光纤激光器系统以及激光输出方法与流程

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光纤激光器系统以及激光输出方法与流程

本发明涉及将多束激光合波的技术



背景技术:

近年来,为了实现数kw(千瓦)的输出功率,将从多个光纤激光器分别射出的接近单模的激光合波作为多模光输出的光纤激光器系统受到注目。光纤激光器是将向芯添加了稀土类元素的光纤作为激光介质的激光装置。这样的高功率的光纤激光器系统主要被应用在材料加工的领域。

图11是表示上述光纤激光器系统的具体结构的说明图。如图11所示,光纤激光器系统10具备:多个光纤激光器单元(flu)20、输出合束器30、输出部40、将flu20与输出合束器30连接的光纤f1、以及将输出合束器30与输出部40连接的光纤f2。

图11虽未图示,但flu20具备:输出多模的激发光的激发光源、以及将该激发光放大并作为接近单模的激光输出的放大用光纤。

输出合束器30将从各flu20输出的接近单模的激光合波,生成多模的激光。从输出合束器30输出的多模的激光在光纤f2中传播,在输出部40成为加工用激光束l10(以下,称为光束l10),该光束l10在配置有加工对象50的情况下被聚焦于加工对象50。

光纤激光器系统10所具备的各光纤(flu20的放大用光纤、光纤f1、以及光纤f2)除了对通过放大用光纤放大后的激光(最终作为光束l10输出的激光)进行波导,还对以在上述各光纤的内部产生的瑞利散射为起因的反射光进行波导。另外,在将光纤激光器系统10用于材料加工的情况下即对于加工对象50照射光束l10的情况下,存在光束l10被加工对象50反射而成的反射光l11的一部分从输出部40的输出端返回光纤激光器系统10内的情况。该情况下,上述各光纤也对返回光纤激光器系统10内的反射光l11进行波导。

众所周知,在如此构成的光纤激光器系统10中,在实现光束l10的高功率化的情况下,以在上述各光纤中波导的光的功率提高为起因而产生受激拉曼散射(stimulatedramanscattering:srs)。srs是一种将上述各光纤的芯作为介质产生的非线性光学效应,能够看作从激光朝斯托克斯光进行的功率转换过程。特别是,在配置于输出合束器30的后段的光纤f2中,对从三台flu20输出的激光合波而成的具有格外高的功率的激光进行波导,因此产生的srs的拉曼增益(上述功率转换过程的转换效率)变高。

众所周知,拉曼增益越高,由srs产生的斯托克斯光的功率越高。这样,flu20的振荡状态失稳,其结果,导致光纤激光器系统10故障(参照专利文献1)。因此,在光纤激光器系统10中,以相对于光束l10的功率而言斯托克斯光的功率在常规动作时低于规定的基准水平的方式,通过设定上述各光纤的长度以及芯径、以及各flu的功率来防止flu20的振荡状态失稳。该基准水平根据光纤激光器系统10所要求的抗反射性而不同,但在加工时,例如被设定为-50db。

专利文献1:日本公开专利公报“日本特开2015-95641号(2015年5月18日公开)”

然而,在flu20启动时即从flu20输出的激光的功率从0开始增加时,该激光的功率比在常规动作时从flu20输出的激光的功率大。因此,即便以相对于光束l10的功率而言斯托克斯光的功率在常规动作时低于基准水平的方式设计光纤激光器系统1,也会在flu20启动时,以由srs产生的斯托克斯光使flu20的振荡状态失稳的程度产生拉曼增益较高的状态。以下,对该问题更进一步详细地进行说明。

光纤激光器具有以下特性,即:若较短地(μsec水平)设定激发光的上升时间,则在激光的功率上升时激光的功率容易产生较大的峰值。图12是表示在作为激发光源使用的激光二极管被驱动的情况下从flu20输出的激光的功率的典型时间变化的图表。

该图表中,可知激光的输出开始时刻(约1.00e-05秒=约10μ秒)相对于针对激光二极管的驱动开始时刻(0秒)延迟、并且激光的功率最初达到p1并形成了陡峭的峰值后,收敛于设定功率p2。应予说明,峰值宽度用与峰值p1的半值对应的时间幅度(时间t1)表示。

图11所示的三台flu20分别输出具有图12所示那样的功率的峰值的激光。因此,若各flu20同时开始驱动,则如插入图13中的图表所示那样,输出合束器30输出的激光的功率由于flu20分别输出的激光的功率的峰值重叠而进一步形成大的峰值。其结果,上述各光纤所波导的光的功率大幅超过设计时预估的功率。

例如,若各flu20的峰值p1为设定功率p2的1.5倍,则在输出合束器30的输出光中,峰值p1也为设定功率p2的1.5倍。换句话说,若各flu20的设定功率p2为1kw,峰值p1为1.5kw,则在组合了三台光纤激光器单元20而成的光纤激光器系统10中,设定功率p2为3kw,峰值p1为4.5kw。

这样,光纤f2中的拉曼增益超过由srs产生的斯托克斯光使flu20的振荡状态失稳的水平。因此,仅仅是反射光l11所包括的斯托克斯光的成分即反射斯托克斯光且功率比常规动作时允许的功率小的反射斯托克斯光再次射入至光纤激光器系统1,便导致flu20的振荡状态失稳。即,光纤激光器系统10所具备的flu20的抗反射性低于设计时的预估。



技术实现要素:

本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于实现flu的启动时的可靠性比以往高的光纤激光器系统。

为了解决上述课题,本发明的一个方式的光纤激光器系统的特征在于,具备:

(1)多个光纤激光器单元;

(2)合束器,其将从上述多个光纤激光器单元输出的多束激光合波;

(3)多个电流源,它们以对上述多个光纤激光器单元分别具备的激发光源供给驱动电流的方式与上述多个光纤激光器单元分别对应地设置;以及

(4)控制部,其以使在从上述多个光纤激光器单元所包括的至少两个光纤激光器单元输出的激光的功率上升时显现的各峰值错开规定时间的方式对上述多个电流源进行控制。

根据本发明,能够提高生成将多束激光合波而得的激光的光纤激光器系统的可靠性。

附图说明

图1是说明性地表示本发明的实施方式的激光输出系统的构成例的框图。

图2的(a)~(e)是表示上述激光输出系统所具备的多个激光源输出的激光、以及将这些激光合波而得的激光的各功率的时间变化的图表。

图3是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间)的一个设定例的图表。

图4是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间)的其他设定例的图表。

图5是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间)的又一其他设定例的图表。

图6是表示在图5所示的时间间隔(规定时间)的设定的方法中后显现的峰值具有比先显现的峰值更宽的宽度的情况的图表。

图7是表示在图5所示的时间间隔(规定时间)的设定的方法中先显现的峰值具有比后显现的峰值更宽的宽度的情况的图表。

图8是图1所示的光纤激光器系统的各光纤激光器以及其周边的概略图。

图9是表示使用了图1所示的光纤激光器系统的抗反射性评价方法以及抗反射性提高方法的流程的流程图。

图10是表示图1所示的光纤激光器系统的各光纤激光器的激光的功率与斯托克斯光的功率/激光的功率(抗反射性)之间的关系的一个例子的图表。

图11是表示现有的激光输出系统的结构的框图。

图12是详细地示出图1以及图11的激光输出系统所具备的激光源输出的激光的功率的时间变化的图表。

图13是表示图11的激光输出系统所具备的多个激光源输出的激光以及将这些激光合波而得的激光的各功率的时间变化的说明图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

(激光输出系统的结构)

参照图1对本发明的光纤激光器系统的构成例进行说明。图1是说明性地表示本实施方式的光纤激光器系统1的构成例的框图。

如图1所示,光纤激光器系统(fiberlasersystem)1具备:多个光纤激光器单元(以下,称为flu)2a、2b、2c(激光源)、输出合束器3(合束器:combiner)、输出部4、光纤f1、f2、电流源6a、6b、6c、以及控制部7。

flu2a、2b、2c分别生成并输出供输出合束器3合波的多束激光,因此能够视为光纤激光器系统1的激光源。在本实施方式中,flu2a、2b、2c的结构相同,因此在此对flu2a的结构进行说明。

flu2a是将在向芯添加了稀土类元素的放大用光纤作为激光介质的激光单元,并具备激发部、谐振器部以及输出部。激发部具备:多个激光二极管(以下,称为ld)、以及聚焦从各ld射出的光的合束器。谐振器部具备放大用光纤、以及以隔着放大用光纤的方式配置的反射镜元件以及半反射镜元件。输出部具备输出用光纤。

作为向芯添加的稀土类元素,例如可举出er(铒)、yb(镱)以及nd(钕)等。添加于放大用光纤的芯的稀土类元素由于从多个ld供给的激发光而转化为反转分布状态。而且,转化为反转分布状态的稀土类元素生成自发放射光。该自发放射光中的具有特定波长的光被反射镜元件以及半反射镜元件选择性地反射。其结果,具有特定波长的光成为种子光而在放大用光纤中反复往复由此重复受激发射,由此生成激光,并从半反射镜元件向输出部射出。

若作为上述放大用光纤,例如采用由添加了稀土类元素的小径的芯、包围该芯的大径的第一包层、以及进一步包围第一包层的第二包层构成的双包层光纤,则flu2a能够射出单模且高功率的激光。其中,flu2a也可以射出多模的激光。另外,也可以采用双向激发型光纤激光器单元作为flu2a,在该双向激发型光纤激光器单元中,使上述激发部成为配置于上述谐振器部的反射镜元件侧的前方激发部,在上述谐振器部与输出部之间配置后方激发部,并使激发光从前方激发部和后方激发部射入谐振器部。

输出合束器3将从flu2a、2b、2c射出并通过光纤f1而射入的例如单模的激光合波而生成多模的激光,并将其经由光纤f2向输出部4输出。从输出部4输出的激光l0的模式在欲得到光束径大的高功率的激光的情况下优选多模,在相比高功率优先缩小光束径的情况下,优选单模。

输出部4例如也可以包括光隔离器。光隔离器构成为使朝向加工对象5(对象物)行进的光透过,并抑制向与其行进方向相反的方向返回的光进入。因此,光隔离器通过被加工对象5反射的反射光l1所包括的反射斯托克斯光朝上述放大用光纤逆转,而提高在放大用光纤内波导的光的功率,从而抑制受激拉曼散射的拉曼增益变高的问题,因此能够提高光纤激光器系统1的抗反射性。

电流源6a、6b、6c与flu2a、2b、2c分别对应地设置,对flu2a、2b、2c分别具备的ld供给驱动电流。控制部7对向电流源6a、6b、6c所对应的ld输出的驱动电流的大小、以及将该驱动电流向电流源6a、6b、6c所对应的ld输出时的输出开始时机进行控制。在驱动电流为脉冲电流的情况下,将改变脉冲电流的脉冲高度、脉冲宽度以及脉冲波形的控制信号向电流源6a、6b、6c输出。

(激光输出方法之一)

基于图2和背景技术的说明中参照的图12针对具备以上结构的光纤激光器系统1对于加工对象5输出激光l0的方法的一个例子进行说明。图2的(a)~(c)是表示flu2a、2b、2c输出的多束激光的功率的时间变化的图表,图2的(d)是表示上述多束激光的功率的峰值的时间排列的图表,图2的(e)是表示将上述多束激光合波而得的激光即激光l0的功率的时间变化的图表。

如图2的(a)所示,flu2a以功率从时刻t1上升的方式射出激光。因此,控制部7对电流源6a指示驱动开始,电流源6a对flu2a的ld开始驱动电流的供给。其功率的时间变化的详细情况如参照图12进行了说明那样,功率从驱动电流的供给开始时刻亦即时刻0(驱动开始时刻)经由时刻t1的延迟而急剧上升,形成陡峭的峰值p1。接着,功率急剧降低后,缓慢上升并收敛于设定功率p2。应予说明,延迟时间亦即时刻t1是根据驱动电流的大小(在脉冲电流的情况下为脉冲高度)和flu2a的谐振器部的特性决定的参数,能够预先测定时刻t1。

接下来,控制部7对电流源6b指示驱动开始。由此,如图2的(b)所示,电流源6b在从时刻0经过了规定时间ts的时刻(驱动开始时刻)对flu2b的ld开始驱动电流的供给。其结果,flu2b射出功率从时刻t2上升的激光。若flu2b的谐振器部也从驱动电流的供给开始具有时刻t1的延迟,则该时刻t2满足t2=ts+t1的关系。能够以使时刻t2成为所希望的长度的方式预先决定规定时间ts。

接着,同样地,控制部7对电流源6c指示驱动开始。由此,如图2的(c)所示,电流源6c在从时刻0经过了与规定时间ts的2倍相等的时间2ts的时刻(驱动开始时刻),对flu2c的ld开始驱动电流的供给。其结果,flu2c射出功率从时刻t3上升的激光。若flu2c的谐振器部也从驱动电流的供给开始具有时刻t1的延迟,则该时刻t3满足t3=2ts+t1的关系。

这样,如图2的(d)所示,在时刻t1从flu2a最初射出了激光后,在每延迟了规定时间ts的时机依次从flu2b、2c射出激光。之后,从flu2a、2b、2c射出的多束激光被输出合束器30合波,而成为具有图2的(e)所示的功率的多模光,并将该多模光照射于加工对象5。

这样,在本实施方式的激光输出方法中,使从flu2a、2b、2c输出的激光的功率的上升依次错开规定时间ts,因此能够一边依次错开规定时间ts地产生多束激光的峰值,一边输出上述多束激光。因此,能够使各flu2a、2b、2c输出的各激光的功率上升时显现的各峰值依次错开规定时间。其结果,能够避免在将多束激光合波而生成的激光中,激光的功率的多个峰值同时重叠。

例如,若各flu2a、2b、2c输出的各激光的峰值(p)为设定功率的1.5倍,则输出合束器3输出的激光的功率的峰值(p)降低为设定功率的1.17倍。换句话说,若各flu2a、2b、2c的设定功率为1kw,上述峰值(p)为1.5kw,则在光纤激光器系统1中,设定功率为3kw,上述峰值(p)约为3.5kw。

由此,能够避免在光纤激光器系统1的内部波导的光的功率的峰值同时重叠而瞬间超过设计时预估的功率的问题。因此,能够避免配置于输出合束器3的后段的光纤f2中的拉曼增益的大小超过使flu2a、2b、2c的振荡状态失稳的水平。其结果,能够提高使光纤激光器系统1启动时的可靠性。应予说明,即使来自加工对象5的反射光l1的一部分返回光纤激光器系统1的内部,也由于从flu2a、2b、2c输出的激光的功率的上升依次错开规定时间ts,所以能够避免反射光l1的峰值同时重叠。

此外,上述规定时间ts优选为与flu2a、2b、2c的各激光的功率上升时产生的峰值中的功率最大的峰值(最大峰值)的半值相当的时间t1(参照图12)以上。考虑上述最大峰值的理由是因为flu2a、2b、2c的输出特性不一定相同。在flu2a、2b、2c的输出特性相同的情况下,能够基于flu2a、2b、2c的任一个产生的峰值决定时间t1。通过将规定时间ts设定为与上述最大峰值的半值相当的时间t1以上,能够避免多个峰值彼此的重叠。时间t1例如为1~5μs。

此处,使flu的数量为m个,使用激光对加工对象5进行加工的工序所要求的激光的功率的上升所需要的时间为t2(参照图2的(e))。这样,上述规定时间ts优选设定为不足于利用时间t2除以(m-1)而得的时间,满足t1≤ts<t2/(m-1)的条件。另外,从驱动电流的供给开始直至激光功率上升为止产生时刻t1的延迟,因此更加优选满足t1≤ts≤(t2-t1)/(m-1)的条件。

在使用激光加工对象物的情况下,所要求的激光的功率的上升时间(t2)大约为20~30μs。因此,例如,若将t2形成为30μs,将时刻t1如图12所示形成为10μs,将与峰值的半值对应的时间t1形成为5μs,则满足5μs≤ts≤(30μs-10μs)/(m-1)的m形成为m≤5。因此,在本例中,能够将flu的数量增加至五台。

应予说明,在上述例子中,对控制部7以使从全部各flu2a、2b、2c输出的激光的功率上升时显现的各峰值依次错开规定时间的方式对电流源6a~6c进行控制的方式进行了说明。但是,也可以控制部7以使从多个flu所包括的至少两个flu输出的激光的功率上升时显现的各峰值依次错开规定时间的方式对电流源6a~6c进行控制。在该情况下,也能够避免激光的功率的多个峰值中的至少两个峰值在相同时刻重叠,因此能够抑制合波生成的激光的功率上升时显现的峰值过大。

(变形例)

在上述实施方式中,作为与多束激光的功率的每一个所产生的峰值中的最大峰值的半值相当的时间,规定了时间t1,但也可以改变时间t1的规定的方法。例如,如图12所示,也可以将相当于与激光功率经过峰值p1并急剧衰减后的极小值对应的时间、与上升开始时间之差的时间t3替换为时间t1。

(激光输出方法之二)

在上述实施方式中,对着眼于激光的功率的上升时刻的激光输出方法进行了说明。但是,作为其他激光输出方法,也可以控制部7以使各flu2a、2b、2c输出的各激光的功率上升时显现的各峰值依次错开规定时间的方式对各电流源6a~6c进行控制。以下参照图3~图7对其具体例进行说明。

(规定时间的设定例1)

图3是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间x)的一个设定例的图表。应予说明,图3的纵轴是用后述的峰值pe1、pe2的值标准化而成的。这点在后述的图4~图7的纵轴中也相同。

如图3所示,着眼于flu2a、2b、2c输出的三个激光中的具有时间上相邻显现的峰值pe1、pe2的两个激光的功率pw1、pw2。功率pw1、pw2在各峰值pe1、pe2显现后收敛于稳态水平ps。时间上前后显现的两个峰值pe1、pe2中的峰值pe1是先显现的第一峰值,功率pw1是作为具有第一峰值的激光的功率的第一功率。此处,将从功率pw1上升并在时刻t10达到稳态水平ps(第一稳态水平)开始经由峰值pe1直至再次在时刻t11衰减至稳态水平ps的时间成为t4。在该情况下,将上述规定时间x设定为时间t4以上。即,控制部7以使规定时间x形成为时间t4以上的方式对各电流源6a~6c中的上述两个电流源进行控制。时间t4能够通过对时刻t10以及时刻t11进行测定而预先决定。

由此,时间上邻接显现的两个峰值pe1、pe2具有作为规定时间x的时间t4以上的错开,因此能够可靠地避免两个峰值pe1、pe2在相同时刻重叠。

应予说明,虽在图3中以功率pw1、pw2依次上升并且使各波形相同的方式进行描绘,但功率上升的时机以及波形的相同性并非是本质上的。即,功率pw1、pw2哪一个先上升是任意的,功率pw1、pw2同时上升也无妨(将此作为与功率上升的时机相关的非限制条件1)。并且,只要满足x≥t4,则从使电流源接通开始直至与该电流源对应的激光的功率开始上升的延迟时间、激光的功率上升的速度、所到达的峰值的大小、以及稳态水平的大小等特性也可以根据每个光纤激光器单元而不同(将次作为与光纤激光器单元的特性相关的非限制条件2)。

此外,在本设定例中,将峰值pe1以及峰值pe2的值相等的情况作为一个例子进行了说明。但是,在包括后述的各设定例的本实施方式的光纤激光器系统1中,峰值pe1以及峰值pe2的值各自也可以不同,彼此的大小关系也不被限定。

(规定时间的设定例2)

图4是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间x)的其他设定例的图表。在该设定例中,规定时间x仅通过功率pw1的时间变化来规定。如图4所示,功率pw1在上升后,在时刻t12达到峰值pe1,之后暂时衰减后再次上升,并在时刻t13收敛于稳态水平ps。在该情况下,若将时刻t12与时刻t13的时间间隔设为t5,则将规定时间x设定为时间t5以上。时间t5也可以换做称为从功率pw1达到峰值pe1开始直至收敛于稳态水平ps的时间。

如在图12中示出激光的功率的典型时间变化那样,若将时间t5与设定例1的时间t4比较,则一般形成为t5>t4的大小关系。因此,根据设定例2,能够更长地确保时间上前后显现的两个峰值彼此的时间间隔。应予说明,在图4中,以功率pw2在功率pw1之后上升、功率pw2具有比功率pw1更宽的峰值宽度(从功率上升开始经由峰值并衰减所需要的时间)的方式进行描绘,但上述非限制条件1、2也适用于设定例2。

(规定时间的设定例3)

图5是说明性地表示时间上前后显现的两个峰值的时间间隔(规定时间)的又一其他设定例。

在该设定例3中,电流源6a、6b、6c的特性能够视为相互相同,并且flu2a、2b、2c的特性也可视为相互相同。因此,对于各功率pw1、pw2而言,将包括从所对应的电流源接通开始直至上升的延迟时间、上升的速度、所到达的峰值pe1、pe2的水平、从峰值pe1、pe2开始暂时衰减后上升并收敛于稳态水平的经过状态、以及该稳态水平的大小的各特性视为相同。

在该设定例3中,在决定规定时间x时,着眼于从功率达到峰值的半值开始直至达到该峰值的时间。具体而言,功率pw1在时刻t14达到峰值pe1的半值,在时刻t15达到峰值pe1。该情况下,将时刻t14与时刻t15的时间间隔设为ta。功率pw2也同样,在时刻t16达到峰值pe2的半值,在时刻t17达到峰值pe2,因此将时刻t16与时刻t17的时间间隔设为ta。

在该情况下,将规定时间x设定为时间ta与时间ta的总合时间以上。即,以满足x≥ta+ta的方式设定规定时间x。应予说明,功率pw1的波形与功率pw2的波形迭合,因此在设定例3中,形成为ta=ta,因此也可认为以满足x≥2ta的方式设定规定时间x。

在功率pw1的波形与功率pw2的波形迭合,且满足x=2ta的情况下,如图5所示,功率pw2在功率pw1达到峰值pe1同时上升。因此,在设定例3中,通过满足x≥2ta,功率pw2在功率pw1达到峰值pe1以后上升,因此峰值pe1的大小不会受到功率pw2影响。其结果,能够可靠地避免时间上邻接显现的两个峰值同时重叠。

(规定时间的设定例4)

在设定例3中,将电流源6a、6b、6c以及flu2a、2b、2c的各特性视为相同,但也可以保持满足设定例3的x≥ta+ta的条件不变,不使上述特性相同,并适用上述非限制条件1、2。将其一个例子作为设定例4进一步进行说明。

图6是表示在图5所示的时间间隔(规定时间)的设定的方法中后显现的峰值具有比先显现的峰值更宽的宽度的情况的图表。峰值pe2(第二峰值)具有比峰值pe1(第一峰值)更宽的宽度,因此上述时间ta当然比时间ta长。在该情况下,将规定时间x设定为时间ta与时间ta的总合时间以上,从而与设定例4的情况相比,能够更长地设定规定时间x。因此,能够可靠地避免时间上邻接显现的两个峰值同时重叠。

(规定时间的设定例5)

在设定例4中,对后显现的峰值具有比先显现的峰值更宽的宽度的情况进行了说明,但也可以先显现的峰值具有比后显现的峰值更宽的宽度。将该情况作为设定例5进行说明。

图7是表示图5所示的时间间隔(规定时间)的设定的方法中先显现的峰值具有比后显现的峰值更宽的宽度的情况的图表。峰值pe1具有比峰值pe2更宽的宽度,因此上述时间ta当然比时间ta长。在该情况下,由于将规定时间x设定为时间ta与时间ta的总合时间以上,从而与设定例4的情况相比,能够更长地设定规定时间x。另外,在该设定例5中,功率pw2在功率pw1达到峰值pe1后上升,因此峰值pe1的大小不会受到功率pw2影响。因此,能够可靠地避免时间上邻接显现的两个峰值同时重叠。

〔第二实施方式〕

在实施方式1中,以电流源6a、6b、6c给予各ld的驱动电流的大小相同为前提,在各驱动开始时刻具有差别。与此相对,控制部7也可以以使电流源6a、6b、6c给予各ld的驱动电流的大小(在为脉冲电流的情况下为脉冲高度)不同的方式对电流源6a、6b、6c进行驱动。该控制基于如下原理,即:驱动电流的大小越大,从ld输出的激光的功率的上升越快,换言之,大功率的激光的峰值出现时刻比小功率的激光的峰值出现时刻早。

驱动电流的大小与从ld输出的激光的功率的上升时间之间的关系能够预先通过测定而求出。因此,控制部7以使从flu2a、2b、2c输出的激光的功率的上升所出现的峰值具有上述规定时间ts的错开的方式对电流源6a、6b、6c进行控制即可。更具体而言,控制部7以驱动电流按照电流源6a、6b、6c的顺序变小的方式对电流源6a、6b、6c进行控制即可。

〔第三实施方式〕

以下对flu2a、2b、2c中上述srs(受激拉曼散射)的产生容易度的不同进行评价,根据其评价结果,对在使flu2a、2b、2c的驱动错开规定时间ts的情况下决定驱动开始的顺序的方法进行说明。

本申请发明人发现:若在flu2a、2b、2c中的某一个产生srs,则在产生该srs的flu内波导的斯托克斯光由于输出合束器3、光纤f2等中的瑞利散射、菲涅尔反射等而到达其他flu内,或者被加工对象5反射而返回光纤激光器系统1内的斯托克斯光通过输出合束器3等而到达其他flu内。由此,该其他flu中成为斯托克斯光的种子光的光的功率变大,因此该其他flu也产生srs。作为结果,全部flu2a、2b、2c产生srs。因此,为了实现作为系统整体而抗反射性高(不易产生基于srs的斯托克斯光的波长的振荡)的光纤激光器系统,需要如下控制,即:在对flu2a、2b、2c彼此的抗反射性进行评价的基础上,将抗反射性最低(容易产生上述振荡)flu的抗反射性提高至与其他flu的抗反射性相同程度。

为了进行上述那样的控制,需要对各flu(flu2a、2b、2c彼此)的抗反射性进行评价。其中,应该评价的抗反射性是使光纤激光器系统1整体工作的状态下的各flu的抗反射性。这是因为光纤激光器系统1中各flu产生的上述振荡是如上述那样其他flu产生的斯托克斯光所干预而成的现象。只要使用在将某个flu从光纤激光器系统1除去的状态下分别独立地评价该flu的抗反射性的现有的评价方法,就不易实现抗反射性高的光纤激光器系统1。

以下,具体地进行说明。图1所示的flu2a、2b、2c与输出合束器3的连接所使用的光纤f1是单模(或者所谓的疑似单模)的光纤。连接输出合束器3与输出部4的光纤f2是石英玻璃制的多模光纤。这些光纤一般每1m具有10-5%左右的光的反射率。由于在上述光纤激光器系统1内波导的光、与从使用将上述多束激光合波而得的激光进行加工的加工对象5返回的反射光,而产生斯托克斯光的递归放大,从而显著产生基于srs的斯托克斯光的波长的振荡。而且,由于上述振荡的产生,而使因激光射入该石英玻璃而产生的斯托克斯光的功率增大。

图8是flu2a~2c以及其周边的概略图。flu2a~2c具备相同的结构,因此对flu2a进行说明。如图8所示,flu2a经由上述光纤f1与输出合束器3连接,并具备激发光源(发光元件)21、泵浦合束器(pumpcombiner)23、放大用光纤25、作为反射镜发挥功能的高反射fbg(光纤布拉格光栅:fiberbragggrating)24、作为半反射镜发挥功能的低反射fbg26、激光测定部28、以及斯托克斯光测定部29。flu2a作为将由放大用光纤25的高反射fbg(反射镜)24与低反射fbg(半反射镜)26所夹的区间作为谐振器的谐振器型光纤激光器发挥功能。与多模的光纤f2相同,放大用光纤25以及光纤f1具有石英玻璃制的芯,使该芯传播激光。

从泵浦合束器23连接至放大用光纤25的光纤也可以是与放大用光纤25相同的结构。其中,不向从泵浦合束器23连接至放大用光纤25的光纤的芯添加活性元素。

放大用光纤25是向芯添加了活性元素(稀土类元素等)的双包层光纤。在放大用光纤25的一端形成有高反射fbg24,在放大用光纤25的另一端形成有低反射fbg26。高反射fbg24构成为对由放大用光纤25产生的激光进行反射。激光的振荡波长中的高反射fbg24的反射率例如为99%以上。低反射fbg26构成为对由放大用光纤25产生的激光的一部分进行反射并使剩余的部分透过。将激光的振荡波长中的低反射fbg26的反射率设定为比高反射fbg24的反射率低,例如为10%。激发光源21是向放大用光纤25供给的激发光的光源,经由泵浦合束器23而与放大用光纤25连接。

在flu2a中,来自激发光源21的激发光经由泵浦合束器23射入放大用光纤25的第一包层。而且,在放大用光纤25的第一包层中波导的激发光在通过芯时,使添加于芯的活性元素转变为反转分布状态。转变为反转分布状态的活性元素将自发放射光作为种子光引起受激发射的连锁。受激发射出的激光通过在高反射fbg24与低反射fbg26之间反复反射而递归地放大。

激光测定部28设置于低反射fbg26与输出合束器3之间,对放大用光纤25的低反射fbg26侧输出所包括(透过了低反射反射镜)的激光的功率进行测定。

斯托克斯光测定部29对借助从flu2a~2c分别同时射出的激光而产生的斯托克斯光,且是在flu2a中传播的斯托克斯光的功率进行测定。斯托克斯光测定部29设置于相对于高反射fbg24而言与放大用光纤25相反的一侧(相对于反射镜而言与输出侧相反的一侧),并对flu2a的高反射fbg24侧输出所包括(透过了高反射反射镜)的斯托克斯光的功率进行测定。

控制部7具备运算部71和控制处理部72。运算部71基于激光测定部28的测定结果与斯托克斯光测定部29的测定结果来计算透过了高反射fbg24的斯托克斯光的功率相对于透过了低反射fbg26的激光的功率的比率。另外,控制处理部72从flu2a~2c选择包括上述比率最大的计算结果的至少一个光纤激光器,并且通过执行降低从选择出的光纤激光器射出的激光的功率的功率降低控制使针对各flu2a~2c的上述比率的最大值降低。

控制部处理部72通过针对flu2a~2c分别调节向发出其激发光的各激发光源21供给的电流值来调节激光的功率。由此,能够容易地调节激光的功率。

以下,对使用了激光测定部28以及斯托克斯光测定部29的flu2a的抗反射性评价方法进行说明。使光纤激光器系统1整体工作(即,从flu2a~2c分别同时射出激光)的状态下的flu2a的抗反射性(基于srs的斯托克斯光的波长的振荡的产生难度)是通过斯托克斯光测定部29的测定结果相对于激光测定部28的测定结果的比率求出的。此处,光纤激光器的抗反射性是在光纤激光器中传播的斯托克斯光的功率相对于从光纤激光器射出的激光的功率的比率。根据下述理由可以说该比率小(即,该斯托克斯光的功率小)的情况下光纤激光器的抗反射性高。即,斯托克斯光的功率相对于激光的功率较小意味着:即便是相同的激光的功率,也拉曼增益(能量从激光朝斯托克斯光转移的程度)小,斯托克斯光的损失大。换句话说,即使激光从加工对象5以相同的反射率返回,也由于上述振荡的阈值大,所以不易振荡。应予说明,在基于上述振荡的斯托克斯光的功率的放大中,形成为拉曼增益g∝exp(激光的功率×光纤长/该光纤的有效芯面积),因此若提高激光的功率则拉曼增益变大,即使是较小的反射也产生上述振荡,激光的振荡变得失稳。因此,可以说在该比率较小的情况下,光纤激光器的抗反射性较高。在光纤激光器系统1中,作为flu2a、2b、2c彼此的抗反射性相互不同的原因,例如可举出放大用光纤25或者各光纤f1的长度或者损失相互不同、或者输出合束器3的激光的分光比、损失相互不同。换言之,该flu2a的抗反射性是通过(斯托克斯光测定部29的测定结果)/(激光测定部28的测定结果)的解而求出的。可以说该比率(解)越小,flu2a的抗反射性越高。

斯托克斯光相对于激光较大意味着即便是相同的激光功率,也拉曼增益大(功率从激光朝斯托克斯光的转移大),换言之斯托克斯光的损失小。换句话说即使功率从对象以相同的反射率返回,也在斯托克斯光中容易产生损失≤收益的关系,振荡阈值低,因此容易振荡。即可以说容易产生基于srs的斯托克斯光的波长的振荡,抗反射性低。

例如,激光测定部28的测定结果换言之从flu2a射出的激光的功率为1kw。另外,例如,斯托克斯光测定部29的测定结果换言之使光纤激光器系统1整体工作时在flu2a中传播的斯托克斯光的功率为0.00014w。此时,能够利用运算部71将使光纤激光器系统1整体工作的状态下的flu2a的抗反射性评价为0.00014/1000=1.4×10-7

激光测定部28以及斯托克斯光测定部29也可以分别具有对具有除所希望的频率以外的频率的光进行遮挡的滤波器部件。更具体而言,对于flu2a~2c彼此而言,也可以激光测定部28具有使所对应的flu2a~2c的任一个振荡波长的光选择性地透过的波长选择滤波器,斯托克斯光测定部29具有使在所对应的flu2a~2c的任一个振荡波长加上与拉曼位移相当的波长而得的波长的光选择性地透过的波长选择滤波器。由此,激光测定部28以及斯托克斯光测定部29分别能够高精度地测定激光以及斯托克斯光。

应予说明,在光纤激光器系统1中,对于flu2b、2c也能够实施与flu2a相同的抗反射性评价方法。通过对于flu2a~2c分别实施上述抗反射性评价方法,能够实现光纤激光器系统1的抗反射性评价方法。

对于flu2a~2c彼此而言,可以说上述比率越大越容易产生srs。运算部71求出上述比率,由此能够定量地评价使光纤激光器系统1整体工作的状态下的各flu2a~2c的srs的产生容易度。

以下,参照图10对使用了flu2a~2c彼此的光纤激光器系统1的抗反射性提高方法进行说明。图10是表示光纤激光器2~4的激光的功率与斯托克斯光的功率/激光的功率(抗反射性)之间的关系的一个例子的图表。首先,对使光纤激光器系统1整体工作的状态下的flu2a~2c彼此的抗反射性进行评价。

应予说明,光纤激光器系统1射出的激光的功率为3kw。另外,在光纤激光器系统1的抗反射性提高前的阶段,flu2a~2c分别射出的激光的功率(各flu2a~2c的激光测定部28的测定结果)为1kw。另外,在光纤激光器系统1的抗反射性提高前的阶段,在使光纤激光器系统1整体工作时在flu2a~2c中传播的斯托克斯光的功率(flu2a~2c的斯托克斯光测定部29的测定结果)分别为0.00014w(flu2a)、0.02w(flu2b)、0.072w(flu2c)。

利用运算部71将使光纤激光器系统1整体工作的状态下的flu2a~2c的抗反射性分别评价为0.00014/1000=1.4×10-7(flu2a)、0.02/1000=2×10-5(flu2b)、0.072/1000=7.2×10-5(flu2c)。在该情况下,根据下述理由,存在以flu2c的抗反射性低于flu2a的抗反射性以及flu2b的抗反射性为起因而flu2a、2b的抗反射性变差至7.2×10-5左右的担忧。即,若在抗反射性低的flu2c中斯托克斯光的功率因srs而变得显著,则该斯托克斯光经由输出合束器3也被引导至抗反射性高的flu2a、2b。作为结果,在抗反射性高的flu2a、2b中,也与抗反射性低的flu2c相同,产生基于srs的斯托克斯光的波长的振荡而激光振荡变得失稳。在本实施方式中,“抗反射性高的光纤激光器”只不过是指能够维持斯托克斯光的功率较小的状态的装置。利用“抗反射性低的光纤激光器”强制性地成为“抗反射性高的光纤激光器”中的斯托克斯光的功率较大的状态可以说与“抗反射性高的光纤激光器”的抗反射性变差相等。

然而,对于flu2a~2c的抗反射性而言,从其光纤激光器射出的激光的功率越大,抗反射性越低(差),从其光纤激光器射出的激光的功率越小,抗反射性越高(好)。原因在于由srs产生的斯托克斯光的功率相对于激光的功率以指数函数级增大。另外,并非必须从全部flu2a~2c射出的激光的功率相互相同。换句话说,即使光纤激光器系统1射出的激光的功率为3kw是必需的,也并非必须使flu2a~2c分别射出的激光的功率均匀化为1kw。

因此,在光纤激光器系统1中,控制处理部72至少减小上述比率最高(抗反射性最低)的flu2c射出的激光的功率(功率降低控制),使针对各flu2a~2c的上述比率的最大值降低。由此,能够提高光纤激光器系统1整体的抗反射性。

根据图10的图表,例如,为了提高光纤激光器系统1的抗反射性,控制处理部72使flu2a~2c射出的激光的功率分别为1.185kw、0.93kw、0.885kw。由此,flu2a~2c彼此的抗反射性大致均匀化为4×10-6,从而能够防止flu2a~2c中的某一个的抗反射性极端变低。结果,能够防止诱发全部flu2a~2c的抗反射性变差,因此能够实现光纤激光器系统1的抗反射性的提高。应予说明,此时,增大flu2a(未选择的光纤激光器)射出的激光的功率(功率提高控制),减小flu2b、2c(所选择的光纤激光器)射出的激光的功率(功率降低控制)。其中,在进行了功率平衡的调节之后,flu2a的抗反射性以及flu2b的抗反射性不低于功率平衡调整前的flu2c的抗反射性。由此,能够抑制系统整体的功率的降低量,并实现系统整体的抗反射性的改善。在不需要抑制系统整体的功率降低的情况下,能够省略该功率提高控制。

另外,并非必须使flu2a~2c彼此的抗反射性(此处大约为4×10-6)均匀化。即,控制处理部72也可以以使flu2a~2c彼此的抗反射性形成为规定以上的方式对从flu2a~2c分别射出的激光的功率进行调节。此处,也可以设定比4×10-6大且比7.2×10-5小的规定值,使flu2a~2c彼此的上述比率成为该规定值以下。换言之,也可以选择flu2a~2c中的上述比率超过预先决定的值(该规定值)的flu,执行降低从flu2a~2c选择出的flu射出的激光的功率的功率降低控制。该情况下,也能够防止诱发全部flu2a~2c的抗反射性变差,因此能够实现光纤激光器系统1的抗反射性的提高。

根据光纤激光器系统1,针对flu2a~2c彼此,能够基于激光测定部28的测定结果与斯托克斯光测定部29的测定结果之间的关系,对flu2a~2c彼此的srs的产生容易度进行评价。由此,能够对使光纤激光器系统1整体工作的状态下的各flu2a~2c的srs的产生容易度进行评价。

flu2a~2c相互具有相同的结构,换言之,相互具有相同的光纤激光器自身的斯托克斯光测定部29的配置关系。由此,能够针对flu2a~2c彼此,相互以相同的条件对斯托克斯光的功率进行测定。

图9是表示光纤激光器系统1的特别是使用了控制处理部72的抗反射性评价方法以及抗反射性提高方法的流程的流程图。此外,为了简化说明,图9示出利用激光测定部28对flu2a~2c的低反射fbg26侧输出中的激光的功率进行测定的工序(激光测定工序)、以及利用斯托克斯光测定部29对flu2a~2c的高反射fbg24侧输出中的斯托克斯光的功率进行测定的工序(斯托克斯光测定工序)结束后的各步骤。

首先,运算部71针对flu2a~2c分别基于激光测定部28的测定结果与斯托克斯光测定部29的测定结果对透过了高反射fbg24的斯托克斯光的功率相对于透过了低反射fbg26的激光的功率的比率进行计算,由此对光纤激光器自身的抗反射性进行评价(步骤s1:评价工序)。

接着,控制处理部72对从flu2a~2c分别射出的激光的功率进行调节。具体而言,从flu2a~2c选择包括上述比率最大的光纤激光器单元的至少一个,并且执行降低从flu2a~2c中选择出的光纤激光器单元射出的激光的功率的功率降低控制,由此使针对各flu2a~2c的上述比率的最大值降低(步骤s2:功率调节工序)。

光纤激光器系统1为全部flu2a~2c具备激光测定部28以及斯托克斯光测定部29的结构,但并非必须为该结构。即,例如,flu2a~2c中的无需为了实现光纤激光器系统1的抗反射性评价以及抗反射性提高而考虑的flu也可以不具备激光测定部28以及斯托克斯光测定部29。

如上述那样,在使用激光对加工对象5进行加工的情况下,从开始对加工对象5照射激光时,直至加工对象5因激光的能量而熔融前的状态,即在加工开始时,加工对象5具有最高的反射率。因此,优选在加工对象5具有最高的反射率的加工开始时,启动抑制受激拉曼散射的性能即抗反射性高的光学系统所包括的激光源即flu。

因此,进行上述抗反射性的评价,从抗反射性高的一方(第三光纤激光器单元)朝低的一方(第四光纤激光器单元)对flu2a、2b、2c进行排序。例如,进行了抗反射性的评价的结果,优选若从抗反射性高的一方朝低的一方相对地成为flu2a、2b、2c的顺序,则最初启动flu2a,并按flu2b、2c的顺序,错开规定时间ts进行启动。

另外,优选在加工对象5的加工开始时,通过增大激光的功率来缩短熔融开始的时间。因此,优选与加工对象5的加工开始匹配而使最初启动的flu2a的输出比其他flu2b、2c的输出高。应予说明,flu的输出越高,在光纤激光器系统的内部波导的光的功率的峰值越大,因此提高受激拉曼散射的拉曼增益。但是,最初启动的flu2a如上述那样抗反射性最高,因此导致在flu2a启动中激光的振荡变得失稳的情况的可能性最小,因此使flu2a的输出最大是合理的。

另外,若能够仅在最初启动的flu2a中使加工对象5熔融,则之后,来自加工对象5的反射光的强度显著变弱,因此即使在该状态下启动其他flu2b、2c,激光振荡也不易失稳。

以上说明的各实施方式中,ld具有:若温度上升则对于相同的大小的驱动电流的输出降低这样的温度依存性。因此,优选控制部7进行如下控制,即:伴随着激光相对于加工对象5的照射时间经过,即使ld的温度上升,输出也不会降低。

〔总结〕

本发明的一个方式的光纤激光器系统构成为,具备:

(1)多个光纤激光器单元;

(2)合束器,其将从上述多个光纤激光器单元输出的多束激光合波;

(3)多个电流源,它们以对上述多个光纤激光器单元分别具备的激发光源供给驱动电流的方式与上述多个光纤激光器单元分别对应地设置;以及

(4)控制部,其以使在从上述多个光纤激光器单元所包含的至少两个光纤激光器单元输出的激光的功率上升时显现的各峰值错开规定时间的方式对上述多个电流源进行控制。

根据上述的结构,控制部以使在从多个光纤激光器单元所包含的至少两个光纤激光器单元输出的激光的功率上升时显现的峰值错开规定时间的方式对多个电流源进行控制,因此能够避免在将多束激光合波而生成的激光中,激光的功率的多个峰值中的至少两个峰值在相同时刻重叠。换言之,能够避免多个峰值中的至少两个峰值的各值以相加的方式重叠。其结果,能够抑制合波而生成的激光的功率上升时显现的峰值过大。

由此,能够抑制在光纤激光器系统内的合束器的后段产生的srs的拉曼增益增加。其结果,能够提高启动光纤激光器单元时的光纤激光器系统的可靠性。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述多束激光的各功率在显现上述峰值后收敛于稳态水平,若将上述多束激光中的时间上前后显现的两个峰值中的先显现的峰值设为第一峰值,将具有第一峰值的激光的功率设为第一功率,将上述第一功率所收敛的稳态水平设为第一稳态水平,则上述规定时间为从上述第一功率上升并达到上述第一稳态水平开始经由上述第一峰值直至再次衰减至上述第一稳态水平的时间(t4)以上。

根据上述结构,时间上邻接显现的两个峰值具有作为上述规定时间的时间(t4)以上的错开,因此能够可靠地避免两个峰值在相同时刻重叠。

应予说明,与上述两个峰值对应的两个激光的功率的哪一个先上升是任意的而并被限定。另外,两个激光的功率同时上升也无妨(将此作为与功率上升的时机相关的非限制条件1)。并且,只要满足上述结构,从使电流源接通开始直至与该电流源对应的激光的功率开始上升的延迟时间、激光的功率上升的速度、所到达的峰值的大小、以及稳态水平的大小等特性也可以根据每个光纤激光器单元而不同(将此作为与光纤激光器单元的特性相关的非限制条件2)。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述多束激光的各功率在显现上述峰值后收敛于稳态水平,若将上述多束激光中的时间上前后显现的两个峰值中的先显现的峰值设为第一峰值,将具有该第一峰值的激光的功率设为第一功率,将上述第一功率所收敛的稳态水平设为第一稳态水平,则上述规定时间为从上述第一功率达到上述第一峰值开始直至收敛于上述第一稳态水平的时间(t5)以上。

在上述结构中,从第一功率经由第一峰值衰减至第一稳态水平开始,直至最终收敛于第一稳态水平需要时间。因此,两个峰值与具有上述时间(t4)以上的错开的方式相比,通常上述时间(t5)比上述时间(t4)更长。因此,能够更长地确保时间上前后显现的两个峰值彼此的时间间隔。应予说明,上述非限制条件1、2也适于上述结构。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,也可以若将上述多束激光中的时间上前后显现的两个峰值中的先显现的峰值设为第一峰值,将具有该第一峰值的激光的功率设为第一功率,将后显现的峰值设为第二峰值,将具有该第二峰值的激光的功率设为第二功率,将从上述第一功率上升并达到上述第一峰值的半值开始直至达到上述第一峰值的时间设为ta,将从上述第二功率上升并达到上述第二峰值的半值开始直至达到上述第二峰值的时间设为ta,则上述规定时间为ta以及ta的总合时间以上。

根据上述结构,使用基于各峰值的半值以及峰值的时间ta以及ta决定规定时间,因此能够可靠地避免时间上邻接显现的两个峰值同时重叠。此外,上述非限制条件1、2也适用于上述结构。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,也可以若将上述多束激光中的时间上前后显现的两个峰值中的先显现的峰值设为第一峰值,将具有该第一峰值的激光的功率设为第一功率,将后显现的峰值设为第二峰值,将具有该第二峰值的激光的功率设为第二功率,将上述多个光纤激光器单元中的输出具有上述第一峰值的激光的光纤激光器单元设为第一光纤激光器单元,将输出具有上述第二峰值的激光的光纤激光器单元设为第二光纤激光器单元,则上述控制部以在上述第一功率达到上述第一峰值时或者达到上述第一峰值后上述第二功率上升的方式对与上述第一光纤激光器单元对应的上述电流源、和与上述第二光纤激光器单元对应的上述电流源分别进行控制。

根据上述结构,不会发生第一峰值的大小由于具有时间上后显现的第二峰值的第二功率的上升而增大的问题。原因在于,在第一功率达到了第一峰值时以后,第二功率上升,因此在第一功率达到了第一峰值时,第二功率不具有仍有意的大小。因此,能够可靠地避免时间上邻接显现的两个峰值同时重叠。应予说明,上述非限制条件1、2也适用于上述结构。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,也可以上述控制部以使在从全部上述多个光纤激光器单元输出的激光的功率上升时显现的各峰值依次错开规定时间的方式对上述多个电流源进行控制。

根据上述结构,能够避免将多束激光合波而生成的激光中的激光的功率的多个峰值全部在相同时刻重叠。换言之,能够避免以多个峰值的各值相加的方式重叠。其结果,能够进一步抑制合波而生成的激光的功率上升时显现的峰值过大。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,也可以上述控制部以使上述多个电流源开始对所对应的上述激发光源供给上述驱动电流的供给开始时刻依次错开规定时间的方式对上述多个电流源进行控制。

根据上述结构,能够通过以从电流源朝激发光源开始驱动电流的供给的方式针对每个电流源改变控制部对电流源给予指示的时机这样的简单的控制来实现本发明。

应予说明,并不局限于上述控制,控制部也可以控制电流源给予激光源的驱动电流的大小。即,也可以控制部以使从多个电流源输出的驱动电流的大小相互不同的方式对各电流源进行控制。该后者的控制是基于:驱动电流的大小越大,从激光源输出的激光的功率的上升越早,换言之,大功率的激光的峰值显现时刻早于小功率的激光的峰值显现时刻。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述至少两个光纤激光器单元包括:具备抑制受激拉曼散射的抗反射性的第三光纤激光器单元、和上述抗反射性比上述第三光纤激光器单元相对低的第四光纤激光器单元,使上述第三光纤激光器单元的上述激发光源的上述驱动电流的供给比对上述第四光纤激光器单元的上述激发光源的上述驱动电流的供给先开始,从而上述控制部以先从上述第三光纤激光器单元输出激光的方式对上述多个电流源进行控制。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述至少两个光纤激光器单元包括:第三光纤激光器单元、和抗反射性比上述第三光纤激光器单元相对低的第四光纤激光器单元,上述控制部以相比在上述第四光纤激光器单元启动时显现的峰值先显示在上述第三光纤激光器单元启动时显现的峰值的方式使上述第三光纤激光器单元以及上述第四光纤激光器单元各自启动。

根据上述结构,在使用上述激光加工对象物的情况下,在从对对象物开始照射激光开始直至对象物由于激光的能量而开始熔融的状态下,对象物具有最高的反射率。若对象物开始熔融,则在熔融的部位,光的吸收率变高,因此反射率变小。因此,优选在对象物具有最高的反射率的加工开始时,例如使抑制受激拉曼散射的性能等那样的抗反射性相对高的第三光纤激光器单元启动。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述控制部以使上述抗反射性最高的光纤激光器单元的输出最高的方式对上述多个电流源进行控制。

根据上述结构,优选在对象物的加工开始时,通过增大激光的功率来缩短熔融开始的时间。因此,优选与对象物的加工开始匹配而使最初启动的光纤激光器单元的输出比其他光纤激光器单元的输出高。应予说明,光纤激光器单元的输出越高,在光纤激光器系统的内部波导的光的功率的峰值越大,因此提高受激拉曼散射的拉曼增益。但是,最初启动的光纤激光器单元抗反射性最高,因此导致在光纤激光器单元启动中激光振荡变得失稳的情况的可能性最小。因此,使最初启动的光纤激光器单元的输出最大是合理的。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述至少两个光纤激光器单元被预先决定顺序,上述控制部以使上述至少两个光纤激光器单元各自启动时显现的各峰值的顺序与预先决定的上述顺序相一致的方式使上述至少两个光纤激光器单元各自启动。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述顺序按照抗反射性从高到低的顺序被决定,上述控制部以使上述至少两个光纤激光器单元中的上述抗反射性最高的光纤激光器单元的输出最高的方式对上述多个电流源进行控制。

在本发明的一个方式的光纤激光器系统中,优选上述控制部以使上述多个光纤激光器单元中的上述抗反射性最高的光纤激光器单元的输出最高的方式对上述多个电流源进行控制。

本发明的其他方式的激光输出方法是输出将多束激光合波而得的合波激光的方法,其中,上述多束激光是对多个光纤激光器单元各自进行驱动而输出的,该方法使在从上述多个光纤激光器单元所包括的至少两个光纤激光器单元输出的激光的功率上升时显现的各峰值错开规定时间。

本发明的又一其他方式的激光输出方法是输出将多束激光合波而得的合波激光的方法,其中,上述多束激光是输出将对多个光纤激光器单元各自进行驱动而输出的,该方法包括:对上述多个光纤激光器单元中的至少两个光纤激光器单元的抗反射性进行评价的工序;和以使上述至少两个光纤激光器单元各自启动时显现的各峰值的顺序与上述抗反射性从高到低的顺序相一致的方式使上述至少两个光纤激光器单元各自启动的工序。

本发明的其他方式的激光输出方法是输出将多束激光合波而得的合波激光的方法,其中,上述多束激光是输出将对多个光纤激光器单元各自进行驱动而输出的,该方法包括:决定上述多个光纤激光器单元中的至少两个光纤激光器单元的顺序的工序;和以使在上述至少两个光纤激光器单元各自启动时显现的各峰值的顺序与预先决定的上述顺序相一致的方式使上述至少两个光纤激光器单元各自启动的工序。

根据上述方法,如已经说明那样,能够避免激光的振荡产生问题的情况。

本发明不限定于上述各实施方式,在权利要求所示的范围内能够进行各种变更,而且将不同的实施方式彼此公开的技术手段适当地组合而得的实施方式也被包括于本发明的技术范围内。

附图标记说明:

1...光纤激光器系统;2a...flu(光纤激光器单元、第三光纤激光器单元);2b...flu(光纤激光器单元、第四光纤激光器单元);2c...flu(光纤激光器单元、第四光纤激光器单元);3...输出合束器(合束器);5...加工对象(对象物);6a、6b、6c...电流源;7...控制部;p1...峰值;pe1...峰值(第一峰值);pe2...峰值(第二峰值);pw1...功率(第一功率);pw2...功率(第二功率);ps...稳态水平(第一稳态水平);t1、t2、ta、ta、t4、t5...时间;ts...规定时间;x...规定时间。

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