JP2014093396A

JP2014093396A - レーザ電源装置

Info

Publication number: JP2014093396A
Application number: JP2012242589A
Authority: JP
Inventors: Shingo Tanaka; 慎吾田中; Masayuki Akagi; 正幸赤城; Yasuyuki Abe; 康幸阿部
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-19
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: JP6211259B2

Abstract

【課題】ＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力を適正に監視し、異常が発生した場合には、迅速にアラームを発生させＬＤ駆動電流の供給を停止することのできるレーザ電源装置を提供する。
【解決手段】レーザダイオードにＬＤ駆動電流を供給するレーザ電源ユニット３と、ＬＤ駆動電流の値およびレーザダイオードから出力されたレーザ光の強度をそれぞれ検出してパワーモニタ信号として出力するパワーモニタユニット５と、パワーモニタ信号に基づいてレーザ電源ユニット３の出力を制御する制御ユニット６とを有するレーザ電源装置１において、パワーモニタユニット５は、ＬＤ駆動電流値またはレーザ光の強度のうちの少なくとも一方の異常値を検出した場合、ＬＤ駆動電流の供給を停止する停止指令信号をレーザ電源ユニット３に出力し、レーザ電源ユニット３は、停止指令信号に基づいてＬＤ駆動電流の供給を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ電源装置に係り、特にレーザ光の出力時に発生した異常に対して迅速かつ適正に対応するのに好適なレーザ電源装置に関する。

近年、レーザダイオードを励起用レーザ光の光源とするレーザ加工装置が各種の物品の加工に利用されている。本出願人は、加工精度が高く、安全性に優れたレーザ加工装置を提案している（例えば、特許文献１、図１参照）。

このレーザ加工装置においては、レーザ光の進行方向に従って概略して説明すると、最初に、レーザ加工用のレーザダイオードによって励起用レーザ光を励起させ、続いて、励起用レーザ光を発振ファイバによって所定波長のファイバレーザ光として取り出し、続いて、光ファイバ等の導光手段によって加工ヘッドに導光し、続いて、加工ヘッドによって加工対象物にファイバレーザ光を照射してレーザ加工を施すように形成されている。

前記レーザダイオードにはレーザ電源から所定のＬＤ駆動電流（例えば、パルス状）が供給されて、設定されたファイバレーザ光が出力されるように形成されている。

特開２０１０−２４０６８９号公報

前記特許文献１に記載されているレーザ加工装置においては、レーザダイオードに対する安定的なＬＤ駆動電流の供給とフィードバックを行うために、レーザ電源からレーザダイオードに供給されるＬＤ駆動電流を測定する電流センサとＬＤ電流測定回路が設けられている。電流センサは、たとえばホール素子からなり、無接触でＬＤ駆動電流を検出するものである。ＬＤ電流測定回路は、電流センサの出力信号を入力してＬＤ駆動電流の電流測定値（たとえば電流実効値）を演算する。ＬＤ電流測定回路で得られた電流測定値は、フィードバック信号としてレーザ電源に与えられるとともに、モニタ信号として装置全体の制御を行う制御部に与えられるように形成されている。

また、発振ファイバから出力されるレーザ光の強度をモニタリングするとともにフィードバックを行うために、ビームスプリッタ、伝送用光ファイバ、フォトセンサおよびレーザ出力測定回路が設けられている。ビームスプリッタは、レーザ光の光路の途中に介装されて、入射したレーザ光のごく一部（たとえば１％）を所定方向つまりパワーモニタ用の前記フォトセンサ側へ反射し、残りの大部分（９９％）をまっすぐ透過させる。伝送用光ファイバは、一端がビームスプリッタの近傍に配設されて他端がフォトセンサに接続されている。ビームスプリッタで反射されたレーザ光は伝送用光ファイバに導入されてフォトセンサに伝送される。フォトセンサは、ビームスプリッタからのモニタ光を光電変換して、レーザ光のレーザ出力（パワー）を表す電気信号（レーザ出力測定信号）を出力する。レーザ出力測定回路は、フォトセンサの出力信号を基に、アナログ信号処理によってレーザ光のレーザ出力測定値を求める。レーザ出力測定回路で得られたレーザ出力測定値は、フィードバック信号としてレーザ電源に与えられるとともに、モニタ信号として装置全体の制御を行う制御部に与えられるように形成されている。

今日におけるレーザ光出力の強度の増大化に伴って、ＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力のモニタリングとフィードバックを迅速かつ高精度に実行することが望まれている。例えば、上記のモニタ系が１系統である場合、仮に伝送用光ファイバが破損したりフォトセンサが故障したときには、正確なモニタリングができなかったり、制御を迅速に実行できないおそれがある。また、モニタリングのために取り出したレーザ光の強度が強い場合には、伝送用光ファイバやフォトセンサが早期に損傷してしまうおそれがある。

本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の出力時にＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力を適正に監視することができ、異常が発生した場合には、迅速かつ適正に対応してアラームを発生させこと、ならびにＬＤ駆動電流の供給を停止することのできるレーザ電源装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ電源装置の１態様は、レーザダイオードにＬＤ駆動電流を供給するレーザ電源ユニットと、前記ＬＤ駆動電流の値およびレーザダイオードから出力されたレーザ光の強度をそれぞれ検出してパワーモニタ信号として出力するパワーモニタユニットと、前記パワーモニタ信号に示される前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度に基づいて前記レーザ電源ユニットの出力を制御する制御ユニットとを有するレーザ電源装置において、前記パワーモニタユニットが前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度のうちの少なくとも一方の異常値を検出した場合、当該パワーモニタユニットは前記ＬＤ駆動電流の供給を停止するエラー信号を前記レーザ電源ユニットに出力し、当該レーザ電源ユニットは、前記エラー信号に基づいて前記ＬＤ駆動電流の供給を停止することを特徴とする。これにより本発明によれば、レーザ光の出力時にＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力を適正に監視することができ、異常が発生した場合には、迅速かつ適正に対応してアラームを発生させたり、ＬＤ駆動電流の供給を停止することができる。

また、本発明のレーザ電源装置の他の態様は、前記パワーモニタユニットは、前記レーザ電源ユニットにＬＤ駆動電流の供給を停止するエラー信号を出力するとともに前記制御ユニットに直に前記エラー信号を出力することを特徴とする。これにより本発明によれば、異常が発生した場合には、より確実に迅速かつ適正に対応してアラームを発生させたり、ＬＤ駆動電流の供給を停止することができる。

また、本発明のレーザ電源装置の更に他の態様は、前記パワーモニタユニットは、前記ＬＤ駆動電流を検出して前記パワーモニタ信号の一部として出力する１組の電流検出センサおよび電流検出回路と、前記レーザ光の強度を検出して前記パワーモニタ信号の一部として出力する少なくとも２組のフォトセンサおよびモニタ検出回路と、前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度のうちの少なくとも一方が異常値である場合にアラーム信号を出力するアラーム判定回路と、前記２組のモニタ検出回路から受信した前記レーザ光の強度を比較して閾値を越えている場合にバランス逸脱信号を出力するバランス検出回路と、前記アラーム信号およびバランス逸脱信号のうちの少なくとも一方を受信した場合に前記エラー信号を出力するＬＤ電源外部アラーム回路とを備えていることを特徴とする。これにより本発明によれば、異常が発生した場合には、異常の内容に適正に対応して迅速かつ確実に対応してアラームを発生させたり、ＬＤ駆動電流の供給を停止することができる。

また、本発明のレーザ電源装置の更に他の態様は、前記電流検出センサは前記ＬＤ駆動電流を検出して電流検出値を出力し、前記電流検出回路は前記電流検出センサから得られた電流検出値より前記ＬＤ駆動電流値を算出して出力するように形成されており、前記フォトセンサは前記レーザ光の強度を検出して光強度検出値を出力し、前記モニタ検出回路は前記フォトセンサから得られた光強度検出値より前記レーザ光の強度を算出して出力するように形成されていることを特徴とする。これにより本発明によれば、レーザ光の出力時にＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力を適正に監視することができる。

本発明のレーザ電源装置は、レーザ光の出力時にＬＤ駆動電流およびレーザ光の出力を適正に監視することができ、異常が発生した場合には、迅速かつ適正に対応してアラームを発生させこと、ならびにＬＤ駆動電流の供給を停止することができるなどの効果を奏する。

本発明のレーザ電源装置の一実施形態を示すブロック図本発明のパワーモニタユニットの一実施形態を示す回路図本発明のパワーモニタユニットにおけるレーザ光をセンサ側に取出す部分の一実施形態を示すブロック図本発明のパワーモニタユニットにおけるレーザ光をセンサ側に取出す部分の他の実施形態を示すブロック図

以下、本発明のレーザ電源装置の実施形態を図１から図４により説明する。

図１から図２は本発明のレーザ電源装置の１実施形態を示している。

図１は本実施形態のレーザ電源装置１の全体構成を示しており、パワー系とモニタ制御系とによって形成されている。

パワー系は、電磁開閉器２を通して３相交流をレーザ電源ユニット３に供給し、このレーザ電源ユニット３によって所定のＬＤ駆動電流（パルス電流）としてファイバレーザ発振ユニット４のレーザダイオード９（図３参照）に供給し、このファイバレーザ発振ユニット４においてレーザ光ＦＢを生成して外部に出力させるように形成されている。

モニタ制御系は、パワーモニタユニット５によってＬＤ駆動電流の大きさおよびレーザダイオード９（図３参照）の励起に基づいてファイバレーザ発振ユニット４から出力されたレーザ光ＦＢの強度をそれぞれ検出してパワーモニタ信号ＰＭＳ若しくはエラー信号ＥＳとしてレーザ電源ユニット３および制御ユニット６に出力させるように形成されている。その制御ユニット６は、受信したパワーモニタ信号ＰＭＳ若しくはエラー信号ＥＳに応じて電磁開閉器２およびレーザ電源ユニット３の運転を制御するように形成されている。制御ユニット６と電磁開閉器２およびパワーモニタユニット５とはインターロックユニット７および中継ユニット８を通して適宜の公知の通信手段を利用して情報伝達するように形成されている。

更に説明すると、レーザ電源ユニット３においては、電流の進行方向に従って説明すると、まず、入力回路１１によって電磁開閉器２からの３相交流の入力を受け、続いて平滑回路によって交流を平滑にするとともに絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた駆動回路に充電してその充電電圧を次の出力ゲート回路１２に放電し、続いて当該出力ゲート回路１２によって所定の大きさに生成されたＬＤ駆動電流（発振パルス電流）をファイバレーザ発信ユニット４のダイオード９に供給するように形成されている。なお、本発明におけるＬＤ駆動電流として、パルス電流に替えてＣＷ電流を適用することもできる。また、レーザ電源ユニット３においては、主としてＬＤ駆動電流およびレーザ光ＦＢの出力が正常な場合には、パワーモニタ信号ＰＭＳに基づいてフィードバック運転を実行させるフィードバック制御回路１４が設けられている。さらに、レーザ電源ユニット３においては、ＬＤ駆動電流およびレーザ光ＦＢの出力が異常な場合には、エラー信号ＥＳを直に受信して出力ゲート回路１２の出力ゲートを閉じてレーザ電源ユニット３からのＬＤ駆動電流の出力を停止させる停止回路１５がフィードバック制御回路１４内に設けられている。また、フィードバック制御回路１４は停止回路１５のバックアップ作用を備えている。具体的には、停止回路１５系に何らかのトラブルが発生した場合には、受信したエラー信号ＥＳに基づいて力ゲート回路１２の出力ゲートを閉じる指令を出力するように形成されている。

ファイバレーザ発振ユニット４においては、例えば図３に示すように、前記特許文献１と同様に形成されており、レーザダイオード９によって励起光ＭＢを励起させ、続いて、励起光ＭＢを発振ファイバ３１によって所定波長のレーザ光ＦＢとして取り出して外部に出力するように形成されている。

具体的には、ファイバレーザ発振ユニット４は、発振用の発振ファイバ３１と、この発振ファイバ３１の一端面にポンピング用の励起用レーザ光ＭＢを照射する電気光学励起部３２と、発振ファイバ３１を介して光学的に相対向する一対の光共振器ミラー３３、３４とを有しており、発振ユニット全体でレーザ電源ユニット３より供給される電気エネルギーをレーザ光のレーザエネルギーに変換する電光変換部を構成している。各光共振器ミラー３３、３４と発振ファイバ３１の端面との間にはそれぞれ光学レンズ３５、３６を有している。レーザ光ＦＢを用いるレーザ加工が行われる時は、レーザダイオード９が、レーザ電源ユニット３より所望のパルス波形を有するＬＤ駆動電流を供給または注入されて発光駆動され、所定波長のパルス励起光ＭＢを発生する。光学レンズ３２は、レーザダイオード９からの励起光ＭＢを発振ファイバ３１の一端面に集光入射させる。レーザダイオード９と光学レンズ３３との間に配置される光共振器ミラー３３は、レーザダイオード９側から入射した励起光ＭＢを透過させ、発振ファイバ３１側から入射した発振光線を共振器の光軸上で全反射するように構成されている。発振ファイバ３１は、図示省略するが、発光元素としてたとえば希土類元素のイオンをドープしたコアと、このコアを同軸に取り囲むクラッドとを有しており、コアを活性媒体とし、クラッドを励起光の伝播光路としている。上記のようにして発振ファイバ３１の一端面に入射した励起光ＭＢは、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながら発振ファイバ３１の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中の希土類元素イオンを光励起する。こうして、コアの両端面から軸方向に所定波長の発振光線が放出され、この発振光線が光共振器ミラー３３、３４の間を何度も行き来して共振増幅され、部分反射ミラーからなる片側の光共振器ミラー３４より該所定波長を有するレーザ光ＦＢが取り出される。なお、光共振器内において、光学レンズ３５、３６は、発振ファイバ３１の端面から放出されてきた発振光線を平行光にコリメートして光共振器ミラー３３、３４へ通し、当該光共振器ミラー３３、３４で反射して戻ってきた発振光線を発振ファイバ３１の端面に集光させる。また、発振ファイバ３１を通り抜けた励起光ＭＢは、光学レンズ３６および光共振器ミラー３４を透過したのち折り返しミラー３７にて側方のレーザ吸収体３８に向けて折り返される。光共振器ミラー３４より出力されたレーザ光ＦＢは、この折り返しミラー３７をまっすぐ透過し、次いでビームスプリッタ２５を通ってから最適入力状態として外部に出力される。

次に、パワーモニタユニット５は、図１から図３に示すように形成されている。

本実施形態のパワーモニタユニット５は、図１から図３に示すように、検出系として、ＬＤ駆動電流を検出してパワーモニタ信号ＰＭＳの一部として出力する１個の電流検出センサ２１および電流検出回路２２と、レーザ光ＦＢの強度を検出してパワーモニタ信号ＰＭＳの一部として出力する２組のフォトセンサ２３ａ、２３ｂおよびモニタ検出回路２４ａ、２４ｂとを備えている。電流検出センサ２１は、たとえばホール素子からなり、無接触でＬＤ駆動電流を検出するものである。電流検出回路２２は、電流センサ２１の出力信号を入力してＬＤ駆動電流の電流測定値（たとえば電流実効値）を演算する。各フォトセンサ２３ａ、２３ｂに対しては、レーザ光ＦＢの光路の途中に介装されたビームスプリッタ２５によって反射して取り出されたレーザ光ＦＢの散乱光が外乱防止用の外光遮蔽筒体２５ａを通して入射させられる。各フォトセンサ２３ａ、２３ｂが受光する散乱光はレーザ光ＦＢの約０．１％以下（たとえば、１Ｗ以下）の微量となるので、レーザ光ＦＢのモニタによって損傷されることはない。また、従来例におけるモニタ用の伝送用光ファイバを省略することができ、構成も簡単なものとなり、故障箇所が削減されることとなる。残りの大部分のレーザ光ＦＢはビームスプリッタ２５をまっすぐ透過される。ビームスプリッタ２５と各フォトセンサ２３ａ、２３ｂとの間には筒状の外光遮蔽筒体２５ａが配設されていて、外部からの光（外乱）の入射を阻止するようになっている。ビームスプリッタ２５からの散乱光をモニタ対象とするので、２つのフォトセンサ２３ａ、２３ｂに対して等分に散乱光を入射させることができるとともに、各フォトセンサ２３ａ、２３ｂに入射される光強度を１Ｗ未満の低い状態として各フォトセンサ２３ａ、２３ｂの故障発生を防止することができる。そして、各フォトセンサ２３ａ、２３ｂは、ビームスプリッタ２５からのモニタ光（散乱光）を光電変換して、レーザ光ＦＢのレーザ出力（パワー）を表す電気信号（レーザ出力測定信号）を出力する。各モニタ検出回路２４ａ、２４ｂは、各フォトセンサ２３ａ、２３ｂの出力信号に基づいて、アナログ信号処理によってレーザ光ＦＢのレーザ出力測定値を求める。電流検出回路２２で得られた電流測定値は、比較器２６に入力されて、比較器２６において基準値と比較されて、比較電流値がアラーム判定回路２７に向けて出力されるように形成されている。各モニタ検出回路２４ａ、２４ｂで得られたレーザ出力測定値は、バランス検出回路２８に入力されて、バランス検出回路２８において双方のレーザ出力測定値の差分を常時取って監視を行い、いずれかのフォトセンサ２３ａ、２３ｂが故障した場合にバランス逸脱信号をＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力するように形成されている。さらに、一方のモニタ検出回路２４ｂで得られたレーザ出力測定値は、比較器３０に入力されて、比較器３０において基準値と比較されて、比較レーザ出力値がアラーム判定回路２７に向けて出力されるように形成されている。アラーム判定回路２７は、各比較器２６、３０から入力される比較電流値および比較レーザ出力値がともに正常値の場合にはそのままＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力し、いずれかが異常値である場合にはアラーム信号をＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力するように形成されている。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は、ＬＤ駆動電流の大きさおよびレーザ光の強度が共に正常値である場合には、比較器２６、３０からアラーム判定回路２７を通して入力される比較電流値および比較レーザ出力値をそのままパワーモニタ信号ＰＭＳとしてレーザ電源ユニット３のフィードバック制御回路１４に対してフィードバック信号として出力するとともに、フィードバック制御回路１４を通して制御ユニット６に対してモニタ信号として出力するように形成されている。さらに、ＬＤ電源外部アラーム回路２９は、アラーム判定回路２７からアラーム信号が入力された場合並びにバランス検出回路２８からバランス逸脱信号ＢＳが入力された場合には、それぞれレーザ電源ユニット３の運転を停止させるエラー信号ＥＳをレーザ電源ユニット３の停止回路１５に出力するとともに、中継ユニット８を介して制御ユニット６へ出力するように形成されている。

次に、本実施形態のレーザ電源装置１の作用を説明する。

＜運転開始の動作＞
電磁開閉器２をＯＮにしてレーザ電源ユニット３に通電すると、レーザ電源ユニット３が制御ユニット６からの運転指令（電流値指示信号）を受けて所定の大きさのＬＤ駆動電流をレーザダイオードユニット４に出力する。具体的には、入力回路１１によって電磁開閉器２からの３相交流の入力を受け、平滑回路によって交流を平滑し、最終段の出力ゲート回路１２によって所定の大きさに生成されたＬＤ駆動電流をファイバレーザ発振ユニット４に供給する。

ファイバレーザ発振ユニット４においては、ＬＤ駆動電流を入力されたレーザダイオード９によって励起光ＭＢを励起させ、続いて、励起光ＭＢを発振ファイバ３１によって所定波長のレーザ光ＦＢとして取り出して外部に出力する。

＜運転の監視＞
運転開始時より、電流検出センサ２１によるＬＤ駆動電流の検出と、両フォトセンサ２３ａ、２３ｂによるレーザ光ＦＢの強度の検出とによる監視が開始されるとともに運転が終了するまで継続される。

＜正常運転時の動作＞
ＬＤ駆動電流の大きさおよびレーザ光ＦＢの強度がそれぞれ正常値である場合には、電流検出センサ２１を用いたカレントフィードバックモードの運転と、両フォトセンサ２３ａ、２３ｂを用いたパワーフィードバックモードの運転とが実行される。

（カレントフィードバックモードの運転動作）
電流検出センサ２１によって検出され電流検出回路２２によって算出されたＬＤ駆動電流の電流測定値は、比較器２６において、たとえば待機電流値や緩和発信設定電流値等の基準値と比較され、基準値より大きい場合に比較電流値がアラーム判定回路２７に出力される。この基準値と比較することにより定常運転時のみにおけるカレントフィードバックモードの運転を可能としている。続いて、アラーム判定回路２７においては、異常値となる過電流値より低い正常値の比較電流値の入力があると、そのままＬＤ電源外部アラーム回路２９に出力する。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は正常値を示す比較電流値をそのままパワーモニタ信号ＰＭＳとしてレーザ電源ユニット３のフィードバック制御回路１４に対してフィードバック信号として出力するとともに、フィードバック制御回路１４を通して制御ユニット６に対してモニタ信号として出力する。続いて、制御ユニット６からも、レーザ電源ユニット３のフィードバック制御回路１４に対して、検出されたＬＤ駆動電流値をあらかじめ設定した設定電流値に補正する指令（電流値指示信号）が送られて適正なＬＤ駆動電流値がファイバレーザ発振ユニット４へ出力される。以後、この運転が継続される。

（パワーフィードバックモードの運転動作）
一方のフォトセンサ２３ｂによって検出され、モニタ検出回路２４ｂで得られたレーザ出力測定値は、比較器３０において、たとえばレーザ光ＦＢとしての設定出力値より若干低い値からなる基準値と比較され、基準値より大きい場合に比較レーザ出力値がアラーム判定回路２７に出力される。この基準値と比較することにより定常運転時のみにおけるパワーフィードバックモードの運転を可能としている。続いて、アラーム判定回路２７においては、異常値となる過剰なレーザ光の強度を示す値より低い正常値の比較レーザ出力値の入力があると、そのままＬＤ電源外部アラーム回路２９に出力する。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は正常値を示す比較レーザ出力値をそのままパワーモニタ信号ＰＭＳとしてレーザ電源ユニット３のフィードバック制御回路１４に対してフィードバック信号として出力するとともに、フィードバック制御回路１４を通して制御ユニット６に対してモニタ信号として出力する。続いて、制御ユニット６からも、レーザ電源ユニット３のフィードバック制御回路１４に対して、検出されたレーザ出力測定値をあらかじめ設定した設定レーザ出力値に補正する指令（電流値指示信号）が送られて適正なＬＤ駆動電流値がファイバレーザ発振ユニット４へ出力される。以後、この運転が継続される。

＜異常時の動作＞
レーザダイオード９のＯＮ・ＯＦＦにかかわらずにパワーモニタが故障した場合や、正常運転時に異常が発生した場合には、次のようにしてレーザ電源ユニット３の電流供給を停止させる。

（パワーモニタが故障した場合の動作）
各フォトセンサ２３ａ、２３ｂおよび各モニタ検出回路２４ａ、２４ｂによって検出して得られた各レーザ出力測定値は、バランス検出回路２８に入力されて、バランス検出回路２８において双方のレーザ出力測定値の差分を常時取って監視を行っている。この差分としては、各レーザ出力測定値はあらかじめ設定した設定レーザ出力値になるものであるので、当該あらかじめ設定した設定レーザ出力値とするとよい。この監視中において、いずれかのフォトセンサ２３ａ、２３ｂが故障した場合、具体的にはバランス検出回路２８において設定した差分の値が検出された場合に、バランス逸脱信号ＢＳをＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力する。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は、バランス検出回路２８からバランス逸脱信号ＢＳが入力されと、レーザ電源ユニット３の運転を停止させるエラー信号ＥＳをレーザ電源ユニット３の停止回路１５に出力するとともに、中継ユニット８を通して公知の通信手段を利用して制御ユニット６へ直接出力する。このエラー信号ＥＳの入力を受けたレーザ電源ユニット３は出力ゲート回路１２のゲートを閉鎖してレーザ駆動電流の供給を緊急停止させる。中継ユニット８を通してエラー信号ＥＳの入力を直接受けた制御ユニット６は、インターロックユニット７を通して公知の通信手段を利用して電磁開閉器２に対して遮断する指令（停止指令信号）を出力し、電磁開閉器２による電源遮断を実行してレーザ駆動電流の供給を緊急停止させることを確実に実行させる。さらに、制御ユニット６は、パワーモニタユニット５から停止回路１５に対する直接的なエラー信号ＥＳの送付が故障した場合のバックアップとして、レーザ電源ユニット３の停止回路１５に対しても電流供給を停止する指令（停止指令信号）を出力し、レーザ駆動電流の供給を緊急停止させることを確実に実行させる。

この場合における異常箇所の表示としては、パワーモニタエラーとレーザダイオードへのパワーサプライエラーとするとよい。

（カレントフィードバックモードにおける異常時の動作）
カレントフィードバックモードの運転時において、過剰なＬＤ駆動電流が供給されると電流検出センサ２１、電流検出回路２２および比較器２６を通して出力される比較電流値が異常値となる。この異常な比較電流値の入力を受けたアラーム判定回路２７はアラーム信号をＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力する。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は、アラーム判定回路２７からアラーム信号が入力されると、レーザ電源ユニット３の運転を停止させるエラー信号ＥＳをレーザ電源ユニット３の停止回路１５に出力するとともに、中継ユニット８を介して制御ユニット６へ出力する。その後は前記のパワーモニタが故障した場合と同様にしてレーザ駆動電流の供給の緊急停止が迅速かつ確実に実行される。

（パワーフィードバックモードにおける異常時の動作）
パワーフィードバックモードの運転時において、レーザ光ＦＢの強度が過剰に上昇すると、フォトセンサ２３ｂ、モニタ検出回路２４ｂおよび比較器３０を通して出力される比較レーザ出力測定値が異常値となる。この異常な比較レーザ出力測定値の入力を受けたアラーム判定回路２７はアラーム信号をＬＤ電源外部アラーム回路２９へ出力する。ＬＤ電源外部アラーム回路２９は、アラーム判定回路２７からアラーム信号が入力されると、レーザ電源ユニット３の運転を停止させるエラー信号ＥＳをレーザ電源ユニット３の停止回路１５に出力するとともに、中継ユニット８を介して制御ユニット６へ出力する。その後は前記のパワーモニタが故障した場合と同様にしてレーザ駆動電流の供給の緊急停止が迅速かつ確実に実行される。

この場合における異常箇所の表示としては、パワーモニタエラーとレーザダイオードへの電流供給エラーとするとよい。

本実施形態においては、前記の３種類の異常に対応する動作において、エラー信号ＥＳをパワーモニタ信号ＰＭＳの伝達経路と異なる経路をもって、パワーモニタユニット５からレーザ電源ユニット３の停止回路１５と制御ユニット６へ直接出力するようにしたので、異常に対して迅速かつ確実に対応することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。

例えば、図４に示すように、ファイバレーザ発振ユニット５の構成に合わせて、レーザ光ＦＢの強度をモニタするための各フォトセンサ２３ａ、２３ｂの配置位置を変更するとよい。具体的には、図４においては、発振ファイバ３１に対して両端部にそれぞれ配置したレーザダイオード９、９ａによって異なる波長の励起光を入射させてレーザ光ＦＢを発振させている。発振されたレーザ光ＦＢは、ベントミラー３９ａ、３９ｂによってそれぞれ直角に屈折させられて外部に出力される。この場合に、例えば、下流側のベントミラー３９ｂを透過したごく一部のレーザ光ＦＢ（散乱光）を遮光カバー２５ａを通して各フォトセンサ２３ａ、２３ｂに入射させて、レーザ光ＦＢの強度をモニタするとよい。

１レーザ電源装置
３レーザ電源ユニット
４レーザダイオードユニット
５パワーモニタユニット
６制御ユニット
２１電源検出センサ
２２電源検出回路
２３ａ、２３ｂフォトセンサ
２４ａ、２４ｂモニタ検出回路
２７アラーム判定回路
２８バランス検出回路
２９ＬＤ電源外部アラーム回路

Claims

レーザダイオードにＬＤ駆動電流を供給するレーザ電源ユニットと、
前記ＬＤ駆動電流の値およびレーザダイオードから出力されたレーザ光の強度をそれぞれ検出してパワーモニタ信号として出力するパワーモニタユニットと、
前記パワーモニタ信号に示される前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度に基づいて前記レーザ電源ユニットの出力を制御する制御ユニットと
を有するレーザ電源装置において、
前記パワーモニタユニットが前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度のうちの少なくとも一方の異常値を検出した場合、当該パワーモニタユニットは前記ＬＤ駆動電流の供給を停止するエラー信号を前記レーザ電源ユニットに出力し、
当該レーザ電源ユニットは、前記エラー信号に基づいて前記ＬＤ駆動電流の供給を停止する
ことを特徴とするレーザ電源装置。
前記パワーモニタユニットは、前記レーザ電源ユニットにＬＤ駆動電流の供給を停止するエラー信号を出力するとともに前記制御ユニットに直に前記エラー信号を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザ電源装置。
前記パワーモニタユニットは、
前記ＬＤ駆動電流を検出して前記パワーモニタ信号の一部として出力する１組の電流検出センサおよび電流検出回路と、
前記レーザ光の強度を検出して前記パワーモニタ信号の一部として出力する少なくとも２組のフォトセンサおよびモニタ検出回路と、
前記ＬＤ駆動電流値および前記レーザ光の強度のうちの少なくとも一方が異常値である場合にアラーム信号を出力するアラーム判定回路と、
前記２組のモニタ検出回路から受信した前記レーザ光の強度を比較して閾値を越えている場合にバランス逸脱信号を出力するバランス検出回路と、
前記アラーム信号およびバランス逸脱信号のうちの少なくとも一方を受信した場合に前記エラー信号を出力するＬＤ電源外部アラーム回路とを備えている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ電源装置。
前記電流検出センサは前記ＬＤ駆動電流を検出して電流検出値を出力し、前記電流検出回路は前記電流検出センサから得られた電流検出値より前記ＬＤ駆動電流値を算出して出力するように形成されており、
前記フォトセンサは前記レーザ光の強度を検出して光強度検出値を出力し、前記モニタ検出回路は前記フォトセンサから得られた光強度検出値より前記レーザ光の強度を算出して出力するように形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ電源装置。