WO2018110222A1 - レーザ装置及び波形制御方法 - Google Patents

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隆史 栗田
義則 加藤
利幸 川嶋
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/04—Gain spectral shaping, flattening

Definitions

  • This embodiment relates to a laser device and a waveform control method.
  • laser peening generates plasma on a metal surface by irradiating the surface of a workpiece such as metal with a pulse laser, and plastically deforms the metal with a shock wave generated by plasma pressure (see, for example, Patent Document 1). .
  • JP 58-207321 A Japanese Patent Publication No. 7-95607 JP 7-335960 A
  • the optical amplifying unit to which the seed light is input has a gain characteristic with respect to the wavelength. For this reason, in general, seed light having a wavelength at which the gain reaches a peak is input to the optical amplification unit.
  • a component that propagates earlier in time is greatly amplified by a high gain. It is difficult to store energy that can be amplified with the same gain in a short time after amplification is performed with a high gain in the optical amplifier. Therefore, the component that propagates later in time can obtain only a smaller gain than the component that propagates earlier in time, and the intensity time waveform of the amplified light output from the optical amplification unit becomes the intensity time waveform of the seed light.
  • the present embodiment has been made to solve the above problems, and provides a laser apparatus and a waveform control method capable of obtaining amplified light having a desired intensity time waveform even when amplification is performed at a high amplification degree.
  • the purpose is to do.
  • a laser device is a laser device including an output unit that outputs seed light to an optical amplification unit, and the output unit includes a plurality of wavelengths that are within a gain range of the optical amplification unit.
  • a light source unit that outputs light as seed light and a seed light control unit that controls an intensity time waveform of seed light output from the light source unit.
  • light including a plurality of wavelengths within the gain range of the optical amplification unit is output as seed light.
  • the intensity time waveform of the seed light including light of multiple wavelengths By controlling the intensity time waveform of the seed light including light of multiple wavelengths, light of a wavelength that is out of the gain peak of the light amplifying part is input to the light amplifying part first in time. Can be made.
  • light having a wavelength at or near the peak of the gain of the optical amplifying unit can be input to the optical amplifying unit later in time.
  • the gain of the optical amplifier is lost when the component that propagates earlier in time is input to the optical amplifier. Therefore, even when amplification is performed at a high amplification degree, it is possible to obtain amplified light having a desired intensity time waveform.
  • the laser device may further include an optical amplification unit that amplifies the intensity of the seed light output from the output unit.
  • an optical amplification unit that amplifies the intensity of the seed light output from the output unit.
  • the light source unit includes a plurality of light sources that respectively output light of each wavelength included in the seed light, and one or a plurality of multiplexing units that combine the light output from the plurality of light sources to generate seed light. It may be constituted by. Thereby, light including a plurality of wavelengths that falls within the gain range of the optical amplifying unit can be generated as seed light with a simple configuration.
  • the light source may be a semiconductor laser
  • the seed light control unit may include a temperature control element that controls the temperature of the semiconductor laser.
  • the intensity time waveform of the seed light can be controlled with high accuracy.
  • the light source may be a solid-state laser
  • the seed light control unit may include an output mirror that constitutes a resonator of the solid-state laser.
  • the intensity time waveform of the seed light can be controlled with high accuracy.
  • the light source may be a fiber laser
  • the seed light control unit may include a diffraction grating that constitutes a resonator of the fiber laser.
  • the intensity time waveform of the seed light can be controlled with high accuracy.
  • the light source may be an injection-locked Q-switched laser
  • the seed light control unit may include a temperature control element that controls the temperature of the seed laser used for oscillation of the injection-locked Q-switched laser.
  • the intensity time waveform of the seed light can be controlled with high accuracy.
  • the light source unit may be configured by a single light source that outputs light having a plurality of wavelengths included in the seed light. Thereby, light including a plurality of wavelengths that falls within the gain range of the optical amplifying unit can be generated as seed light with a simple configuration.
  • the light source may be a mode-locked laser
  • the seed light control unit may include a band-pass filter that extracts a part of the oscillation spectrum of the mode-locked laser.
  • the intensity time waveform of the seed light can be controlled with high accuracy.
  • the waveform control method is a waveform control method for controlling the waveform of the seed light to the optical amplifying unit, and seeds light including a plurality of wavelengths within the gain range of the optical amplifying unit.
  • light including a plurality of wavelengths that falls within the gain range of the optical amplification unit is output as seed light.
  • the intensity time waveform of the seed light including light of multiple wavelengths By controlling the intensity time waveform of the seed light including light of multiple wavelengths, light of a wavelength that is out of the gain peak of the light amplifying part is input to the light amplifying part first in time. Can be made.
  • light having a wavelength at or near the peak of the gain of the optical amplifying unit can be input to the optical amplifying unit later in time. By differentiating the wavelength of the component that propagates earlier in time and the component that propagates later in time, the gain of the optical amplifier is lost when the component that propagates earlier in time is input to the optical amplifier. Therefore, even when amplification is performed at a high amplification degree, it is possible to obtain amplified light having a desired intensity time waveform.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows one Embodiment of a laser apparatus. It is a figure which shows the relationship between the gain characteristic of an amplifier, and the wavelength of the light contained in seed light.
  • A) is a figure which shows an example of the intensity
  • (b) is a figure which shows an example of the intensity
  • (A) And (b) is a figure which shows the comparative example of waveform control.
  • (A) And (b) is a figure which shows the Example of waveform control. It is a figure which shows the modification of a structure of a light source. It is a figure which shows another modification of a structure of a light source. It is a figure which shows another modification of the structure of a light source. It is a figure which shows another modification of the structure of a light source.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a laser apparatus.
  • the laser device 1 includes an output unit 11, an optical amplification unit 12, and a seed light control unit 13.
  • the laser device 1 is a high-power laser device that amplifies the seed light L1 output from the output unit 11 by the optical amplification unit 12 and outputs the amplified light L2.
  • the laser device 1 is used for a laser processing technique such as laser peening, for example.
  • the laser device 1 can amplify the seed light L1 whose energy per pulse is less than 1 nJ to 100 J or more and output it with a repetition frequency of about 0.1 Hz.
  • the intensity time waveform of the seed light L ⁇ b> 1 is controlled in order to suppress distortion of the intensity time waveform of the amplified light L ⁇ b> 2 with respect to the intensity time waveform of the seed light L ⁇ b> 1 input to the optical amplification unit 12. More specifically, in the laser apparatus 1, as shown in FIG. 2, the seed light L ⁇ b> 1 is generated by light including a plurality of wavelengths that are within the gain range of the optical amplification unit 12. In the example illustrated in FIG. 2, light having four wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , and ⁇ 4 is used in order to generate the seed light L1 in order from the wavelength close to the gain peak of the optical amplification unit 12.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the intensity time waveform of the seed light.
  • the intensity time waveform of the seed light L1 has a rectangular shape as a whole, and the intensity of the component that propagates earlier in time is lower than the intensity of the component that propagates later in time.
  • the intensity time waveform of the seed light L1 is divided into four temporally by the light of four wavelengths included in the seed light L1.
  • the component that propagates earlier in time is configured in the order of ⁇ 4 and ⁇ 3 by light having a wavelength far from the gain peak of the optical amplification unit 12, and the component that propagates later in time is the gain of the optical amplification unit 12.
  • ⁇ 2 and ⁇ 1 are configured in this order by light having a wavelength close to the peak.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of an intensity time waveform of the amplified light obtained by amplifying the seed light.
  • the seed light L1 shown in FIG. 3A is input to the optical amplifying unit 12
  • the light of wavelengths ⁇ 4 and ⁇ 3 out of the gain peak of the optical amplifying unit 12 among the components of the seed light L1 is timed. Therefore, the light having the wavelengths ⁇ 2 and ⁇ 1 near the peak of the gain of the optical amplifying unit 12 is input to the optical amplifying unit 12 later in time.
  • the optical amplification unit 12 By independently controlling the intensity, time width, timing, and the like of each wavelength component included in the seed light L1 in accordance with the degree of amplification by the optical amplifying unit 12, amplification is performed as in the example shown in FIG. It is possible to significantly reduce the occurrence of distortion in the intensity time waveform of the light L2, and it is possible to obtain the amplified light L2 having a desired intensity time waveform even when amplification is performed at a high amplification degree.
  • the output unit 11 is a part that outputs light including a plurality of wavelengths within the gain range of the optical amplification unit 12 as seed light L ⁇ b> 1, and includes a light source unit 14.
  • the light source unit 14 includes a plurality of (here, four) light sources 21 that output light of each wavelength included in the seed light L ⁇ b> 1 and one or a plurality of couplers (multiplexing units) 22. It is configured.
  • the coupler 22 is, for example, a 1: 1 coupler.
  • the light source 21 is, for example, a distributed feedback type semiconductor laser 23 as shown in FIG.
  • the intensity and timing of light output from each of the light sources 21 are controlled based on a control signal from the seed light control unit 13.
  • a Peltier element (temperature control element) 24 is attached to each light source 21.
  • the Peltier element 24 constitutes a part of the seed light control unit 13 that controls the intensity time waveform of the seed light L ⁇ b> 1 output from the light source unit 14.
  • the operation of the Peltier element 24 is controlled based on a control signal from the seed light control unit 13.
  • the wavelength of light output from the semiconductor laser 23 has temperature dependency. Therefore, by controlling the temperature of the semiconductor laser 23 by the Peltier element 24, the wavelength of light output from the semiconductor laser 23 can be controlled.
  • the output wavelength from the semiconductor laser 23 at room temperature (25 ° C.) is about 1064.9 nm, and the wavelength change amount per 1 ° C. of temperature change is about 0.15 nm.
  • Light from each light source 21 whose temperature is controlled by the Peltier element 24 is multiplexed by the coupler 22, so that light including a plurality of wavelengths within the gain range of the optical amplification unit 12 is output from the output unit 11.
  • the optical amplifying unit 12 is a part that amplifies the intensity of the seed light L1 output from the output unit 11, and includes a single-stage or multi-stage optical amplifier.
  • the optical amplifying unit 12 includes an optical fiber amplifier 31, a solid-state amplifier 32, and an optical fiber excitation light source (not shown).
  • the optical fiber amplifier 31 is obtained by adding a rare earth element such as Yb (ytterbium) as a gain medium to at least a part of a core of an optical fiber, for example. Before and after the optical fiber amplifier 31, an isolator 33 is optically connected.
  • a band pass filter 34 having a transmission band corresponding to the gain characteristic of the solid-state amplifier 32 is optically connected to the subsequent stage of the subsequent isolator 33.
  • the light that has passed through the bandpass filter 34 is emitted from the connector 35, converted into parallel light by the collimator lens 36, and is incident on the solid-state amplifier 32 side.
  • the solid-state amplifier 32 has, for example, a glass added with a rare earth element such as Nd or YAG added with a rare earth element such as Nd as a gain medium. Similar to the optical fiber amplifier 31, an isolator 37 is optically connected before and after the solid-state amplifier 32. Further, before and after the solid-state amplifier 32, a loop optical system 38 for performing multiple amplification by the solid-state amplifier 32 is provided.
  • the loop optical system 38 includes, for example, a pair of polarizing beam splitters 39, 39, a pair of mirrors 40, 40, an electro-optic modulator 41, and a ⁇ / 2 wavelength plate 42.
  • the light incident on the solid-state amplifier 32 from the optical fiber amplifier 31 is amplified multiple times by the cooperation of the solid-state amplifier 32 and the loop optical system 38, and is output to the outside from the laser device 1 as amplified light L2.
  • a part of the amplified light L2 is guided to the light detection unit 17 by the mirror 16 for monitoring the intensity time waveform of the amplified light L2.
  • a photodiode or a biplanar photoelectric tube is used as the light detection unit 17.
  • the light detection unit 17 detects a part of the amplified light L ⁇ b> 2 and outputs detection result information to the seed light control unit 13.
  • the seed light control unit 13 is a part that controls the intensity time waveform of the seed light L ⁇ b> 1 output from the light source unit 14.
  • the seed light control unit 13 is physically a computer including a memory such as a RAM and a ROM, a processor (arithmetic circuit) such as a CPU, a communication interface, a storage unit such as a hard disk, and a display unit such as a display. It is. Examples of such computers include personal computers, cloud servers, smart devices (smartphones, tablet terminals, etc.) and the like.
  • the computer executes a function of controlling the intensity time waveform of the seed light L1 by executing a program stored in the memory by the CPU.
  • the seed light control unit 13 receives an input of a target setting of the intensity time waveform of the amplified light L2, and based on the input target setting (hereinafter, the set waveform is referred to as “target waveform”). Then, the intensity time waveform and the wavelength division of the seed light L1 are set (see FIG. 3A).
  • the seed light control unit 13 receives the detection result information output from the light detection unit 17, and based on the detection result information, the light source unit 14 so that the intensity time waveform of the amplified light L2 approaches the target intensity time waveform.
  • a control signal is output to control the intensity, timing, and wavelength of light output from each of the light sources 21.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the laser apparatus.
  • the target setting of the intensity time waveform of the amplified light L2 is made (step S01).
  • the intensity time waveform and the wavelength division of the seed light L1 are set (step S02).
  • the intensity time waveform of the seed light L1 is set to be similar to the target waveform of the amplified light L2, for example.
  • the wavelength division of the seed light L1 can be arbitrarily set.
  • the wavelength farther from the gain peak of the optical amplification unit 12 It is set to be ahead in time.
  • the wavelength sections of the seed light L1 do not overlap each other, but the wavelength sections may partially overlap each other.
  • the seed light L1 is output from the output unit 11, and a part of the amplified light L2 output from the optical amplification unit 12 is detected by the light detection unit 17 (step S03).
  • the wavelength of the light of each light source 21 constituting the seed light L1 may be matched with the gain peak of the optical amplifying unit 12.
  • the seed light control unit 13 standardizes the target waveform of the amplified light L2 and the intensity time waveform being monitored, and executes the determination based on an error threshold value between them.
  • step S05 the intensity time waveform of the seed light L1 is controlled (step S05). That is, a control signal is output to the light source unit 14 so that the intensity time waveform of the amplified light L2 approaches the target intensity time waveform, and the intensity, timing, and wavelength of the light output from each of the light sources 21 are controlled. . If it is determined in step S04 that the detected intensity time waveform of the amplified light L2 satisfies the target setting, the waveform control process ends. [Specific examples of waveform control]
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a comparative example of waveform control.
  • a single semiconductor laser 23 is used as the light source 21, and the gain peak of the optical amplifying unit 12 is 1064.2 nm, whereas the oscillation wavelength ⁇ A is 1064.2 nm.
  • the temperature of the semiconductor laser 23 was controlled. Namely, in the comparative example, to produce a seed light L1 by a single wavelength of lambda A.
  • the energy per pulse of the seed light L1 was 2.8 nJ.
  • the intensity time waveform of the seed light L1 is as shown in FIG. 8A, where the component that propagates earlier in time forms a rectangular shape having a relatively low intensity, and the component that propagates later in time has a relatively strong intensity. High Gaussian shape.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an intensity time waveform of the amplified light L2 obtained by amplifying the seed light L1 of the comparative example by the optical amplifying unit 12.
  • the amplification degree was about 5.8 ⁇ 10 8
  • the energy per pulse of the amplified light L2 was about 1.6J.
  • the seed light L1 is generated at a single wavelength ⁇ A
  • the component that propagates earlier in time is greatly amplified by the high gain, and the component that propagates later in time is temporally increased.
  • a problem that only a small gain can be obtained compared to the component that propagates first. For this reason, a portion that was rectangular in the intensity time waveform of the seed light L1 was greatly distorted so as to draw a steep peak in the intensity time waveform of the amplified light L2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of waveform control.
  • two semiconductor lasers 23 are used as the light source 21 and the gain peak of the optical amplifying unit 12 is 1064.2 nm, whereas one oscillation wavelength ⁇ B is 1064.5 nm and the other oscillation wavelength ⁇ .
  • the temperature of the semiconductor laser 23 was controlled by the Peltier element 24 so that C was 1063.9 nm.
  • the energy per pulse of the seed light L1 was 2.8 nJ, as in the comparative example.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an intensity time waveform of the amplified light L2 obtained by amplifying the seed light L1 of the embodiment with the optical amplification unit 12.
  • the amplification degree was about 5.0 ⁇ 10 8
  • the energy per pulse of the amplified light L2 was about 1.4J.
  • light having a wavelength ⁇ B deviating from the gain peak of the optical amplifying unit 12 is input to the optical amplifying unit 12 earlier in time, and light having a wavelength ⁇ C different from the wavelength ⁇ B is later transmitted in time. Input to the optical amplifier 12.
  • the optical amplification unit 12 by changing the wavelength of the component that propagates earlier in time and the component that propagates later in time, when the component that propagates earlier in time is input to the optical amplification unit 12, the optical amplification unit The problem that the gain of 12 is lost is solved. Thereby, the distortion of the intensity time waveform of the amplified light L2 is greatly improved as compared with the comparative example, and the amplified light L2 having an intensity time waveform having a shape substantially equivalent to the intensity time waveform of the seed light L1 is obtained.
  • the laser device 1 outputs the light including a plurality of wavelengths within the gain range of the optical amplification unit 12 as the seed light L1, and controls the intensity time waveform of the seed light L1.
  • the laser apparatus 1 includes an optical amplification unit 12 that amplifies the intensity of the seed light L1 output from the output unit 11.
  • the seed light controlled by the seed light control unit 13 into an intensity time waveform having an arbitrary shape can be amplified by the optical amplification unit 12 with high amplification.
  • a plurality of light sources 21 that output light of each wavelength included in the seed light L1 and one or a plurality of light that is output from the plurality of light sources 21 are combined to generate the seed light L1.
  • the light source unit 14 is configured by the coupler 22. Thereby, light including a plurality of wavelengths that falls within the gain range of the optical amplifying unit 12 can be generated as the seed light L1 with a simple configuration.
  • the light source 21 is a semiconductor laser 23, and the seed light control unit 13 includes a Peltier element 24 that controls the temperature of the semiconductor laser 23. Thereby, the intensity time waveform of the seed light L1 can be controlled with high accuracy.
  • the optical amplification unit 12 is configured by combining the optical fiber amplifier 31 and the solid-state amplifier 32.
  • the optical amplification unit 12 may be configured by combining a plurality of solid-state amplifiers 32.
  • the semiconductor laser 23 was illustrated as the some light source 21 which comprises a light source part, the light source 21 is not restricted to this.
  • the light source 21 may be a solid-state laser 51 having a resonator 54 in which a gain medium 52 is sandwiched between resonator mirrors 53 and 53 as shown in FIG. 10 (a pumping light source is not shown).
  • the resonator mirror 53 on the output side of the laser light constitutes a part of the seed light control unit 13.
  • a modulator such as an electro-optic modulator or an acousto-optic modulator is disposed after the solid-state laser 51, and the output laser light is pulsed.
  • the light source 21 may be a fiber laser 61 having a pair of diffraction gratings 62 and 62 constituting a resonator 63 as shown in FIG. 11 (an excitation light source is not shown).
  • the diffraction grating 62 on the laser light output side constitutes a part of the seed light control unit 13.
  • a modulator 64 such as an electro-optic modulator or an acousto-optic modulator is disposed after the fiber laser 61, and the output laser light is pulsed.
  • the light source 21 may be an injection-locked Q-switched laser 71 as shown in FIG. 12, for example (excitation light source is not shown).
  • the injection-locked Q-switched laser 71 has a resonator 76 in which a gain medium 72, an electro-optic element 73, and a polarizer 74 are sandwiched between resonator mirrors 75 and 75, for example.
  • a seed laser 77 used for oscillation of the injection-locked Q-switch laser 71 is disposed outside the resonator 76. The light output from the seed laser 77 is reflected by the mirror 79 through the isolator 78 and guided into the resonator 76 through the polarizer 74.
  • the seed laser 77 is a semiconductor laser whose temperature can be controlled by a temperature control element such as a Peltier element 80, for example.
  • the Peltier element 80 constitutes a part of the seed light control unit 13.
  • the wavelength of the light output from the seed laser 77 can be controlled. Since the wavelength of light output from the injection-locked Q-switched laser 71 changes according to the wavelength of the seed laser 77, the wavelength of the light that is different from each other within the gain range of the optical amplifying unit 12 is controlled by controlling the temperature of the seed laser 77. Can be output from each light source 21. Also in each of the above modifications, the intensity time waveform of the seed light L1 can be controlled with high accuracy.
  • the light source unit 14 is configured by the plurality of light sources 21 and the couplers 22, but the coupler 22 is omitted, and the light sources are output by the single light source 21 that outputs light having a plurality of wavelengths included in the seed light L ⁇ b> 1.
  • the unit 14 may be configured.
  • a mode-locked laser 81 can be used as the light source 21, for example, as shown in FIG.
  • a plurality of bandpass filters 82 having different bands are arranged as elements constituting a part of the seed light control unit 13 on the rear side of the mode-locked laser 81.
  • Each part of the spectrum included in the light output from the mode-locked laser 81 is extracted by each band-pass filter 82, so that laser beams having different wavelengths within the gain range of the optical amplifying unit 12 are output from each light source 21. be able to.
  • the timing of light having different wavelengths can be controlled by giving different optical path differences to the light output from each bandpass filter 82.
  • the optical path difference may be formed, for example, by using optical fibers having different lengths in an optical system including the band pass filter 82, or may be formed by a delay circuit using a corner cube or the like.
  • light including a plurality of wavelengths that fall within the gain range of the optical amplifying unit 12 can be generated as the seed light L1 with a simple configuration. Further, the intensity time waveform of the seed light L1 can be controlled with high accuracy.

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Abstract

レーザ装置１は、光増幅部１２への種光Ｌ１を出力する出力部１１を備えたレーザ装置であって、出力部１１は、光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光Ｌ１として出力する光源部１４と、光源部１４から出力される種光Ｌ１の強度時間波形を制御する種光制御部１３とを有する。

Description

レーザ装置及び波形制御方法
　本形態は、レーザ装置及び波形制御方法に関する。
　近年、レーザ装置の大出力化が進み、１パルス当たりのエネルギーが１００Ｊを超え、かつ一定の繰り返し周波数を有する大出力レーザが開発されてきている。大出力レーザの応用技術の一つとして、例えばレーザピーニングと称されるレーザ加工方法がある。レーザピーニングは、パルスレーザを金属などの被加工物の表面に照射することで金属表面にプラズマを生成し、プラズマ圧力によって生じた衝撃波で金属を塑性変形させるものである（例えば特許文献１参照）。
　大出力レーザの応用にあたっては、出力されるパルスの強度時間波形に制御することが求められる。例えばレーザピーニングにおいては、パルスの強度時間波形によって被加工物の表面で生じる衝撃波の状態が変化することが考えられる。パルスの強度時間波形を制御する技術として、例えば特許文献２，３及び非特許文献１では、光増幅部による強度時間波形の歪みが相殺されるように、光増幅部に入力される光（種光）の強度時間波形或いは光増幅部の利得特性の制御がなされている。
特開昭５８－２０７３２１号公報 特公平７－９５６０７号公報 特開平７－３３５９６０号公報
S. Banerjee, et al, "100 J-level nanosecond pulsed diode pumped solid state laser", Optics Letters, Vol. 41, No.9, May 1, 2016
　種光が入力される光増幅部は、波長に対する利得特性を有している。このため、一般には、利得がピークとなる波長を有する種光が光増幅部に入力される。しかしながら、このような手法では、種光の成分のうち、時間的に先に伝搬する成分が高い利得によって大きく増幅されることとなる。光増幅部において高い利得で増幅がなされた後、短時間の間に同等の利得で増幅可能なエネルギーを蓄積させることは困難である。したがって、時間的に後に伝搬する成分は、時間的に先に伝搬する成分に比べて小さい利得しか得られず、光増幅部から出力される増幅光の強度時間波形が種光の強度時間波形に対して大きく歪んでしまうという問題が生じる。特に、光増幅器によって高い増幅度で種光の強度を増幅させる場合には、増幅光の強度時間波形の歪みが顕著なものとなる。上述した特許文献２，３及び非特許文献１の手法では、比較的単純な強度時間波形の制御は可能であるが、高い増幅度で種光を増幅させる場合には、得られる増幅光の強度時間波形の制御が不十分となるおそれがある。
　本形態は、上記課題の解決のためになされたものであり、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光を得ることが可能なレーザ装置、及び波形制御方法を提供することを目的とする。
　本形態の一側面に係るレーザ装置は、光増幅部への種光を出力する出力部を備えたレーザ装置であって、出力部は、光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として出力する光源部と、光源部から出力される種光の強度時間波形を制御する種光制御部とを有する。
　このレーザ装置では、光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として出力する。複数の波長の光を含む種光の強度時間波形を制御することにより、種光の成分のうち、光増幅部の利得のピークから外れた波長の光を時間的に先に光増幅部に入力させることができる。また、種光の成分のうち、光増幅部の利得のピーク若しくはピーク近傍の波長の光を時間的に後に光増幅部に入力させることができる。時間的に先に伝搬する成分と時間的に後に伝搬する成分との波長を異ならせることで、時間的に先に伝搬する成分が光増幅部に入力した際に光増幅部の利得が失われてしまう問題が解消されるため、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光を得ることが可能となる。
　また、レーザ装置は、出力部から出力される種光の強度を増幅させる光増幅部を更に備えていてもよい。この場合、種光制御部で任意の形状の強度時間波形に制御した種光を高い増幅度で増幅できる。
　また、光源部は、種光に含まれる各波長の光をそれぞれ出力する複数の光源と、複数の光源から出力された光を合波して種光を生成する一又は複数の合波部とによって構成されていてもよい。これにより、簡単な構成で光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として生成できる。
　また、光源は、半導体レーザであり、種光制御部は、半導体レーザの温度を制御する温度制御素子を含んでいてもよい。この場合、種光の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　また、光源は、固体レーザであり、種光制御部は、固体レーザの共振器を構成する出力ミラー含んでいてもよい。この場合、種光の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　また、光源は、ファイバレーザであり、種光制御部は、ファイバレーザの共振器を構成する回折格子を含んでいてもよい。この場合、種光の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　また、光源は、注入同期型Ｑスイッチレーザであり、種光制御部は、注入同期型Ｑスイッチレーザの発振に用いる種レーザの温度を制御する温度制御素子を含んでいてもよい。この場合、種光の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　また、光源部は、種光に含まれる複数の波長の光を出力する単一の光源によって構成されていてもよい。これにより、簡単な構成で光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として生成できる。
　また、光源は、モード同期レーザであり、種光制御部は、モード同期レーザの発振スペクトルの一部を取り出すバンドパスフィルタを含んでいてもよい。この場合、種光の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　また、本形態の一側面に係る波形制御方法は、光増幅部への種光の波形を制御する波形制御方法であって、光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として出力するステップと、種光の強度時間波形を制御するステップと、を備える。
　この波形制御方法では、光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光として出力する。複数の波長の光を含む種光の強度時間波形を制御することにより、種光の成分のうち、光増幅部の利得のピークから外れた波長の光を時間的に先に光増幅部に入力させることができる。また、種光の成分のうち、光増幅部の利得のピーク若しくはピーク近傍の波長の光を時間的に後に光増幅部に入力させることができる。時間的に先に伝搬する成分と時間的に後に伝搬する成分との波長を異ならせることで、時間的に先に伝搬する成分が光増幅部に入力した際に光増幅部の利得が失われてしまう問題が解消されるため、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光を得ることが可能となる。
　本形態によれば、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光を得ることが可能となる。
レーザ装置の一実施形態を示すブロック図である。 増幅器の利得特性と種光に含まれる光の波長との関係を示す図である。 （ａ）は種光の強度時間波形の一例を示す図であり、（ｂ）は種光を増幅して得られた増幅光の強度時間波形の一例を示す図である。 出力部の構成の一例を示す図である。 光源の構成の一例を示す図である。 光増幅部の構成の一例を示す図である。 図１に示したレーザ装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、波形制御の比較例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、波形制御の実施例を示す図である。 光源の構成の変形例を示す図である。 光源の構成の別の変形例を示す図である。 光源の構成の更に別の変形例を示す図である。 光源の構成の更に別の変形例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本形態の一側面に係るレーザ装置及び波形制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
［レーザ装置の概略及び全体構成］
　図１は、レーザ装置の一実施形態を示すブロック図である。同図に示すように、レーザ装置１は、出力部１１と、光増幅部１２と、種光制御部１３とを備えて構成されている。このレーザ装置１は、出力部１１から出力する種光Ｌ１を光増幅部１２で増幅して増幅光Ｌ２を出力する大出力レーザ装置である。レーザ装置１は、例えばレーザピーニングといったレーザ加工技術に用いられる。レーザ装置１は、例えば１パルス当たりのエネルギーが１ｎＪに満たない種光Ｌ１を１００Ｊ以上に増幅し、かつ０．１Ｈｚ程度の繰り返し周波数をもって出力することが可能となっている。
　このレーザ装置１では、光増幅部１２に入力される種光Ｌ１の強度時間波形に対する増幅光Ｌ２の強度時間波形の歪みの抑制のため、種光Ｌ１の強度時間波形の制御が実行される。より具体的には、レーザ装置１では、図２に示すように、光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光によって種光Ｌ１が生成される。図２に示す例では、光増幅部１２の利得のピークに近い波長から順に、λ１，λ２，λ３，λ４の４つの波長の光が種光Ｌ１の生成に用いられている。
　図３（ａ）は、種光の強度時間波形の一例を示す図である。同図の例では、種光Ｌ１の強度時間波形は、全体として矩形状をなし、時間的に先に伝搬する成分の強度が時間的に後に伝搬する成分の強度よりも低くなっている。また、種光Ｌ１の強度時間波形は、種光Ｌ１に含まれる４つの波長の光によって時間的に４つに区分されている。ここでは、時間的に先に伝搬する成分が光増幅部１２の利得のピークから遠い波長の光によってλ４，λ３の順に構成され、時間的に後に伝搬する成分が光増幅部１２の利得のピークに近い波長の光によってλ２，λ１の順に構成されている。
　図３（ｂ）は、種光を増幅して得られた増幅光の強度時間波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示した種光Ｌ１を光増幅部１２に入力する場合、種光Ｌ１の成分のうち、光増幅部１２の利得のピークから外れた波長λ４，λ３の光が時間的に先に光増幅部１２に入力され、光増幅部１２の利得のピーク若しくはピーク近傍の波長λ２，λ１の光が時間的に後に光増幅部１２に入力されることとなる。このように、時間的に先に伝搬する成分と時間的に後に伝搬する成分との波長を異ならせることで、時間的に先に伝搬する成分が光増幅部１２に入力した際に光増幅部１２の利得が失われてしまう問題が解消される。光増幅部１２による増幅度に応じて種光Ｌ１に含まれる個々の波長成分の強度、時間幅、タイミング等を独立して制御することにより、図３（ｂ）に示す例のように、増幅光Ｌ２の強度時間波形に歪みが生じることを大幅に低減でき、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光Ｌ２を得ることが可能となる。
　以下、上述した波形制御を実行するレーザ装置１の各構成要件について詳細に説明する。
　図１に示すように、出力部１１は、光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光Ｌ１として出力する部分であり、光源部１４を有している。光源部１４は、図４に示すように、種光Ｌ１に含まれる各波長の光をそれぞれ出力する複数（ここでは４体）の光源２１と、一又は複数のカプラ（合波部）２２によって構成されている。カプラ２２は、例えば１：１カプラである。
　光源２１は、図５に示すように、例えば分布帰還型の半導体レーザ２３である。光源２１のそれぞれから出力される光の強度及びタイミングは、種光制御部１３からの制御信号に基づいて制御される。また、光源２１のそれぞれから出力される光の波長の制御に関し、各光源２１には、ペルチェ素子（温度制御素子）２４が取り付けられている。ペルチェ素子２４は、光源部１４から出力される種光Ｌ１の強度時間波形を制御する種光制御部１３の一部を構成する。ペルチェ素子２４の動作は、種光制御部１３からの制御信号に基づいて制御される。
　光源２１として半導体レーザ２３を用いる場合、半導体レーザ２３から出力する光の波長は、温度依存性を有する。したがって、ペルチェ素子２４によって半導体レーザ２３の温度を制御することにより、半導体レーザ２３から出力する光の波長を制御することができる。室温（２５℃）での半導体レーザ２３からの出力波長は、約１０６４．９ｎｍであり、温度変化１℃当たりの波長変化量は、約０．１５ｎｍである。ペルチェ素子２４によって温度制御された各光源２１からの光をカプラ２２によって合波することにより、光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光が出力部１１から出力される。
　光増幅部１２は、出力部１１から出力される種光Ｌ１の強度を増幅させる部分であり、一段又は多段の光増幅器を備えて構成されている。本実施形態では、図６に示すように、光増幅部１２は、光ファイバ増幅器３１と、固体増幅器３２と、光ファイバの励起用光源（不図示）とを有している。光ファイバ増幅器３１は、例えば光ファイバのコアの少なくとも一部にＹｂ（イッテルビウム）などの希土類元素を利得媒質として添加したものである。光ファイバ増幅器３１の前後には、アイソレータ３３が光学的に接続されている。また、後段のアイソレータ３３の後段には、固体増幅器３２の利得特性に応じた透過帯域を有するバンドパスフィルタ３４が光学的に接続されている。バンドパスフィルタ３４を通過した光は、コネクタ３５から出射し、コリメータレンズ３６によって平行光化されて固体増幅器３２側に入射する。
　固体増幅器３２は、例えばＮｄなどの希土類元素を添加したガラス、或いはＮｄなどの希土類元素を添加したＹＡＧを利得媒質として有するものである。固体増幅器３２の前後には、光ファイバ増幅器３１と同様に、アイソレータ３７が光学的に接続されている。また、固体増幅器３２の前後には、当該固体増幅器３２による多重回増幅を実施するためのループ光学系３８が設けられている。ループ光学系３８は、例えば一対の偏光ビームスプリッタ３９，３９、一対のミラー４０，４０、電気光学変調器４１、及びλ／２波長板４２を含んで構成されている。光ファイバ増幅器３１から固体増幅器３２に入射した光は、固体増幅器３２及びループ光学系３８の協働によって多重回増幅され、増幅光Ｌ２となってレーザ装置１から外部に出力する。
　増幅光Ｌ２の一部は、図１に示すように、増幅光Ｌ２の強度時間波形のモニタリングのため、ミラー１６によって光検出部１７に導光される。光検出部１７としては、例えばフォトダイオード、バイプラナ光電管などが用いられる。光検出部１７は、増幅光Ｌ２の一部を検出し、検出結果情報を種光制御部１３に出力する。
　種光制御部１３は、光源部１４から出力される種光Ｌ１の強度時間波形を制御する部分である。種光制御部１３は、物理的には、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、及びＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部、ディスプレイ等の表示部を備えて構成されたコンピュータである。かかるコンピュータとしては、例えばパーソナルコンピュータ、クラウドサーバ、スマートデバイス（スマートフォン、タブレット端末など）などが挙げられる。コンピュータは、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、種光Ｌ１の強度時間波形を制御する機能を実行する。
　より具体的には、種光制御部１３は、増幅光Ｌ２の強度時間波形の目標設定の入力を受け付け、入力された目標設定（以下、設定される波形を「目標波形」と称す）に基づいて種光Ｌ１の強度時間波形及び波長区分を設定する（図３（ａ）参照）。また、種光制御部１３は、光検出部１７から出力される検出結果情報を受け取り、検出結果情報に基づいて、増幅光Ｌ２の強度時間波形が目標の強度時間波形に近づくように光源部１４に制御信号を出力し、各光源２１のそれぞれから出力される光の強度、タイミング、及び波長を制御する。
［レーザ装置の動作］
　次に、レーザ装置１の動作について説明する。図７は、レーザ装置の動作を示すフローチャートである。同図に示すように、レーザ装置１では、まず、増幅光Ｌ２の強度時間波形の目標設定がなされる（ステップＳ０１）。次に、増幅光Ｌ２の目標波形に基づいて、種光Ｌ１の強度時間波形及び波長区分を設定する（ステップＳ０２）。種光Ｌ１の強度時間波形は、例えば増幅光Ｌ２の目標波形の相似形となるように設定される。また、種光Ｌ１の波長区分は任意に設定可能であるが、一例として、設定された種光Ｌ１の強度時間波形の変曲点に基づいて、光増幅部１２の利得のピークから遠い波長ほど時間的に先となるように設定される。なお、図３（ａ）に示した例では、種光Ｌ１の波長区分同士が互いに重複していないが、各波長区分同士を一部重複させるようにしてもよい。
　種光Ｌ１の設定の後、出力部１１から種光Ｌ１が出力されると共に、光増幅部１２から出力された増幅光Ｌ２の一部が光検出部１７によって検出される（ステップＳ０３）。初期状態では、種光Ｌ１を構成する各光源２１の光の波長をいずれも光増幅部１２の利得のピークに一致させておいてもよい。次に、検出された増幅光Ｌ２の強度時間波形が目標設定を満足しているか否かが判断される（ステップＳ０４）。当該判断は、例えば種光制御部１３において、増幅光Ｌ２の目標波形とモニタ中の強度時間波形とをそれぞれ規格化し、これらの間の誤差の閾値に基づいて実行される。
　ステップＳ０４において、検出された増幅光Ｌ２の強度時間波形が目標設定を満足していないと判断された場合、種光Ｌ１の強度時間波形が制御される（ステップＳ０５）。すなわち、増幅光Ｌ２の強度時間波形が目標の強度時間波形に近づくように光源部１４に制御信号が出力され、各光源２１のそれぞれから出力される光の強度、タイミング、及び波長が制御される。ステップＳ０４において、検出された増幅光Ｌ２の強度時間波形が目標設定を満足していると判断された場合、波形制御処理が終了する。
［波形制御の具体例］
　続いて、種光Ｌ１の波形制御の具体例について説明する。図８は、波形制御の比較例を示す図である。比較例では、光源２１として単体の半導体レーザ２３を用い、光増幅部１２の利得のピークが１０６４．２ｎｍであるのに対し、発振波長λＡが１０６４．２ｎｍとなるように、ペルチェ素子２４による半導体レーザ２３の温度制御を行った。すなわち、比較例では、λＡの単一波長によって種光Ｌ１を生成した。種光Ｌ１の１パルス当たりのエネルギーは、２．８ｎＪとした。種光Ｌ１の強度時間波形は、図８（ａ）に示すとおりであり、時間的に先に伝搬する成分が強度の比較的低い矩形状をなし、時間的に後に伝搬する成分が比較的強度の高いガウシアン形状をなしている。
　図８（ｂ）は、比較例の種光Ｌ１を光増幅部１２で増幅した増幅光Ｌ２の強度時間波形を示す図である。増幅度は、約５．８×１０８であり、増幅光Ｌ２の１パルス当たりのエネルギーは、約１．６Ｊとなった。一方、比較例では、単一の波長λＡで種光Ｌ１を生成しているため、時間的に先に伝搬する成分が高い利得によって大きく増幅され、時間的に後に伝搬する成分が時間的に先に伝搬する成分に比べて小さい利得しか得られないという問題が生じた。このため、種光Ｌ１の強度時間波形では矩形状をなしていた部分が、増幅光Ｌ２の強度時間波形では急峻なピークを描くように大きく歪んでしまった結果となった。
　図９は、波形制御の実施例を示す図である。実施例では、光源２１として２体の半導体レーザ２３を用い、光増幅部１２の利得のピークが１０６４．２ｎｍであるのに対し、一方の発振波長λＢが１０６４．５ｎｍ、他方の発振波長λＣが１０６３．９ｎｍとなるように、ペルチェ素子２４による半導体レーザ２３の温度制御を行った。種光Ｌ１の１パルス当たりのエネルギーは、比較例と同様に、２．８ｎＪとした。種光Ｌ１の強度時間波形は、図９（ａ）に示すように、比較例と同様の形状をなしているが、時間的に先に伝搬する矩形状の部分が波長λＢの光で生成され、時間的に後に伝搬するガウシアン形状の部分が波長λＣの光で生成されている点で比較例と異なっている。
　図９（ｂ）は、実施例の種光Ｌ１を光増幅部１２で増幅した増幅光Ｌ２の強度時間波形を示す図である。増幅度は、約５．０×１０８であり、増幅光Ｌ２の１パルス当たりのエネルギーは、約１．４Ｊとなった。実施例では、光増幅部１２の利得のピークから外れた波長λＢの光が時間的に先に光増幅部１２に入力され、波長λＢとは異なる波長λＣの光が時間的に後に光増幅部１２に入力する。このように、時間的に先に伝搬する成分と時間的に後に伝搬する成分との波長を異ならせることで、時間的に先に伝搬する成分が光増幅部１２に入力した際に光増幅部１２の利得が失われてしまう問題が解消される。これにより、増幅光Ｌ２の強度時間波形の歪みが比較例に比べて大きく改善され、種光Ｌ１の強度時間波形と略同等の形状の強度時間波形を有する増幅光Ｌ２が得られた。
　以上のように、レーザ装置１では、光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光Ｌ１として出力し、当該種光Ｌ１の強度時間波形を制御する。これにより、高い増幅度で増幅を行う場合でも所望の強度時間波形を有する増幅光Ｌ２を得ることが可能となる。本実施形態では、レーザ装置１が出力部１１から出力される種光Ｌ１の強度を増幅させる光増幅部１２を備えている。これにより、種光制御部１３で任意の形状の強度時間波形に制御した種光を光増幅部１２によって高い増幅度で増幅できる。
　また、本実施形態では、種光Ｌ１に含まれる各波長の光をそれぞれ出力する複数の光源２１と、複数の光源２１から出力された光を合波して種光Ｌ１を生成する一又は複数のカプラ２２とによって光源部１４が構成されている。これにより、簡単な構成で光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光Ｌ１として生成できる。さらに、本実施形態では、光源２１は、半導体レーザ２３であり、種光制御部１３は、半導体レーザ２３の温度を制御するペルチェ素子２４を含んでいる。これにより、種光Ｌ１の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
［変形例］
　本形態は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、光ファイバ増幅器３１と固体増幅器３２とを組み合わせて光増幅部１２を構成しているが、複数の固体増幅器３２を組み合わせて光増幅部１２を構成してもよい。また、上記実施形態では、光源部を構成する複数の光源２１として半導体レーザ２３を例示したが、光源２１は、これに限られるものではない。
　光源２１は、例えば図１０に示すように、利得媒質５２を共振器ミラー５３，５３で挟んだ共振器５４を有する固体レーザ５１であってもよい（励起用光源は不図示）。この場合、レーザ光の出力側となる共振器ミラー５３は、種光制御部１３の一部を構成する。この出力側の共振器ミラー５３の透過率の波長依存性を光源２１ごとに異ならせることにより、光増幅部１２の利得範囲内で互いに異なる波長のレーザ光を各光源２１から出力させることができる。固体レーザ５１の後段には、電気光学変調器或いは音響光学変調器といった変調器が配置され、出力したレーザ光がパルス化される。
　また、光源２１は、例えば図１１に示すように、共振器６３を構成する一対の回折格子６２，６２を有するファイバレーザ６１であってもよい（励起用光源は不図示）。この場合、レーザ光の出力側となる回折格子６２は、種光制御部１３の一部を構成する。この出力側の回折格子６２の透過率の波長依存性を光源２１ごとに異ならせることにより、光増幅部１２の利得範囲内で互いに異なる波長のレーザ光を各光源２１から出力させることができる。ファイバレーザ６１の後段には、電気光学変調器或いは音響光学変調器といった変調器６４が配置され、出力したレーザ光がパルス化される。
　また、光源２１は、例えば図１２に示すように、注入同期型Ｑスイッチレーザ７１であってもよい（励起用光源は不図示）。注入同期型Ｑスイッチレーザ７１は、例えば利得媒質７２、電気光学素子７３、及び偏光子７４を共振器ミラー７５，７５で挟んだ共振器７６を有している。また、共振器７６の外部には、注入同期型Ｑスイッチレーザ７１の発振に用いる種レーザ７７が配置されている。種レーザ７７から出力された光は、アイソレータ７８を経てミラー７９で反射し、偏光子７４を介して共振器７６内に導光される。
　種レーザ７７は、例えばペルチェ素子８０といった温度制御素子によって温度制御が可能な半導体レーザである。この場合、ペルチェ素子８０は、種光制御部１３の一部を構成する。ペルチェ素子８０によって種レーザ７７の温度を制御することにより、種レーザ７７から出力する光の波長を制御することができる。注入同期型Ｑスイッチレーザ７１から出力する光の波長は、種レーザ７７の波長に応じて変化するため、種レーザ７７の温度を制御することで、光増幅部１２の利得範囲内で互いに異なる波長のレーザ光を各光源２１から出力させることができる。以上のような各変形例においても、種光Ｌ１の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　上記実施形態では、光源部１４を複数の光源２１とカプラ２２とによって構成しているが、カプラ２２を省き、種光Ｌ１に含まれる複数の波長の光を出力する単一の光源２１によって光源部１４を構成してもよい。この場合、光源２１として、例えば図１３に示すように、モード同期レーザ８１を用いることができる。モード同期レーザ８１の後段側には、種光制御部１３の一部を構成する素子として、互いに帯域の異なる複数のバンドパスフィルタ８２が配置されている。各バンドパスフィルタ８２によってモード同期レーザ８１から出力される光に含まれるスペクトルの一部をそれぞれ取り出すことで、光増幅部１２の利得範囲内で互いに異なる波長のレーザ光を各光源２１から出力させることができる。
　なお、この構成を採用する場合には、例えば各バンドパスフィルタ８２から出力する光に互いに異なる光路差を付与することで、波長の異なる光のタイミングを制御することが可能となる。光路差は、例えばバンドパスフィルタ８２を含む光学系に長さの異なる光ファイバを用いることによって形成してもよく、コーナキューブ等を用いた遅延回路によって形成してもよい。かかる変形例においても、簡単な構成で光増幅部１２の利得範囲内となる複数の波長を含む光を種光Ｌ１として生成できる。また、種光Ｌ１の強度時間波形の制御を精度良く実施できる。
　１…レーザ装置、１１…出力部、１２…光増幅部、１３…種光制御部、１４…光源部、２１…光源、２２…カプラ（合波部）、２３…半導体レーザ、２４…ペルチェ素子（温度制御素子）、５１…固体レーザ、５３…共振器ミラー（出力ミラー）、５４…共振器、６１…ファイバレーザ、６２…回折格子、６３…共振器、７１…注入同期型Ｑスイッチレーザ、７７…種レーザ、８０…ペルチェ素子（温度制御素子）、８１…モード同期レーザ、８２…バンドパスフィルタ、Ｌ１…種光。

Claims (10)

  1. 　光増幅部への種光を出力する出力部を備えたレーザ装置であって、
    　前記出力部は、前記光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を前記種光として出力する光源部と、前記光源部から出力される前記種光の強度時間波形を制御する種光制御部とを有する、レーザ装置。
  2. 　前記出力部から出力される前記種光の強度を増幅させる光増幅部を更に備える、請求項１記載のレーザ装置。
  3. 　前記光源部は、前記種光に含まれる各波長の光をそれぞれ出力する複数の光源と、前記複数の光源から出力された光を合波して前記種光を生成する一又は複数の合波部とによって構成されている、請求項１又は２記載のレーザ装置。
  4. 　前記光源は、半導体レーザであり、
    　前記種光制御部は、前記半導体レーザの温度を制御する温度制御素子を含む、請求項３記載のレーザ装置。
  5. 　前記光源は、固体レーザであり、
    　前記種光制御部は、前記固体レーザの共振器を構成する出力ミラーを含む、請求項３記載のレーザ装置。
  6. 　前記光源は、ファイバレーザであり、
    　前記種光制御部は、前記ファイバレーザの共振器を構成する回折格子を含む、請求項３記載のレーザ装置。
  7. 　前記光源は、注入同期型Ｑスイッチレーザであり、
    　前記制御部は、前記注入同期型Ｑスイッチレーザの発振に用いる種レーザの温度を制御する温度制御素子を含む、請求項３記載のレーザ装置。
  8. 　前記光源部は、前記種光に含まれる複数の波長の光を出力する単一の光源によって構成されている、請求項１又は２記載のレーザ装置。
  9. 　前記光源は、モード同期レーザであり、
    　前記制御部は、前記モード同期レーザの発振スペクトルの一部を取り出すバンドパスフィルタを含む、請求項８記載のレーザ装置。
  10. 　光増幅部への種光の波形を制御する波形制御方法であって、
    　前記光増幅部の利得範囲内となる複数の波長を含む光を前記種光として出力するステップと、
    　前記種光の強度時間波形を制御するステップと、を備えた波形制御方法。
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