreren Sensoren, Spektren der mehreren Laserstrahlen, die jeweils voneinander verschiedene Wellenlängen aufweisen, ein Ausgabepegel des Sensors 32a, ein Ausgabepegel des Sensors 32b und ein Ausgabepegel des Sensors 32c dargestellt.
Der oberste Teil von 2 veranschaulicht die Lichtempfangsempfindlichkeit des Sensors 32a über die Wellenlängen des einfallenden Laserstrahls, die Lichtempfangsempfindlichkeit des Sensors 32b über die Wellenlängen des einfallenden Laserstrahls und die Lichtempfangsempfindlichkeit des Sensors 32c über die Wellenlängen des einfallenden Laserstrahls. Wie in 2 dargestellt sind die jeweiligen Werte der Lichtempfangsempfindlichkeiten der Sensoren 32a, 32b und 32c in unterschiedlicher Weise von der Wellenlänge abhängig. Wie im obersten Teil von 2 dargestellt ist, weist der Sensor 32a eine Empfindlichkeitscharakteristik auf, bei der es sich um eine solche Empfindlichkeitscharakteristik handelt, bei der die Empfindlichkeiten bei λ₁ und λ₂ höher ausgebildet sind; weist der Sensor 32b eine Empfindlichkeitscharakteristik auf, bei der es sich um eine solche Empfindlichkeitscharakteristik handelt, bei der die Empfindlichkeiten bei λ₂ und λ₃ höher ausgebildet sind; und weist der Sensor 32c eine Empfindlichkeitscharakteristik auf, bei der es sich um eine solche Empfindlichkeitscharakteristik handelt, bei der die Empfindlichkeiten bei λ₃ und λ₄ höher ausgebildet sind.
Der von oben zweite Bereich von 2 zeigt ein Beispiel für den in die Ulbricht-Kugel 33 einfallenden Laserstrahl in Form von Laserausgangsleistungen. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt die Höhe der Laserausgangsleistung bei λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ jeweils 1 kW.
Der von oben dritte Bereich von 2 zeigt die Sensorausgabe, wenn der in dem von oben zweiten Bereich von 2 dargestellte Laserstrahl auf den Sensor 32a auftrifft, der die im obersten Teil von 2 dargestellte Lichtempfangsempfindlichkeit aufweist. Wie im von oben dritten Bereich von 2 dargestellt ist, beträgt der λ₁ entsprechende Wert der vom Sensor 32a ausgegebenen Sensorausgabe 1,0 V, und der λ₂ entsprechende Wert der vom Sensor 32a ausgegebenen Sensorausgabe 0,6 V. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt die Summe der Spannungswerte der vom Sensor 32a bei den Wellenlängen ausgegebenen Sensorausgaben somit 1,6 V.
Der von oben vierte Bereich von 2 veranschaulicht die Sensorausgabe, wenn der in dem von oben zweiten Bereich von 2 dargestellte Laserstrahl auf den Sensor 32b auftrifft, der die im obersten Teil von 2 dargestellte Lichtempfangsempfindlichkeit aufweist. Wie im von oben vierten Bereich von 2 dargestellt ist, beträgt der λ₂ entsprechende Wert der vom Sensor 32b ausgegebenen Sensorausgabe 0,4 V und der λ₃ entsprechende Wert der vom Sensor 32b ausgegebenen Sensorausgabe 0,5 V. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt die Summe der Spannungswerte der vom Sensor 32b für die Wellenlängen ausgegebenen Sensorausgaben somit 0,9 V.
Der von oben fünfte Bereich von 2 zeigt die Sensorausgabe, wenn der in dem von oben zweiten Bereich von 2 dargestellte Laserstrahl auf den Sensor 32c auftrifft, der die im obersten Teil von 2 dargestellte Lichtempfangsempfindlichkeit aufweist. Wie im von oben fünften Bereich von 2 dargestellt ist, beträgt der λ₃ entsprechende Wert der vom Sensor 32c ausgegebenen Sensorausgabe 0,1 V, und der λ₄ entsprechende Wert der vom Sensor 32c ausgegebenen Sensorausgabe 0,3 V. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt die Summe der Spannungswerte der vom Sensor 32c für die Wellenlängen ausgegebenen Sensorausgaben somit 0,4 V.
Wie oben beschrieben wurde, verwendet die in 1 dargestellte Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 die drei Sensoren 32a, 32b und 32c, die unterschiedliche Empfindlichkeitscharakteristika aufweisen, wobei die Sensorausgaben der drei Sensoren 32a, 32b und 32c unterschiedliche Werte annehmen.
Die Laseroszillationsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform umfasst eine Berechnungseinheit 4, die ausgebildet ist, die Sensorausgabe von jedem der drei Sensoren 32a, 32b und 32c, deren jeweilige Empfindlichkeitscharakteristik in 2 veranschaulicht ist, zu korrigieren und die Laserausgangsleistung bei jeder Wellenlänge unter Verwendung der durch die Korrektur erhaltenen Sensorausgaben zum Anpassen der Ausgangsleistung des vom Laserresonator 1 ausgegebenen Laserstrahls 10 an einen Sollausgangsleistungswert zu steuern. Die Berechnungseinheit 4 ist eine Berechnungseinrichtung zur Korrektur von zwei oder mehr ersten Spannungen unter Verwendung der Empfindlichkeitscharakteristika der mehreren Sensoren und zum Steuern der Laseroszillationseinheit auf Basis von zwei oder mehr den zwei oder mehr ersten Spannungen entsprechenden zweiten Spannungen, die nach der Korrektur erhalten wurden. Darüber hinaus steuert die Berechnungseinheit 4 die Laseroszillationseinheit unter Verwendung des Gesamtwerts der mehreren zweiten Spannungen so, dass die Ausgangsleistung eines zweiten Laserstrahls, der sich aus der Zusammenführung der mehreren ersten Laserstrahlen ergibt, mit einem Sollwert übereinstimmt. Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Laseroszillationseinheit 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung der Funktionsweise der in 1 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung.
In Schritt S1 wird die Laseroszillationsvorrichtung 100 in einen Anfangszustand versetzt. Beispiele für Einstellungen umfassen die Nachfolgenden. Informationen über die Einstellungen werden in der Speichereinheit 6 gespeichert. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der untenstehenden Beschreibung der Informationen zu den Einstellungen der tiefgestellte Index „_a“ für alle Wellenlängen steht. Der tiefgestellte Index „₀“ stellt einen Anfangszustand dar. „k“ (k=1, 2, ..., km) steht für eine Sensornummer. Die Nummer des Sensors 32a ist beispielsweise „1“, die Nummer des Sensors 32b „2“ und die Nummer des Sensors 32c „3“. km steht für die Anzahl der Sensoren, „n“ gibt die Nummer der Wellenlänge an.

(1) Gesamtwert W_a0 [W] der Ausgangsleistungen der mehreren Laserstrahlen λ₁ bis λ₄
(2) Gesamtwert Vao(k) [V] der Sensorausgaben der Sensoren
(3) Wert Wo(n) [W] der Ausgangsleistung des jeweiligen der mehreren Laserstrahlen λ₁ bis λ₄
(4) Sensorausgabe Vo(k, n) [V] des jeweiligen Sensors, die allen Ausgangsleistungen der mehreren Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ entspricht
(5) Sensorempfindlichkeit α(k, n) [kW/V] eines jeweiligen Sensors für den jeweiligen der mehreren Laserstrahlen λ₁ bis λ₄
(6) Ausgabequote β₀(k, n) für den jeweiligen bzw. die Wellenlängen des Sensors
(7) Laserwellenlängensatz f(k, n), der von einem jeweiligen Sensor erfasst wird
(8) Satz von Sensoren g(k, n), die ein und dieselbe Wellenlänge erfassen

Der Laserwellenlängensatz f des obigen Punktes (7) weist beispielsweise λ₁ und λ₂ als Wellenlängen der vom Sensor 32a erfassten Laserstrahlen, λ₂ und λ₃ als Wellenlängen der vom Sensor 32b erfassten Laserstrahlen und λ₃ und λ₄ als Wellenlängen der vom Sensor 32c erfassten Laserstrahlen auf. Der Satz von Sensoren g des obigen Punktes (8) ist beispielsweise ein Satz aus dem Sensor 32a und dem Sensor 32b, die beide die Laserausgangsleistung von λ₂ erfassen. Ein weiteres Beispiel für den Satz von Sensoren g des obigen Punktes (8) ist ein Satz aus dem Sensor 32b und dem Sensor 32c, die beide die Laserausgangsleistung von λ₃ erfassen.
In Schritt S2 werden Laseroszillationsbedingungen festgelegt, die während des Betriebs der Laseroszillationsvorrichtung 100 auf Basis eines Bearbeitungserfordernisses und/oder Ähnlichem eingegeben werden sollen. Beispiele für Laseroszillationsbedingungen umfassen die Nachfolgenden. Informationen über die Laseroszillationsbedingungen werden in der Speichereinheit 6 gespeichert.

(9) Laserausgangsleistung Wa [W]
(10) Sollausgangsspannung V_a(k) [V] eines jeweiligen Sensors (V_a=V_a0×W_a÷W_a0)
(11) Sollausgangsspannung V(k, n) [V] der Sensoren für eine jeweilige Wellenlänge (V=V_a× β₀)

In Schritt S3 wird die Laseroszillation gemäß den in Schritt S2 festgelegten Bedingungen durchgeführt. Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 gemäß dem folgenden Ausdruck (1) ein Ausgabeverhältnis γ(k) [%] zwischen der Sollausgangsspannung V_a eines jeweiligen Sensors und einem Feedbackgesamtwert V_a-buck (k) [V], der dem Wert einer Sensorausgabe des jeweiligen Sensors entspricht. $γ = V_{a - buck} \div V_{a} (k)$
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 ferner einen Mittelwert γ_ave [%] eines Ausgabeverhältnisses γ jedes Sensors, einen Maximalwert γ_max [%] einer Sensorausgabe für jeden Sensor und einen Minimalwert γ_min [%] einer Sensorausgabe für jeden Sensor.
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 zudem eine Ausgabeverhältnisstreuung σ [%] zwischen den Sensoren gemäß folgendem Ausdruck (2). $σ = (γ_{max} - γ_{min}) \div γ_{ave}$
Nach der Berechnung des Ausgabeverhältnisses γ trägt die Berechnungseinheit 4 eine Wellenlänge, die von einem Sensor abgedeckt wird, dessen Ausgabeverhältnis γ 100±2% oder weniger beträgt, als q(n) in der Speichereinheit 6 ein. Die Berechnungseinheit 4 trägt ferner einen Sensor, der nur die Wellenlänge von q(n) erfasst, in der Speichereinheit 6 als r(k) ein.
In Schritt S4 bestimmt die Berechnungseinheit 4, ob sich die Ausgangsleistungen der Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ einheitlich ändern oder nicht. Wenn die Ausgabeverhältnisstreuungen σ der Sensoren beispielsweise alle im Bereich von ±5% (einschließlich) liegen (Ja bei S4), ändern sich alle Ausgangsleistungen der Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ einheitlich, woraus die Berechnungseinheit 4 erkennt, dass die Änderungen der Laserausgangsleistungen keine wellenlängenabhängigen Unterschiede aufweisen, und führt die Prozedur von Schritt S5 durch.
Wenn die Ausgabeverhältnisstreuungen σ und die Ausgabeverhältnisstreuung σ_c ±5% überschreiten (Nein bei S4), bestimmt die Berechnungseinheit 4, dass sich die Ausgangsleistung mindestens eines Laserstrahls der Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ ändert und dass sich die Laserausgangsleistungen je nach Wellenlänge anders ändern, sodass die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S7 ausführt.
In Schritt S5 berechnet die Berechnungseinheit 4 einen Ausgabekorrekturfaktor η_ave gemäß dem folgenden Ausdruck (3). $η_{ave} = 1 \div γ_{ave} .$
In Schritt S6 berechnet die Berechnungseinheit 4 eine korrigierte Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] für einen jeweiligen Sensors gemäß dem folgenden Ausdruck (4). $V_{a} (k)' = V_{a} (k) \times η_{ave}$
In Schritt S7 setzt die Berechnungseinheit 4 k=1 und bestimmt dann, ob ein Satz von Sensoren g oder ein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge von q(n) erfasst, in der Speichereinheit 6 eingetragen ist.
Wenn in der Speichereinheit 6 ein Satz von Sensoren g oder ein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge von q(n) erfasst, eingetragen ist (Ja bei S7), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S8 aus.
Wenn in der Speichereinheit 6 kein Satz von Sensoren g oder kein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge von q(n) erfasst, eingetragen ist (Nein bei S7), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S14 aus.
In Schritt S8 vergleicht die Berechnungseinheit 4 die Ausgabeverhältnisse γ [%] der eingetragenen mehreren Sensoren g und bestimmt, ob der Unterschied zwischen diesen im Bereich von ± 10% (einschließlich) liegt oder nicht.
Wenn der Unterschied zwischen den Ausgabeverhältnissen γ der mehreren Sensoren g im Bereich von ± 10% (einschließlich) liegt (Ja bei S8), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S14 aus. Wenn das Ausgabeverhältnis γ für λ₁ 95 % und das Ausgabeverhältnis γ für λ₂ 100,0 % beträgt, hat sich konkret nur das Ausgabeverhältnis γ für λ₁ verringert. Da die Höhe der Änderung der Ausgangsleistung des gesamten Laserstrahls 10 jedoch sehr klein ist, versteht die Berechnungseinheit 4, dass die Ausgangsleistung der jeweiligen Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ einheitlich variiert, und führt daher den Prozess von Schritt S14 aus.
Wenn ein Unterschied zwischen den Ausgabeverhältnissen γ der mehreren Sensoren g ± 10% überschreitet (Nein bei S8), führt die Berechnungseinheit 4 dagegen die Prozedur von Schritt S9 aus.
In Schritt S9 trägt die Berechnungseinheit 4 die Wellenlänge(n), die nicht der in der Speichereinheit 6 eingetragene Wellenlänge q(n) entspricht, in der Speichereinheit 6 als Wellenlänge h(n) ein, bei der sich die Laserausgangsleistung geändert hat.
Konkret verringert sich unter der Annahme, dass das Ausgabeverhältnis γ für λ₁ 87,5 % und das Ausgabeverhältnis γ für λ₂ 100,0 % beträgt, sowohl das vom Sensor 32a als auch das vom Sensor 32b erfasste Ausgangsleistungsverhältnis γ für λ₂ nicht, lediglich das vom Sensor 32a erfasste Ausgabeverhältnis γ für λ₁ nimmt ab. Daher nimmt die Berechnungseinheit 4 an, dass keine Verringerung der Sensorausgabe aufgrund einer Alterung des Sensors 32a vorliegt, sondern die Laserausgangsleistung bei λ₁ abgenommen hat. Die Berechnungseinheit 4 trägt dann λ₁ der so beurteilten Laserausgangsleistung als Wellenlänge h(n) in der Speichereinheit 6 ein. Nach dem Eintragen der Wellenlänge h(n) führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S10 aus.
In Schritt S10 schätzt die Berechnungseinheit 4 eine Feedbackspannung bei jeder Wellenlänge in Bezug auf den Feedbackwert jedes Sensors. Konkret berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S10 einen Feedbackwert V_buck1(k, n) [V] für die Wellenlänge q(n), bei der es sich nicht um die Wellenlänge h(n) handelt, gemäß dem folgenden Ausdruck (5). $V_{buck 1} = V (k, n)$
Zusätzlich berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S10, wenn die Anzahl der Wellenlängen h(n) für jeden Sensor Eins ist, einen Feedbackwert V_buck2(k, n) [V] für die Wellenlänge h(n) gemäß dem folgenden Ausdruck (6). $V_{buck 2} = V_{a} - V_{buck 1} (k, n)$
Alternativ berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S10, wenn die Anzahl der Wellenlängen h(n) für jeden Sensor mehr als Eins beträgt, einen Ausgabewert V_buck3(k, n) [V] für jede Wellenlänge jedes Sensors gemäß dem folgenden Ausdruck (7). V_a-buck1(k, n) stellt einen Feedbackwert dar, der gleich der Summe der Sensorausgaben, die den eine Änderung aufweisenden Wellenlängen entsprechen, der Sensorausgaben der Sensoren ist. β_h(k, n) repräsentiert eine Ausgabequote für die jeweilige Wellenlänge, die eine Änderung erfahren hat, bei dem jeweiligen Sensor. $V_{buck 3} = V_{a - buck 1} \times β_{h} (k, n)$
Wenn „k“ bei Schritt S11 weniger als „km“ beträgt (Ja bei S11), addiert die Berechnungseinheit 4 in Schritt S12 1 zu „k“ und wiederholt dann die Prozeduren von Schritt S7 bis Schritt S11. Wenn „k“ gleich „km“ ist (Nein bei S11), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S13 aus.
In Schritt S13 berechnet die Berechnungseinheit 4 einen Ausgabekorrekturfaktor η_ave für eine Sensorausgabe für jede Wellenlänge gemäß dem folgenden Ausdruck (8). $η_{ave} = W_{a} \div W_{a - buck}$
Die geschätzte Gesamtausgangsleistung W_a-buck [kW] in dem obigen Ausdruck (8) ist eine geschätzte Ausgangsleistung des Laserstrahls 10 und wird gemäß W_a-buck=∑(W_buck-ave(m)) berechnet, wobei m eine ganze Zahl größer oder gleich 1 und W_buck-ave der Mittelwert der geschätzten Sensorausgaben W_buck(k, n) [kW] der Wellenlängen ist. Wbuck wird gemäß W_buck=V_buck×α. berechnet, wobei Vbuck(k, n) [V] ein Wert ist, der durch Schätzung der Ausgangsspannung bei jeder Wellenlänge in Bezug auf den Feedbackwert von dem entsprechenden Sensor erhalten wird.
Nach der Prozedur von Schritt S13 berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S6 die korrigierte Sollausgangsspannung Va(k)' [V] jedes Sensors unter Verwendung des Ausgabekorrekturfaktors η_ave für die in Schritt S13 berechnete Sensorausgabe.
In Schritt S14 multipliziert die Berechnungseinheit 4 den Feedbackwert V_a-buck(k, n) eines jeweiligen Sensors mit einer Ausgabequote β₀(k, n) für jede Wellenlänge des jeweiligen Sensors, wie in dem folgenden Ausdruck (9) gezeigt ist, um so die Feedbackspannung V_buck(k, n) [V] für die jeweilige Wellenlänge zu schätzen. Nach der Schätzung der Feedbackspannung V_buck(k, n) [V] führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S11 aus. $V_{buck} = V_{a - buck} \times β_{0}$
Die in 1 dargestellte Steuereinheit 5 steuert die Betriebsstromversorgung 7 so, dass der Ausgangsleistungswert des einen zusammengeführten Laserstrahls 10 unter Verwendung der in Schritt S6 berechneten Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] gleich einem Sollwert wird.
Da sich die Sensorempfindlichkeiten der einzelnen Sensoren, d. h. die in Reaktion auf den Empfang der Laserausgangsleistungen erhaltenen Sensorausgaben, in Abhängigkeit von der Wellenlänge voneinander unterscheiden, muss die Laseroszillationsvorrichtung 100 die Sensorempfindlichkeit der einzelnen Sensoren für die Wellenlänge eines Laserstrahls berücksichtigen, um die Ausgangsleistung des Laserstrahls 10 mit Hilfe der Sensorausgaben genauer steuern zu können. Da jeder Sensor eine Summe von mehreren den jeweiligen Wellenlängen entsprechenden Sensorausgaben ausgibt, muss, wenn sich die Laserausgangsleistungen bei den Wellenlängen einheitlich ändern, kein die Sensorempfindlichkeit der Laseroszillationsvorrichtung 100 berücksichtigender Feedbackwert eingestellt werden. Wenn sich jedoch eine Laserausgangsleistung bei einer bestimmten Wellenlänge stärker ändert als die Laserausgangsleistung(en) bei einer oder mehreren anderen Wellenlänge(n), muss ein die Sensorempfindlichkeiten der Laseroszillationsvorrichtung 100 berücksichtigender Feedbackwert eingestellt werden. Wenn sich eine Sensorausgabe ändert, führt die Laseroszillationsvorrichtung 100 daher Berechnungen durch, um auf Basis der Abweichung der jeweiligen Sensorausgabe von einem Sollwert festzustellen, ob sich die Laserausgangsleistungen bei den jeweiligen Wellenlängen einheitlich ändern oder ob sich die Laserausgangsleistung bei einer bestimmten Wellenlänge stärker ändert als die Ausgangsleistung(en) bei der/den anderen Wellenlänge(n).
Zudem erhalten von den in der Laseroszillationsvorrichtung 100 verwendeten mehreren Sensoren ein oder mehrere Sensoren als Eingabe eine Laserausgangsleistung von ein und derselben Wellenlänge. Die Laseroszillationsvorrichtung 100 identifiziert einen Unterschied zwischen den Sensorausgaben der mehreren Sensoren, die eine Laserausgangsleistung von ein und derselben Wellenlänge empfangen, identifiziert eine Wellenlänge der Laserausgangsleistung, die sich geändert hat, auf Basis des identifizierten Unterschieds zwischen den Sensorausgaben, und nimmt an, dass sich eine Laserausgangsleistung bei einer anderen Wellenlänge als der identifizierten Wellenlänge nicht verändert hat. Darüber hinaus versteht die Laseroszillationsvorrichtung 100 in einem Fall, bei dem die Wellenlänge der Laserausgangsleistung, die sich geändert hat, nicht identifizierbar ist, dass sich die Laserausgangsleistungen bei den Wellenlängen einheitlich ändern.
Ferner prognostiziert die Laseroszillationsvorrichtung 100 für jede Wellenlänge eine Ausgangsspannung der Sensoren und schätzt dann die Ausgangsleistung des Laserstrahls 10, d. h. die Gesamtausgangsleistung, unter Verwendung der Ausgangsspannungen und Ausgabeempfindlichkeiten ab. Zudem berechnet die Laseroszillationsvorrichtung 100 einen Ausgabekorrekturfaktor η_ave, der angibt, wie sich die geschätzte Gesamtausgangsleistung von der als Laseroszillationsbedingung eingestellten Laserausgangsleistung Wa unterscheidet, und berechnet dann die Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] eines jeden Sensors unter Verwendung des Ausgabekorrekturfaktors η_ave.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Laseroszillationsvorrichtung 100 der Ausführungsform nicht auf das in 1 dargestellte Beispiel beschränkt ist und auch wie folgt konfiguriert sein kann.
4 zeigt eine Darstellung der Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 4 dargestellte Laseroszillationsvorrichtung 100A umfasst anstelle des in 1 dargestellten Laserresonators 1 einen Laserresonator 1A. In dem Laserresonator 1A ist der erste teilreflektierende Spiegel 2 zwischen dem totalreflektierenden Spiegel 1a und dem zweiten teilreflektierenden Spiegel 1b angeordnet.
Auch bei einer solchen Konfiguration kann die Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 den von dem ersten teilreflektierenden Spiegel 2 reflektierten Teil des Laserstrahls 10 empfangen, sodass die Berechnungseinheit 4 die Sensorausgabe eines jeden der in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 enthaltenen Sensoren abschätzen kann, um die korrigierte Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] zu berechnen. Da der Einbau des ersten teilreflektierenden Spiegels 2 in den Laserresonator 1A während der Herstellung des Laserresonators 1A erfolgt, vereinfachen sich bei der Laseroszillationsvorrichtung 100A im Vergleich zu dem Fall, bei dem sich der erste teilreflektierende Spiegel 2 außerhalb des Laserresonators 1A befindet, zudem die Einstellung der Befestigungsposition des ersten teilreflektierenden Spiegels 2 und die Einstellung eines Einfallswinkels des Laserstrahls 10 auf den ersten teilreflektierenden Spiegel 2.
5 zeigt eine Darstellung der Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 5 dargestellte Laseroszillationsvorrichtung 100B umfasst anstelle des Laserresonators 1 und der Betriebsstromversorgung 7, die in 1 dargestellt sind, einen Laserresonator 1B und mehrere Betriebsstromversorgungen 30, 31 und 32.
Der Laserresonator 1B umfasst mehrere Laserresonanzmodule 20, 21 und 22, die Laserstrahlen mit voneinander verschiedenen Wellenlängen ausgeben. Das Laserresonanzmodul 20 wird über die Betriebsstromversorgung 30 mit elektrischer Energie versorgt. Das Laserresonanzmodul 21 wird über die Betriebsstromversorgung 31 mit elektrischer Energie versorgt. Das Laserresonanzmodul 22 wird über die Betriebsstromversorgung 32 mit elektrischer Energie versorgt.
Die Laserstrahlen, die jeweils von den mehreren Laserresonanzmodulen 20, 21 und 22 ausgegeben werden, werden zu dem Laserstrahl 10 zusammengeführt, der dann ausgegeben wird. Auch bei einer solchen Konfiguration erhält die Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 den von dem ersten teilreflektierenden Spiegel 2 reflektierten Teil des Laserstrahls 10, so dass die Berechnungseinheit 4 die Sensorausgabe von jedem in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 enthaltenen Sensors abschätzen kann, um die korrigierte Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] zu berechnen. Da in der Laseroszillationsvorrichtung 100B mehrere Laserresonanzmodule 20, 21 und 22 verwendet werden, wird vereinfacht sich im Vergleich zu dem Fall einer Verwendung des in 1 dargestellten Laserresonators 1 zudem die Anpassung der Ausgangsleistung des Laserstrahls 10 mit Hilfe einer Änderung der Anzahl der Laserresonanzmodule in der Laseroszillationsvorrichtung 100B.
6 zeigt d eine Darstellung der Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 6 dargestellte Laseroszillationsvorrichtung 100D enthält zusätzlich zu dem ersten teilreflektierenden Spiegel 2 mehrere vierte teilreflektierende Spiegel 81, 82 und 83.
Der vierte teilreflektierende Spiegel 81 reflektiert einen Teil des von dem Laserresonanzmodul 20 ausgegebenen Laserstrahls und lässt den restlichen Teil des Laserstrahls hindurch. Der vierte teilreflektierende Spiegel 82 reflektiert einen Teil des von dem Laserresonanzmodul 21 ausgegebenen Laserstrahls und lässt den restlichen Teil des Laserstrahls hindurch. Der vierte teilreflektierende Spiegel 83 reflektiert einen Teil des von dem Laserresonanzmodul 22 ausgegebenen Laserstrahls und lässt den restlichen Teil des Laserstrahls hindurch. Die Laserstrahlen, die durch die mehreren vierten teilreflektierenden Spiegel 81, 82 und 83 hindurchgegangen sind, werden zu dem Laserstrahl 10 zusammengefasst, der dann zu dem ersten teilreflektierenden Spiegel 2 geleitet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die mehreren Laserresonanzmodule 20, 21 und 22 nachfolgend jeweils als „jeweiliges Modul“ bezeichnet werden können. Darüber hinaus kann der Laserstrahl 10 als Postzusammenführungslaserstrahl bezeichnet werden.
Ferner umfasst die Laseroszillationsvorrichtung 100D anstelle der in 5 dargestellten Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 mehrere Ausgangsleistungserfassungseinheiten 40, 41, 42 und 43.
Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 ist ähnlich ausgebildet wie die Ausgangsleistungserfassungseinheit 3. Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 41 weist einen Sensor auf, auf den der von dem vierten teilreflektierenden Spiegel 81 reflektierte Laserstrahl auftrifft. Bei diesem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor, der dem in 1 dargestellten Sensor 32a entspricht.
Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 42 weist einen Sensor auf, auf den der von dem vierten teilreflektierenden Spiegel 82 reflektierte Laserstrahl auftrifft.
Bei diesem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor, der dem in 1 dargestellten Sensor 32b entspricht.
Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 43 weist einen Sensor auf, auf den der von dem vierten teilreflektierenden Spiegel 83 reflektierte Laserstrahl auftrifft. Bei diesem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor, der dem in 1 dargestellten Sensor 32c entspricht.
Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 umfasst mehrere Sensoren, auf die der von dem ersten teilreflektierenden Spiegel 2 reflektierte Laserstrahl auftrifft. Bei diesen mehreren Sensoren handelt es sich beispielsweise um die in 1 dargestellten Sensoren 32a, 32b und 32c.
7 zeigt ein Flussdiagramm zur Beschreibung einer Funktionsweise der in 6 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung. In Schritt S21 wird die Laseroszillationsvorrichtung 100D in einen Anfangszustand versetzt. Beispiele für Einstellungen umfassen die Nachfolgenden. Informationen über die Einstellungen werden in der Speichereinheit 6 gespeichert. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung der Einstellungen unten der tiefgestellte Index „_a“ für „alle“ steht. Der tiefgestellte Index „₀“ steht für einen „Anfangs“-Zustand. Der tiefgestellte Index „_c“ steht für „nach der Zusammenführung“. „k“ (k=1, 2, ..., km) bedeutet eine Sensornummer. Beispielsweise ist eine Nummer des Sensors 32a gleich 1, und eine Nummer des Sensors 32b gleich 2. km bedeutet die Anzahl der Sensoren, „n“ steht für die Nummer der Wellenlänge. „m“ (m=1, 2, ..., mm) steht für eine Nummer eines Laserresonanzmoduls. Beispielsweise ist die Nummer des Laserresonanzmoduls 20 gleich 1, und die Nummer des Laserresonanzmoduls 21 ist 2. mm bedeutet die Anzahl der Laserresonanzmodule.

(1) Laserausgangsleistung W_a0(m) [W] des jeweiligen Moduls
(2) Postzusammenführungslaserstrahlausgangsleistungswert W_ca0 [W]
(3) Sensorausgabe (Summe über die Wellenlängen) Vao(m, k) [V] des jeweiligen in den mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors
(4) Gesamtwert V_ca0(k) [V] der Sensorausgaben (Summe über die Wellenlängen) der mehreren in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten Sensoren
(5) Laserausgangsleistung Wo(m, n) [W] für die jeweilige Wellenlänge des jeweiligen Moduls
(6) Sensorausgabespannung Vo(m, k, n) [V], die jeweils Wo entspricht
(7) Laserausgangsleistung W_co(n) [W] bei der jeweiligen Wellenlänge des Postzusammenführungsausgabelaserstrahls
(8) jeweilige Sensorausgabespannung V_co(k, n) [V], die W_co entspricht
(9) Sensorempfindlichkeit α(m, k, n) [kW/V] eines in der jeweiligen der mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors, für die jeweilige Wellenlänge
(10) Sensorempfindlichkeit α_c(k, n) [kW/V] der in der Ausgangserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren für die jeweilige Wellenlänge
(11) Ausgabequote β₀(m, k, n) des in der jeweiligen der mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors für die jeweilige Wellenlänge
(12) Ausgabequote β_c0(k, n) der in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren für die jeweilige Wellenlänge
(13) Wellenlängensatz f(m, k, n) eines von einem jeweiligen Sensor erfassten Laserstrahls
(14) Satz von Sensoren g(m, k, n), die ein und dieselbe Wellenlänge erfassen

In Schritt S22 werden die Laseroszillationsbedingungen festgelegt. Beispiele für Laseroszillationsbedingungen umfassen die Nachfolgenden. Informationen über die Laseroszillationsbedingungen werden in der Speichereinheit 6 gespeichert.

(15) Laserausgangsleistung W_ca [W]
(16) Sollausgangsspannung V_a(m, k) [V] eines in der jeweiligen der mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors (V_a=V_a0×W_ca÷W_ca0)
(17) Sollausgangsspannung Vca(k) [V] der in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren (V_ca=V_ca0×W_ca÷W_ca0)
(18) Sollausgangsspannung V(m, k, n) [V] eines in der jeweiligen der mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors, für die jeweilige Wellenlänge (V=V_a×β₀)
(19) Sollausgangsspannung Vc(k, n) [V] der in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren für die jeweilige Wellenlänge (V_c=V_ca(k)×β_c0(k, n))

In Schritt S23 wird die Laseroszillation gemäß den in Schritt S22 festgelegten Bedingungen durchgeführt. Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 ein Ausgabeverhältnis γ(m) [%] zwischen dem Gesamtwert der Sollausgangsspannungen V_a der in den mehreren Ausgangserfassungseinheiten 41, 42 und 43 jeweils angeordneten Sensoren und einem Feedbackwert V_a-buck (m, k) [V], der dem Wert der Sensorausgabe des in der jeweiligen der mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensors entspricht, gemäß dem folgenden Ausdruck (10). $γ = Σ V_{a - buck} \div Σ V_{a}$
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 ferner ein Ausgabeverhältnis γ_c(k) [%] zwischen dem Postzusammenführungsausgangsleistungsfeedbackwert Vca-buck(k) [V] des jeweiligen Sensors und dem Einstellwert Vca(k) [V] gemäß dem folgenden Ausdruck (11). $γ_{c} = V_{ca - buck} \div V_{ca} .$
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 zudem einen Mittelwert γ_ave(m) [%] der Ausgabeverhältnisse γ(m) [%] der in den mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordneten Sensoren, einen Maximalwert y_max(m) [%] der Sensorausgabe des Sensors und einen Minimalwert γ_min(m) [%] der Sensorausgabe des Sensors.
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 ferner ein Ausgabeverhältnis γ_c(k) [%] der in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren, einen Mittelwert γ_c-ave [%] der Sensorausgaben der mehreren Sensoren, einen Maximalwert γ_c-max [%] der Sensorausgaben der mehreren Sensoren und einen Minimalwert γ_c-min [%] der Sensorausgaben der mehreren Sensoren.
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 zudem eine Ausgabeverhältnisstreuung σ [%] zwischen den Sensoren, die in den mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 angeordnet sind, gemäß dem folgenden Ausdruck (12). $σ = (γ_{max} - γ_{min}) \div γ_{ave}$
Bei der Laseroszillation berechnet die Berechnungseinheit 4 darüber hinaus eine Ausgabeverhältnisstreuung σ_c [%] bei den in der Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 angeordneten mehreren Sensoren gemäß dem folgenden Ausdruck (13). $σ_{c} = (γ_{c - max} - γ_{c - min}) \div γ_{c - ave}$
Zudem trägt die Berechnungseinheit 4 in der Speichereinheit 6 eine Wellenlänge, die von einem Sensor mit einem Ausgabeverhältnis γ und einem Ausgabeverhältnis γ_c von 100±2% oder weniger abgedeckt wird, als q(n) ein. Die Berechnungseinheit 4 trägt in der Speichereinheit 6 ferner einen Sensor, der nur die Wellenlänge q(n) erfasst, als r(k) ein.
In Schritt S24 bestimmt die Berechnungseinheit 4, ob sich die Ausgangsleistung der einzelnen Module einheitlich ändert oder nicht. Wenn die Ausgabeverhältnisstreuungen σ und die Ausgabeverhältnisstreuung σ_c beispielsweise alle im Bereich von ±5% (einschließlich) liegen, bestimmt die Berechnungseinheit 4, dass sich die Ausgangsleistungen der jeweiligen Module einheitlich ändern (Ja bei S24). Das bedeutet, dass die Berechnungseinheit 4 versteht, dass die Änderungen in den Ausgangsleistungen der Module keine wellenlängenabhängigen Unterschiede aufweisen, und führt die Prozedur von Schritt S25 aus.
Wenn dagegen eine der Ausgabeverhältnisstreuungen σ und die Ausgabeverhältnisstreuung σ_c der Sensoren ±5% übersteigt, bestimmt die Berechnungseinheit 4, dass sich von den Ausgangsleistungen aller Module zumindest die Ausgangsleistung eines Moduls geändert hat (Nein bei S24). Das bedeutet, dass die Berechnungseinheit 4 feststellt, dass Änderungen in den Ausgangsleistungen der Module einen wellenlängenabhängigen Unterschied aufweisen, und daher die Prozedur von Schritt S27 ausführt.
In Schritt S25 berechnet die Berechnungseinheit 4 einen Ausgabekorrekturfaktor η_c-ave gemäß dem folgenden Ausdruck (14). $η_{c - ave} = 1 \div γ_{c - ave}$
In Schritt S26 berechnet die Berechnungseinheit 4 eine korrigierte Sollausgangsspannung V_a(m, k)' [V] für einen jeweiligen Sensors gemäß dem folgenden Ausdruck (15). $V_{a} (m, k)' = V_{a} (m, k) \times η_{c - ave}$
In Schritt S27 setzt die Berechnungseinheit 4 m=1 fest und bestimmt dann, ob das Ausgabeverhältnis γ(m) des jeweiligen Moduls im Bereich von ±5 % (einschließlich) liegt oder nicht.
Wenn das Ausgabeverhältnis γ(m) des jeweiligen Moduls im Bereich von ±5 % (einschließlich) liegt (Ja bei S27), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S38 aus.
Wenn das Ausgabeverhältnis γ(m) des jeweiligen Moduls ±5% überschreitet (Nein bei S27), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S28 aus.
In Schritt S28 bestimmt die Berechnungseinheit 4, ob die sich die Ausgangsleistung der jeweiligen Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ einheitlich ändert oder nicht. Wenn die Ausgabeverhältnisstreuung σ_c für alle beispielsweise im Bereich ±5% (einschließlich) liegt (Ja bei S28), ändern sich die Ausgangsleistungen der Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ einheitlich, und dementsprechend nimmt die Berechnungseinheit 4 an, dass die Änderungen der Laserausgangsleistungen keinen wellenlängenabhängigen Unterschied aufweisen, und führt daher die Prozedur von Schritt S38 aus.
Wenn die Ausgabeverhältnisstreuung σ_c, dagegen ±5% überschreitet (Nein bei S28), bestimmt die Berechnungseinheit 4, dass von allen Laserstrahlen λ₁ bis λ₄ bei zumindest einem Laserstrahl eine Änderung der Ausgangsleistung vorliegt und dass die Änderungen der Laserausgangsleistungen einen wellenlängenabhängigen Unterschied aufweisen, und führt daher die Prozedur von Schritt S29 aus.
In Schritt S29 legt die Berechnungseinheit 4 k= 1 fest und bestimmt dann, ob in der Speichereinheit 6 ein Satz von Sensoren g(m, k, n) oder ein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge q(n) erfasst, eingetragen ist.
Wenn in der Speichereinheit 6 ein Satz von Sensoren g oder ein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge q(n) erfasst, eingetragen ist (Ja bei S29), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S30 aus.
Wenn in der Speichereinheit 6 kein Satz von Sensoren g oder kein Sensor r(k), der nur die Wellenlänge q(n) erfasst, eingetragen ist (Nein bei S29), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S39 aus.
In Schritt S30 vergleicht die Berechnungseinheit 4 die Ausgabeverhältnisse γ [%] der eingetragen mehreren Sensoren g und bestimmt, ob der Unterschied zwischen diesen im Bereich von ± 10% (einschließlich) liegt oder nicht.
Wenn der Unterschied zwischen den Ausgabeverhältnissen γ der mehreren Sensoren g im Bereich von ± 10% (einschließlich) liegt (Ja bei S30), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S39 aus.
Wenn der Unterschied zwischen den Ausgabeverhältnissen γ der mehreren Sensoren g ± 10% überschreitet (Nein bei S30), führt die Berechnungseinheit 4 dagegen die Prozedur von Schritt S31 aus.
In Schritt S31 trägt die Berechnungseinheit 4 in der Speichereinheit 6 als Wellenlänge h(m, k, n), bei der sich die Laserausgangsleistung verändert hat, die Wellenlänge(n) ein, die von der in der Speichereinheit 6 als q(n) eingetragenen Wellenlänge verschieden ist/sind. Nach dem Eintragen der Wellenlänge h(m, k, n) führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S32 aus.
In Schritt S32 schätzt die Berechnungseinheit 4 eine Feedbackspannung bei jeder Wellenlänge in Bezug auf den Feedbackwert jedes Sensors ab. Konkret berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S32 einen Feedbackwert V_buck1(m, k, n) [V] für die Wellenlänge q(n), bei der es sich nicht um die Wellenlänge h(m, k, n) handelt, gemäß dem folgenden Ausdruck (16). $V_{buck 1} = V (m, k, n)$
Außerdem berechnet die Berechnungseinheit 4, wenn in Schritt S32 für den jeweiligen Sensor eine Wellenlänge h(m, k, n) vorhanden ist, einen Feedbackwert V_buck2(m, k, n) [V] für die Wellenlänge h(m, k, n) gemäß dem folgenden Ausdruck (17). $V_{buck 2} = V_{a} (m, k) - V_{buck 1} (m, k, n)$
Wenn es in Schritt S32 für den jeweiligen Sensor mehr als eine Wellenlänge h(m, k, n) gibt, berechnet die Berechnungseinheit 4 alternativ V_buck3(m, k, n) [V] gemäß dem folgenden Ausdruck (18), wobei V_a-buck1(m, k, n) einen Wert darstellt, der durch Schätzen der Ausgangsspannung bei der jeweiligen Wellenlänge unter Berücksichtigung des Feedbackwertes des jeweiligen Sensors in dem jeweiligen Modul erhalten wird; und β_h(m, k, n) eine Ausgabequote für die jeweilige sich ändernde Wellenlänge in den jeweiligen Sensor darstellt. $V_{buck 3} = V_{a - buck 1} (m, k, n) \times β_{h} (m, k, n)$
Wenn „k“ in Schritt S33 kleiner als „km“ ist (Ja bei S33), addiert die Berechnungseinheit 4 in Schritt S34 1 zu „k“ und wiederholt dann die Prozeduren von Schritt S29 bis Schritt S33. Wenn „k“ gleich „km“ ist (Nein bei S33), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S35 aus.
In Schritt S35 berechnet die Berechnungseinheit 4 einen Ausgabekorrekturfaktor η_ave(m) für die Sensorausgabe für jede Wellenlänge gemäß dem folgenden Ausdruck (19). $η_{ave} = W_{a} (m) \div W_{a - buck} (m)$
Die geschätzte Gesamtausgangsleistung Wa-buck(m) [kW] in dem obigen Ausdruck (19) ist die geschätzte Ausgangsleistung des Laserstrahls 10 und wird durch W_a-buk=∑(W_buck-ave(k, n)) berechnet, wobei k eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist und W_buck-ave der Mittelwert der geschätzten Sensorausgaben W_buck(m, k, n) [kW] bei den Wellenlängen ist. W_buck wird gemäß W_buck=V_buck×α berechnet, wobei V_buck(k, n) [V] ein Wert ist, der durch Schätzung der Ausgangsspannung bei der jeweiligen Wellenlänge in Bezug auf den Feedbackwert des jeweiligen Sensors erhalten wird.
Nach der Prozedur von Schritt S35 addiert die Berechnungseinheit 4, wenn „m“ in Schritt S36 kleiner als „mm“ ist (Ja bei S36), in Schritt S37 1 zu „m“ und wiederholt dann die Prozeduren von Schritt S27 bis Schritt S36. Wenn „m“ gleich „mm“ ist (Nein bei S36), führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S26 aus.
Nach der Prozedur von Schritt S36 berechnet die Berechnungseinheit 4 in Schritt S26 die korrigierte Sollausgangsspannung Va(k)' [V] des jeweiligen Sensors unter Verwendung des Ausgabekorrekturfaktors η_ave für die in Schritt S35 berechnete Sensorausgabe.
In Schritt S38 berechnet die Berechnungseinheit 4 einen Ausgabekorrekturfaktor η_c-ave(m) gemäß dem folgenden Ausdruck (20). Nach der Berechnung des Ausgabekorrekturfaktors η_c-ave(m) in Schritt S38 führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S36 aus. $η_{c - ave} = 1 \div γ_{ave} (m)$
In Schritt S39 multipliziert die Berechnungseinheit 4 den Feedbackwert V_a-buck (m, k, n) des jeweiligen Sensors mit der Ausgabequote β₀(m, k, n) für die jeweilige Wellenlänge des jeweiligen Sensors, wie im folgenden Ausdruck (21) gezeigt ist, um so die Feedbackspannung V_buck(m, k, n) [V] bei der jeweiligen Wellenlänge zu schätzen. Nach der Schätzung der Feedbackspannung V_buck(m, k, n) [V] führt die Berechnungseinheit 4 die Prozedur von Schritt S33 aus. $V_{buck} = V_{a - buck} \times β_{0}$
Die in 6 dargestellte Steuereinheit 5 steuert jede der Betriebsstromversorgungen so, dass der Ausgangsleistungswert des zusammengeführten einen Laserstrahls 10 unter Verwendung der in Schritt S26 berechneten Sollausgangsspannung V_a(k)' [V] einem Sollwert entspricht.
Die Laseroszillationsvorrichtung 100D bestimmt, ob die sich Laserausgangsleistungen der Module und die Postzusammenführungslaserstrahlausgangsleistung einheitlich ändern, und legt dementsprechend den Ausgabekorrekturfaktor für die Sensorausgabe fest. Darüber hinaus kann die Laseroszillationsvorrichtung 100D nicht nur die Summe der Laserausgangsleistungen der Module handhaben, sondern auch die Ausgangsleistungen der einzelnen Module handhaben und steuern. Wenn das Laserresonanzmodul 20 und das Laserresonanzmodul 21 beispielsweise jeweils einen Laserstrahl mit derselben Wellenlänge erzeugen, kann die Ausgangsleistungserfassungseinheit 40 nicht feststellen, welches Modul von den mehreren Laserresonanzmodulen 20, 21 und 22 den fraglichen Laserstrahl emittiert hat. Selbst in einem solchen Fall kann die Laseroszillationsvorrichtung 100D die Ausgangsleistung eines jeweiligen Moduls handhaben und steuern, indem sie die mehreren Ausgangsleistungserfassungseinheiten 41, 42 und 43 verwendet.
8 zeigt eine Darstellung der Konfiguration einer Laseroszillationsvorrichtung gemäß einer vierten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 8 dargestellte Laseroszillationsvorrichtung 100E weist anstelle der Ausgangsleistungserfassungseinheit 3 eine Ausgangsleistungserfassungseinheit 8 auf. Die Ausgangsleistungserfassungseinheit 8 weist die Ulbricht-Kugel 33, die mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c und einen Wärmesensor 34 auf.
Der Wärmesensor 34 ist ein Sensor, der so ausgebildet ist, dass er die Intensität einer Laserausgangsleistung auf Basis einer Temperaturänderung erfasst und wird wegen der im Vergleich zu den Veränderungen der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c geringeren Veränderung der Sensorausgabe für die planmäßige Kalibrierung einer Sensorausgabe verwendet.
9 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Funktionsweise der in 8 dargestellten Laseroszillationsvorrichtung. Die Prozeduren von Schritt S1 bis Schritt S14 sind ähnlich wie bei dem in 3 dargestellten Flussdiagramm. Das in 9 dargestellte Flussdiagramm weist darüber hinaus die Schritte S40 und S41 auf.
In Schritt S40 setzt die Berechnungseinheit 4 die Laseroszillationsvorrichtung 100E unter Verwendung einer Sensorausgabe des Wärmesensors 34 in einen Ausgangszustand zurück, um eine planmäßige Ausgabekalibrierung durchzuführen.

(1) Gesamtwert W_a0-ck [W] der Ausgangsleistungen der mehreren Laserstrahlen λ₁ bis λ₄
(2) Gesamtwert V_a0-ck (k) [V] der Sensorausgaben der Sensoren
(3) Vereinfachter Korrekturfaktor s (s=(V_ao-ck/W_a0-_ck)/(V_a0/W_a0))

In Schritt S40 ermittelt die Berechnungseinheit 4 zudem die Notwendigkeit einer Korrektur unter Verwendung des vereinfachten Korrekturfaktors s und einem zuvor festgelegten Einstellwert x. Konkret vergleicht die Berechnungseinheit 4 mit Hilfe der Korrelation zwischen der Sensorausgabe des Wärmesensors 34 und der Laserausgangsleistung die Sensorausgabe des Wärmesensors 34 und die Ausgaben der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c, die eine höhere Ansprechgeschwindigkeit haben. Wenn ein Vergleich ergibt, dass sich der vereinfachte Korrekturfaktor s um einen Betrag ±Δs (einschließlich) ändert, stellt die Berechnungseinheit 4 fest, dass diese Änderung innerhalb eines Einstelltoleranzbereichs liegt, und trägt in der Speichereinheit 6 ein Flag ein, das anzeigt, dass keine Korrektur erforderlich ist. Wenn der vereinfachte Korrekturfaktor s die Bedingung 1-x≤s≤1+x erfüllt, stellt die Berechnungseinheit 4 fest, dass die Änderung in einen Einstelltoleranzbereich fällt, und trägt in der Speichereinheit 6 ein Flag ein, das auf einen Korrekturbedarf hinweist. Wenn der vereinfachte Korrekturfaktor s s<1-x oder 1+x>s erfüllt, stellt die Berechnungseinheit 4 fest, dass diese Änderung außerhalb des Einstelltoleranzbereichs liegt, was auf die Möglichkeit einer Anomalie bei den mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c hinweist, und gibt dann Informationen zur Meldung der Anomalie aus.
In Schritt S41 werden, ähnlich wie in Schritt S2, wiederum die Laseroszillationsbedingungen einschließlich der Laserleistung Wa [W], der Sollausgangsspannung V_a(k) [V] der jeweiligen Sensoren, der Sollausgangsspannung V(k, n) [V] der jeweiligen Sensoren für die jeweiligen Wellenlängen usw. eingestellt.
Die in 8 dargestellte Laseroszillationsvorrichtung 100E vergleicht die Ausgangssignale der schnell ansprechenden mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c und das Sensorausgangssignal des Wärmesensors 34, sodass der Grad der Abnahme der Erfassungsempfindlichkeit von jedem der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c überprüft werden kann. Dementsprechend können die mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c im Hinblick darauf überprüft werden, wie sich die Sensoren im Laufe der Zeit verschlechtern, ob bei den Sensoren ein anormaler Zustand auftritt und dergleichen.
Es wird nun eine Hardwarekonfiguration der in der der Ausführungsform gemäßen Laseroszillationsvorrichtung enthaltenen Laserausgangsleistungssteuereinheit beschrieben. 10 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Hardwarekonfiguration zur Implementierung der Laserausgangsleistungssteuereinheit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Laserausgangsleistungssteuereinheit 300 wird mit Hilfe eines Prozessors 400 und eines Speichers 401 implementiert.
Der Prozessor 400 ist eine CPU (die auch als Zentraleinheit, zentrale Verarbeitungsvorrichtung, Verarbeitungsvorrichtung, Berechnungseinheit, Mikroprozessor, Mikrocomputer, Prozessor oder digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet wird) oder ein LSI (Large Scale Integration; hochintegriertes)-System. Der Speicher 401 entspricht einem Halbleiterspeicher wie beispielsweise einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einem elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM (eingetragene Marke)). Der Halbleiterspeicher kann ein nichtflüchtiger Speicher oder ein flüchtiger Speicher sein. Bei dem Speicher 401 kann es sich nicht nur um einen Halbleiterspeicher, sondern auch um eine Magnetplatte, eine Diskette, eine optische Platte, eine Compact-Disk, eine Mini-Disk oder eine Digital-Versatile-Disk (DVD) handeln.
Die Funktionalität der Laserausgangsleistungssteuereinheit 300 wird durch die Speicherung eines Programms zur Durchführung der in den 3, 7 und 9 dargestellten Prozesse im Speicher 401 und durch das Lesen und Ausführen des im Speicher 401 gespeicherten Programms durch den Prozessor 400 realisiert.
Zusätzlich verfügt die Laseroszillationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform über die Ulbricht-Kugel 33, die mit den mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c ausgestattet ist. Diese Konfiguration bewirkt, dass der in die Ulbricht-Kugel 33 einfallende Laserstrahl in der Ulbricht-Kugel 33 diffus reflektiert und die die Lichtempfangsfläche eines jeden der mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c mit dem daraus resultierenden Licht bestrahlt wird, wodurch die Intensitäten der Laserstrahlen gleichmäßig auf die mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c verteilt werden können. Dadurch können die ersten Spannungen, die von den mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c ausgegeben werden, durch die Empfindlichkeitseigenschaften der mehreren Sensoren 32a, 32b bzw. 32c korrekt wiedergegeben werden.
Ferner verfügt die Laseroszillationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform über den Wärmesensor 34, der so ausgebildet ist, dass er die Intensität einer Laserausgangsleistung auf Basis einer Temperaturänderung erfasst. Dies verbessert die Robustheit gegenüber Veränderungen der von den mehreren Sensoren 32a, 32b und 32c ausgegebenen ersten Spannungen im Vergleich zur Robustheit bei Nichtverwendung des Wärmesensors 34 und ermöglicht auch eine planmäßige Kalibrierung der Sensorausgaben.
Die bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen stellen lediglich Beispiele für den Inhalt der vorliegenden Erfindung dar und können daher mit anderen allgemein bekannten Techniken kombiniert und teilweise weggelassen und/oder modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C: Laserresonator;
1a: totalreflektierender Spiegel;
1b: zweiter teilreflektierender Spiegel;
2: erster teilreflektierender Spiegel;
3, 8, 40, 41, 42, 43, 60: Ausgangsleistungserfassungseinheit;
4: Berechnungseinheit;
5: Steuereinheit;
6: Speichereinheit;
7, 30, 31, 32: Betriebsstromversorgung;
10: Laserstrahl;
20, 21, 22: Laserresonanzmodul;
32a, 32b, 32c: Sensor;
33: Ulbricht-Kugel;
34: Wärmesensor;
50: dritter teilreflektierender Spiegel;
70: Beugungsgitter;
81, 82, 83: vierter teilreflektierender Spiegel;
100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E: Laseroszillationsvorrichtung;
200: Anregungseinheit;
LD1, LD2, LD3: Laserdiode.

Claims

Laseroszillationsvorrichtung (100), die aufweist: eine Laseroszillationseinheit (1) zum Erzeugen von mehreren ersten Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen; mehrere Sensoren (32a, 32b, 32c) mit jeweils voneinander verschiedenen Empfindlichkeitscharakteristiken, wobei die Empfindlichkeitscharakteristiken jeweils die Lichtempfangsempfindlichkeit für die Wellenlängen der ersten Laserstrahlen angeben, wobei die Sensoren eine von den Ausgangsleistungen der ersten Laserstrahlen abhängige erste Spannung für jede Wellenlänge ausgeben; und eine Berechnungseinheit (4), die ausgebildet ist zum Berechnen eines Ausgabeverhältnisses zwischen einer Sollausgangsspannung jedes Sensors (32a, 32b, 32c), die basierend auf einem Bearbeitungserfordernis eingestellt wurde, und der ersten Spannung, und die ausgebildet ist, in einem Fall, in dem eine Streuung des Ausgabeverhältnisses unter den Sensoren (32a, 32b, 32c) größer als ein Einstellungswert ist, einen Ausgabekorrekturfaktor für jeden der Sensoren (32a, 32b, 32c) basierend auf einem für jede der Wellenlängen der ersten Laserstrahlen berechneten Wert einer Ausgangsspannung jedes der Sensoren (32a, 32b, 32c) zu berechnen, und eine Ausgabe der Laseroszillationseinheit (1) auf Basis von mehreren zweiten Spannungen zu steuern, die durch eine berechnete Sollausgangsspannung für jede Wellenlänge bestimmt sind, welche durch die Berechnungseinheit (4) basierend auf dem Ausgabekorrekturfaktor berechnet wurde.
Laseroszillationsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, in dem die Streuung des Ausgabeverhältnisses unter den Sensoren (32a, 32b, 32c) kleiner oder gleich dem Einstellungswert ist, die Berechnungseinheit (4) weiter ausgebildet ist einen Ausgabekorrekturfaktor basierend auf einem Mittelwert von Ausgabeverhältnissen der Sensoren (32a, 32b, 32c) zu berechnen, und eine Ausgabe der Laseroszillationseinheit (1) auf Basis der zweiten Spannungen zu steuern, die durch eine berechnete Sollausgangsspannung bestimmt sind, welche durch die Berechnungseinheit (4) basierend auf dem Ausgabekorrekturfaktor berechnet wurde.
Laseroszillationsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Differenz zwischen einer kürzesten Wellenlänge und einer längsten Wellenlänge der Wellenlängen größer ist als ein Band sämtlicher der Empfindlichkeitscharakteristiken.
Laseroszillationsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Berechnungseinheit (4) weiter ausgebildet ist, die Laseroszillationseinheit (1) unter Verwendung eines Gesamtwertes der zweiten Spannungen so zu steuern, dass ein Ausgangsleistungswert eines zweiten Laserstrahls, der durch Zusammenführen der ersten Laserstrahlen erhalten wird, mit einem Sollwert übereinstimmt.
Laseroszillationsvorrichtung (100E) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter aufweist: eine mit den Sensoren (32a, 32b, 32c) versehene Ulbricht-Kugel (33).
Laseroszillationsvorrichtung (100E) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter aufweist: einen Wärmesensor (34).
Laseroszillationsvorrichtung (100E) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter aufweist: eine die Sensoren (32a, 32b, 32c) aufweisende Ulbricht-Kugel (33); und einen Wärmesensor (34), der in der Ulbricht-Kugel (33) angeordnet ist, wobei die Berechnungseinheit (4) die Empfindlichkeitscharakteristiken der Sensoren (32a, 32b, 32c) unter Verwendung einer von dem Wärmesensor (34) erfassten Spannung erhält.
Verfahren zum Steuern einer Laseroszillationsvorrichtung (100), wobei die Laseroszillationsvorrichtung (100) eine Laseroszillationseinheit (1) zum Erzeugen von mehreren ersten Laserstrahlen mit jeweils voneinander verschiedenen Wellenlängen und mehrere Sensoren (32a, 32b, 32c) mit jeweils voneinander verschiedenen Empfindlichkeitscharakteristiken aufweist, wobei die Empfindlichkeitscharakteristiken jeweils die Lichtempfangsempfindlichkeit für die Wellenlängen der ersten Laserstrahlen angeben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Berechnen eines Ausgabeverhältnisses zwischen einer Sollausgangsspannung jedes Sensors (32a, 32b, 32c), die basierend auf einem Bearbeitungserfordernis eingestellt wurde, und der ersten Spannung, die von den Sensoren für jede Wellenlänge in Abhängigkeit von den Ausgangsleistungen der ersten Laserstrahlen ausgeben wird; in einem Fall, in dem eine Streuung des Ausgabeverhältnisses unter den Sensoren (32a, 32b, 32c) größer als ein Einstellungswert ist, Berechnen eines Ausgabekorrekturfaktors für jeden der Sensoren (32a, 32b, 32c) basierend auf einem für jede der Wellenlängen der ersten Laserstrahlen berechneten Wert einer Ausgangsspannung jedes der Sensoren (32a, 32b, 32c); in einem Fall, in dem die Streuung des Ausgabeverhältnisses unter den Sensoren (32a, 32b, 32c) kleiner oder gleich dem Einstellungswert ist, Berechnen eines Ausgabekorrekturfaktors basierend auf einem Mittelwert von Ausgabeverhältnissen der Sensoren (32a, 32b, 32c); Berechnen einer berechneten Sollausgangsspannung für jede Wellenlänge basierend auf dem Ausgabekorrekturfaktor; und Steuern einer Ausgabe der Laseroszillationseinheit (1) auf Basis von mehreren zweiten Spannungen, die durch die berechnete Sollausgangsspannung für jede Wellenlänge bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Steuerns einer Ausgabe der Laseroszillationseinheit (1) unter Verwendung eines Gesamtwertes der zweiten Spannungen so durchgeführt wird, dass ein Ausgangsleistungswert eines zweiten Laserstrahls, der durch Zusammenführen der ersten Laserstrahlen erhalten wird, mit einem Sollwert übereinstimmt.