JP6705211B2 - レーザー光発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光発生装置に関する。

レーザー光発生装置において、高速変調制御可能な半導体レーザーをシードレーザーの光源とする光源部（ＭＯ部）と、低出力のシードレーザー光を増幅して高パワーのレーザー光束とする光増幅部（ＰＡ部）とを備えた制御方式が知られている（特許文献１〜３等参照）。
このようなＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式のレーザー光発生装置において、シードレーザーのパルス波形、繰り返し周波数等の発振条件が最終的な出力レーザー光束の特性に大きく寄与する。
そのため、特にレーザー光を用いて材料加工などに用いるレーザー光発生装置においては、短パルスやバーストパルスなど、複雑で制御性の高い、高速変調可能なシードレーザーが求められている。
しかしながら、従来の端面発光レーザーをシードレーザーとして用いる場合には、出力されるレーザー光の断面強度分布が楕円であったり、高密度化が困難なことにより、複数チャンネルのシードレーザーの発振条件を高精度に制御するのは困難であった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、発振条件の自由度が高いレーザー光発生装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明のレーザー光発生装置は、レーザー光を出力する光源部と、前記光源部から出射される前記レーザー光を増幅して射出する光増幅部と、前記光源部のそれぞれの発光点を制御するための制御部と、を有し、前記光源部は、前記発光点が複数、前記レーザー光の光軸方向に対して垂直な平面に２次元配列された面発光レーザー素子と、前記面発光レーザー素子と別体で設けられた端面発光型レーザー素子と、前記面発光レーザー素子と、前記端面発光型レーザー素子との光量差を調整するための光量調整部とを備え、前記光増幅部は、前記複数の発光点から入射するそれぞれの前記レーザー光を合成してレーザー光束として射出する。

本発明のレーザー光発生装置によれば、レーザー光の発振条件の制御性が高い。

本発明の実施形態にかかるレーザー光発生装置の全体構成の一例を示す平面図である。 図１に示した光源部の構成の一例を示す模式図である。 図１に示した制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１に示した制御部の制御時の動作の一例を示す模式図である。 図１に示したレーザー光発生装置の変形例の動作を示す模式図である。 レーザー光発生装置の比較例を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる光源部の構成の一例を示す図である。 図７に示した制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。

（概要）
以下、本発明の実施形態の一例を図面を用いて説明する。
図１には、第１の実施形態に係るレーザー光発生装置としてのレーザー装置２００が示されている。
レーザー装置２００は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを出力するｎ個のレーザー素子２１を有する光源部２と、光源部２から照射されたシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを増幅するための光増幅器３と、光源部２と光増幅器３とを制御するための制御部９と、を有している。
以降、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを特に区別する必要のないときには、シードレーザーＬとの文言を用いる。
レーザー装置２００は、シードレーザーＬを光増幅器３の入射面３１に入射させるためにシードレーザーＬを偏向する第１導光光学系４と、光増幅器３の出射面３２から出射したレーザー光束Ｌ’を照射対象へと照射するための第２導光光学系５と、を有している。
なお、本明細書では、シードレーザーＬの光軸に平行な方向を＋Ｚ方向として、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明する。

制御部９は、光源部２から射出されるシードレーザーＬのパルス波形、繰り返し周波数等の発振条件を制御する発振条件制御部９２と、光増幅器３に入射したシードレーザーＬを増幅させるための増幅条件を制御する増幅条件制御部９３と、を有している。

レーザー装置２００の動作について簡単に説明する。
光源部２は、発振条件制御部９２に与えられた所定の発振条件に従って、レーザー素子２１を含むシードレーザー光源それぞれからシードレーザーＬを＋Ｚ方向に射出する。
シードレーザーＬは、光増幅器３の入射面３１に向かって第１導光光学系４によって偏向される。

光増幅器３は、増幅条件に従って、一方の端面すなわち入射面３１から入射したシードレーザーＬを増幅し、出射面３２からレーザー光束Ｌ’として射出する。

光増幅器３によって増幅されたレーザー光束Ｌ’は、第２導光光学系５によって偏向及び／又は収束されて、照射対象に向けて照射される。

なお、ここではレーザー装置２００は、光源部２から光増幅器３への入射効率を向上させる目的で、第１導光光学系４を用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、例えば光ファイバなどを用いて光源部２と光増幅器３とを直接つなぐ構成でも良い。
あるいは、第１導光光学系４は、集光性を備えた複数の光学部材等によって構成された集光光学系でも良い。

（詳細）
以下、かかるレーザー装置２００の各部の構成について詳細に説明する。
光源部２は、図２に示すように、＋Ｚ方向側の面に５行５列、２５個の発光点が２次元的に配列されたＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）方式の面発光レーザーアレイである。
レーザー素子２１は、複数のシードレーザーＬを出力する種光源すなわち発光点としての機能を有している。 シードレーザー光Ｌの波長は、１０６０ｎｍ付近であり、シングルモード出力であることが望ましい。

光増幅器３は、レーザー素子２１から入射する複数のシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを合成してレーザー光束Ｌ’として射出するレーザーアンプとしての機能を有する光増幅部としての機能を有している。
光増幅器３は、図１に示すように石英ガラスを主成分とするコア部に、活性物質として希土類Ｙｂがドープされた３つの光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有している。
光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃのそれぞれには、励起光結合光学素子として波長分割多重（ＷＤＭ＝Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃが−Ｚ側の端部に取り付けられている。
光ファイバ増幅器３３ａと、ＷＤＭカプラ３４ａとは１組の増幅器として動作し、光増幅器３において最上流に配置された第１段増幅器としての機能を有している。
同様に、光ファイバ増幅器３３ｂと、ＷＤＭカプラ３４ｂとが１組の第２段増幅器として、光ファイバ増幅器３３ｃとＷＤＭカプラ３４ｂとが１組の第３段増幅器として、それぞれ動作する。
第１段増幅器と、第２段増幅器と、第３段増幅器とは、図１に示したように直列に連結された態様で、光増幅器３を形成している。

ＷＤＭカプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、入力された複数の波長、波形の光を合成する合成部としての機能と、入力された複数の波長、波形の光を波長ごとに分割する分波部としての機能とを有している。
すなわち、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎは、最も−Ｚ方向側に配置されたＷＤＭカプラ３４ａを通過することで、それぞれの波形が合成された合成波となって光ファイバ増幅器３３ａに入射されて増幅される。
ＷＤＭカプラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、シードレーザーＬとともに、後述する増幅条件制御部９３からの増幅条件に基づいて、励起光源９３４から入射する励起光Ｐを光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃのそれぞれに入射させる。
光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、励起光ＰによってＹｂが励起されて生じる誘導放出により利得波長帯域である波長１０６０ｎｍ付近の光を増幅する。
なお、励起光Ｐの波長は、活性物質の種類に合わせて変更することが望ましいが、本実施形態では特にＹｂの吸収帯のある波長９７５ｎｍの励起光Ｐを用いる。

本実施形態では、光増幅器３は３つの光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃが直列に連結して配置されるとしたが、少なくとも１つの光ファイバ増幅器とＷＤＭカプラとを用いて、出射されたレーザー光束Ｌ’を用いるとしても良い。
あるいは、光増幅器３はさらに多数の、例えば任意のｎ個の光ファイバ増幅器を連結して１つの光増幅部として機能するようなレーザーアンプであってもいい。
また、最も光軸方向下流側すなわち＋Ｚ方向側に配置された光ファイバ増幅器３５の＋Ｚ方向側の端部に、異なる方式のメインアンプを設けても良い。
なお、励起光Ｐの分離のために、光増幅器３の終端部すなわち＋Ｚ方向側の端部には、励起光Ｐを分離する分離部としてＷＤＭカプラ３４ｄが設けられている。

本実施形態では、光源部２は、ＶＣＳＥＬ方式の面発光レーザー素子を備えているが、かかる構成に限定されるものではなく、レーザー素子２１と端面発光型レーザー素子２２とをそれぞれ複数有していても良い。あるいは、複数の光源部２と、それぞれの光源部２に対応する光増幅器３とを並列に備え、光増幅器３の終端にビームコンバイナを設けても良い。
かかる構成により、レーザー光束Ｌ’の出力を増大させることができる。

増幅条件制御部９３は、図３に示すように、１段目の光ファイバ増幅器３３ａに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ａに供給される励起光Ｐを制御する第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１を有している。
増幅条件制御部９３は同様に、２段目の光ファイバ増幅器３３ｂに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ｂに供給される励起光Ｐを制御する第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２を有している。
増幅条件制御部９３は同様に、３段目の光ファイバ増幅器３３ｂに取り付けられたＷＤＭカプラ３４ｂに供給される励起光Ｐを制御する第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３を有している。
第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１と、第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２と、第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３とは、それぞれ独立して動作可能であり、互いに異なる増幅条件で増幅するように、異なる励起光Ｐを出射するとしても良い。
本実施形態では励起光Ｐを出射する励起ＬＤとして、励起光源９３４を用いている。
なお、第１段増幅器用ＬＤドライバ９３１と、第２段増幅器用ＬＤドライバ９３２と、第３段増幅器用ＬＤドライバ９３３とがそれぞれの増幅条件に応じて励起光Ｐを出射するとしてもいいし、外部に別途励起光源９３４を用意しても良い。

発振条件制御部９２は、図３に示すように、光源部２から出射されるシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの波形を制御する第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎを有している。 第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、互いに独立して動作するが、機能は略同一であるので、ここでは特に第１シードＬＤ制御部９２１についてのみ図４を用いて説明する。
第１シードＬＤ制御部９２１は、シードレーザーＬ１のパルス幅Ｔ１と、パルス波高値Ｉ１と、パルスの立ち上がりタイミングであるパルスディレイＤ１と、を設定する任意波形ジェネレータとしての機能を有している。
第２シードＬＤ制御部９２２〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎも同様の機能を備えている。したがって、光増幅器３においてシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎが合成されたときには、図４に模式的に例示したように、レーザー光束Ｌ’の波形は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの合成波となる。

ところで、図６に従来例として示すように、いわゆる端面レーザー５０２ａをアレイ状に配置して種光源５０２として用いるとともに、光ファイバ増幅器５０３をアンプとして用いたＭＯＰＡ方式のレーザー装置５００を考える。
レーザー装置５００では、端面レーザー５０２ａの発光点を近づけることが難しく、従ってレーザー装置５００の小型化が困難であった。
また、端面レーザー５０２ａの発光点を近づけることが難しいために、１つの光ファイバ増幅器５０３に対して複数のシードレーザーＬを入力することが困難であり、シードレーザーＬの合成によるパルス形状の詳細な制御が難しかった。

かかる問題を解決するために、シードレーザーＬを異なる光ファイバ増幅器５０３で増幅したあとにコンバイナ５０４で合成する方法も考えられるが、例えば光ファイバ増幅器５０３ごとの微小な性能差や同期の問題が、最終的な出力波形に影響しやすくなる。

このように端面レーザーでは、短パルス化や多チャンネル化が難しく、ドライバ間の同期の問題もあり、特に精度の求められる加工分野、医療分野などで用いられるレーザー加工装置に応用するには、より高精度の制御が可能なレーザー装置が求められていた。

本実施形態におけるレーザー光束Ｌ’の出力波形の制御について詳細に述べる。

制御部９は、発振条件制御部９２を用いて、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎまでの発振条件を制御する。
具体的には、図４に既に示したように、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎのパルスディレイを、基準となる任意の基準時間Ｄ０から遅らせる又は早めるように設定することで、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの合成波の形状を制御する。
シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎは、ＷＤＭカプラ３４ａにより合成された後に単一の光ファイバ増幅器３３ａによって増幅される。

このように、複数のシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを単一の光ファイバ増幅器３３ａを用いて増幅することで、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

レーザー装置２００はまた、光源部２の＋Ｚ方向側の面、言い換えると「複数の発光点側の面」に向けて設けられ、シードレーザーＬ１〜Ｌｎが入射される入射面３１と、シードレーザーＬを増幅して射出する出射面３２と、を備える光増幅器３を有している。
光増幅器３は、レーザー素子２１から入射するそれぞれのシードレーザーＬ１〜Ｌｎを合成してレーザー光束Ｌ’として射出する。従って、光増幅器３は、複数の発光点から入射するそれぞれのレーザー光を合成してレーザー光束として射出する。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

レーザー装置２００は、光増幅器３を構成する直列に配置された光ファイバ増幅器３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有している。
かかる構成により、段階的に波高Ｉ、言い換えると出力を向上させるから、パルス幅Ｔへの影響を抑えながらも、効率よくシードレーザーＬを増幅する。

光源部２は、レーザー素子２１が、シードレーザーＬの光軸Ｚ方向に対して垂直なＸＹ平面に２次元配列されたＶＣＳＥＬ方式の面発光レーザー素子を有している。
かかる構成により、レーザー素子２１の集積度の向上が容易であり、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

本実施形態における制御部９は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを互いに独立したパルス発振となるように光源部２を制御する。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形をシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの合成波の波形とすることができて、レーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

（変形例）
本発明の実施形態の変形例として、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎのうち、シードレーザーＬ_ｎをパルス波形ではなく連続発振（ＤＣ）とした場合のレーザー装置２００について図６を用いて説明する。
かかる変形例においては、連続発振を行うシードレーザーＬ_ｎの制御を行う第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’以外の構成については、既に説明した実施形態と同一であるため、同一の符号をつけて説明を省略する。

第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、シードレーザーＬ_ｎの波高Ｉｎのみを決定する波高決定部３００を有している。
言い換えると、本変形例における第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、シードレーザーＬ_ｎのパルス幅を無限大とし、Ｄｕｔｙを１００（％）とするような制御を行う。
このとき、第ｎシードＬＤ制御部９２ｎ’は、連続発振制御部としての機能を有している。
かかる構成により、シードレーザーＬのうち少なくとも１つが連続発振となるので、最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の単位時間当たりの入射エネルギーを大きくするとともに、より波形の制御の自由度が向上する。

なお、連続発振のＤＣ波とするシードレーザーＬの数を限定するものではなく、光増幅器３に入射する複数のシードレーザーＬを連続発振にするとしても良い。
また、本実施形態では連続発振するＤＣ波となるシードレーザーＬをシードレーザーＬ_ｎであるとしたが、その他のシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１をＤＣ波としても構わない。

（詳細）
本発明の第２の実施形態として、光源部２にレーザー素子２１と端面発光型レーザー素子２２とを用いる場合について詳しく説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、説明を適宜省略する。
光源部２は、発光点がＸＹ平面に２次元配列された面発光レーザー素子たるレーザー素子２１と、面発光レーザー素子２１と別体で設けられた端面発光型レーザー素子２２とを備えている。
光源部２は、発振条件制御部９２に与えられた所定の発振条件に従って、レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２とのそれぞれからシードレーザーＬを＋Ｚ方向に射出する。

シードレーザーＬは、光増幅器３の入射面３１に向かって第１導光光学系４によって偏向される。

光源部２は、図７に示すように、レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２と、レーザー素子２１から出射したシードレーザーＬを増幅して光量差を調整するための光量調整部たるＶＣＳＥＬアンプ２３と、を有している。
光源部２はまた、レーザー素子２１を制御するためのＶＣＳＥＬアレイ用ドライバ２７と、端面発光型レーザー素子２２を制御するための端面発光型ＬＤ用ドライバ２８と、を有している。

本実施形態では、レーザー素子２１と端面発光型レーザー素子２２とは、何れも、複数のシードレーザーＬを出力する種光源すなわち発光点としての機能を有している。
すなわち、端面発光型レーザー素子２２もシードレーザーＬを出力するための種光源であり、発光点としての機能を有している。なお、図２では簡単のためにシードレーザーＬ_ｎが端面発光型レーザー素子２２から出射されるとしたが、端面発光型レーザー素子２２を複数並べても良い。

また、以降の説明において、特に区別する必要のあるときには、シードレーザーＬのうち、レーザー素子２１から出射されるものをＬ_１〜Ｌ_ｎ−１、端面発光型レーザー素子２２から出射されるものをＬ_ｎと表記する。
なお、本実施形態では、端面発光型レーザー素子２２の出射するシードレーザーＬ_ｎの波長は、レーザー素子２１の出射するシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の波長１０６０ｎｍとは異なるように設定される。

この点について詳しく説明する。光増幅器３の利得は、波長依存性を有している。特定の波長の光を複数入射したとしても、出力されるレーザー光束Ｌ’の大きさは、かかる利得の飽和や、光ファイバとの様々な非線形相互作用による制限を受ける。
しかしながら、波長の異なる光を複数入射することによれば、利得の飽和や非線形相互作用による制限を回避することができて、出力されるレーザー光束Ｌ’の強度が向上する。
一方、何の制限もなく波長を選択したのでは、第１導光光学系４や第２導光光学系５の伝送特性の設計が難しく、収差などの問題も生じやすい。
そこで、シードレーザーＬ_ｎの波長は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の波長１０６０ｎｍに対して光学系の設計値が収差によって変わらない程度に変更することが望ましい。
かかる構成により、レーザー装置２００の光学的な設計を変更することなく、光増幅器３の利得の飽和制限や非線形相互作用を緩和して、高出力のレーザー光束Ｌ’が得られる。

ＶＣＳＥＬアンプ２３は、ポンプＬＤ２３１と、ポンプＬＤ２３１によって励起されてシードレーザーＬを増幅する光ファイバ増幅器２３２と、波長選別フィルタ２３３と、アイソレータ２３４とを有している。

波長選別フィルタ２３３は、光ファイバ増幅器２３２によって増幅されたシードレーザーＬの波長を選別して透過する光学素子である。
アイソレータ２３４は、偏光板と磁場の組み合わせによって入射する光の偏光方向を変化させて、迷光やシードレーザーＬの反射光がレーザー素子２１側へと逆流してしまうことを防ぐ逆流防止素子としての機能を有している。
言い換えるとアイソレータ２３４は、−Ｚ方向へと進行する光を遮蔽する。

本実施形態における制御部９は、レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２とを同期してシードレーザーＬの出力のタイミングを調整するタイミング調整部たる第１〜第ｎシードＬＤ制御部９２１〜９２ｎを有している。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

ここで、第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、図８に示すように、端面発光型ＬＤ用に調整されており、端面発光型ＬＤ用ドライバ２８に接続される。
発振条件制御部９２はまた、光量調整部２３のポンプＬＤ２３１を制御して、レーザー素子２１から射出されるシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の光量を増幅するためのＶＣＳＥＬアンプ制御部９４を有している。

すなわち、第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、面発光レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２とを同期してシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの出力のタイミングを調整するタイミング調整部としての機能を有している。
なお、端面発光型レーザー素子２２は、一般に駆動に要求される電流値が数百ｍＡ程度であり、ＶＣＳＥＬ方式のレーザー素子２１の駆動に要求される数ｍＡの電流値とは大きく異なる。

また、端面発光型レーザー素子２２は、ＶＣＳＥＬ方式よりも長パルス高出力のレーザーを容易に生成可能であるため、シードレーザーＬｎの出力は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の出力よりも比較的大きい。
そこで、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアンプ２３をシードレーザーＬ_ｎと、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１との間の光量差を調整するための光量調整部として設けている。
かかる構成により、単にシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを合成した場合よりも高精度に最終的なレーザー光束Ｌ’の波形が制御される。

本実施形態における光源部２は、レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２との光量差を調整するためのＶＣＳＥＬアンプ２３を有している。
かかる構成により、ＶＣＳＥＬアンプ２３がレーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２との光量差を任意に調整し、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

本実施形態における制御部９は、レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２とを同期してシードレーザーＬの出力のタイミングを調整するタイミング調整部たる第１〜第ｎシードＬＤ制御部９２１〜９２ｎを有している。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

ここで、第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、図７において既に示したように、端面発光型ＬＤ用に調整されており、端面発光型ＬＤ用ドライバ２８を介して端面発光型レーザー素子２２に接続される。
発振条件制御部９２はまた、光量調整部２３のポンプＬＤ２３１を制御して、レーザー素子２１から射出されるシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の光量を増幅するためのＶＣＳＥＬアンプ制御部９４を有している。

すなわち、第１シードＬＤ制御部９２１〜第ｎシードＬＤ制御部９２ｎは、面発光レーザー素子２１と、端面発光型レーザー素子２２とを同期してシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎの出力のタイミングを調整するタイミング調整部としての機能を有している。
なお、端面発光型レーザー素子２２は、一般に駆動に要求される電流値が数百ｍＡ程度であり、ＶＣＳＥＬ方式のレーザー素子２１の駆動に要求される数ｍＡの電流値とは大きく異なる。
また、端面発光型レーザー素子２２は、ＶＣＳＥＬ方式よりも長パルス高出力のレーザーを容易に生成可能であるため、シードレーザーＬｎの出力は、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１の出力よりも比較的大きい。
そこで、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアンプ２３をシードレーザーＬ_ｎと、シードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎ−１との間の光量差を調整するための光量調整部として設けている。
かかる構成により、単にシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを合成した場合よりも高精度に最終的なレーザー光束Ｌ’の波形が制御される。

また、本実施形態のシードレーザーＬｎの出力を、第１の実施形態の変形例で述べたように連続発振のＤＣ波としてもよい。あるいは、光増幅器３に入射する複数のシードレーザーＬを連続発振にするとしても良い。

本実施形態では、レーザー装置２００は、シードレーザーＬを出力する光源部２と、光源部２から出射されるシードレーザーＬを増幅して射出する光増幅部３と、光源部２のそれぞれの発光点を制御するための制御部９と、を有している。
また、光源部２は、複数の発光点がシードレーザーＬの光軸方向Ｚに対して垂直なＸＹ平面に２次元配列された面発光レーザー素子２１と、面発光レーザー素子２１と別体で設けられた端面発光型レーザー素子２２とを備えている。
光増幅部３は、光源部２から出射されるそれぞれのシードレーザーＬ_１〜Ｌ_ｎを合成してレーザー光束Ｌ’として射出する。
かかる構成により、レーザー装置２００は最終的に出力されるレーザー光束Ｌ’の波形を高精度に制御する。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上記実施形態において、レーザー装置２００は、金属を加工するパルスレーザー加工機に用いても良いし、レーザーメスなどの医療用機器に用いても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

２ 光源部
３ 光増幅部
９ 制御部
２１ 面発光レーザー素子（レーザー素子）
２２ 端面発光型レーザー素子
２３ 光量調整部
３１ 入射面
３２ 出射面
９２ 発振条件制御部
９３ 増幅条件制御部
９４ ＶＣＳＥＬアンプ制御部
９２ｎ’ 連続発振制御部（第ｎシードＬＤ制御部）
９２１〜９２ｎ タイミング制御部（第１〜第ｎシードＬＤ制御部）
Ｌ、Ｌ１〜Ｌｎ レーザー光（シードレーザー）
Ｌ’ レーザー光束
２００ レーザー光発生装置（レーザー装置）

特許第５５９５７４０号公報 特許第５６５４６４９号公報 特許第５７１３５４１号公報

Claims (5)

1. レーザー光を出力する光源部と、
   前記光源部から出射される前記レーザー光を増幅して射出する光増幅部と、
   前記光源部のそれぞれの発光点を制御するための制御部と、
   を有し、
   前記光源部は、前記発光点が複数、前記レーザー光の光軸方向に対して垂直な平面に２次元配列された面発光レーザー素子と、前記面発光レーザー素子と別体で設けられた端面発光型レーザー素子と、前記面発光レーザー素子と、前記端面発光型レーザー素子との光量差を調整するための光量調整部とを備え、
   前記光増幅部は、前記複数の発光点から入射するそれぞれの前記レーザー光を合成してレーザー光束として射出するレーザー光発生装置。
2. 前記光増幅部を複数有し、当該複数の光増幅部が直列に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光発生装置。
3. 前記制御部は、前記レーザー光を互いに独立したパルス発振となるように前記光源部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー光発生装置。
4. 前記制御部は、前記レーザー光のうち少なくとも１つを、連続発振とし、他の前記レーザー光をパルス発振となるように前記光源部を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のレーザー光発生装置。
5. 前記制御部は、前記面発光レーザー素子と、前記端面発光型レーザー素子とを同期して前記レーザー光の出力のタイミングを調整するタイミング調整部を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のレーザー光発生装置。

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