レーザ装置
【課題】増幅光の出力を安定化させることのできるレーザ装置を提供する。
【解決手段】このレーザ装置は、希土類ドープ光ファイバ２１を高励起状態に励起させることの可能な基準レーザ出力を有する第１励起用半導体レーザ２２と、第１励起用半導体レーザ２２よりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザ２３とを備える。そして、信号用半導体レーザ１０からレーザ光をパルス発振する前に、第２励起用半導体レーザ２３から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ２１を予備励起させる。また、信号用半導体レーザ１０からレーザ光を出射する際に、第１励起用半導体レーザ２２から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ２１を励起させる。ここでは、第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時に、そのレーザ出力を基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、基準レーザ出力まで低下させる。
【解決手段】このレーザ装置は、希土類ドープ光ファイバ２１を高励起状態に励起させることの可能な基準レーザ出力を有する第１励起用半導体レーザ２２と、第１励起用半導体レーザ２２よりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザ２３とを備える。そして、信号用半導体レーザ１０からレーザ光をパルス発振する前に、第２励起用半導体レーザ２３から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ２１を予備励起させる。また、信号用半導体レーザ１０からレーザ光を出射する際に、第１励起用半導体レーザ２２から出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバ２１を励起させる。ここでは、第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時に、そのレーザ出力を基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、基準レーザ出力まで低下させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーザ装置としては、例えばレーザ光の照射により加工対象物にマーキングを行うレーザ加工装置が実用されている。この装置では、信号用半導体レーザからレーザ光がパルス発振されるとともに、このレーザ光が、光増幅部として機能する希土類ドープ光ファイバに入射される。希土類ドープ光ファイバは、励起用半導体レーザから出射されるレーザ光により高励起状態に励起されている。よって、信号用半導体レーザから希土類ドープ光ファイバに入射されたレーザ光は、希土類ドープ光ファイバを通過する際に増幅されるとともに、その出射端面から増幅光として出射される。この増幅光は、収束レンズを介してワーク上に集光され、この集光された増幅光がワークの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
【０００３】
ところで、このようなレーザ加工装置では、マーキング開始時に希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させようとすると、実際に高励起状態に励起されるまでにある程度の時間を要する。したがって、マーキング開始時にレーザ加工装置から出射される増幅光の第１パルスで十分な出力を得られない場合があり、マーキングの品質が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来のレーザ加工装置では、例えば特許文献１に見られるように、希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させることの可能なレーザ出力（基準レーザ出力）を有する第１励起用半導体レーザと、同第１励起用半導体レーザよりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザとを設けるようにしている。そして、図７に示すように、時刻ｔ１０でレーザ加工装置に設けられたスイッチがオン操作されたとすると、図７（ｂ）に示すように、その時点で第２励起用半導体レーザのみが低レーザ出力Ｌｅでレーザ光を連続発振する。これにより、第２励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバがマーキングの不可能な状態にて予備励起される。その後、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１１で第１励起用半導体レーザが基準レーザ出力Ｌｄでレーザ光を連続発振するとともに、図７（ｄ）に示すように、同時刻ｔ１１で信号用半導体レーザがレーザ光をパルス発振する。このとき、既に予備励起されている希土類ドープ光ファイバは、第１励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって高励起状態まで即座に励起される。よって、図７（ｅ）に示すように、増幅光の第１パルスＰ２０で十分な出力Ｌｆを確保することができるため、マーキングの品質を高めることが可能となる。なお、図７（ｃ）は、希土類ドープ光ファイバの励起に利用されるレーザ光源の総レーザ出力を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開３４１１８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、信号用半導体レーザからレーザ光が出射される前に希土類ドープ光ファイバを予め予備励起させておくこととすれば、増幅光の第１パルスＰ２０で十分な出力Ｌｆを確保することができるようにはなる。ただし、発明者による増幅光の出力計測実験では、図７（ｅ）に示すように、第２パルス２１以降の数パルスの出力が所定出力Ｌｆよりも低下することが確認されている。このような増幅光の出力低下は、主に、以下のような原因によるものと考えられている。
【０００７】
・予備励起の際に希土類ドープ光ファイバに蓄積されたエネルギの多くは、信号用半導体レーザから出射されるレーザ光の第１パルスを増幅する際に消費されるため、第２パルス以降の初期パルスを十分に増幅することができないこと。
【０００８】
・希土類ドープ光ファイバの蛍光寿命により、第１励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバを予備励起状態から高励起状態まで遷移させるまでにある程度の時間を要すること。
【０００９】
・信号用半導体レーザにおいて高繰り返しパルス動作を行う場合、希土類ドープ光ファイバに極めて短い周期でパルス光が入射されるため、希土類ドープ光ファイバに蓄積されたエネルギが消費され易くなる。このため、特に予備励起状態から高励起状態への励起過渡段階では、希土類ドープ光ファイバに蓄積されているエネルギが不足気味となり易いこと。
【００１０】
このように、こうしたレーザ加工装置では、増幅光の出力を安定化させるといった点で、なお改良の余地を残すものとなっている。
なお、このような課題は、レーザ光の照射により加工対象物にマーキング、穴あけ、切断及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に共通する課題である。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、増幅光の出力を安定化させることのできるレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、信号用レーザ光源からパルス発振されるレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するに際し、前記光増幅部を励起させる励起用レーザ光源として、基準レーザ出力を有する第１励起用レーザ光源と、該第１励起用レーザ光源よりも低いレーザ出力を有する第２励起用レーザ光源とを備えて、前記信号用レーザ光源からレーザ光をパルス発振する前に、前記第２励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を予備励起させるとともに、前記信号用レーザ光源からレーザ光を出射する際に、前記第１励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させるレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源がレーザ光の出射を開始することを条件に、同第１励起用レーザ光源のレーザ出力を前記基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、前記基準レーザ出力まで低下させるようにしたことを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始に伴って第１励起用レーザ光源のレーザ出力が高レーザ出力に設定されるため、光増幅部は高励起状態への励起開始に伴って強く励起される。これにより、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスがより大きく増幅されるため、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保することが可能となる。よって、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源における前記高レーザ出力への設定が、前記第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始時に行われることを要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、第１励起用レーザ光源においてレーザ光の出射が開始されるときに、そのレーザ出力が高レーザ出力に設定されるため、光増幅部の高励起状態への励起が開始される際に光増幅部が強く励起される。これにより、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスをより効果的に増幅することができるため、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保する上で有効となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源のレーザ出力の前記高レーザ出力から前記基準レーザ出力までの低下が、同レーザ出力の漸減処理として行われることを要旨とする。
【００１７】
同構成によれば、先の図７（ｅ）に例示した増幅光の出力の低下分を補うかたちで光増幅部を励起させることができるため、増幅光の出力をより安定化させることができるようになる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置において、前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射が、前記第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われることを要旨とする。
【００１９】
同構成によるように、信号用レーザ光源からのレーザ光の第１パルスの出射を、第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行うようにした場合、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光の第１パルスは、予備励起の際に光増幅部に蓄積されたエネルギによって増幅されるため、増幅光の第１パルスで十分な出力を確保することが可能である。これにより、十分な出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかるレーザ装置によれば、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態のレーザ加工装置によるマーキング処理の手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、同実施形態のレーザ加工装置についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、従来のレーザ加工装置についてその動作例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態にかかるレーザ加工装置は、レーザ光の照射によりワークに文字や図形等をマーキングするものである。はじめに、図１を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の概要について説明する。
【００２３】
図１に示すように、このレーザ加工装置では、ユーザが入力部３に文字や図形等を入力すると、レーザ生成部１において生成されたレーザ光がヘッド部２を介してワークＷに照射されて、文字や図形等がワークＷにマーキングされる。
【００２４】
レーザ生成部１は、赤外線レーザをパルス発振する信号用レーザ光源としての信号用半導体レーザ１０と、同半導体レーザ１０から出射されたレーザ光を増幅する増幅器２０とを備えている。信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、光ファイバ２６ａを介して増幅器２０に入力されて増幅された後、同増幅器２０の後端に設けられた光ファイバ２６ｄを介して増幅光としてヘッド部２に入射される。
【００２５】
増幅器２０は、例えば希土類元素であるイットリビウム（Ｙｂ）を含むガラスファイバからなる希土類ドープ光ファイバ２１と、該光ファイバ２１をマーキングの可能な高励起状態に励起させるレーザ出力を有する第１励起用半導体レーザ２２とを備えている。また、増幅器２０は、第１励起用半導体レーザ２２よりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザ２３を備えている。なお、本実施形態では、希土類ドープ光ファイバ２１が光増幅部となっている。また、第１及び第２の励起用半導体レーザ２２，２３が第１及び第２の励起用レーザ光源となっている。
【００２６】
第１励起用半導体レーザ２２は、光ファイバ２６ｃを介して希土類ドープ光ファイバ２１にレーザ光を入射する。また、第２励起用半導体レーザ２３は、光ファイバ２６ｂを介して希土類ドープ光ファイバ２１にレーザ光を入射する。
【００２７】
一方、希土類ドープ光ファイバ２１は、図示しないボビンに多数回巻回されることにより所要長の光路が確保された構造を有している。なお、同図では、希土類ドープ光ファイバ２１において入射端２１ａから出射端２１ｂに向かう方向を矢印ａで示している。希土類ドープ光ファイバ２１の入射端２１ａ及び出射端２１ｂには、第１及び第２の光結合部２４，２５がそれぞれ設けられている。
【００２８】
第１光結合部２４には、信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ａを介して入射されるとともに、第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ｂを介して入射される。第１光結合部２４は、信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光、及び第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ２１の入射端２１ａに矢印ａで示す方向にそれぞれ入射させる。そして、第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光が第１光結合部２４を介して希土類ドープ光ファイバ２１に入射されることにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキングの不可能な低励起状態にて予備励起される。
【００２９】
一方、第２光結合部２５には、希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂから出射されたレーザ光が入射されるとともに、第１励起用半導体レーザ２２から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ｃを介して入射される。第２光結合部２５は、第１励起用半導体レーザ２２から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂに矢印ａで示す方向と逆の方向に入射させる。これにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキング可能な高励起状態に励起される。また、第２光結合部２５は、希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂから出射されたレーザ光（増幅光）を光ファイバ２６ｄを介してヘッド部２に出射する。
【００３０】
なお、光ファイバ２６ａには、レーザ光を矢印ａで示す方向にのみ通過させる光アイソレータ２７が設けられている。すなわち、この光アイソレータ２７によって、光ファイバの接合部分やレーザ反射面で反射された光が信号用半導体レーザ１０に逆流して同半導体レーザ１０が損傷することが防止されている。
【００３１】
一方、ヘッド部２は、レーザ生成部１の光ファイバ２６ｄから出射される増幅光を平行光あるいは収束光に絞るコリメータレンズ４０を備えている。コリメータレンズ４０を通じて絞られた増幅光は、ヘッド部２に設けられた光走査機構４１によって所要の方向に反射される。光走査機構４１は、増幅光を反射する２つのガルバノミラーを有して構成されるものであって、各ガルバノミラーの傾斜角度を変化させることにより、コリメータレンズ４０を通じて絞られた増幅光を所要の方向に走査させるものである。光走査機構４１にて反射された増幅光は、集光レンズ４２によりスポットレーザ光に絞り込まれる。そして、絞り込まれた増幅光がワークＷの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
【００３２】
また、入力部３は、上述のように、ワークＷに印字する文字や図形等が入力される部分であるとともに、ユーザによってマーキングの開始及び停止などの操作が行われる部分でもある。入力部３は、文字や図形などが入力されると、その入力情報を出力する。また、入力部３は、マーキング開始操作及び停止操作が行われると、そのことを示す操作信号を出力する。そして、これら入力部３の出力は、マイクロコンピュータを中心に構成された制御部５に取り込まれる。
【００３３】
制御部５は、入力部３の出力に基づきドライバ３０〜３２を通じて半導体レーザ１０，２２，２３の供給電流量をそれぞれ制御することで、各半導体レーザ１０，２２，２３の駆動、停止、並びにレーザ出力を制御する。また、制御部５は、光走査機構４１の駆動も制御する。具体的には、制御部５は、ワークＷに印字する文字や図形等の入力情報が入力部３から送信されると、これを内蔵するメモリ５ａに記憶させる。その後、入力部３から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことを検知すると、まず、ドライバ３２を介して第２励起用半導体レーザ２３を駆動させることにより、希土類ドープ光ファイバ２１を所定時間だけ予備励起させる。その後、メモリ５ａに記憶された入力情報に基づき、ドライバ３０，３１を介して信号用半導体レーザ１０及び第１励起用半導体レーザ２２を駆動させるとともに、光走査機構４１を駆動させることにより、文字や図形等をワークＷにマーキングする。
【００３４】
次に、図２を参照して、マーキングを行う処理の手順について説明する。なお、図２に示す処理は、入力部３から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことを検知したときに実行される。なお、基準レーザ出力Ｌａ１は、増幅光の出力に基づき設定されるものであって、希土類ドープ光ファイバ２１をマーキングの可能な高励起状態に励起させることの可能なレーザ出力を示す。
【００３５】
同図２に示すように、この処理では、まず、ドライバ３２を介して第２励起用半導体レーザ２３から低レーザ出力Ｌｂでレーザ光を連続発振させるとともに（ステップＳ１）、第１所定時間Ｔａが経過したか否かが監視される（ステップＳ２）。なお、低レーザ出力Ｌｂは、基準レーザ出力Ｌａ１よりも低い値であって、希土類ドープ光ファイバ２１をマーキングの不可能な低励起状態に励起させることの可能な値に設定されている。また、第１所定時間Ｔａは、上記基準レーザ出力Ｌａ１の大きさに依存して決定されるものであって、増幅光の第１パルスで十分な出力を確保することができるように予めの実験などを通じて設定されている。そして、第１所定時間Ｔａが経過した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、信号用半導体レーザ１０からレーザ光をパルス発振させた後（ステップＳ３）、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２所定時間Ｔｂが経過したか否かが監視される（ステップＳ４）。なお、第２所定時間Ｔｂは、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２パルスが出射されるまでの期間よりも短い時間に設定されている。そして、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２所定時間Ｔｂが経過した場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第１励起用半導体レーザ２２から高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光を連続発振させる（ステップＳ５）。また、続くステップＳ６の処理として、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を第３所定時間Ｔｃかけて基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させる（ステップＳ６）。その後、マーキングが完了したか否かが監視されて（ステップＳ７）、マーキングが完了した場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、各半導体レーザ１０，２２，２３の発振が停止される（ステップＳ８）。
【００３６】
次に、図３を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の動作例（作用）について説明する。
図３に示すように、例えば時刻ｔ１でユーザが入力部３に対してマーキング開始操作を行ったとすると、図３（ｂ）に示すように、第２励起用半導体レーザ２３が低レーザ出力Ｌｂでレーザ光を連続発振する。これにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキング不可能な低励起状態に励起される。そして、時刻ｔ１から第１所定時間Ｔａが経過した時刻ｔ２の時点で、増幅光の第１パルスで十分な出力Ｌｃを確保することが可能なレベルまで希土類ドープ光ファイバ２１が励起される。そして、本実施形態のレーザ加工装置では、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ２で信号用半導体レーザ１０がレーザ光のパルス発振を開始する。このとき、信号用半導体レーザ１０から出射されるレーザ光の第１パルスＰ１０は、予備励起の際に希土類ドープ光ファイバ２１に蓄積されたエネルギによって増幅されるため、図３（ｅ）に示すように、増幅光の第１パルスＰ１で十分な出力Ｌｃを確保することができる。
【００３７】
また、信号用半導体レーザ１０からレーザ光の第１パルスＰ１０が出射された時点から第２所定時間Ｔｂが経過した時刻ｔ３の時点で、すなわち同半導体レーザ１０の第１パルスＰ１０の出射から第２パルスＰ１１の出射までの間に、図３（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２が高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光を連続発振する。これにより、時刻ｔ３から希土類ドープ光ファイバ２１が高励起状態に励起される。そして、時刻ｔ３から第３所定時間Ｔｃが経過したｔ４までの期間、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力が高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下した後、基準レーザ出力Ｌａ１で保持される。このとき、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ３で励起光源の総レーザ出力が特に強くなるため、希土類ドープ光ファイバ２１が高励起状態への励起開始時に特に強く励起されることとなる。このため、信号用半導体レーザ１０から出射されるレーザ光の第２パルスＰ１１以降の初期パルスをより大きく増幅することができる。また、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させることとすれば、先の図７（ｅ）に例示した増幅光の出力の低下分を補うかたちで希土類ドープ光ファイバ２１を励起させることもできる。よって、図３（ｅ）に示すように、増幅光の第２パルスＰ２以降の初期パルスでも十分な出力Ｌｃを確保することができるため、増幅光の出力を安定化させることができる。
【００３８】
なお、その後、時刻ｔ５でマーキングが完了したとすると、図３（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、その時点で各半導体レーザ１０，２２，２３の発振が停止される。
以上説明したように、本実施形態にかかるレーザ加工装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
【００３９】
（１）第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時に、そのレーザ出力を基準レーザ出力Ｌａ１よりも高い高レーザ出力Ｌａ２に設定した後、基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させることとした。これにより、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保することができるため、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【００４０】
（２）第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させるにあたり、同レーザ出力を漸次低下させることとした。これにより、先の図７（ｅ）に励起した増幅光の出力の低下分を補うかたちで希土類ドープ光ファイバ２１を励起させることができるため、増幅光の出力をより安定化させることができるようになる。
【００４１】
（３）信号用半導体レーザ１０からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射を、第１励起用半導体レーザ２２からレーザ光が出射されるよりも前に行うこととした。これにより、十分なレーザ出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
【００４２】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させる方法として、例えば図４及び図５に示すような方法を採用してもよい。すなわち、図４（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力をパルス状に変化させてもよい。また、図５（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を階段状に変化させてもよい。このような構成であっても、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスをより大きく増幅することができるため、増幅高の出力を安定化させることが可能である。
【００４３】
・また、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させる方法として、例えば図６に示すような方法を採用してもよい。すなわち、図６（ａ）に示すように、時刻ｔ３で第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射を開始したとき、そのレーザ出力を基準レーザ出力Ｌａ１に一旦設定する。そして、時刻ｔ３から所定時間Ｔｄが経過した時刻ｔ６の時点で、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２に設定するとともに、その時点から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させる。このような構成は、上記実施形態の方法、すなわち第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時にそのレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２に設定するといった方法を採用したときに、増幅光の第１パルスや第２パルスの出力が大きくなり過ぎる場合に有効である。
【００４４】
・信号用半導体レーザ１０からレーザ光の出射を開始する時期を、第１励起用半導体レーザ２２から高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光が出射されたとき、あるいはそれ以降に設定してもよい。
【００４５】
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ加工装置を、２つの励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することとしたが、例えば３つ以上の励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することも可能である。
【００４６】
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ装置を、ワークにマーキングを行うレーザ加工装置（レーザマーカー）に適用することとしたが、例えばワークに穴あけ、切断、及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に適用することも可能である。また、レーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ２１等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に適用することも可能である。
【００４７】
＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）加工対象物にレーザ光を照射することにより前記加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、前記加工対象物に前記レーザ光を照射する装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザ加工装置。上述のように、レーザ加工装置では、加工精度を高める上で、増幅光の出力の安定化が強く望まれることから、こうしたレーザ加工装置に上述したレーザ装置を用いることの意義は大きい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ…ワーク、１…レーザ生成部、２…ヘッド部、３…入力部、５…制御部、５ａ…メモリ、１０…信号用半導体レーザ、２０…増幅器、２１…希土類ドープ光ファイバ、２１ａ…入射端、２１ｂ…出射端、２２…第１励起用半導体レーザ、２３…第２励起用半導体レーザ、２４…第１光結合部、２５…第２光結合部、２６ａ〜２６ｄ…光ファイバ、２７…光アイソレータ、３０〜３２…ドライバ、４０…コリメータレンズ、４１…光走査機構、４２…集光レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーザ装置としては、例えばレーザ光の照射により加工対象物にマーキングを行うレーザ加工装置が実用されている。この装置では、信号用半導体レーザからレーザ光がパルス発振されるとともに、このレーザ光が、光増幅部として機能する希土類ドープ光ファイバに入射される。希土類ドープ光ファイバは、励起用半導体レーザから出射されるレーザ光により高励起状態に励起されている。よって、信号用半導体レーザから希土類ドープ光ファイバに入射されたレーザ光は、希土類ドープ光ファイバを通過する際に増幅されるとともに、その出射端面から増幅光として出射される。この増幅光は、収束レンズを介してワーク上に集光され、この集光された増幅光がワークの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
【０００３】
ところで、このようなレーザ加工装置では、マーキング開始時に希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させようとすると、実際に高励起状態に励起されるまでにある程度の時間を要する。したがって、マーキング開始時にレーザ加工装置から出射される増幅光の第１パルスで十分な出力を得られない場合があり、マーキングの品質が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来のレーザ加工装置では、例えば特許文献１に見られるように、希土類ドープ光ファイバを高励起状態に励起させることの可能なレーザ出力（基準レーザ出力）を有する第１励起用半導体レーザと、同第１励起用半導体レーザよりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザとを設けるようにしている。そして、図７に示すように、時刻ｔ１０でレーザ加工装置に設けられたスイッチがオン操作されたとすると、図７（ｂ）に示すように、その時点で第２励起用半導体レーザのみが低レーザ出力Ｌｅでレーザ光を連続発振する。これにより、第２励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバがマーキングの不可能な状態にて予備励起される。その後、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１１で第１励起用半導体レーザが基準レーザ出力Ｌｄでレーザ光を連続発振するとともに、図７（ｄ）に示すように、同時刻ｔ１１で信号用半導体レーザがレーザ光をパルス発振する。このとき、既に予備励起されている希土類ドープ光ファイバは、第１励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって高励起状態まで即座に励起される。よって、図７（ｅ）に示すように、増幅光の第１パルスＰ２０で十分な出力Ｌｆを確保することができるため、マーキングの品質を高めることが可能となる。なお、図７（ｃ）は、希土類ドープ光ファイバの励起に利用されるレーザ光源の総レーザ出力を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開３４１１８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、信号用半導体レーザからレーザ光が出射される前に希土類ドープ光ファイバを予め予備励起させておくこととすれば、増幅光の第１パルスＰ２０で十分な出力Ｌｆを確保することができるようにはなる。ただし、発明者による増幅光の出力計測実験では、図７（ｅ）に示すように、第２パルス２１以降の数パルスの出力が所定出力Ｌｆよりも低下することが確認されている。このような増幅光の出力低下は、主に、以下のような原因によるものと考えられている。
【０００７】
・予備励起の際に希土類ドープ光ファイバに蓄積されたエネルギの多くは、信号用半導体レーザから出射されるレーザ光の第１パルスを増幅する際に消費されるため、第２パルス以降の初期パルスを十分に増幅することができないこと。
【０００８】
・希土類ドープ光ファイバの蛍光寿命により、第１励起用半導体レーザから出射されるレーザ光によって希土類ドープ光ファイバを予備励起状態から高励起状態まで遷移させるまでにある程度の時間を要すること。
【０００９】
・信号用半導体レーザにおいて高繰り返しパルス動作を行う場合、希土類ドープ光ファイバに極めて短い周期でパルス光が入射されるため、希土類ドープ光ファイバに蓄積されたエネルギが消費され易くなる。このため、特に予備励起状態から高励起状態への励起過渡段階では、希土類ドープ光ファイバに蓄積されているエネルギが不足気味となり易いこと。
【００１０】
このように、こうしたレーザ加工装置では、増幅光の出力を安定化させるといった点で、なお改良の余地を残すものとなっている。
なお、このような課題は、レーザ光の照射により加工対象物にマーキング、穴あけ、切断及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に共通する課題である。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、増幅光の出力を安定化させることのできるレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、信号用レーザ光源からパルス発振されるレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するに際し、前記光増幅部を励起させる励起用レーザ光源として、基準レーザ出力を有する第１励起用レーザ光源と、該第１励起用レーザ光源よりも低いレーザ出力を有する第２励起用レーザ光源とを備えて、前記信号用レーザ光源からレーザ光をパルス発振する前に、前記第２励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を予備励起させるとともに、前記信号用レーザ光源からレーザ光を出射する際に、前記第１励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させるレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源がレーザ光の出射を開始することを条件に、同第１励起用レーザ光源のレーザ出力を前記基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、前記基準レーザ出力まで低下させるようにしたことを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始に伴って第１励起用レーザ光源のレーザ出力が高レーザ出力に設定されるため、光増幅部は高励起状態への励起開始に伴って強く励起される。これにより、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスがより大きく増幅されるため、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保することが可能となる。よって、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源における前記高レーザ出力への設定が、前記第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始時に行われることを要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、第１励起用レーザ光源においてレーザ光の出射が開始されるときに、そのレーザ出力が高レーザ出力に設定されるため、光増幅部の高励起状態への励起が開始される際に光増幅部が強く励起される。これにより、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスをより効果的に増幅することができるため、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保する上で有効となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザ装置において、前記第１励起用レーザ光源のレーザ出力の前記高レーザ出力から前記基準レーザ出力までの低下が、同レーザ出力の漸減処理として行われることを要旨とする。
【００１７】
同構成によれば、先の図７（ｅ）に例示した増幅光の出力の低下分を補うかたちで光増幅部を励起させることができるため、増幅光の出力をより安定化させることができるようになる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置において、前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射が、前記第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われることを要旨とする。
【００１９】
同構成によるように、信号用レーザ光源からのレーザ光の第１パルスの出射を、第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行うようにした場合、信号用レーザ光源から出射されたレーザ光の第１パルスは、予備励起の際に光増幅部に蓄積されたエネルギによって増幅されるため、増幅光の第１パルスで十分な出力を確保することが可能である。これにより、十分な出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかるレーザ装置によれば、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態のレーザ加工装置によるマーキング処理の手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、同実施形態のレーザ加工装置についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の他の例についてその動作例を示すタイミングチャート。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、従来のレーザ加工装置についてその動作例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかるレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態にかかるレーザ加工装置は、レーザ光の照射によりワークに文字や図形等をマーキングするものである。はじめに、図１を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の概要について説明する。
【００２３】
図１に示すように、このレーザ加工装置では、ユーザが入力部３に文字や図形等を入力すると、レーザ生成部１において生成されたレーザ光がヘッド部２を介してワークＷに照射されて、文字や図形等がワークＷにマーキングされる。
【００２４】
レーザ生成部１は、赤外線レーザをパルス発振する信号用レーザ光源としての信号用半導体レーザ１０と、同半導体レーザ１０から出射されたレーザ光を増幅する増幅器２０とを備えている。信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、光ファイバ２６ａを介して増幅器２０に入力されて増幅された後、同増幅器２０の後端に設けられた光ファイバ２６ｄを介して増幅光としてヘッド部２に入射される。
【００２５】
増幅器２０は、例えば希土類元素であるイットリビウム（Ｙｂ）を含むガラスファイバからなる希土類ドープ光ファイバ２１と、該光ファイバ２１をマーキングの可能な高励起状態に励起させるレーザ出力を有する第１励起用半導体レーザ２２とを備えている。また、増幅器２０は、第１励起用半導体レーザ２２よりも低いレーザ出力を有する第２励起用半導体レーザ２３を備えている。なお、本実施形態では、希土類ドープ光ファイバ２１が光増幅部となっている。また、第１及び第２の励起用半導体レーザ２２，２３が第１及び第２の励起用レーザ光源となっている。
【００２６】
第１励起用半導体レーザ２２は、光ファイバ２６ｃを介して希土類ドープ光ファイバ２１にレーザ光を入射する。また、第２励起用半導体レーザ２３は、光ファイバ２６ｂを介して希土類ドープ光ファイバ２１にレーザ光を入射する。
【００２７】
一方、希土類ドープ光ファイバ２１は、図示しないボビンに多数回巻回されることにより所要長の光路が確保された構造を有している。なお、同図では、希土類ドープ光ファイバ２１において入射端２１ａから出射端２１ｂに向かう方向を矢印ａで示している。希土類ドープ光ファイバ２１の入射端２１ａ及び出射端２１ｂには、第１及び第２の光結合部２４，２５がそれぞれ設けられている。
【００２８】
第１光結合部２４には、信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ａを介して入射されるとともに、第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ｂを介して入射される。第１光結合部２４は、信号用半導体レーザ１０から出射されたレーザ光、及び第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ２１の入射端２１ａに矢印ａで示す方向にそれぞれ入射させる。そして、第２励起用半導体レーザ２３から出射されたレーザ光が第１光結合部２４を介して希土類ドープ光ファイバ２１に入射されることにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキングの不可能な低励起状態にて予備励起される。
【００２９】
一方、第２光結合部２５には、希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂから出射されたレーザ光が入射されるとともに、第１励起用半導体レーザ２２から出射されたレーザ光が光ファイバ２６ｃを介して入射される。第２光結合部２５は、第１励起用半導体レーザ２２から出射されたレーザ光を希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂに矢印ａで示す方向と逆の方向に入射させる。これにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキング可能な高励起状態に励起される。また、第２光結合部２５は、希土類ドープ光ファイバ２１の出射端２１ｂから出射されたレーザ光（増幅光）を光ファイバ２６ｄを介してヘッド部２に出射する。
【００３０】
なお、光ファイバ２６ａには、レーザ光を矢印ａで示す方向にのみ通過させる光アイソレータ２７が設けられている。すなわち、この光アイソレータ２７によって、光ファイバの接合部分やレーザ反射面で反射された光が信号用半導体レーザ１０に逆流して同半導体レーザ１０が損傷することが防止されている。
【００３１】
一方、ヘッド部２は、レーザ生成部１の光ファイバ２６ｄから出射される増幅光を平行光あるいは収束光に絞るコリメータレンズ４０を備えている。コリメータレンズ４０を通じて絞られた増幅光は、ヘッド部２に設けられた光走査機構４１によって所要の方向に反射される。光走査機構４１は、増幅光を反射する２つのガルバノミラーを有して構成されるものであって、各ガルバノミラーの傾斜角度を変化させることにより、コリメータレンズ４０を通じて絞られた増幅光を所要の方向に走査させるものである。光走査機構４１にて反射された増幅光は、集光レンズ４２によりスポットレーザ光に絞り込まれる。そして、絞り込まれた増幅光がワークＷの表面上を走査することにより所望のマーキングが行われる。
【００３２】
また、入力部３は、上述のように、ワークＷに印字する文字や図形等が入力される部分であるとともに、ユーザによってマーキングの開始及び停止などの操作が行われる部分でもある。入力部３は、文字や図形などが入力されると、その入力情報を出力する。また、入力部３は、マーキング開始操作及び停止操作が行われると、そのことを示す操作信号を出力する。そして、これら入力部３の出力は、マイクロコンピュータを中心に構成された制御部５に取り込まれる。
【００３３】
制御部５は、入力部３の出力に基づきドライバ３０〜３２を通じて半導体レーザ１０，２２，２３の供給電流量をそれぞれ制御することで、各半導体レーザ１０，２２，２３の駆動、停止、並びにレーザ出力を制御する。また、制御部５は、光走査機構４１の駆動も制御する。具体的には、制御部５は、ワークＷに印字する文字や図形等の入力情報が入力部３から送信されると、これを内蔵するメモリ５ａに記憶させる。その後、入力部３から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことを検知すると、まず、ドライバ３２を介して第２励起用半導体レーザ２３を駆動させることにより、希土類ドープ光ファイバ２１を所定時間だけ予備励起させる。その後、メモリ５ａに記憶された入力情報に基づき、ドライバ３０，３１を介して信号用半導体レーザ１０及び第１励起用半導体レーザ２２を駆動させるとともに、光走査機構４１を駆動させることにより、文字や図形等をワークＷにマーキングする。
【００３４】
次に、図２を参照して、マーキングを行う処理の手順について説明する。なお、図２に示す処理は、入力部３から出力される操作信号に基づきマーキング開始操作が行われたことを検知したときに実行される。なお、基準レーザ出力Ｌａ１は、増幅光の出力に基づき設定されるものであって、希土類ドープ光ファイバ２１をマーキングの可能な高励起状態に励起させることの可能なレーザ出力を示す。
【００３５】
同図２に示すように、この処理では、まず、ドライバ３２を介して第２励起用半導体レーザ２３から低レーザ出力Ｌｂでレーザ光を連続発振させるとともに（ステップＳ１）、第１所定時間Ｔａが経過したか否かが監視される（ステップＳ２）。なお、低レーザ出力Ｌｂは、基準レーザ出力Ｌａ１よりも低い値であって、希土類ドープ光ファイバ２１をマーキングの不可能な低励起状態に励起させることの可能な値に設定されている。また、第１所定時間Ｔａは、上記基準レーザ出力Ｌａ１の大きさに依存して決定されるものであって、増幅光の第１パルスで十分な出力を確保することができるように予めの実験などを通じて設定されている。そして、第１所定時間Ｔａが経過した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、信号用半導体レーザ１０からレーザ光をパルス発振させた後（ステップＳ３）、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２所定時間Ｔｂが経過したか否かが監視される（ステップＳ４）。なお、第２所定時間Ｔｂは、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２パルスが出射されるまでの期間よりも短い時間に設定されている。そして、信号用半導体レーザ１０においてレーザ光の第１パルスが出射されてから第２所定時間Ｔｂが経過した場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第１励起用半導体レーザ２２から高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光を連続発振させる（ステップＳ５）。また、続くステップＳ６の処理として、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を第３所定時間Ｔｃかけて基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させる（ステップＳ６）。その後、マーキングが完了したか否かが監視されて（ステップＳ７）、マーキングが完了した場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、各半導体レーザ１０，２２，２３の発振が停止される（ステップＳ８）。
【００３６】
次に、図３を参照して、本実施形態にかかるレーザ加工装置の動作例（作用）について説明する。
図３に示すように、例えば時刻ｔ１でユーザが入力部３に対してマーキング開始操作を行ったとすると、図３（ｂ）に示すように、第２励起用半導体レーザ２３が低レーザ出力Ｌｂでレーザ光を連続発振する。これにより、希土類ドープ光ファイバ２１がマーキング不可能な低励起状態に励起される。そして、時刻ｔ１から第１所定時間Ｔａが経過した時刻ｔ２の時点で、増幅光の第１パルスで十分な出力Ｌｃを確保することが可能なレベルまで希土類ドープ光ファイバ２１が励起される。そして、本実施形態のレーザ加工装置では、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ２で信号用半導体レーザ１０がレーザ光のパルス発振を開始する。このとき、信号用半導体レーザ１０から出射されるレーザ光の第１パルスＰ１０は、予備励起の際に希土類ドープ光ファイバ２１に蓄積されたエネルギによって増幅されるため、図３（ｅ）に示すように、増幅光の第１パルスＰ１で十分な出力Ｌｃを確保することができる。
【００３７】
また、信号用半導体レーザ１０からレーザ光の第１パルスＰ１０が出射された時点から第２所定時間Ｔｂが経過した時刻ｔ３の時点で、すなわち同半導体レーザ１０の第１パルスＰ１０の出射から第２パルスＰ１１の出射までの間に、図３（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２が高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光を連続発振する。これにより、時刻ｔ３から希土類ドープ光ファイバ２１が高励起状態に励起される。そして、時刻ｔ３から第３所定時間Ｔｃが経過したｔ４までの期間、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力が高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下した後、基準レーザ出力Ｌａ１で保持される。このとき、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ３で励起光源の総レーザ出力が特に強くなるため、希土類ドープ光ファイバ２１が高励起状態への励起開始時に特に強く励起されることとなる。このため、信号用半導体レーザ１０から出射されるレーザ光の第２パルスＰ１１以降の初期パルスをより大きく増幅することができる。また、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させることとすれば、先の図７（ｅ）に例示した増幅光の出力の低下分を補うかたちで希土類ドープ光ファイバ２１を励起させることもできる。よって、図３（ｅ）に示すように、増幅光の第２パルスＰ２以降の初期パルスでも十分な出力Ｌｃを確保することができるため、増幅光の出力を安定化させることができる。
【００３８】
なお、その後、時刻ｔ５でマーキングが完了したとすると、図３（ａ），（ｂ），（ｄ）に示すように、その時点で各半導体レーザ１０，２２，２３の発振が停止される。
以上説明したように、本実施形態にかかるレーザ加工装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
【００３９】
（１）第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時に、そのレーザ出力を基準レーザ出力Ｌａ１よりも高い高レーザ出力Ｌａ２に設定した後、基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させることとした。これにより、増幅光の初期パルスで十分な出力を確保することができるため、増幅光の出力を安定化させることができるようになる。
【００４０】
（２）第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させるにあたり、同レーザ出力を漸次低下させることとした。これにより、先の図７（ｅ）に励起した増幅光の出力の低下分を補うかたちで希土類ドープ光ファイバ２１を励起させることができるため、増幅光の出力をより安定化させることができるようになる。
【００４１】
（３）信号用半導体レーザ１０からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射を、第１励起用半導体レーザ２２からレーザ光が出射されるよりも前に行うこととした。これにより、十分なレーザ出力を有する増幅光をより早く出射することができるため、ユーザの待機時間を短縮することができるようになる。
【００４２】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させる方法として、例えば図４及び図５に示すような方法を採用してもよい。すなわち、図４（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力をパルス状に変化させてもよい。また、図５（ａ）に示すように、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を階段状に変化させてもよい。このような構成であっても、信号用レーザ光源から出射されるレーザ光の初期パルスをより大きく増幅することができるため、増幅高の出力を安定化させることが可能である。
【００４３】
・また、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２から基準レーザ出力Ｌａ１まで低下させる方法として、例えば図６に示すような方法を採用してもよい。すなわち、図６（ａ）に示すように、時刻ｔ３で第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射を開始したとき、そのレーザ出力を基準レーザ出力Ｌａ１に一旦設定する。そして、時刻ｔ３から所定時間Ｔｄが経過した時刻ｔ６の時点で、第１励起用半導体レーザ２２のレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２に設定するとともに、その時点から基準レーザ出力Ｌａ１まで漸次低下させる。このような構成は、上記実施形態の方法、すなわち第１励起用半導体レーザ２２からのレーザ光の出射開始時にそのレーザ出力を高レーザ出力Ｌａ２に設定するといった方法を採用したときに、増幅光の第１パルスや第２パルスの出力が大きくなり過ぎる場合に有効である。
【００４４】
・信号用半導体レーザ１０からレーザ光の出射を開始する時期を、第１励起用半導体レーザ２２から高レーザ出力Ｌａ２でレーザ光が出射されたとき、あるいはそれ以降に設定してもよい。
【００４５】
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ加工装置を、２つの励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することとしたが、例えば３つ以上の励起用半導体レーザを備えるレーザ加工装置に適用することも可能である。
【００４６】
・上記実施形態では、本発明にかかるレーザ装置を、ワークにマーキングを行うレーザ加工装置（レーザマーカー）に適用することとしたが、例えばワークに穴あけ、切断、及び溶接等の加工を行うレーザ加工装置に適用することも可能である。また、レーザ加工装置に限らず、希土類ドープ光ファイバ２１等の光増幅部を通じてレーザ光を増幅して出射する各種レーザ装置に適用することも可能である。
【００４７】
＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）加工対象物にレーザ光を照射することにより前記加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、前記加工対象物に前記レーザ光を照射する装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置が用いられていることを特徴とするレーザ加工装置。上述のように、レーザ加工装置では、加工精度を高める上で、増幅光の出力の安定化が強く望まれることから、こうしたレーザ加工装置に上述したレーザ装置を用いることの意義は大きい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ…ワーク、１…レーザ生成部、２…ヘッド部、３…入力部、５…制御部、５ａ…メモリ、１０…信号用半導体レーザ、２０…増幅器、２１…希土類ドープ光ファイバ、２１ａ…入射端、２１ｂ…出射端、２２…第１励起用半導体レーザ、２３…第２励起用半導体レーザ、２４…第１光結合部、２５…第２光結合部、２６ａ〜２６ｄ…光ファイバ、２７…光アイソレータ、３０〜３２…ドライバ、４０…コリメータレンズ、４１…光走査機構、４２…集光レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号用レーザ光源からパルス発振されるレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するに際し、前記光増幅部を励起させる励起用レーザ光源として、基準レーザ出力を有する第１励起用レーザ光源と、該第１励起用レーザ光源よりも低いレーザ出力を有する第２励起用レーザ光源とを備えて、前記信号用レーザ光源からレーザ光をパルス発振する前に、前記第２励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を予備励起させるとともに、前記信号用レーザ光源からレーザ光を出射する際に、前記第１励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させるレーザ装置において、
前記第１励起用レーザ光源がレーザ光の出射を開始することを条件に、同第１励起用レーザ光源のレーザ出力を前記基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、前記基準レーザ出力まで低下させるようにした
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記第１励起用レーザ光源における前記高レーザ出力への設定が、前記第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始時に行われる
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第１励起用レーザ光源のレーザ出力の前記高レーザ出力から前記基準レーザ出力までの低下が、同レーザ出力の漸減処理として行われる
請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射が、前記第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われる
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１】
信号用レーザ光源からパルス発振されるレーザ光を光増幅部を通じて増幅し、増幅光として出射するに際し、前記光増幅部を励起させる励起用レーザ光源として、基準レーザ出力を有する第１励起用レーザ光源と、該第１励起用レーザ光源よりも低いレーザ出力を有する第２励起用レーザ光源とを備えて、前記信号用レーザ光源からレーザ光をパルス発振する前に、前記第２励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を予備励起させるとともに、前記信号用レーザ光源からレーザ光を出射する際に、前記第１励起用レーザ光源から出射されるレーザ光によって前記光増幅部を励起させるレーザ装置において、
前記第１励起用レーザ光源がレーザ光の出射を開始することを条件に、同第１励起用レーザ光源のレーザ出力を前記基準レーザ出力よりも高い高レーザ出力に設定した後、前記基準レーザ出力まで低下させるようにした
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記第１励起用レーザ光源における前記高レーザ出力への設定が、前記第１励起用レーザ光源からのレーザ光の出射開始時に行われる
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第１励起用レーザ光源のレーザ出力の前記高レーザ出力から前記基準レーザ出力までの低下が、同レーザ出力の漸減処理として行われる
請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記信号用レーザ光源からのレーザ光の出射を開始するに際して、その第１パルスの出射が、前記第１励起用レーザ光源からレーザ光が出射されるよりも前に行われる
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５３０９９（Ｐ２０１２−２５３０９９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２８４７（Ｐ２０１１−１２２８４７）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック デバイスＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック デバイスＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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