JP2012253100A - レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】増幅光の出力を安定化させることのできるレーザ装置を提供する。
【解決手段】このレーザ装置では、信号用半導体レーザ10から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射するときに、第1励起用半導体レーザ22から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ21を励起させる。そして、励起状態となっている希土類ドープ光ファイバ21を通じて、信号用半導体レーザ10から出射されたレーザ光を増幅し、増幅光として出射する。ここでは、第1励起用半導体レーザ22よりも低いレーザ出力を有する第2励起用半導体レーザ23から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射することにより、同光ファイバ21を予備励起させる。また、第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が停止されたとき、その時点から所定時間が経過するまでの期間、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を停止する。
【選択図】図1
【解決手段】このレーザ装置では、信号用半導体レーザ10から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射するときに、第1励起用半導体レーザ22から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ21を励起させる。そして、励起状態となっている希土類ドープ光ファイバ21を通じて、信号用半導体レーザ10から出射されたレーザ光を増幅し、増幅光として出射する。ここでは、第1励起用半導体レーザ22よりも低いレーザ出力を有する第2励起用半導体レーザ23から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射することにより、同光ファイバ21を予備励起させる。また、第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が停止されたとき、その時点から所定時間が経過するまでの期間、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を停止する。
【選択図】図1
Description
本発明は、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するレーザ装置に関する。
この種のレーザ装置としては、例えばレーザ光の照射により加工対象物にマーキングを行うレーザ加工装置が実用されている。この装置では、信号用半導体レーザからレーザ光がパルス発振されるとともに、このレーザ光が、光増幅部として機能する希土類ドープ光ファイバに入射される。希土類ドープ光ファイバは、励起用半導体レーザから出射されるレーザ光により高励起状態に励起されている。よって、信号用半導体レーザから希土類ドープ光ファイバに入射されたレーザ光は、希土類ドープ光ファイバを通過する際に増幅されるとともに、その出射端面から増幅光として出射される。この増幅光は、収束レンズを介してワーク上に集光され、この集光された増幅光がワークの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
ところで、このようなレーザ加工装置では、マーキング開始時に希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させようとすると、実際に高励起状態に励起されるまでにある程度の時間を要する。したがって、マーキング開始時にレーザ加工装置から出射される増幅光の初期パルスで十分な出力を得られない場合があり、このことがマーキングの品質を低下させる一つの要因となっている。
そこで、特許文献1に記載のレーザ加工装置では、図7に示すように、例えば時刻t20でマーキング動作が開始されたとすると、図7(a)に示すように、時刻t20から所定時間が経過する時刻t21までの期間、励起用半導体レーザから最大のレーザ出力Lmaxでレーザ光を連続発振させるようにしている。また、時刻t21以降は、励起用半導体レーザから最大レーザ出力Lmaxよりも低いレーザ出力Leでレーザ光を連続発振させる。そして、このレーザ加工装置では、図7(b)に示すように、信号用半導体レーザからのレーザ光のパルス発振を、時刻t21から行うこととしている。なお、低レーザ出力Leは、希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させることのできるレーザ出力に設定されている。これにより、時刻t20から時刻t21までの期間に希土類ドープ光ファイバが予備励起されるため、マーキング開始時に希土類ドープ光ファイバを高励起状態に即座に励起させることができる。よって、図7(c)に示すように、増幅光の第1パルスP20で所定出力Lfを確保することができるため、マーキングの品質を高めることが可能となる。
ところで、こうしたレーザ加工装置では、例えば複数のワークに連続してマーキングを行うような場合、マーキング動作の開始及び停止が連続して行われることがある。このような場合、図7(c)に示すように、例えば増幅光の第1光パルス列の出射が時刻t22で一旦停止されたとすると、その直後の時刻t23でマーキング動作が再開されて、増幅光の第2光パルス列が出射されることとなる。このような状況では、時刻t22から時刻t23までの時間間隔Tdが短いと、第1光パルス列の出射が完了する時刻t22までの期間に希土類ドープ光ファイバに蓄積されたエネルギが残留したままの状態となる。このため、図7(c)に示すように、時刻t24で第2光パルス列の出射が開始されたときに、その初期パルスP21,P22の出力が所定出力Lfよりも大きくなるおそれがある。すなわち、第2光パルス列の初期パルスP21,P22がジャイアントパルスになるおそれがある。このように、こうしたレーザ加工装置では、増幅光の出力を安定化させるといった点で、なお改良の余地を残すものとなっている。
なお、このような課題は、レーザ光の照射により加工対象物にマーキング、穴あけ、切断及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に共通する課題である。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、増幅光の出力を安定化させることのできるレーザ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、信号用レーザ光源から光増幅部にレーザ光をパルス発振する際に、第1励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させ、励起状態となっている前記光増幅部を通じて、前記信号用レーザ光源から出射されたレーザ光を増幅し、増幅光として出射するレーザ装置において、前記第1励起用レーザ光源のレーザ出力よりも低いレーザ出力を有する第2励起用レーザ光源と、前記第1励起用レーザ光源からレーザ光を出射していないときに、前記第2励起用レーザ光源から第1レーザ出力で前記光増幅部にレーザ光を出射して同光増幅部を予備励起させるとともに、前記第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されることを条件に、前記第2励起用レーザ光源のレーザ出力を前記第1レーザ出力よりも低い第2レーザ出力に所定時間だけ設定する制御手段とを備えることを要旨とする。
同構成によれば、第1励起用レーザ光源がレーザ光の出射を行っていないとき、第2励起用レーザ光源から第1レーザ出力で出射されるレーザ光により光増幅部が予備励起される。よって、第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が開始されたときに、光増幅部を高励起状態に即座に励起させることができるため、レーザ光の初期パルスで十分な出力を確保することができる。また、第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が停止されることを条件に、第2励起用レーザ光源のレーザ出力が第1レーザ出力から第2レーザ出力に所定時間だけ低下するため、光増幅部の励起が弱くなる。よって、それまでに光増幅部に蓄積された残留エネルギを除去することができるため、直後にレーザ装置が増幅光の出射を行う場合であっても、増幅光の初期パルスがジャイアントパルスになることを抑制することもできる。したがって、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のレーザ装置において、前記制御手段は、前記第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されたとき、その時点から前記所定時間が経過するまでの期間、前記第2励起用レーザ光源のレーザ出力を前記第2レーザ出力に設定することを要旨とする。
同構成によれば、第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が停止された直後に、第2励起用レーザ光源のレーザ出力が第1レーザ出力から第2レーザ出力に所定時間だけ低下するため、光増幅部に蓄積された残留エネルギが除去され易くなる。よって、増幅光の初期パルスがジャイアントパルスになることを効果的に抑制することができるため、増幅光の出力をより安定化させることができるようになる。
そしてこの場合、請求項3に記載の発明によるように、前記第2レーザ出力を、前記第2励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が停止されるレーザ出力とする、といった構成を採用することが有効であり、これにより、第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が停止されることを条件に、光増幅部の励起が行われなくなるため、光増幅部に蓄積された残留エネルギが更に除去され易くなる。よって、増幅光の初期パルスがジャイアントパルスになることを更に抑制することができるため、増幅光の出力を更に安定化させることができるようになる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ装置において、前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第1パルスの出射が、前記第1励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われることを要旨とする。
同構成によるように、信号用レーザ光源からのレーザ光の第1パルスの出射を、第1励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行うようにした場合、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光の第1パルスは、予備励起の際に光増幅部に蓄積されたエネルギによって増幅されるため、増幅光の第1パルスで十分な出力を確保することが可能である。これにより、十分な出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
本発明にかかるレーザ装置によれば、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
以下、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一実施形態について図1〜図3を参照して説明する。なお、本実施形態にかかるレーザ加工装置は、レーザ光の照射によりワークに文字や図形等をマーキングするものである。はじめに、図1を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の概要について説明する。
図1に示すように、このレーザ加工装置では、ユーザが入力部3に文字や図形等を入力すると、レーザ生成部1において生成されたレーザ光がヘッド部2を介してワークWに照射されて、文字や図形等がワークWにマーキングされる。
レーザ生成部1は、赤外線レーザをパルス発振する信号用レーザ光源としての信号用半導体レーザ10と、同半導体レーザ10から出射されたレーザ光を増幅する増幅器20とを備えている。信号用半導体レーザ10から出射されたレーザ光は、光ファイバ26aを介して増幅器20に入力されて増幅された後、同増幅器20の後端に設けられた光ファイバ26dを介してヘッド部2に入射される。
増幅器20は、例えば希土類元素であるイットリビウム(Yb)を含むガラスファイバからなる希土類ドープ光ファイバ21と、該光ファイバ21をマーキングの可能な高励起状態に励起させることの可能なレーザ出力を有する第1励起用半導体レーザ22とを備えている。また、増幅器20は、第1励起用半導体レーザ22よりもレーザ出力の低い第2励起用半導体レーザ23を備えている。なお、本実施形態では、希土類ドープ光ファイバ21が光増幅部となっている。また、第1及び第2の励起用半導体レーザ22,23が第1及びの第2励起用レーザ光源となっている。
第1励起用半導体レーザ22は、光ファイバ26cを介して希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を入射する。また、第2励起用半導体レーザ23は、光ファイバ26bを介して希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を入射する。
一方、希土類ドープ光ファイバ21は、図示しないボビンに多数回巻回されることにより所要長の光路が確保された構造を有している。なお、同図では、希土類ドープ光ファイバ21において入射端21aから出射端21bに向かう方向を矢印aで示している。希土類ドープ光ファイバ21の入射端21a及び出射端21bには、第1及び第2の光結合部24,25がそれぞれ設けられている。
第1光結合部24には、信号用半導体レーザ10から出射されたレーザ光が光ファイバ26aを介して入射されるとともに、第2励起用半導体レーザ23から出射されたレーザ光が光ファイバ26bを介して入射される。第1光結合部24は、信号用半導体レーザ10から出射されたレーザ光、及び第2励起用半導体レーザ23から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ21の入射端21aに矢印aで示す方向にそれぞれ入射させる。そして、第2励起用半導体レーザ23から出射されたレーザ光が第1光結合部24を介して希土類ドープ光ファイバ21に入射されることにより、希土類ドープ光ファイバ21がマーキングの不可能な低励起状態にて予備励起される。
一方、第2光結合部25には、希土類ドープ光ファイバ21の出射端21bから出射されたレーザ光が入射されるとともに、第1励起用半導体レーザ22から出射されたレーザ光が光ファイバ26cを介して入射される。第2光結合部25は、第1励起用半導体レーザ22から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ21の出射端21bに矢印aで示す方向と逆の方向に入射させる。これにより、希土類ドープ光ファイバ21がマーキング可能な高励起状態に励起される。また、第2光結合部25は、希土類ドープ光ファイバ21の出射端21bから出射されたレーザ光(増幅光)を光ファイバ26dを介してヘッド部2に出射する。
なお、光ファイバ26aには、レーザ光を矢印aで示す方向にのみ通過させる光アイソレータ27が設けられている。すなわち、この光アイソレータ27によって、光ファイバの接合部分やレーザ反射面で反射された光が信号用半導体レーザ10に逆流して同半導体レーザ10が損傷することが防止されている。
一方、ヘッド部2は、レーザ生成部1の光ファイバ26dから出射される増幅光を平行光あるいは収束光に絞るコリメータレンズ40を備えている。コリメータレンズ40を通じて絞られた増幅光は、ヘッド部2に設けられた光走査機構41によって所要の方向に反射される。光走査機構41は、増幅光を反射する2つのガルバノミラーを有して構成されるものであって、各ガルバノミラーの傾斜角度を変化させることにより、コリメータレンズ40を通じて絞られた増幅光を所要の方向に走査させるものである。光走査機構41にて反射された増幅光は、集光レンズ42によりスポットレーザ光に絞り込まれる。そして、絞り込まれた増幅光がワークWの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
また、入力部3は、上述のように、ワークWに印字する文字や図形等が入力される部分であるとともに、ユーザによってマーキングの開始及び停止などの操作が行われる部分でもある。入力部3は、文字や図形などが入力されると、その入力情報を出力する。また、入力部3は、マーキング開始操作及び停止操作が行われると、そのことを示す操作信号を出力する。そして、これら入力部3の出力は、マイクロコンピュータを中心に構成された制御部(制御手段)5に取り込まれる。
制御部5は、入力部3の出力に基づきドライバ30〜32を通じて半導体レーザ10,22,23の供給電流量をそれぞれ制御することで、各半導体レーザ10,22,23の駆動、停止、並びにレーザ出力を制御する。また、制御部5は、光走査機構41の駆動も制御する。具体的には、制御部5は、入力部3から入力情報が送信されると、これを内蔵するメモリ5aに記憶させる。その後、入力部3から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことを検知すると、まず、ドライバ32を介して第2励起用半導体レーザ23を駆動させることにより、希土類ドープ光ファイバ21を予備励起させる処理を実行する。この処理では、希土類ドープ光ファイバ21の予備励起が所定時間だけ行われることを条件にマーキング動作が許可される。
一方、制御部5は、マーキング動作が許可されると、メモリ5aに記憶された入力情報に基づき、ドライバ30,31を介して信号用半導体レーザ10及び第1励起用半導体レーザ22を駆動させるとともに、光走査機構41を駆動させることにより、文字や図形等をワークWにマーキングする。このマーキング動作では、制御部5は、まず、ドライバ30を介して信号用半導体レーザ10をパルス発振させる。そして、信号用半導体レーザ10からレーザ光の出射が開始されたときにその第1パルスが出射されてから第2パルスが出射されるまでの間に、ドライバ31を介して第1励起用半導体レーザ22を高レーザ出力Laで連続発振させる。なお、高レーザ出力Laは、増幅光の出力に基づき設定されるものであって、希土類ドープ光ファイバ21をマーキングの可能な高励起状態に励起させることのできるレーザ出力である。そして、第1励起用半導体レーザ22から出射されたレーザ光が希土類ドープ光ファイバ21に入射されることにより、希土類ドープ光ファイバ21が高励起状態に励起される。よって、信号用半導体レーザ10から出射されたパルスレーザ光が、高励起状態となっている希土類ドープ光ファイバ21を通過する際に増幅されて、光ファイバ26dからヘッド部2に入射される。そして、制御部5は、これら半導体レーザ10,22の駆動に併せて光走査機構41の駆動を制御することにより、ヘッド部2に入力されたレーザ光を所要の方向に走査させ、文字や図形等をワークW上にマーキングする。
次に、図2を参照して、予備励起処理について説明する。なお、図2に示す処理は、入力部3から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことが検知されたときに実行される。
同図2に示すように、この処理では、まず、ドライバ32を介して第2励起用半導体レーザ23から低レーザ出力Lbでレーザ光を連続発振させるとともに(ステップS1)、所定時間が経過したか否かが監視される(ステップS2)。なお、低レーザ出力Lbは、上記高レーザ出力Laよりも低い値であって、希土類ドープ光ファイバ21をマーキングの不可能な低励起状態に励起させることのできる値に設定されている。また、所定時間は、上記高レーザ出力Laの大きさに依存して決定されるものであって、増幅光の各光パルス列の第1パルスで十分なレーザ出力を確保することのできる長さに設定されている。そして、所定時間が経過した場合には(ステップS2:YES)、マーキング動作が許可されるとともに(ステップS3)、マーキング動作が開始されたか否かが監視される(ステップS4)。このステップS4の処理では、具体的には、信号用半導体レーザ10及び第1励起用半導体レーザ22からレーザ光がそれぞれ出射されることをもって、マーキング動作が開始されたと判断される。そして、マーキング動作が開始された場合には(ステップS4:YES)、第1励起用半導体レーザ22においてレーザ光の連続発振が停止されたか否かが監視される(ステップS5)。ここで、第1励起用半導体レーザ22においてレーザ光の連続発振が停止された場合には(ステップS5:YES)、マーキング動作が禁止されるとともに(ステップS6)、第2励起用半導体レーザ23においてレーザ光の発振が所定時間Tbだけ停止された後(ステップS7)、上記ステップS1の処理に戻る。
なお、図2に示す処理は、入力部3から出力される操作信号に基づきマーキング停止操作が行われたことが検知されたときに中断される。
次に、図3を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の動作例(作用)について説明する。なお、図3(e)では、マーキング動作に伴ってレーザ装置から最初に出射される増幅光のパルス列を第1光パルス列として示すとともに、その次に出射される増幅光のパルス列を第2光パルス列として示している。
次に、図3を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の動作例(作用)について説明する。なお、図3(e)では、マーキング動作に伴ってレーザ装置から最初に出射される増幅光のパルス列を第1光パルス列として示すとともに、その次に出射される増幅光のパルス列を第2光パルス列として示している。
図3に示すように、例えば時刻t1でユーザが入力部3に対してマーキング開始操作を行ったとすると、図3(b)に示すように、同時刻t1で第2励起用半導体レーザ23が低レーザ出力Lbでレーザ光を連続発振する。これにより、希土類ドープ光ファイバ21は、第2励起用半導体レーザ23から出射されるレーザ光によってマーキングの不可能な低励起状態に予備励起される。そして、時刻t1から所定時間Ta1だけ経過した時刻t2の時点で、第1光パルス列の第1パルスで十分な出力を確保することが可能なレベルまで希土類ドープ光ファイバ21が励起されて、マーキング動作が許可される。ここで、時刻t2でマーキング動作が開始されたとすると、図3(d)に示すように、時刻t2で信号用半導体レーザ10がレーザ光のパルス発振を開始する。このとき、予備励起の際に希土類ドープ光ファイバ21に蓄積されたエネルギによって、信号用半導体レーザ10から出射されるレーザ光の第1パルスP10が増幅されるため、図3(e)に示すように、増幅光の第1パルスP1で十分な出力Lcを確保することができる。また、信号用半導体レーザ10からレーザ光の第1パルスP10が出射された直後の時刻t3の時点で、図3(a)に示すように、第1励起用半導体レーザ22が高レーザ出力Laでレーザ光を連続発振するため、時刻t3から希土類ドープ光ファイバ21が高励起状態に励起される。よって、時刻t3以降に信号用半導体レーザ10からパルス発振されるレーザ光は、高励起状態となっている希土類ドープ光ファイバ21を通じて増幅されるため、図3(e)に示すように、同増幅光の第2パルス以降のパルスについても十分な出力Lcが確保される。したがって、ワークWへのマーキングが適切に行われる。
その後、時刻t4でマーキング動作が一旦停止されたとすると、図3(a),(d)に示すように、信号用半導体レーザ10及び第1励起用半導体レーザ22においてレーザ光の発振が停止される。またこのとき、図3(b)に示すように、時刻t4から所定時間Tbが経過した時刻t5までの期間、第2励起用半導体レーザ23においてもレーザ光の発振が停止される。よって、図3(c)に示すように、この期間は励起光源の総レーザ出力が「0」となって、希土類ドープ光ファイバ21の励起が行われなくなる。このため、希土類ドープ光ファイバ21に蓄積された残留エネルギが除去される。また、図3(b)に示すように、時刻t5以降、第2励起用半導体レーザ23が低レーザ出力Lbでレーザ光を連続発振するため、希土類ドープ光ファイバ21が再び予備励起される。そして、時刻t5から所定時間Ta2が経過した時刻t6の時点で、第2光パルス列の第1パルスで十分な出力を確保することが可能なレベルまで希土類ドープ光ファイバ21が励起されて、マーキング動作が許可される。これにより、図3(e)に示すように、第2光パルス列の初期パルスP2,P3の出力を所定出力Lcとすることができるため、ジャイアントパルスの発生を抑制することができる。したがって、増幅光の出力を安定化させることができる。
なおその後、時刻t7でマーキング動作が完了したとすると、図3(a),(b),(d)に示すように、各半導体レーザ10,22,23においてレーザ光の発振が停止される。また、図3(b)に示すように、時刻t7から所定時間Tbが経過した時刻t8の時点で、第2励起用半導体レーザ23が低レーザ出力Lbでレーザ光を連続発振する。そしてその後、時刻t9でユーザが入力部3に対してマーキング停止操作を行ったとすると、第2励起用半導体レーザ23においてレーザ光の発振が停止されて、レーザ加工装置が停止する。
以上説明したように、本実施形態にかかるレーザ加工装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
(1)第1励起用半導体レーザ22よりも低いレーザ出力を有する第2励起用半導体レーザ23を設けることとした。そして、第1励起用半導体レーザ22からレーザ光を出射していないときに、第2励起用半導体レーザ23から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射することにより、同光ファイバ21を予備励起させることとした。また、第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されたとき、その時点から所定時間Tbが経過するまでの期間、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を停止することとした。これにより、レーザ加工装置から光パルス列を連続して出射する場合であっても、各光パルス列の初期パルスがジャイアントパルスになることを抑制することができ、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
(1)第1励起用半導体レーザ22よりも低いレーザ出力を有する第2励起用半導体レーザ23を設けることとした。そして、第1励起用半導体レーザ22からレーザ光を出射していないときに、第2励起用半導体レーザ23から希土類ドープ光ファイバ21にレーザ光を出射することにより、同光ファイバ21を予備励起させることとした。また、第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されたとき、その時点から所定時間Tbが経過するまでの期間、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を停止することとした。これにより、レーザ加工装置から光パルス列を連続して出射する場合であっても、各光パルス列の初期パルスがジャイアントパルスになることを抑制することができ、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
(2)信号用半導体レーザ10からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第1パルスの出射を、第1励起用半導体レーザ22からレーザ光が出射されるよりも前に行うこととした。これにより、十分なレーザ出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を、例えば図4及び図5に示すように変化させてもよい。すなわち、図4(a)に示すように、時刻t4で第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が停止されたとき、同時刻t4から所定時間Tbが経過した時刻t5までの期間、図4(b)に示すように、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbよりも低いレーザ出力Ldに設定してもよい。また、図5(b)に示すように、時刻t4から時刻t5までの期間、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbから漸次低下させた後、時刻t5から所定時間が経過した時刻t10までの期間、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbまで漸次増加させてもよい。このような構成であっても、希土類ドープ光ファイバ21に蓄積された残留エネルギを除去することが可能であるため、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
・第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を、例えば図4及び図5に示すように変化させてもよい。すなわち、図4(a)に示すように、時刻t4で第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が停止されたとき、同時刻t4から所定時間Tbが経過した時刻t5までの期間、図4(b)に示すように、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbよりも低いレーザ出力Ldに設定してもよい。また、図5(b)に示すように、時刻t4から時刻t5までの期間、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbから漸次低下させた後、時刻t5から所定時間が経過した時刻t10までの期間、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を低レーザ出力Lbまで漸次増加させてもよい。このような構成であっても、希土類ドープ光ファイバ21に蓄積された残留エネルギを除去することが可能であるため、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
・また、第2励起用半導体レーザ23のレーザ出力を、例えば図6に示すように変化させてもよい。すなわち、図6(a)に示すように、時刻t4で第1励起用半導体レーザ22からのレーザ光の出射が停止されたとき、図6(b)に示すように、同時刻t4から所定時間Tcが経過した時刻t11までの期間は、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を継続する。そして、時刻t11から所定時間Tbが経過した時刻t12までの期間、第2励起用半導体レーザ23からのレーザ光の出射を停止する。このような構成であっても、希土類ドープ光ファイバ21に蓄積された残留エネルギを除去することが可能であるため、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。なお、同様の構成を、先の図4及び図5に例示した変形例に適用してもよい。
・信号用半導体レーザ10からレーザ光の出射を開始する時期を、第1励起用半導体レーザ22からレーザ光が出射されたとき、あるいはそれ以降に設定してもよい。
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ加工装置を、2つの励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することとしたが、例えば3つ以上の励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することも可能である。
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ加工装置を、2つの励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することとしたが、例えば3つ以上の励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することも可能である。
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ装置を、ワークにマーキングを行うレーザ加工装置(レーザマーカー)に適用することとしたが、例えばワークに穴あけ、切断、及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に適用することも可能である。また、レーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ21等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に適用することも可能である。
<付記>
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)加工対象物にレーザ光を照射することにより前記加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、前記加工対象物に前記レーザ光を照射する装置として、請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザ加工装置。上述のように、レーザ加工装置では、加工精度を高める上で、増幅光の出力の安定化が強く望まれることから、こうしたレーザ加工装置に上述したレーザ装置を用いることの意義は大きい。
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)加工対象物にレーザ光を照射することにより前記加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、前記加工対象物に前記レーザ光を照射する装置として、請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザ加工装置。上述のように、レーザ加工装置では、加工精度を高める上で、増幅光の出力の安定化が強く望まれることから、こうしたレーザ加工装置に上述したレーザ装置を用いることの意義は大きい。
W…ワーク、1…レーザ生成部、2…ヘッド部、3…入力部、5…制御部、5a…メモリ、10…信号用半導体レーザ、20…増幅器、21…希土類ドープ光ファイバ、21a…入射端、21b…出射端、22…第1励起用半導体レーザ、23…第2励起用半導体レーザ、24…第1光結合部、25…第2光結合部、26a〜26d…光ファイバ、27…光アイソレータ、30〜32…ドライバ、40…コリメータレンズ、41…光走査機構、42…集光レンズ。
Claims (4)
- 信号用レーザ光源から光増幅部にレーザ光をパルス発振する際に、第1励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させ、励起状態となっている前記光増幅部を通じて、前記信号用レーザ光源から出射されたレーザ光を増幅し、増幅光として出射するレーザ装置において、
前記第1励起用レーザ光源のレーザ出力よりも低いレーザ出力を有する第2励起用レーザ光源と、
前記第1励起用レーザ光源からレーザ光を出射していないときに、前記第2励起用レーザ光源から第1レーザ出力で前記光増幅部にレーザ光を出射して同光増幅部を予備励起させるとともに、前記第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されることを条件に、前記第2励起用レーザ光源のレーザ出力を前記第1レーザ出力よりも低い第2レーザ出力に所定時間だけ設定する制御手段とを備える
ことを特徴とするレーザ装置。 - 前記制御手段は、前記第1励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が開始された後にこれが停止されたとき、その時点から前記所定時間が経過するまでの期間、前記第2励起用レーザ光源のレーザ出力を前記第2レーザ出力に設定する
請求項1に記載のレーザ装置。 - 前記第2レーザ出力が、前記第2励起用レーザ光源からのレーザ光の出射が停止されるレーザ出力である
請求項1又は2に記載のレーザ装置。 - 前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第1パルスの出射が、前記第1励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われる
請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ装置。
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- 2011-05-31 JP JP2011122848A patent/JP2012253100A/ja active Pending
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