JP2021061344A - レーザ装置及びレーザ装置の光源制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本ステップは、光ファイバ10の長手方向における第2の位置において光ファイバ10から漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第2検出信号を出力するステップである。上記のように、光ファイバ10の第2の位置は、光ファイバ10の長手方向における第1の位置よりも光源5から出射される光の伝搬方向の下流側である。このため、出射部材EDから入射し光ファイバ10を逆方向に伝搬する光は、第1の位置よりも先に第2の位置を通過する。第2光検出器22が設けられる第2の位置において、光ファイバ10を伝搬する光は、光源5から出射してコア11を順方向に伝搬する光と、出射部材EDからコア11に入射してコア11を逆方向に伝搬する光と、出射部材EDからクラッド12に入射してクラッド12を逆方向に伝搬する第1クラッドモードストリッパCMS1を通過する前のクラッドモード光とである。第2光検出器22は、第2の位置において、光ファイバ10から漏洩する光の強度を検出し、当該光の強度を示す第2検出信号を出力する。この第2検出信号の電圧値は、光ファイバ10から漏洩する光の強度を示す。第2光検出器22から出力された第2検出信号は、第2増幅器24に入力する。第2増幅器24では、第2光検出器22から入力する第2検出信号を増幅率β2で増幅して出力する。第2増幅器24から出力される第2検出信号においては、この増幅された第2検出信号の電圧値が光ファイバ10から漏洩する光の強度を示す。第2増幅器24から出力される第2検出信号は、演算部25に入力する。
本ステップは、光ファイバ10の長手方向における第1の位置において光ファイバ10から漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第1検出信号を出力するステップである。クラッドモード光がクラッド12を逆方向に向かって伝搬し第2の位置を通過すると、当該クラッドモード光の少なくとも一部は、第1クラッドモードストリッパCMS1で除去される。従って、第1光検出器21が設けられる第1の位置にクラッドモード光が伝搬することは抑制される。このため、第1の位置における光ファイバ10を伝搬する光は、光源5から出射してコア11を順方向に伝搬する光と、出射部材EDからコア11に入射してコア11を逆方向に伝搬する光と、クラッド12を逆方向に伝搬する第1クラッドモードストリッパCMS1を通過したクラッドモード光とである。第1光検出器21は、第1の位置において、光ファイバ10から漏洩する光の強度を検出し、当該光の強度を示す第1検出信号を出力する。この第1検出信号の電圧値は、光ファイバ10から漏洩する光の強度を示す。第1光検出器21から出力された第1検出信号は、第1増幅器23に入力する。第1増幅器23では、第1光検出器21から入力する第1検出信号を増幅率β1で増幅して出力する。第1増幅器23から出力される第1検出信号においては、この増幅された第1検出信号の電圧値が光ファイバ10から漏洩する光の強度を示す。第1増幅器23から出力される第1検出信号は、演算部25に入力する。
本ステップは、演算部25が、第1検出信号と前記第2検出信号とを用いて所定の演算を行うステップである。上記のように、本実施形態では、演算部25は、第1検出信号が示す光の強度と第2検出信号が示す光の強度との差を求め、当該差を演算結果として出力する。具体的には、第1検出信号の電圧値と第2検出信号の電圧値との差を求め、当該差を示す信号を出力する。この差が、第1検出信号が示す光の強度と第2検出信号が示す光の強度との差となる。演算部25から出力された演算結果を示す信号は制御部CPに入力する。なお、本実施形態と異なるが、上記のように、演算部25が行う演算は、例えば、第1検出信号と第2検出信号との比を求める演算であってもよい。この場合、演算部25は、第1検出信号が示す光の強度と第2検出信号が示す光の強度との比を求め、当該比を演算結果として出力する。具体的には、第1検出信号の電圧値と第2検出信号の電圧値との比を求め、当該比を示す信号を出力する。この比が、第1検出信号が示す光の強度と第2検出信号が示す光の強度との比となる。
本ステップは、演算ステップST3の演算結果と所定の閾値を比較し、比較結果に応じて光源5から出射される光の強度を変化させるステップである。制御部CPは、演算部25から演算結果を示す信号が入力すると、所定の閾値と演算結果とを比較して、演算結果と所定の閾値とが所定の関係になる場合に、光源5から出射される光の強度を変化させる制御信号を出力する。例えば、制御部CPは、演算結果が所定の閾値を超える場合に、光源5から光が出射されない制御信号を出力する。この場合、制御部CPは、光源5の励起光源50のそれぞれのレーザダイオード51に電力を供給する不図示の電力供給部に対して電力を止める制御信号を出力する。するとそれぞれのレーザダイオード51から励起光が出射されなくなり、光源5からの光の出射は停止する。また、例えば、制御部CPは、演算結果が所定の閾値を超える場合に、光源5から出射される光の強度を低くする制御信号を出力する。この場合、制御部CPは、上記の電力供給部に対してレーザダイオード51に供給する電力を小さくする制御信号を出力する。するとそれぞれのレーザダイオード51から出射される励起光の強度が低くなり、光源5から出射される光の強度が低くなる。
まず、参考例について説明する。参考例は、第1光検出器21の検出精度と第2光検出器22の検出精度とが同じ例である。つまり、本例では、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1検出信号が示す光の強度と第2検出信号が示す光の強度とが同じである。従って、この場合、第1検出信号と第2検出信号とは同じ電圧値となる。なお、本例では、第1増幅器23が増幅する第1検出信号の増幅率β1と第2増幅器24が増幅する第2検出信号の増幅率β2とは同じ増幅率とされる。
まず、第1の例について説明する。第1の例は、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1検出信号が示す光の強度が第2検出信号が示す光の強度よりも高い場合である。本例では、第1光検出器21は上記参考例と同様であるが第2光検出器22が出力する第2検出信号が示す光の強度が上記参考例よりも低くなる場合が例示される。また、本例では、第1検出信号の増幅率β1と第2増幅器24が増幅する第2検出信号の増幅率β2とは同じ増幅率であるものとする。従って、本例の第1検出信号が示す光の強度21P1及び第2検出信号が示す光の強度22P1は、第1光検出器21及び第2光検出器22のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でも、第1増幅器23及び第2増幅器24のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でもよい。図6は、本例において、レーザ装置1から光が出射される場合において、光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度21P1及び第2検出信号が示す光の強度22P1との関係を示す図である。光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とで同じ強度の光が伝搬している。しかし、図6に示すように、本例では、第1検出信号が示す光の強度21P1は第2検出信号が示す光の強度22P1よりも高く、第1検出信号が示す光の強度21P1と第2検出信号が示す光の強度22P1との差は、光源5から出射される光の強度が高くなると大きくなる。
次に、第2の例について説明する。第2の例は、第1の例と同様の第1光検出器21及び第2光検出器22を用いる点において第1の例と同様であるが、第1増幅器23と第2増幅器24とが互いに異なる増幅率で第1検出信号、第2検出信号を増幅する点において第1の例と異なる。本例では、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1増幅器23及び第2増幅器24は、第1増幅器23から出力される第1検出信号と第2増幅器24から出力される第2検出信号とが同じ強度を示すように、第1検出信号及び第2検出信号を増幅することが好ましい。つまり、第1増幅器23及び第2増幅器24は、第1増幅器23から出力する第1検出信号が示す光の強度及び第2増幅器24から出力する第2検出信号が示す光の強度を用いた演算結果が図5に示す演算結果と一致するように、第1検出信号及び第2検出信号を増幅することが好ましい。しかし、一般的に、増幅器の精度には限界があるため、第1増幅器23から出力する第1検出信号が示す光の強度及び第2増幅器24から出力する第2検出信号が示す光の強度を用いた演算結果が図5に示す演算結果と一致するように、第1検出信号及び第2検出信号を増幅することは困難である。そこで、本例では、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1増幅器23及び第2増幅器24は、第1増幅器23から出力される第1検出信号が示す光の強度と第2増幅器24から出力される第2検出信号が示す光の強度とが、同じ強度を示す状態に近づくように、第1検出信号と第2検出信号とをそれぞれ増幅する。図9は、本例において、光源5から出射する光の強度と、第1増幅器23で増幅された第1検出信号が示す光の強度及び第2増幅器24で増幅された第2検出信号が示す光の強度を用いた演算部25の演算結果CR2との関係を示す図である。なお、図9では、図5に示す特定の閾値THr及び演算結果CRrが破線で示され、図8に示す演算結果CR1が点線で示されている。第1増幅器23及び第2増幅器24が第1検出信号及び第2検出信号を上記のように増幅するため、第1増幅器23及び第2増幅器24から出力される第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度を用いた演算結果CR2は、図8に示す演算結果CR1よりも図5に示す演算結果CRrに近づく。このため、本例では、所定の閾値TH2は、光源5から出射される光の強度が高くなるにつれて段階的に低くなるものの、本例の所定の閾値TH2の低くなり方の度合いは、第1の例の所定の閾値TH1の低くなり方の度合いよりも小さい。
次に、第3の例について説明する。第3の例は、第1の例と逆に、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1検出信号が示す光の強度が第2検出信号が示す光の強度よりも低い場合である。本例では、第1光検出器21は上記参考例と同様であるが第2光検出器22が出力する第2検出信号が示す光の強度が上記参考例よりも高くなる場合が例示される。また、本例では、第1の例と同様に、第1検出信号の増幅率β1と第2増幅器24が増幅する第2検出信号の増幅率β2とは同じ増幅率であるものとする。従って、本例の第1検出信号が示す光の強度21P3及び第2検出信号が示す光の強度22P3は、第1光検出器21及び第2光検出器22のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でも、第1増幅器23及び第2増幅器24のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でもよい。図10は、本例において、レーザ装置1から光が出射する場合において、光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度21P3及び第2検出信号が示す光の強度22P3との関係を示す図である。光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とで同じ強度の光が伝搬している。しかし、図10に示すように、本例では、第1検出信号が示す光の強度21P3は第2検出信号が示す光の強度22P3よりも低く、第1検出信号が示す光の強度21P3と第2検出信号が示す光の強度22P3との差は、光源5から出射される光の強度が高くなると大きくなる。
次に、第4の例について説明する。第4の例は、第1の例と同様に、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1検出信号が示す光の強度が第2検出信号が示す光の強度よりも高い場合である。本例でも、第1増幅器23が増幅する第1検出信号の増幅率β1と第2増幅器24が増幅する第2検出信号の増幅率β2とは同じ増幅率であるものとする。従って、本例の第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度は、第1光検出器21及び第2光検出器22のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でも、第1増幅器23及び第2増幅器24のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でもよい。本例の場合、光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度との関係は、第1の例と同様であり図6と同様になる。また、レーザ装置1から出射する光が加工体等で反射して、一部の光が光ファイバ10のクラッド12を光源側に向かって伝搬する場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度との関係は、第1の例と同様であり図7と同様になる。
次に、第5の例について説明する。第5の例は、第1の例と同様に、光ファイバ10の第1の位置と第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、第1検出信号が示す光の強度が第2検出信号が示す光の強度よりも高い場合である。本例でも、第1増幅器23が増幅する第1検出信号の増幅率β1と第2増幅器24が増幅する第2検出信号の増幅率β2とは同じ増幅率であるものとする。従って、本例の第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度は、第1光検出器21及び第2光検出器22のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でも、第1増幅器23及び第2増幅器24のそれぞれから出力される検出信号が示す光の強度でもよい。本例の場合、光ファイバ10を逆方向に伝搬する光がない場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度との関係は、第1の例と同様であり図6と同様になる。また、レーザ装置1から出射する光が加工体等で反射して、一部の光が光ファイバ10のクラッド12を光源側に向かって伝搬する場合に、光源5から出射する光の強度と、第1検出信号が示す光の強度及び第2検出信号が示す光の強度との関係は、第1の例と同様であり図7と同様になる。
次に、本発明の第2実施形態について図15を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
2・・・光検出装置
5・・・光源
10・・・光ファイバ
10a・・・第1光ファイバ
10b・・・第2光ファイバ
11,11a,11b・・・コア
12,12a,12b・・・クラッド
21・・・第1光検出器
22・・・第2光検出器
23・・・第1増幅器
24・・・第2増幅器
25・・・演算部
CMS1・・・第1クラッドモードストリッパ
CMS2・・・第2クラッドモードストリッパ
CP・・・制御部
Claims (10)
- 光源と、
前記光源から出射する光を伝搬するコア及び前記コアを包囲するクラッドを有する光ファイバと、
前記光ファイバの長手方向における第1の位置において前記光ファイバから漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第1検出信号を出力する第1光検出器と、
前記光ファイバの長手方向における前記第1の位置よりも前記光源から出射される光の伝搬方向の下流側における第2の位置において前記光ファイバから漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第2検出信号を出力する第2光検出器と、
前記第1検出信号と前記第2検出信号とを用いて所定の演算を行う演算部と、
前記演算部の演算結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に応じて前記光源から出射される光の強度を変化させる制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記演算結果と前記所定の閾値との関係が、前記第1の位置と前記第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に前記第1検出信号が示す光の強度と前記第2検出信号が示す光の強度とが同じである場合における前記演算結果と一定の値の特定の閾値との関係に近づくように、前記演算結果及び前記所定の閾値の少なくとも一方を前記光源から出射される光の強度に応じて変化させる
ことを特徴とするレーザ装置。 - 前記第1の位置と前記第2の位置との間において、前記クラッドを伝搬する光の少なくとも一部を除去する第1クラッドモードストリッパが設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。 - 前記光ファイバは、
第1光ファイバと、
前記光源から出射される光の伝搬方向の下流側において前記第1光ファイバに接続され、前記第1光ファイバのコアの直径よりも大きな直径のコアを有する第2光ファイバと、
を有し、
前記第1の位置は、前記第1光ファイバの所定の位置とされ、
前記第2の位置は、前記第2光ファイバの所定の位置とされ、
前記第1クラッドモードストリッパは、前記第1光ファイバに設けられる
ことを特徴とする請求項2に記載のレーザ装置。 - 前記第2光ファイバの長手方向における前記第2の位置よりも前記光源から出射される光の伝搬方向の下流側において、前記クラッドを伝搬する光の少なくとも一部を除去する第2クラッドモードストリッパが設けられる
ことを特徴とする請求項3に記載のレーザ装置。 - 前記制御部は、
前記第1の位置と前記第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に前記第1検出信号が示す光の強度が前記第2検出信号が示す光の強度よりも大きい場合には、前記演算結果を前記光源から出射される光の強度に応じて小さくすること、及び、前記所定の閾値を前記光源から出射される光の強度に応じて大きくすることの少なくとも一方を行い、
前記第1の位置と前記第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に前記第1検出信号が示す光の強度が前記第2検出信号が示す光の強度よりも低い場合には、前記演算結果を前記光源から出射される光の強度に応じて大きくすること、及び、前記所定の閾値を前記光源から出射される光の強度に応じて小さくすることの少なくとも一方を行う
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ装置。 - 前記第1光検出器から出力される前記第1検出信号を増幅する第1増幅器と、
前記第2光検出器から出力される前記第2検出信号を増幅する第2増幅器と、
を更に備え、
前記第1増幅器及び前記第2増幅器は、前記第1の位置と前記第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に、前記第1増幅器から出力される前記第1検出信号と前記第2増幅器から出力される前記第2検出信号とが、同じ強度を示す状態に近づくように、前記第1検出信号と前記第2検出信号とをそれぞれ増幅し、
前記演算部は、前記第1増幅器から出力される前記第1検出信号と前記第2増幅器から出力される前記第2検出信号とを用いて前記所定の演算を行う
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のレーザ装置。 - 前記所定の演算は、前記第1検出信号が示す光の強度と前記第2検出信号が示す光の強度との差を求める演算である
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のレーザ装置。 - 前記光源から出射される光の強度と前記所定の閾値との関係が記憶されたメモリを更に備え、
前記制御部は、前記メモリを参照して、前記所定の閾値を前記光源から出射される光の強度に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のレーザ装置。 - 前記制御部は、前記演算結果に所定の係数を乗じることで、前記演算結果を前記光源から出射される光の強度に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のレーザ装置。 - 光源と、
前記光源から出射する光を伝搬するコア及び前記コアを包囲するクラッドを有する光ファイバと、
を備えるレーザ装置の光源制御方法であって、
前記光ファイバの長手方向における第1の位置において前記光ファイバから漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第1検出信号を出力する第1光検出ステップと、
前記光ファイバの長手方向における前記第1の位置よりも前記光源から出射される光の伝搬方向の下流側における第2の位置において前記光ファイバから漏洩する光の強度を検出し当該光の強度を示す第2検出信号を出力する第2光検出ステップと、
前記第1検出信号と前記第2検出信号とを用いて所定の演算を行う演算ステップと、
前記演算ステップの演算結果と所定の閾値を比較し、比較結果に応じて前記光源から出射される光の強度を変化させる制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップでは、前記演算結果及び前記所定の閾値との関係が、前記第1の位置と前記第2の位置とに同じ強度の光が伝搬する場合に前記第1検出信号が示す光の強度と前記第2検出信号が示す光の強度とが同じである場合における前記演算結果と一定の値の特定の閾値との関係に近づくように、前記演算結果及び前記所定の閾値の少なくとも一方を前記光源から出射される光の強度に応じて変化させる
ことを特徴とするレーザ装置の光源制御方法。
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