JP2017092420A - ファイバレーザシステム及びレーザ光出力方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ファイバレーザユニット(2a,2b,2c)の各々を駆動して出力される複数のレーザ光を合波したレーザ光を出力するファイバレーザシステム(1)において、各レーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、制御部(7)が複数の電流源(6a,6b,6c)を制御する。
【選択図】図1
Description
(1)複数のファイバレーザユニットと、
(2)上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
(3)上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
(4)上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも2つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備えた、ことを特徴とする。
(レーザ光出力システムの構成)
本発明に係るファイバレーザシステムの構成例について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るファイバレーザシステム1の構成例を説明的に示すブロック図である。
以上の構成を備えたファイバレーザシステム1が、加工対象5に対して、レーザ光L0を出力する方法の一例について、図2と、背景技術の説明において参照した図12とに基づいて説明する。図2の(a)〜(c)は、FLU2a,2b,2cが出力する複数のレーザ光のパワーの時間的変化を示すグラフであり、図2の(d)は、これら複数のレーザ光のパワーのピークの時間的並びを示すグラフであり、図2の(e)は、これら複数のレーザ光を合波したレーザ光、すなわちレーザ光L0のパワーの時間的変化を示すグラフである。
上記実施形態では、複数のレーザ光のパワーごとに発生するピークのうち、最大ピークの半値幅に相当する時間として、時間T1を規定したが、時間T1の規定の仕方を変えてもよい。例えば、図12に示すように、レーザパワーがピークP1を経て急激に減衰した後の極小値に対応する時間と、立ち上がり開始時間との差に相当する時間T3を時間T1に置き換えてもよい。
上記実施形態では、レーザ光のパワーの立ち上がり時刻に着目したレーザ光出力方法を説明した。しかし、他のレーザ光出力方法として、各FLU2a,2b,2cが出力する各レーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、制御部7が各電流源6a〜6cを制御してもよい。その具体例を図3〜図7を参照して以下に説明する。
図3は、時間的に前後して発現する2つのピークの時間間隔(所定時間x)の一設定例を説明的に示すグラフである。なお、図3の縦軸は、後述するピークPe1,Pe2の値で規格化してある 。このことは、後述する図4〜図7の縦軸においても同様である。
図4は、時間的に前後して発現する2つのピークの時間間隔(所定時間x)の他の設定例を説明的に示すグラフである。この設定例では、所定時間xはパワーPw1の時間変化のみによって規定される。図4に示すように、パワーPw1は、立ち上がった後、時刻t12においてピークPe1に達し、その後一旦減衰してから再上昇し、時刻t13において定常レベルPsに収束している。この場合に、時刻t12と時刻t13との時間間隔をT5とすると、所定時間xを時間T5以上に設定する。時間T5は、パワーPw1がピークPe1に達してから、定常レベルPsに収束するまでの時間と言い換えられる。
図5は、時間的に前後して発現する2つのピークの時間間隔(所定時間)のさらに他の設定例を説明的に示すグラフである。
設定例3では、電流源6a,6b,6c及びFLU2a,2b,2cの各特性を同じとみなすとしたが、設定例3のx≧Ta+TAを満足するという条件を保持したままで、上記特性を同じとせずに、前述した非制限条件1及び2をあてはめることもできる。その一例を設定例4としてさらに説明する。
設定例4では、先に発現するピークよりも後に発現するピークが広い幅を持つ場合について説明したが、先に発現するピークが後に発現するピークよりも広い幅を持っていてもよい。この場合を設定例5として説明する。
実施形態1では、電流源6a,6b,6cが各LDに与える駆動電流の大きさは同じであることを前提として、各駆動開始時刻に差を持たせている。これに対し、電流源6a,6b,6cが各LDに与える駆動電流の大きさ(パルス電流の場合にはパルス高)を異ならせるように、制御部7が電流源6a,6b,6cを駆動してもよい。この制御は、駆動電流の大きさが大きいほど、LDから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりが早くなること、言い換えると、大パワーのレーザ光のピーク出現時刻は、小パワーのレーザ光のピーク出現時刻より早くなるという原理に基づいている。
以下にFLU2a,2b,2cにおいて、上述したSRS(誘導ラマン散乱)の生じ易さの違いを評価し、その評価結果に応じて、FLU2a,2b,2cの駆動を所定時間Tsずつずらす場合に、駆動開始の順序を決めるやり方を説明する。
2a FLU(ファイバレーザユニット、第3ファイバレーザユニット)
2b FLU(ファイバレーザユニット、第4ファイバレーザユニット)
2c FLU(ファイバレーザユニット、第4ファイバレーザユニット)
3 出力コンバイナ(コンバイナ)
5 加工対象(対象物)
6a,6b,6c 電流源
7 制御部
P1 ピーク
Pe1 ピーク(第1ピーク)
Pe2 ピーク(第2ピーク)
Pw1 パワー(第1パワー)
Pw2 パワー(第2パワー)
Ps 定常レベル(第1定常レベル)
T1,T2,Ta,TA,T4,T5 時間
Ts 所定時間
x 所定時間
Claims (10)
- 複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも2つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備えた、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。 - 上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する2つのピークのうち、先に発現するピークを第1ピークとし、第1ピークを有するレーザ光のパワーを第1パワーとし、上記第1パワーが収束する定常レベルを第1定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第1パワーが立ち上がって上記第1定常レベルに達してから、上記第1ピークを経て、再び上記第1定常レベルに減衰するまでの時間(T4)以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する2つのピークのうち、先に発現するピークを第1ピークとし、第1ピークを有するレーザ光のパワーを第1パワーとし、上記第1パワーが収束する定常レベルを第1定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第1パワーが上記第1ピークに達してから、上記第1定常レベルに収束するまでの時間(T5)以上である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する2つのピークのうち、先に発現するピークを第1ピークとし、該第1ピークを有するレーザ光のパワーを第1パワーとし、後に発現するピークを第2ピークとし、該第2ピークを有するレーザ光のパワーを第2パワーとし、上記第1パワーが立ち上がって上記第1ピークの半値に達してから上記第1ピークに達するまでの時間をTaとし、上記第2パワーが立ち上がって上記第2ピークの半値に達してから上記第2ピークに達するまでの時間をTAとすると、
上記所定時間は、Ta及びTAの合計時間以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する2つのピークのうち、先に発現するピークを第1ピークとし、該第1ピークを有するレーザ光のパワーを第1パワーとし、後に発現するピークを第2ピークとし、該第2ピークを有するレーザ光のパワーを第2パワーとし、上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記第1ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第1ファイバレーザユニットとし、上記第2ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第2ファイバレーザユニットとすると、
上記第1パワーが上記第1ピークに達した時または達した後に、上記第2パワーが立ち上がるように、前記制御部は、上記第1ファイバレーザユニットに対応する前記電流源と、上記第2ファイバレーザユニットに対応する前記電流源とをそれぞれ制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のファイバレーザシステム。 - 上記制御部は、上記複数のファイバレーザユニットの全てから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数の電流源が、対応する上記励起光源に上記駆動電流の供給を開始する供給開始時刻を、所定時間ずつ順次ずらすように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数のファイバレーザユニットは、誘導ラマン散乱を抑制する耐反射性を備えた第3ファイバレーザユニットと、上記耐反射性が上記第3ファイバレーザユニットより相対的に低い第4ファイバレーザユニットとを含んでおり、
上記第3ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給を、上記第4ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給より先に開始することによって、上記第3ファイバレーザユニットから先にレーザ光が出力されるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のファイバレーザシステム。 - 上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項8に記載のファイバレーザシステム。 - 複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも2つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらす、
ことを特徴とするレーザ光出力方法。
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