JP2013110212A - Laser source driving device, laser oscillator and laser processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser source driving device, a laser oscillator and a laser processing device capable of switching light beam from a laser source between short pulse and long pulse.SOLUTION: In a condition that a first power switch 20 is ON and a second power switch 23 is OFF, when the switching element 22 is turned ON/OFF, a CR circuit 27 (capacitor 26) is turned ON/OFF and a laser diode 7 outputs a laser beam at short pulse using the CR circuit 27 as the power supply. Contrary, in a condition that the first power switch 20 is OFF and the second power switch 23 is ON, when the switching element 22 is turned ON/OFF, the laser diode 7 outputs a laser beam at long pulse using the main power +V as the power source. With this, the pulse width of the laser beam can be switched to either one of the short pulse and the long pulse.

Description

本発明は、レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動装置、レーザ発振器及びレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser light source driving device, a laser oscillator, and a laser processing device for driving a laser light source.

従来、レーザマーキング装置の分野においては、必要とするレーザ出力の種類が多岐に亘るため、種光源となるレーザダイオードを高速駆動して、レーザダイオードの出力光(種レーザ光)を、所望の短パルスでも出力したいニーズがある。このため、近年、レーザダイオードを高速駆動するレーザダイオードドライバが種々開発されている(特許文献1,2等参照)。   Conventionally, in the field of laser marking devices, since there are a wide variety of types of laser output required, a laser diode serving as a seed light source is driven at high speed, and the output light (seed laser light) of the laser diode is reduced to a desired short wavelength. There is a need to output even a pulse. For this reason, in recent years, various laser diode drivers for driving a laser diode at high speed have been developed (see Patent Documents 1 and 2, etc.).

しかし、特許文献1,2のレーザダイオードドライバは、例えば集積回路(IC:Integrated Circuit)の内部で構成する必要があり、専用ICを自社で設計するか、或いは専用ICを他社から購入する必要が生じ、回路構成が複雑になったり、部品コストが高くなったりする問題に繋がる。また、集積回路を使用しない構成とすると、例えば特殊用途の電子デバイス、例えばシリコンではないGaAsやGaNをといった化合物半導体デバイスを使用する必要が生じ、この場合も回路構成の複雑化、部品コスト増加の問題に懸念がある。   However, the laser diode drivers of Patent Documents 1 and 2 need to be configured inside an integrated circuit (IC), for example, and it is necessary to design a dedicated IC in-house or purchase a dedicated IC from another company. This leads to problems that the circuit configuration becomes complicated and the cost of parts increases. Further, if the configuration does not use an integrated circuit, it is necessary to use, for example, a special purpose electronic device, for example, a compound semiconductor device such as GaAs or GaN which is not silicon, which also increases the complexity of the circuit configuration and increases the component cost. I am concerned about the problem.

特開2002−111118号公報JP 2002-111118 A 特開2003−17800号公報JP 2003-17800 A

ここで、例えば図9に、専用ICを使用しないレーザダイオードドライバ81を示す。この回路構成の場合、汎用IC82を使用するので、部品コストは安価で済む。しかし、この種のレーザダイオードドライバにおいては、種レーザ光のパルス幅を短パルス又は長パルスで切り換えたいニーズがあるが、図9の回路構成の場合は、汎用IC82の能力の限界から、高速にレーザダイオードを駆動できない問題が生じる。例えば、パルス幅を10nsとしたいところ、現実には20〜200ns程度が限界となってしまう。   For example, FIG. 9 shows a laser diode driver 81 that does not use a dedicated IC. In the case of this circuit configuration, since the general-purpose IC 82 is used, the component cost is low. However, in this type of laser diode driver, there is a need to switch the pulse width of the seed laser light with a short pulse or a long pulse. However, in the case of the circuit configuration of FIG. There arises a problem that the laser diode cannot be driven. For example, when it is desired to set the pulse width to 10 ns, the limit is actually about 20 to 200 ns.

そこで、例えば専用ICを使用せず、レーザダイオードの高速駆動を求めると、図10に示すような、コンデンサ83の充放電を利用したレーザダイオードドライバ84も一対応案としてある。しかし、この回路構成の場合は、光のパルス幅はCRの時定数で決まるので、種レーザ光を短パルス(約10ns)で出力可能となるものの、逆に長いパルスが矩形にならず、所望の波形を得ることができないので、パルス幅を長くすることが困難な現状があった。   Therefore, for example, when high-speed driving of a laser diode is required without using a dedicated IC, a laser diode driver 84 using charging / discharging of a capacitor 83 as shown in FIG. However, in this circuit configuration, since the pulse width of light is determined by the CR time constant, seed laser light can be output in a short pulse (about 10 ns), but on the contrary, a long pulse is not rectangular and is desired. As a result, it is difficult to increase the pulse width.

本発明の目的は、レーザ光源からの光を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができるレーザ光源駆動装置、レーザ発振器及びレーザ加工装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a laser light source driving device, a laser oscillator, and a laser processing device capable of switching light from a laser light source to either a short pulse or a long pulse.

前記問題点を解決するために、本発明では、レーザ光源をパルス発振させて、当該レーザ光源からパルス状の光を出射させるレーザ光源駆動装置において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、前記スイッチング素子のオン/オフを切り換えることにより、前記した各モード下で前記光を短パルス又は長パルスで出力させる制御手段とを備えたことを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a charge / discharge element capable of charging / discharging the main power supply in a laser light source driving apparatus that oscillates a laser light source and emits pulsed light from the laser light source. And a switching element for turning on / off the laser light source, a first mode for outputting the light in a short pulse by switching a switch state of a power switch means to control the charge / discharge element, and the light for a long time. Mode setting means for switching to any one of the second modes to be output in pulses, and control means for outputting the light in short pulses or long pulses in each mode described above by switching on / off of the switching element; The main point is that

本発明の構成によれば、充放電素子の充放電を電源としてレーザ光源をパルス発振させれば、レーザ光源から少なくとも短パルスのレーザ光を出力させることが可能となる。そして、このようにレーザ光源が短パルスの光を出力できることを利用して、レーザ光源駆動装置の駆動モードを、光を短パルスで出力可能な第1モードと、光を長パルスで出力可能な第2モードとに切り換え可能とする。よって、使用状況に合わせて、レーザ光のパルス幅を、短パルス又は長パルスのいずれかに、適宜切り換えることが可能となる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to output at least a short pulse of laser light from the laser light source by pulse-oscillating the laser light source using charging / discharging of the charge / discharge element as a power source. Then, utilizing the fact that the laser light source can output short-pulse light in this way, the drive mode of the laser light source driving device can be output in the first mode in which light can be output in a short pulse, and light can be output in a long pulse. It is possible to switch to the second mode. Therefore, the pulse width of the laser light can be appropriately switched to either a short pulse or a long pulse according to the usage situation.

本発明では、前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第1モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第2モードに設定し、前記制御手段は、前記第1モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン/オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第2モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオンオフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させることを要旨とする。この構成によれば、第1モードは、充放電素子を電源にレーザ光源を駆動させるモードであり、第2モードは、主電源を電源にレーザ光源を駆動させるモードとなっている。このため、第1モード及び第2モードのいずれにおいても、矩形波相当のパルスにてレーザ光源を発振させることが可能となるので、ピークパワーの揃った質の高いレーザを出力させることが可能となる。なお、ピークパワーは加工対象物を破壊する閾値に相当し、これが揃っていると質の高い加工が可能な利点に繋がる。   In the present invention, the mode setting means sets the drive mode of the laser light source to the first mode by switching the switch state of the power switch means to enable the charge / discharge operation of the charge / discharge element, The drive mode is set to the second mode by switching the switch state of the power switch means to another to invalidate the charge / discharge operation of the charge / discharge element, and the control means is configured to perform the operation in the first mode. By alternately switching on / off the switching element while the charging / discharging element is in an active state, the charging / discharging element is repeatedly charged and discharged, and the light is output to the charging / discharging element as a power source in a short pulse. And switching the switching element on and off alternately while the charge / discharge element is disabled during the second mode. And summarized in that to output the serial light long pulse. According to this configuration, the first mode is a mode in which the laser light source is driven by using the charge / discharge element as a power source, and the second mode is a mode in which the laser light source is driven by using the main power source as a power source. For this reason, in both the first mode and the second mode, the laser light source can be oscillated with a pulse equivalent to a rectangular wave, so that a high-quality laser with uniform peak power can be output. Become. Note that the peak power corresponds to a threshold value for destroying the workpiece, and if it is provided, it leads to an advantage that high quality machining is possible.

本発明では、前記充放電素子は、コンデンサ及び抵抗を有するCR回路からなり、前記抵抗は、前記主電源のバイアス抵抗であることを要旨とする。この構成によれば、CR回路の抵抗成分と主電源のバイアス抵抗とを、それぞれ別々に設ける必要がなくなるので、回路構成の簡素化や部品コスト低減等に効果が高い。   The gist of the present invention is that the charge / discharge element comprises a CR circuit having a capacitor and a resistor, and the resistor is a bias resistor of the main power supply. According to this configuration, it is not necessary to separately provide the resistance component of the CR circuit and the bias resistance of the main power supply, and therefore, the effect is high in simplification of the circuit configuration and reduction of component costs.

本発明では、パルス幅を入力する入力手段を備え、前記制御手段は、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに前記第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ前記入力手段で入力されたパルス幅で出力させることを要旨とする。この構成によれば、使用者が入力手段を用いてパルス幅を入力することにより、任意にパルス幅を設定することが可能となる。   In the present invention, an input means for inputting a pulse width is provided, and the control means takes the first mode when the pulse width input by the input means is less than a certain threshold value, and when the pulse width is equal to or larger than the threshold value. The mode setting means is controlled to switch the mode so as to take the second mode, and the light is output with a short pulse or a long pulse and with a pulse width input by the input means. To do. According to this configuration, the user can arbitrarily set the pulse width by inputting the pulse width using the input means.

本発明では、レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅して出射するレーザ発振器において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、パルス幅を入力する入力手段と、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段とを備えたことを要旨とする。   In the present invention, in a laser oscillator that oscillates a laser light source, outputs pulsed light from the laser light source, amplifies the light with an amplifier, and emits the light, a charge / discharge element capable of charging / discharging the charge of the main power supply A switching element for turning on / off the laser light source, and a first mode for outputting the light in a short pulse by controlling a charging / discharging operation of the charging / discharging element by switching a switch state of a power switch means, When the mode setting means for switching to one of the second modes for outputting the light in a long pulse, the input means for inputting a pulse width, and the pulse width input by the input means are less than a certain threshold value The mode setting means is controlled to switch the mode so that the first mode is taken and the second mode is taken when the threshold is equal to or higher than the threshold value, and the light is changed into a short pulse or a long pulse. Scan in, and is summarized in that with a control means for outputting a pulse width which is input by the input means.

本発明では、レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅しつつ、当該増幅した光をヘッドにて走査しながらワークに出射するレーザ加工装置において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、パルス幅を入力する入力手段と、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段とを備えたことを要旨とする。   In the present invention, laser processing is performed in which a laser light source is pulsated to output pulsed light from the laser light source, and the light is amplified by an amplifier and the amplified light is emitted to a workpiece while being scanned by a head. In the apparatus, a charge / discharge element capable of charging / discharging the charge of the main power supply, a switching element for turning on / off the laser light source, and switching a switch state of the power switch means to control a charge / discharge operation of the charge / discharge element. The mode setting means for switching between the first mode for outputting the light in a short pulse and the second mode for outputting the light in a long pulse, the input means for inputting a pulse width, and the input means The mode setting means is configured to take the first mode when the input pulse width is less than a certain threshold and to take the second mode when the pulse width is greater than or equal to the threshold. Switching the mode by us, the light, the short pulsed or long pulse, and the gist that a control means for outputting the input pulse width by the input means.

本発明によれば、レーザ光源からの光を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができる。   According to the present invention, the light from the laser light source can be switched to either a short pulse or a long pulse.

第1実施形態のレーザマーキング装置のブロック図。The block diagram of the laser marking apparatus of 1st Embodiment. 各種光の出力波形を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the output waveform of various lights. レーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、(a)がコンデンサ充電時の回路図、(b)がコンデンサ放電時の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram when the laser light source driving device is in a short pulse mode, where (a) is a circuit diagram during capacitor charging, and (b) is a circuit diagram during capacitor discharging. レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。The circuit diagram when a laser light source drive device is a long pulse mode. 第2実施形態のレーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、(a)がコンデンサ充電時の回路図、(b)がコンデンサ放電時の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram when the laser light source driving device of the second embodiment is in a short pulse mode, where (a) is a circuit diagram when charging a capacitor, and (b) is a circuit diagram when discharging a capacitor. レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。The circuit diagram when a laser light source drive device is a long pulse mode. 第3実施形態のレーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、(a)がコンデンサ充電時の回路図、(b)がコンデンサ放電時の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram when the laser light source driving device of the third embodiment is in a short pulse mode, where (a) is a circuit diagram when charging a capacitor, and (b) is a circuit diagram when discharging a capacitor. レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。The circuit diagram when a laser light source drive device is a long pulse mode. 従来のレーザダイオードドライバの回路図。The circuit diagram of the conventional laser diode driver. 他の従来のレーザダイオードドライバの回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of another conventional laser diode driver.

(第1実施形態)
以下、本発明を具体化したレーザ光源駆動装置の第1実施形態を図1〜図4に従って説明する。
(First embodiment)
A laser light source driving device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1に示すように、レーザマーキング装置1には、ワーク2に照射するレーザ光のソースを生成するレーザ発振器3と、レーザ発振器3から出射されたレーザ光を調光してワーク2に走査しながら照射するヘッド4とが設けられている。また、レーザマーキング装置1には、レーザマーキング装置1の動作を制御するコントローラ5と、操作パネルとなるコンソール6とが設けられている。なお、レーザマーキング装置1がレーザ加工装置に相当し、ヘッド4が光走査部に相当し、コンソール6が入力手段に相当する。   As shown in FIG. 1, the laser marking device 1 includes a laser oscillator 3 that generates a source of laser light to be irradiated onto the workpiece 2, and a laser beam emitted from the laser oscillator 3 is modulated to scan the workpiece 2. A head 4 for irradiation is provided. Further, the laser marking device 1 is provided with a controller 5 for controlling the operation of the laser marking device 1 and a console 6 serving as an operation panel. The laser marking device 1 corresponds to a laser processing device, the head 4 corresponds to an optical scanning unit, and the console 6 corresponds to an input unit.

レーザ発振器3には、レーザ出力の種光源となるレーザダイオード(LD:Laser Diode)7と、レーザダイオード7から出力された光(以降、種レーザ光Saと言う)を増幅する増幅器8とが設けられている。レーザダイオード7は、レーザ発振器3内のドライバ9を介してコントローラ5に接続されている。コントローラ5は、ドライバ9を駆動制御することにより、レーザダイオード7をパルス発振(間欠駆動)させて、レーザダイオード7から図2に示すパルス状の種レーザ光Saを出力させる。なお、レーザダイオード7がレーザ光源に相当する。   The laser oscillator 3 includes a laser diode (LD) 7 serving as a seed light source for laser output, and an amplifier 8 for amplifying light output from the laser diode 7 (hereinafter referred to as seed laser light Sa). It has been. The laser diode 7 is connected to the controller 5 via a driver 9 in the laser oscillator 3. The controller 5 drives and controls the driver 9 to cause the laser diode 7 to oscillate (intermittently drive) and to output the pulsed seed laser light Sa shown in FIG. The laser diode 7 corresponds to a laser light source.

図1に示すように、増幅器8には、光を単一方向のみに通す光アイソレータ10と、レーザダイオード7の種レーザ光Saを増幅させる励起半導体レーザ11とが設けられている。励起半導体レーザ11は、増幅器8内のドライバ12を介してコントローラ5に接続されている。コントローラ5は、ドライバ12を駆動制御することにより、励起半導体レーザ11から図2に示す一定強度の光(以降、励起レーザ光Sbと記す)を出力させる。   As shown in FIG. 1, the amplifier 8 is provided with an optical isolator 10 that allows light to pass only in a single direction, and a pumping semiconductor laser 11 that amplifies the seed laser light Sa of the laser diode 7. The pumping semiconductor laser 11 is connected to the controller 5 via a driver 12 in the amplifier 8. The controller 5 controls the driver 12 to output light of constant intensity shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as excitation laser light Sb) from the excitation semiconductor laser 11.

図1に示すように、増幅器8には、種レーザ光Saと励起レーザ光Sbとを結合する多重器13が設けられている。多重器13は、種レーザ光Saを励起レーザ光Sbに合波することにより、種レーザ光Saを励起状態にする。また、多重器13には、多重器13にて合波した光を、誘導放出にて光増幅するファイバ(希土類ドープ光ファイバ)14が接続されている。ファイバ14は、図2に示す増幅した光(以降、増幅光Scと記す)をヘッド4に出力する。そして、ヘッド4は、この増幅光Scを調光し、調光後のレーザ光を走査しながらワーク2に照射して、ワーク2を加工する。   As shown in FIG. 1, the amplifier 8 is provided with a multiplexer 13 for coupling the seed laser beam Sa and the excitation laser beam Sb. The multiplexer 13 brings the seed laser light Sa into an excited state by multiplexing the seed laser light Sa with the pump laser light Sb. The multiplexer 13 is connected to a fiber (rare earth doped optical fiber) 14 that amplifies the light combined by the multiplexer 13 by stimulated emission. The fiber 14 outputs the amplified light shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as amplified light Sc) to the head 4. The head 4 adjusts the amplified light Sc, and irradiates the workpiece 2 while scanning the laser beam after the adjustment, thereby processing the workpiece 2.

図1に示すように、コンソール6には、例えば液晶画面等からなる表示器15が設けられている。表示器15には、例えばレーザマーキング装置1の動作モードを設定する各種設定画面や、レーザマーキング装置1の現在動作状態を表示する動作画面などが表示される。また、コンソール6には、レーザマーキング装置1の各種動作態様を設定する際に操作する操作部16が設けられている。操作部16には、例えば電源ボタン、テンキー、モード入力ボタンなどがある。   As shown in FIG. 1, the console 6 is provided with a display 15 made of, for example, a liquid crystal screen. The display unit 15 displays, for example, various setting screens for setting the operation mode of the laser marking device 1 and an operation screen for displaying the current operation state of the laser marking device 1. In addition, the console 6 is provided with an operation unit 16 that is operated when setting various operation modes of the laser marking device 1. The operation unit 16 includes, for example, a power button, a numeric keypad, and a mode input button.

本例のレーザマーキング装置1には、種レーザ光Saを短パルス(約10ns)で出力可能とするとともに、種レーザ光Saを長パルスで出力するとき、種レーザ光Saを可変で出力可能とするレーザ光源駆動装置(レーザダイオードドライバ)17が設けられている。本例の場合は、レーザダイオード7の駆動モードを、種レーザ光Saの1パルスのパルス幅を短く(約5ns)して出力する短パルスモード(図3の状態)と、種レーザ光Saの1パルスのパルス幅を長く(約20〜200ns)して出力する長パルスモード(図4の状態)とでレーザ出力が可能であり、さらに長パルスモードのとき、種レーザ光Saのパルス幅を可変可能である。また、本例のレーザ光源駆動装置17は、ディスクリート部品の組み合わせにより、安価な素子にて構築されている。   In the laser marking device 1 of the present example, the seed laser beam Sa can be output with a short pulse (about 10 ns), and when the seed laser beam Sa is output with a long pulse, the seed laser beam Sa can be output variably. A laser light source driving device (laser diode driver) 17 is provided. In the case of this example, the laser diode 7 is driven by a short pulse mode (state of FIG. 3) in which the pulse width of one pulse of the seed laser beam Sa is shortened (about 5 ns) and output. Laser output is possible in the long pulse mode (state shown in FIG. 4) in which the pulse width of one pulse is increased (about 20 to 200 ns) and the pulse width of the seed laser beam Sa is further increased in the long pulse mode. It is variable. In addition, the laser light source driving device 17 of this example is constructed with an inexpensive element by combining discrete components.

本例のレーザマーキング装置1では、コンソール6を操作して直にレーザ出力のパルス幅を入力することにより、レーザ出力のパルス幅を選択設定可能である。本例の場合、短めのパルスが入力されたとき、つまり入力パルス幅が閾値未満のときの動作モードを短パルスモードと記し、長めのパルスが入力されたとき、つまり入力パルス幅が閾値以上のときの動作モードを総じて長パルスモードと記す。   In the laser marking apparatus 1 of this example, the pulse width of the laser output can be selected and set by operating the console 6 and inputting the pulse width of the laser output directly. In this example, when a short pulse is input, that is, when the input pulse width is less than the threshold, the operation mode is referred to as a short pulse mode, and when a long pulse is input, that is, the input pulse width is greater than or equal to the threshold. The operation mode is generally referred to as a long pulse mode.

図3及び図4に示すように、ドライバ9には、レーザダイオード7に流す電流経路を切り換える電流経路切換回路19が設けられている。電流経路切換回路19を以下に詳述すると、電流経路切換回路19には、第1電源スイッチ20、抵抗21及びスイッチング素子22の直列回路が設けられ、抵抗21及びスイッチング素子22の間の中点P1が、レーザダイオード7のカソード端子に接続されている。なお、第1電源スイッチ20が電源スイッチ手段を構成する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the driver 9 is provided with a current path switching circuit 19 that switches a current path flowing through the laser diode 7. The current path switching circuit 19 will be described in detail below. The current path switching circuit 19 includes a series circuit of a first power switch 20, a resistor 21 and a switching element 22, and a midpoint between the resistor 21 and the switching element 22. P <b> 1 is connected to the cathode terminal of the laser diode 7. The first power switch 20 constitutes a power switch means.

第1電源スイッチ20は、主電源+Vに接続されるとともに、レーザマーキング装置1の動作モードを短パルスモードにするときにオンされるスイッチとして使用されている。抵抗21は、第1電源スイッチ20側の電圧バイアス用である。また、スイッチング素子22は、コントローラ5に接続されるとともに、コントローラ5にてオン/オフ制御される。つまり、コントローラ5がレーザダイオード7をスイッチング制御することにより、レーザダイオード7からパルス状の種レーザ光Saが出力される。   The first power switch 20 is connected to the main power supply + V and is used as a switch that is turned on when the operation mode of the laser marking device 1 is set to the short pulse mode. The resistor 21 is for voltage bias on the first power switch 20 side. The switching element 22 is connected to the controller 5 and controlled to be turned on / off by the controller 5. That is, when the controller 5 performs switching control of the laser diode 7, the pulsed seed laser light Sa is output from the laser diode 7.

電流経路切換回路19には、第2電源スイッチ23及び抵抗24の直列回路が設けられ、抵抗24の開放端がレーザダイオード7のアノード端子に接続されている。第2電源スイッチ23は、主電源+Vに接続されるとともに、レーザマーキング装置1の動作モードを長パルスモードにするときにオンされるスイッチとして使用されている。抵抗24は、第2電源スイッチ23側の電圧バイアス用であり、長パルスモードの制限電流値により値が決まる。また、レーザダイオード7のアノード端子とカソード端子との間には、逆流防止用のダイオード25が接続されている。ダイオード25は、レーザダイオード7に対して、並列かつ逆向きに接続されている。なお、第2電源スイッチ23が電源スイッチ手段を構成し、抵抗24が抵抗成分及びバイアス成分を構成する。   The current path switching circuit 19 is provided with a series circuit of a second power switch 23 and a resistor 24, and the open end of the resistor 24 is connected to the anode terminal of the laser diode 7. The second power switch 23 is connected to the main power source + V and is used as a switch that is turned on when the operation mode of the laser marking device 1 is set to the long pulse mode. The resistor 24 is for voltage bias on the second power switch 23 side, and its value is determined by the limited current value in the long pulse mode. A backflow preventing diode 25 is connected between the anode terminal and the cathode terminal of the laser diode 7. The diode 25 is connected to the laser diode 7 in parallel and in the opposite direction. The second power switch 23 constitutes a power switch means, and the resistor 24 constitutes a resistance component and a bias component.

第2電源スイッチ23には、主電源+Vの電圧を充放電可能なコンデンサ26が並列接続されている。本例のコンデンサ26は、抵抗24とでCR回路27を構築し、動作モードが短パルスモードのとき、レーザダイオード7の電源となる。つまり、図3に示すように、短パルスモードのとき、スイッチング素子22のオン/オフの切り換えにより、CR回路27を短時間の間に充放電させて、このとき生ずる電荷を電源にレーザダイオード7をパルス発振させる。コンデンサ26は、レーザダイオード7に対し並列及び逆向きに接続されたダイオード25により、短パルスモード時における充放電が可能である。また、コンデンサ26は、抵抗24の値が決まることにより必要となってくる時定数から決まる容量値に設定される。抵抗24は、第2電源スイッチ23のバイアス用とCR回路27用とで共用されている。CR回路27を電源とするとき、レーザダイオード7のパルス幅は、CR回路27の時定数τにて決まる。なお、CR回路27が充放電素子に相当する。   A capacitor 26 that can charge and discharge the voltage of the main power supply + V is connected to the second power switch 23 in parallel. The capacitor 26 of this example forms a CR circuit 27 with the resistor 24 and serves as a power source for the laser diode 7 when the operation mode is the short pulse mode. That is, as shown in FIG. 3, in the short pulse mode, the CR circuit 27 is charged and discharged in a short time by switching the switching element 22 on and off, and the generated charge is supplied to the laser diode 7 as a power source. Is pulse-oscillated. The capacitor 26 can be charged / discharged in the short pulse mode by the diode 25 connected in parallel and in the opposite direction to the laser diode 7. Further, the capacitor 26 is set to a capacitance value determined from a time constant that becomes necessary when the value of the resistor 24 is determined. The resistor 24 is shared by the second power switch 23 for bias and the CR circuit 27. When the CR circuit 27 is used as a power source, the pulse width of the laser diode 7 is determined by the time constant τ of the CR circuit 27. The CR circuit 27 corresponds to a charge / discharge element.

図1に示すように、コントローラ5には、レーザマーキング装置1の動作モードを、コンソール6で入力されたパルス幅に応じたモードに設定するモード設定部28が設けられている。モード設定部28は、コンソール6で入力されたパルス幅の入力データを取り込み、このデータを基に動作モードを設定する。本例の場合、便宜上、パルス幅として短パルス(約5ns)が入力された際の動作モードを短パルスモードと記し、パルス幅として長パルス(約20〜200nsの中の1値)が入力された際の動作モードを総じて長パルスモードと記す。なお、モード設定部28がモード設定手段を構成する。   As shown in FIG. 1, the controller 5 is provided with a mode setting unit 28 that sets the operation mode of the laser marking device 1 to a mode corresponding to the pulse width input from the console 6. The mode setting unit 28 takes in the input data of the pulse width input from the console 6 and sets the operation mode based on this data. In the case of this example, for the sake of convenience, the operation mode when a short pulse (about 5 ns) is input as a pulse width is referred to as a short pulse mode, and a long pulse (one value within about 20 to 200 ns) is input as a pulse width. The operation mode is generally referred to as a long pulse mode. The mode setting unit 28 constitutes mode setting means.

モード設定部28は、図3に示すように、第1電源スイッチ20をオンし、第2電源スイッチ23をオフすることにより、動作モードを短パルスモードに設定する。このとき、CR回路27が有効となり、CR回路27がレーザダイオード7の電源として動作可能となる。一方、モード設定部28は、図4に示すように、第1電源スイッチ20をオフし、第2電源スイッチ23をオンすることにより、動作モードを長パルスモードに設定する。このとき、CR回路27が無効となり、CR回路27が電源として働かず、主電源+Vがレーザダイオード7の電源となる。   As shown in FIG. 3, the mode setting unit 28 sets the operation mode to the short pulse mode by turning on the first power switch 20 and turning off the second power switch 23. At this time, the CR circuit 27 becomes effective, and the CR circuit 27 can operate as a power source for the laser diode 7. On the other hand, as shown in FIG. 4, the mode setting unit 28 sets the operation mode to the long pulse mode by turning off the first power switch 20 and turning on the second power switch 23. At this time, the CR circuit 27 becomes invalid, the CR circuit 27 does not work as a power source, and the main power source + V becomes the power source of the laser diode 7.

コントローラ5には、スイッチング素子22のオン/オフの切り換えを制御するスイッチング制御部29が設けられている。スイッチング制御部29は、短パルスモードのとき、スイッチング素子22のオン/オフ切り換えにより、CR回路27の時定数τにてコンデンサ26を充放電させて、コンデンサ26の電荷を電源にレーザダイオード7をパルス発振させる。また、スイッチング制御部29は、長パルスモードのとき、スイッチング素子22のオン/オフの切り換えにより、第2電源スイッチ23側の主電源+Vを電源にレーザダイオード7をパルス発振させる。長パルスモードのとき、スイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン/オフの切り換えタイミングを変更することにより、長パルスモードにおいてレーザのパルス幅を切り換え可能である。なお、スイッチング制御部29が制御手段に相当する。   The controller 5 is provided with a switching control unit 29 that controls on / off switching of the switching element 22. In the short pulse mode, the switching control unit 29 charges and discharges the capacitor 26 with the time constant τ of the CR circuit 27 by switching the switching element 22 on and off, and uses the charge of the capacitor 26 as a power source for the laser diode 7. Make a pulse oscillation. In the long pulse mode, the switching control unit 29 causes the laser diode 7 to oscillate by using the main power source + V on the second power switch 23 side as a power source by switching the switching element 22 on and off. In the long pulse mode, the switching control unit 29 can switch the pulse width of the laser in the long pulse mode by changing the ON / OFF switching timing of the switching element 22. The switching control unit 29 corresponds to control means.

次に、本例のレーザ光源駆動装置17の動作を、図3及び図4を用いて説明する。
例えば、コンソール6の操作部16でレーザ光のパルスとして閾値未満の短パルスが入力されたとする。この短パルスモード時、図3に示すように、モード設定部28は、第1電源スイッチ20をオンし、第2電源スイッチ23をオフする。これにより、主電源+VによるCR回路27の充放電動作が有効となる。つまり、コンデンサ26に主電源+Vの電圧を充電可能で、かつこの充電した電荷を放電可能な状態となり、CR回路27がレーザダイオード7の電源として機能する。
Next, the operation of the laser light source driving device 17 of this example will be described with reference to FIGS.
For example, it is assumed that a short pulse less than a threshold value is input as a laser beam pulse by the operation unit 16 of the console 6. In the short pulse mode, the mode setting unit 28 turns on the first power switch 20 and turns off the second power switch 23 as shown in FIG. As a result, the charging / discharging operation of the CR circuit 27 by the main power supply + V becomes effective. That is, the capacitor 26 can be charged with the voltage of the main power source + V and the charged electric charge can be discharged, and the CR circuit 27 functions as a power source for the laser diode 7.

そして、スイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン/オフを切り換えることにより、コンデンサ26を充放電させる。このとき、図3(a)に示すように、スイッチング素子22がオンされると、CR回路27及びレーザダイオード7に充電電流Ichが流れ、レーザダイオード7が駆動する。また、図3(b)に示すように、スイッチング素子22がオフされると、ダイオード25及びCR回路27に放電電流Idcが流れる。そして、スイッチング素子22のオン/オフ切り換えを繰り返し行うことにより、コンデンサ26の充放電が繰り返され、充放電電流によってレーザダイオード7から短パルス(パルス幅:約5ns)の種レーザ光Saが出射される。   The switching control unit 29 charges and discharges the capacitor 26 by switching the switching element 22 on and off. At this time, as shown in FIG. 3A, when the switching element 22 is turned on, the charging current Ich flows through the CR circuit 27 and the laser diode 7, and the laser diode 7 is driven. Further, as shown in FIG. 3B, when the switching element 22 is turned off, a discharge current Idc flows through the diode 25 and the CR circuit 27. By repeatedly switching the switching element 22 on and off, the capacitor 26 is repeatedly charged and discharged, and a short pulse (pulse width: about 5 ns) seed laser beam Sa is emitted from the laser diode 7 by the charging and discharging current. The

この短パルスモード時、スイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン/オフを、任意の値にて切り換える。即ち、短パルスモード時のスイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン時間を任意値(例えば約200ns)とし、次にオンさせるタイミングを繰り返し周期としてオン/オフを繰り返す。これにより、レーザダイオード7から短パルス(パルス幅:約5ns)のレーザ光が出力される。   In the short pulse mode, the switching control unit 29 switches on / off of the switching element 22 with an arbitrary value. That is, the switching control unit 29 in the short pulse mode repeats on / off with the on-time of the switching element 22 being an arbitrary value (for example, about 200 ns) and the next turn-on timing as a repetition period. As a result, a laser beam having a short pulse (pulse width: about 5 ns) is output from the laser diode 7.

続いて、例えばコンソール6の操作部16でレーザ光のパルスとして閾値以上の長パルスの1値が入力されたとする。この長パルスモード時、図4に示すように、モード設定部28は、第1電源スイッチ20をオフし、第2電源スイッチ23をオンする。これにより、CR回路27の充放電動作が無効となる。つまり、コンデンサ26が機能せず、コンデンサ26に充放電の動作をとらせることができなくなる。   Subsequently, for example, it is assumed that one value of a long pulse that is equal to or greater than a threshold value is input as a laser beam pulse by the operation unit 16 of the console 6. In the long pulse mode, as shown in FIG. 4, the mode setting unit 28 turns off the first power switch 20 and turns on the second power switch 23. As a result, the charge / discharge operation of the CR circuit 27 becomes invalid. That is, the capacitor 26 does not function, and the capacitor 26 cannot be charged / discharged.

この長パルスモード時、スイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン/オフを、入力パルスの値に応じたタイミングで切り換える。即ち、長パルスモード時のスイッチング制御部29は、スイッチング素子22のオン時間をパルス幅とし、次にオンさせる対イングを繰り返し周期としてオン/オフを繰り返す。   In the long pulse mode, the switching control unit 29 switches on / off of the switching element 22 at a timing according to the value of the input pulse. That is, the switching control unit 29 in the long pulse mode repeats on / off with the on-time of the switching element 22 as the pulse width and the pairing to be turned on next as a repetition cycle.

これにより、主電源+Vを電源にして、レーザダイオード7から長パルス(パルス幅:20〜200ns)の種レーザ光Saが出射される。つまり、スイッチング素子22がオンされたとき、レーザダイオード7に駆動電流Ivcが流れ、レーザダイオード7が駆動するとともに、スイッチング素子22がオフされたとき、レーザダイオード7に駆動電流Ivcが流れず、この動作が繰り返される。これにより、レーザダイオード7から長パルス(パルス幅:20〜200nsの1値)のレーザ光が出力される。   As a result, a long pulse (pulse width: 20 to 200 ns) seed laser beam Sa is emitted from the laser diode 7 using the main power source + V as a power source. That is, when the switching element 22 is turned on, the drive current Ivc flows through the laser diode 7, and the laser diode 7 is driven. When the switching element 22 is turned off, the drive current Ivc does not flow through the laser diode 7, The operation is repeated. As a result, a laser beam having a long pulse (pulse width: one value of 20 to 200 ns) is output from the laser diode 7.

以上により、本例においては、レーザダイオード7の電源として機能するCR回路27(コンデンサ26)を回路内に設け、スイッチング素子22をオン/オフすることにより、コンデンサ26の充電/放電を切り換えて充放電電流をレーザダイオード7に流し、レーザダイオード7をパルス発振可能とする。そして、この場合、レーザダイオード7のレーザ光のパルス幅は、CR回路27の時定数τという時間間隔にて決まるため、レーザ光を短パルスにて出力することが可能となる。   As described above, in this example, the CR circuit 27 (capacitor 26) functioning as a power source for the laser diode 7 is provided in the circuit, and the switching element 22 is turned on / off to switch the charging / discharging of the capacitor 26 for charging. A discharge current is passed through the laser diode 7 so that the laser diode 7 can oscillate in pulses. In this case, since the pulse width of the laser light from the laser diode 7 is determined by the time interval of the time constant τ of the CR circuit 27, the laser light can be output as a short pulse.

そして、本例の場合、レーザ光源駆動装置17の駆動モードを、コンデンサ26の電荷を電源にレーザダイオード7をパルス発振させて短パルスのレーザ光を出力させる短パルスモードと、主電源+Vを電源にレーザダイオード7をパルス発振させて長パルスのレーザ光を出力させる長パルスモードとのいずれかに切り換え可能とした。このため、レーザダイオード7の光を、短パルス又は長パルスのいずれかに自由に設定することが可能となる。   In the case of this example, the laser light source driving device 17 is driven in a short pulse mode in which the laser diode 7 is pulse-oscillated using the charge of the capacitor 26 as a power source and a short pulse laser beam is output, and the main power source + V is the power source. The laser diode 7 can be switched to either the long pulse mode in which the laser diode 7 is oscillated to output a long pulse laser beam. For this reason, the light of the laser diode 7 can be freely set to either a short pulse or a long pulse.

また、長パルスモードのとき、スイッチング素子22のオン/オフの切り換え時間(切り換えタイミング)を変更することにより、長パルスモードにおいてレーザ光のパルス幅を、20〜200nsの範囲の間で可変可能とした。このため、長パルスモードの中でも、レーザ光のパルス幅を、種々の値に切り換えることが可能となるので、使用状況に合わせて、レーザ光を所望のパルス幅に設定することも可能となる。   In the long pulse mode, the pulse width of the laser beam can be varied in the range of 20 to 200 ns in the long pulse mode by changing the switching time (switching timing) of the switching element 22. did. For this reason, even in the long pulse mode, the pulse width of the laser light can be switched to various values, so that the laser light can be set to a desired pulse width in accordance with the use situation.

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)レーザ光源駆動装置17の駆動モードを、コンデンサ26を電源にスイッチング素子22のオン/オフによりレーザダイオード7を短パルス幅でパルス発振させる短パルスモードと、主電源+Vを電源にスイッチング素子22のオン/オフによりレーザダイオード7を長パルス幅でパルス発振させる長パルスモードとのいずれかに切り換え可能とした。よって、レーザ光のパルス幅を、短パルス又は長パルスのいずれかに、適宜自由に切り換えることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The driving mode of the laser light source driving device 17 includes a short pulse mode in which the laser diode 7 is oscillated with a short pulse width by turning the switching element 22 on and off using the capacitor 26 as a power source, and a switching element using the main power source + V as a power source The laser diode 7 can be switched to either a long pulse mode in which the laser diode 7 is oscillated with a long pulse width by turning on / off 22. Therefore, the pulse width of the laser light can be freely switched as appropriate to either a short pulse or a long pulse.

(2)CR回路27のコンデンサ26を電源にレーザダイオード7をパルス発振させるとき、レーザ光のパルスは、CR回路27の時定数τに準じた波形をとるため、立ち上がりが急峻で、出力が徐々に低下していく波形をとる。ところで、レーザ光を加工用途に使用するとき、レーザ光のパルス形状がピークパワーに相当するが、このピークパワーは加工品質に直結するので、一定が望ましい。本例の場合、短パルスモードのとき、CR回路27の時定数τから決まる一点が急峻に高い略三角状のパルスでレーザダイオード7をパルス発振させているが、短パルスモードのときに必要なパルスは10ns程度と非常に短いため、CR回路27に準ずるパルス波形でも、これを矩形に近い波形として扱うことができる。よって、短パルスモードのとき、CR回路27を電源にレーザダイオード7を駆動させても何ら問題はない。一方、長パルスモードのときには、パルス幅が長い矩形波が必要となるが、長パルスモード時は主電源+Vを電源にレーザダイオード7をパルス発振させるので、これに対応することができる。このため、短パルスモード及び長パルスモードのいずれにおいても、矩形波相当のパルスにてレーザダイオード7をパルス発振させることが可能となるので、ピークパワーの揃ったレーザとすることができる。ピークパワーは加工対象物を破壊する閾値に相当するので、このようにピークパワーを揃えることができれば、質の高い加工を行うことができる利点に繋がる。   (2) When the laser diode 7 is pulse-oscillated using the capacitor 26 of the CR circuit 27 as a power source, the pulse of the laser light takes a waveform in accordance with the time constant τ of the CR circuit 27, so that the rise is steep and the output is gradually increased. Take a waveform that declines rapidly. By the way, when the laser beam is used for processing applications, the pulse shape of the laser beam corresponds to the peak power. However, since this peak power is directly related to the processing quality, it is desirable to be constant. In the case of this example, in the short pulse mode, the laser diode 7 is oscillated with a substantially triangular pulse whose one point determined by the time constant τ of the CR circuit 27 is steeply high. This is necessary in the short pulse mode. Since the pulse is as short as about 10 ns, even a pulse waveform conforming to the CR circuit 27 can be handled as a waveform close to a rectangle. Therefore, in the short pulse mode, there is no problem even if the laser diode 7 is driven using the CR circuit 27 as a power source. On the other hand, in the long pulse mode, a rectangular wave having a long pulse width is required. However, in the long pulse mode, the laser diode 7 is oscillated with the main power source + V as the power source. For this reason, in both the short pulse mode and the long pulse mode, the laser diode 7 can be pulse-oscillated with a pulse corresponding to a rectangular wave, so that a laser with uniform peak power can be obtained. Since the peak power corresponds to a threshold value for destroying the workpiece, if the peak power can be made uniform in this way, it leads to an advantage that high quality processing can be performed.

(3)長パルスモードのとき、スイッチング素子22のオン/オフの切り換えタイミングを変更することにより、1つのモード内において更にパルス幅を切り換えることができる。よって、使用状況に応じて、種々のパルス幅のレーザ光を、適宜出力することができる。また、短パルスモードのとき、CR回路27の時定数を変更すれば、短パルスモードにおいてもパルス幅を所望値に適宜変更することができる。   (3) In the long pulse mode, the pulse width can be further switched within one mode by changing the ON / OFF switching timing of the switching element 22. Therefore, laser light having various pulse widths can be output as appropriate according to the usage situation. In the short pulse mode, if the time constant of the CR circuit 27 is changed, the pulse width can be appropriately changed to a desired value even in the short pulse mode.

(4)CR回路27の抵抗24を、CR回路27の抵抗成分と主電源+Vのバイアス抵抗とで共用した。このため、CR回路27の抵抗成分と主電源+Vのバイアス抵抗とを、それぞれ別々に設ける必要がなくなるので、回路構成の簡素化や部品コスト低減等に効果が高くなる。   (4) The resistance 24 of the CR circuit 27 is shared by the resistance component of the CR circuit 27 and the bias resistance of the main power source + V. For this reason, it is not necessary to separately provide the resistance component of the CR circuit 27 and the bias resistance of the main power source + V, so that the effect of simplification of the circuit configuration and reduction of component costs is enhanced.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態を図5及び図6に従って説明する。なお、本例は、電流経路切換回路19の回路構成を他の構成に変更した実施例であって、基本的な部分については第1実施形態と同じである。よって、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. This example is an example in which the circuit configuration of the current path switching circuit 19 is changed to another configuration, and the basic part is the same as that of the first embodiment. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described.

図5及び図6に示すように、レーザダイオード7のアノード端子とグランドとの間には、CR回路27及び第3電源スイッチ30が接続されている。レーザダイオード7及びコンデンサ26の中点P2と第2電源スイッチ23との間には、第2電源スイッチ23の電源バイアス専用の抵抗31が接続されている。また、CR回路27の抵抗32は、CR回路27の専用抵抗となっている。なお、第3電源スイッチ30が電源スイッチ手段を構成し、抵抗32がCR回路専用の抵抗成分に相当する。   As shown in FIGS. 5 and 6, a CR circuit 27 and a third power switch 30 are connected between the anode terminal of the laser diode 7 and the ground. Between the laser diode 7 and the middle point P2 of the capacitor 26 and the second power switch 23, a resistor 31 dedicated to the power supply bias of the second power switch 23 is connected. The resistor 32 of the CR circuit 27 is a dedicated resistor for the CR circuit 27. The third power switch 30 constitutes power switch means, and the resistor 32 corresponds to a resistance component dedicated to the CR circuit.

短パルスモードのとき、図5に示すように、第1電源スイッチ20及び第3電源スイッチ30をオンし、第2電源スイッチ23をオフする。そして、この状態で、図5(a)に示すように、スイッチング素子22がオフされると、レーザダイオード7に充電電流Ichが流れ、逆に図5(b)に示すように、スイッチング素子22がオンされると、レーザダイオード7に放電電流Idcが流れる。よって、スイッチング素子22のオン/オフを繰り返すことにより、レーザダイオード7に充放電電流を流し、レーザダイオード7を短パルス(約5ns)にてパルス発振させる。   In the short pulse mode, as shown in FIG. 5, the first power switch 20 and the third power switch 30 are turned on, and the second power switch 23 is turned off. In this state, when the switching element 22 is turned off as shown in FIG. 5A, the charging current Ich flows through the laser diode 7, and conversely, as shown in FIG. When is turned on, a discharge current Idc flows through the laser diode 7. Therefore, by repeatedly turning on / off the switching element 22, a charging / discharging current is caused to flow through the laser diode 7, and the laser diode 7 is pulse-oscillated with a short pulse (about 5 ns).

また、長パルスモードのとき、図6に示すように、第1電源スイッチ20及び第3電源スイッチ30をオフし、第2電源スイッチ23をオンする。そして、この状態で、同図に示すように、スイッチング素子22のオン/オフを繰り返し行い、レーザダイオード7に駆動電流Ivcを間欠的に流すことにより、レーザダイオード7を長パルス(20〜200ns内の1値)にてパルス発振させる。   In the long pulse mode, as shown in FIG. 6, the first power switch 20 and the third power switch 30 are turned off, and the second power switch 23 is turned on. In this state, as shown in the figure, the switching element 22 is repeatedly turned on and off, and the drive current Ivc is intermittently passed through the laser diode 7, thereby causing the laser diode 7 to have a long pulse (within 20 to 200 ns). 1 value).

本実施形態の構成によれば、第1実施形態に記載の(1)〜(3)に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
(5)CR回路27の抵抗32と、主電源+Vの電源バイアス用の抵抗31とを、それぞれ別々の部品として設けたので、第2電源スイッチ23側の主電源+Vや、抵抗31,32の値を簡単に設定することができる。
According to the configuration of the present embodiment, in addition to (1) to (3) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(5) Since the resistor 32 of the CR circuit 27 and the power supply bias resistor 31 of the main power supply + V are provided as separate components, the main power supply + V on the second power supply switch 23 side and the resistors 31 and 32 The value can be set easily.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態を図7及び図8に従って説明する。なお、本例も、第1実施形態の電流経路切換回路19の回路構成を他の構成に変更した実施例であって、異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. This example is also an example in which the circuit configuration of the current path switching circuit 19 of the first embodiment is changed to another configuration, and only different parts will be described.

図7及び図8に示すように、CR回路27は、抵抗21及びスイッチング素子22の中点P1と、レーザダイオード7のカソード端子との間に接続されている。また、第2電源スイッチ23は、CR回路27のコンデンサ26に並列接続されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the CR circuit 27 is connected between the midpoint P <b> 1 of the resistor 21 and the switching element 22 and the cathode terminal of the laser diode 7. The second power switch 23 is connected in parallel to the capacitor 26 of the CR circuit 27.

短パルスモードのとき、図7に示すように、第1電源スイッチ20をオンし、第2電源スイッチ23をオフする。そして、この状態で、図7(a)に示すように、スイッチング素子22がオフされると、レーザダイオード7に充電電流Ichが流れ、逆に図7(b)に示すように、スイッチング素子22がオンされると、レーザダイオード7に放電電流Idcが流れる。よって、スイッチング素子22のオン/オフを繰り返すことにより、レーザダイオード7に充放電電流を流し、レーザダイオード7を短パルス(約5ns)にてパルス発振させる。   In the short pulse mode, as shown in FIG. 7, the first power switch 20 is turned on and the second power switch 23 is turned off. In this state, when the switching element 22 is turned off as shown in FIG. 7A, the charging current Ich flows through the laser diode 7, and conversely, as shown in FIG. When is turned on, a discharge current Idc flows through the laser diode 7. Therefore, by repeatedly turning on / off the switching element 22, a charging / discharging current is caused to flow through the laser diode 7, and the laser diode 7 is pulse-oscillated with a short pulse (about 5 ns).

また、長パルスモードのとき、図8に示すように、第1電源スイッチ20をオフし、第2電源スイッチ23をオンする。そして、この状態で、同図に示すように、スイッチング素子22のオン/オフを繰り返し行い、レーザダイオード7に駆動電流Ivcを間欠的に流すことにより、レーザダイオード7を長パルス(20〜200ns内の1値)にてパルス発振させる。   In the long pulse mode, as shown in FIG. 8, the first power switch 20 is turned off and the second power switch 23 is turned on. In this state, as shown in the figure, the switching element 22 is repeatedly turned on and off, and the drive current Ivc is intermittently passed through the laser diode 7, thereby causing the laser diode 7 to have a long pulse (within 20 to 200 ns). 1 value).

本実施形態の構成によれば、第1実施形態に記載の(1)〜(4)に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
(6)第1実施形態や第2実施形態以外の回路構成であっても、レーザ光のパルス幅を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができる。
According to the configuration of this embodiment, in addition to (1) to (4) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) The pulse width of the laser light can be switched to either a short pulse or a long pulse even in a circuit configuration other than the first embodiment or the second embodiment.

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、充放電素子は、CR回路27に限定されない。例えば、半導体デバイス(トランジスタ等)の寄生素子として存在する容量(コンデンサ)でもよい。
Note that the embodiment is not limited to the configuration described so far, and may be modified as follows.
In each embodiment, the charge / discharge element is not limited to the CR circuit 27. For example, a capacitance (capacitor) that exists as a parasitic element of a semiconductor device (a transistor or the like) may be used.

・各実施形態において、スイッチング素子22は、種々のトランジスタが使用可能である。また、スイッチング素子22は、トランジスタに限定されず、他の素子を使用してもよい。   In each embodiment, various transistors can be used as the switching element 22. The switching element 22 is not limited to a transistor, and other elements may be used.

・各実施形態において、増幅器8は、1段に限定されない。例えば増幅器を前段及び後段に各々設けて、複数段としてもよい。また、励起半導体レーザ11も1つに限定されず、複数設けてもよい。   In each embodiment, the amplifier 8 is not limited to one stage. For example, a plurality of amplifiers may be provided by providing amplifiers at the front and rear stages, respectively. Further, the number of pumping semiconductor lasers 11 is not limited to one, and a plurality of pumping semiconductor lasers 11 may be provided.

・各実施形態において、第1電源スイッチ20が繋がる電源と、第2電源スイッチ23が繋がる電源とは、同じ値(+V)をとることに限定されず、これらが異なる値をとってもよい。   In each embodiment, the power source connected to the first power switch 20 and the power source connected to the second power switch 23 are not limited to taking the same value (+ V), and they may take different values.

・各実施形態において、コンデンサ26を充放電させる素子は、実施形態に述べたダイオード25に限定されず、例えばスイッチング素子など、電流制限が可能な素子であればよい。   In each embodiment, the element that charges and discharges the capacitor 26 is not limited to the diode 25 described in the embodiment, and may be any element that can limit current, such as a switching element.

・各実施形態において、レーザ光源駆動装置17は、本例で述べたレーザマーキング装置1に搭載されることに限定されず、種々のレーザ装置に適用可能である。   In each embodiment, the laser light source driving device 17 is not limited to being mounted on the laser marking device 1 described in this example, and can be applied to various laser devices.

1…レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置、2…ワーク、3…レーザ発振器、4…光走査部としてのヘッド、6…入力手段としてのコンソール、7…レーザ光源としてのレーザダイオード、8…増幅器、17…レーザ光源駆動装置、20…電源スイッチ手段を構成する第1電源スイッチ、22…スイッチング素子、23…電源スイッチ手段を構成する第2電源スイッチ、24…抵抗成分及びバイアス成分を構成する抵抗24、26…コンデンサ、25…モード設定手段を構成するダイオード、27…充放電素子としてのCR回路、28…モード設定手段を構成するモード設定部、29…制御手段としてのスイッチング制御部、30…電源スイッチ手段を構成する第3電源スイッチ、32…CR回路専用の抵抗成分としての抵抗、+V…主電源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser marking apparatus as a laser processing apparatus, 2 ... Work, 3 ... Laser oscillator, 4 ... Head as optical scanning part, 6 ... Console as input means, 7 ... Laser diode as laser light source, 8 ... Amplifier, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Laser light source drive device, 20 ... 1st power switch which comprises power switch means, 22 ... Switching element, 23 ... 2nd power switch which comprises power switch means, 24 ... Resistor 24 which comprises resistance component and bias component , 26 ... capacitor, 25 ... diode constituting mode setting means, 27 ... CR circuit as charge / discharge element, 28 ... mode setting part constituting mode setting means, 29 ... switching control part as control means, 30 ... power supply Third power switch constituting switch means, 32... Resistance as a resistance component dedicated to CR circuit, + V The main power supply.

Claims (6)

レーザ光源をパルス発振させて、当該レーザ光源からパルス状の光を出射させるレーザ光源駆動装置において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
前記した各モード下で前記スイッチング素子のオン/オフを切り換えることにより、前記光を短パルス又は長パルスで出力させる制御手段と
を備えたことを特徴とするレーザ光源駆動装置。
In a laser light source driving device that oscillates a laser light source and emits pulsed light from the laser light source,
A charge / discharge element capable of charging / discharging the charge of the main power supply;
A switching element for turning on / off the laser light source;
A mode for switching between a first mode for outputting the light in a short pulse and a second mode for outputting the light in a long pulse by switching the switch state of the power switch means and controlling the charge / discharge element. Setting means;
A laser light source driving device comprising: control means for outputting the light in a short pulse or a long pulse by switching on / off of the switching element under each mode described above.
前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第1モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第2モードに設定し、
前記制御手段は、前記第1モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン/オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第2モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン/オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源駆動装置。
The mode setting means sets the drive mode of the laser light source to the first mode by switching the switch state of the power switch means to enable the charge / discharge operation of the charge / discharge element, and the power switch means By switching the switch state to other and invalidating the charge / discharge operation of the charge / discharge element, the drive mode is set to the second mode,
The control means is configured to cause the charge / discharge element to repeat charge / discharge by alternately switching on / off the switching element under a state where the charge / discharge element is valid in the first mode. The main power is supplied to the power source by causing the device to output the light in a short pulse and alternately switching on / off the switching device in a state where the charge / discharge device is disabled in the second mode. The laser light source driving apparatus according to claim 1, wherein the light is output in a long pulse.
前記充放電素子は、コンデンサ及び抵抗を有するCR回路からなり、
前記抵抗は、前記主電源のバイアス抵抗である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ光源駆動装置。
The charge / discharge element comprises a CR circuit having a capacitor and a resistor,
The laser light source driving device according to claim 1, wherein the resistor is a bias resistor of the main power source.
パルス幅を入力する入力手段を備え、
前記制御手段は、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに前記第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ前記入力手段で入力されたパルス幅で出力させる
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のレーザ光源駆動装置。
An input means for inputting a pulse width is provided,
The control means is configured to take the first mode when the pulse width input by the input means is less than a certain threshold and to take the second mode when the pulse width is greater than or equal to the threshold. The mode is switched by controlling the light, and the light is output in a short pulse or a long pulse and with a pulse width input by the input means. Laser light source driving device.
レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅して出射するレーザ発振器において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
パルス幅を入力する入力手段と、
前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段と
を備えたことを特徴とするレーザ発振器。
In a laser oscillator that pulsates a laser light source to output pulsed light from the laser light source, amplifies the light with an amplifier, and emits the light.
A charge / discharge element capable of charging / discharging the charge of the main power supply;
A switching element for turning on / off the laser light source;
By switching the switch state of the power switch means to control the charge / discharge operation of the charge / discharge element, either the first mode for outputting the light in a short pulse or the second mode for outputting the light in a long pulse Mode setting means for switching between
An input means for inputting a pulse width;
The mode setting means is controlled to change the mode so that the first mode is taken when the pulse width inputted by the input means is less than a certain threshold, and the second mode is taken when the pulse width is more than the threshold. And a control means for switching and outputting the light in a short pulse or a long pulse and with a pulse width inputted by the input means.
レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅しつつ、当該増幅した光を光走査部にて走査しながらワークに出射するレーザ加工装置において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン/オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第1モードと、前記光を長パルスで出力する第2モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
パルス幅を入力する入力手段と、
前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第1モードをとり、前記閾値以上のときに第2モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
In a laser processing apparatus that oscillates a laser light source to output pulsed light from the laser light source, amplifies the light with an amplifier, and emits the amplified light to a workpiece while scanning with an optical scanning unit ,
A charge / discharge element capable of charging / discharging the charge of the main power supply;
A switching element for turning on / off the laser light source;
By switching the switch state of the power switch means to control the charge / discharge operation of the charge / discharge element, either the first mode for outputting the light in a short pulse or the second mode for outputting the light in a long pulse Mode setting means for switching between
An input means for inputting a pulse width;
The mode setting means is controlled to change the mode so that the first mode is taken when the pulse width inputted by the input means is less than a certain threshold, and the second mode is taken when the pulse width is more than the threshold. And a control means for switching and outputting the light in a short pulse or a long pulse with a pulse width input by the input means.
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