专利名称：光放大装置及激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明a涉及光放大装置及激光加工装置，特别涉及用于从MOPA (MasterOscillator and Power Amplifier :主控振荡器的功率放大器)方式的光纤放大器稳定地生成光脉冲的技术。
背景技术：
在激光加工装置中，激光的功率对加工品质带来影响。因此，到目前为止提出了用于对从激光加工装置发出的激光的功率进行控制的技术。例如日本特开2010 - 10274号公报(专利文献I)公开了如下结构测定从光纤激光振荡器输出的激光脉冲的平均功率及峰值功率，并将其测定结果反馈至LD (激光二极管) 驱动电路。另外，例如日本特开2010 — 171131号公报(专利文献2)公开了如下方法发出用于入射至光纤激光器中的种子光的激光源，在主照射期间发出脉冲光，在预照射期间则发出实际的连续光。连续光的功率小于脉冲光的峰值功率。进而，在日本特开2010 — 171131号公报(专利文献2)中，公开了将预照射期间的激发光的功率降低到小于主照射期间的激发光的功率的技术。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2010 - 10274号公报专利文献2 :日本特开2010 - 171131号公报在日本特开2010 - 10274号公报(专利文献I)所公开的方法中，测定激光脉冲的平均功率及峰值功率。在该方法中，由于不能监视多个脉冲的强度的均匀性，因而可知难以均匀控制多个脉冲的强度。另一方面，日本特开2010 - 171131号公报(专利文献2)未具体公开用于检测脉冲的功率的结构。大多使用激光二极管(LD)来激发光纤放大器。然而,在使光纤放大器的激光输出发生变化的情况下，从激发LD的输出发生变化开始到激光输出发生变化为止的时间(响应时间)，需要Ims左右或Ims以上。因此，脉冲的重复频率越高，则越难以针对每个脉冲测定其强度并将测定结果反馈至脉冲强度的控制中。基于这样的理由，在光纤放大器中，一般而言，将激光输出的平均功率的测定值反馈至激光输出的控制中。另一方面，用于输入至光纤放大器中的种子光的光源，大多使用LD。从而,能够多样地改变种子光脉冲的条件。例如，能够使重复频率在大范围内发生变化，或者，能够生成由具有ns程度的脉冲宽度的多个脉冲构成的脉冲组。若这样使种子光发生变化，则峰值的变动范围变得极大。因此，在光纤放大器的情况下，更加难以针对每个脉冲而检测峰值。另一方面，为了使激光输出稳定，需要均匀地控制多个脉冲的强度。
发明内容
本发明的目的在于，提供用于对使用光放大光纤的光放大装置的每个输出光脉冲的峰值进行检测的技术。本发明的一个技术方案的光放大装置具有光放大光纤，其通过激发光来放大种子光；种子光源，其在发光期间生成多次种子光，以作为由多个脉冲构成的脉冲组；激发光源，其在刚刚进入发光期间之前的非发光期间生成具有第一能级的功率的激发光，在发光期间则生成具有比第一能级高的第二能级的功率的激发光；检测器，其检测从光放大光纤输出的输出光脉冲组的功率；控制部，其基于检测器的检测值，来控制非发光期间的激发光的功率，由此控制输出光脉冲组的功率。检测器包括受光元件，其接收输出光脉冲组；积分电路，其对受光元件的输出信号进行积分；AD (模拟/数字)转换电路，其基于积分电路的输出信号来生成检测值。优选地,检测器还包括可变增益放大器,该可变增益放大器对积分电路的输出信号进行放大，并将放大后的该输出信号赋予AD转换电路。控制部根据在发光期间应该生成 的脉冲组的重复频率，来改变可变增益放大器的增益。优选地，控制部，重复频率越高则使增益越高。优选地，控制部，控制AD转换电路执行模拟数字转换的时刻，使得AD转换电路对可变增益放大器的输出信号的峰值进行模拟数字转换。时刻是根据延迟时间来决定的，延迟时间是从生成了包含在脉冲组中的多个脉冲中的最初的脉冲开始的。优选地，控制部，根据重复频率以及包含在脉冲组中的多个脉冲的个数来改变延迟时间。本发明的另一技术方案的激光加工装置，具有在上述任一项中记载的光放大装置。若采用本发明，则能够对使用光放大光纤的光放大装置的每个输出光脉冲的峰值进行检测。
图I是示出了本发明的第一实施方式的激光加工装置的结构例的图。图2是第一实施方式的激光加工装置发出激光的时序图。图3是更详细地说明图2所示的发出激光的时刻的图。图4A、图4B是用于说明第一个脉冲的功率基于预激发期间内的激发光功率而发生变化的情况的波形图。图5是对第一实施方式的使脉冲功率稳定的原理进行说明的波形图。图6是示出了用于检测脉冲的峰值功率的具体的结构例的框图。图7是示意性示出了延迟时间的保存形式的图。图8是示出了脉冲组的平均功率及脉冲组的峰值功率与脉冲组的重复频率之间的关系的图。图9是用于说明AD电路的AD转换时刻的图。图IOA 图IOC是示出了图9所示的波形的具体例的图。图11是示出了输入至AD转换电路34的信号的振幅和PGA (Programmable GainAmplifier :可编程增益放大器)33的增益之间的关系的图。图12是示出了设定PGA33的增益的其他例的图。图13是第二实施方式的激光加工装置的结构图。附图标记的说明1、8光放大光纤IG脉冲组Ia种子光脉冲2 种子 LD 3、9A、9B 激发 LD4、6、11 隔离器5、10 合成仪(combiner)7 稱合器(coupler) 12 端盖13分光器14激光束扫描机构15、17受光元件16、18峰值检测器20控制装置21 23驱动器25输入部31电流/电压转换电路32积分电路33 PGA (Programmable Gain Amplifier :可编程增益放大器)34AD转换电路(模拟数字转换电路)40信号处理电路41存储器50加工对象物100、101激光加工装置L 激光
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，对图中的相同或等同的部分标注相同的附图标记，并不反复对其进行说明。在本说明书中，“脉冲组”术语表示在时间轴上以某一时间间隔排列的多个光脉冲。其中，除了明确地指定包含在脉冲组中的光脉冲的情况之外，在本说明书中，将脉冲组称之为“脉冲”。另外，在本说明书中，“LD”术语表示半导体激光器。<第一实施方式>图I是示出了本发明的第一实施方式的激光加工装置的结构例的图。参照图1，激光加工装置100包括光放大装置和激光束扫描机构14，其中，该激光束扫描机构14用于利用来自该光放大装置的激光来进行扫描。光放大装置具有光放大光纤I ;种子LD2 ;激发LD3 ;隔离器(isolator) 4、6 ;合成仪5 ;端盖12 ;驱动器21、22 ;受光元件15 ;峰值检测器16 ;控制装置20 ;输入部25。光放大光纤I具有纤芯，其是光放大成分，且在该纤芯中添加了稀土类兀素；金属包层(clad)，其设在该纤芯的周围。添加到纤芯中的稀土类元素的种类并不特别限定，例如有Er (铒)、Yb (镱)、Nd (钕)等。在下面说明稀土类元素是Yb的情况。光放大光纤I例如可以是在纤芯周围设置了 I层金属包层的单包层光纤，也可以是在纤芯周围设置了 2层金属包层的双包层光纤。种子LD2是发出种子光的激光源。种子光的波长例如是从1000 IlOOnm的范围中选择的波长。驱动器21向种子LD2反复施加脉冲状的电流，由此对种子LD2进行脉冲驱动。即，从种子LD2发出脉冲状的种子光。从种子LD2出射的种子光通过隔离器4。隔离器4的功能在于，仅使单一方向的光透过，并遮断向与该光相反的方向入射的光。本发明的实施方式中，隔离器4使来自种子 LD2的种子光透过，并且，遮断来自光放大光纤I的返回光。由此，能够防止来自光放大光纤I的返回光入射至种子LD2。如果来自光放大光纤I的返回光入射至种子LD2，则有可能导致种子LD2损坏，但通过设置隔离器4能够防止这样的问题。激发LD3是发出激发光的激发光源，所述激发光用于对添加在光放大光纤I的纤芯中的稀土类元素的原子进行激发。在稀土类元素是Yb的情况下，激发光的波长例如是915 土 10nm。驱动器22对激发LD3进行驱动。合成仪5对来自种子LD2的种子光和来自激发LD3的激发光进行合成，并将合成后的光入射至光放大光纤I。光放大光纤I、种子 LD2 及激发 LD3 构成 MOPA (Master Oscillatorand PowerAmplifier :主控振荡器的功率放大器)方式的光纤放大器。包含在纤芯中的稀土类兀素的原子，吸收入射至光放大光纤I的激发光，由此原子被激发。来自种子LD2的种子光在光放大光纤I的纤芯中传输时，由于由被激发的原子使种子光产生受激发射，因而种子光被放大。即，光放大光纤I利用激发光来放大种子光。在光放大光纤I是单包层光纤的情况下，种子光及激发光均入射至纤芯。相对于此，在光放大光纤I是双包层光纤的情况下，种子光入射至纤芯，激发光则入射至第一金属包层。双包层光纤的第一金属包层作为激发光的波导来发挥功能。在入射至第一金属包层的激发光在第一金属包层中传输的过程中，以通过纤芯的模式来激发纤芯中的稀土类元素。隔离器6使被光放大光纤I放大且从光放大光纤I出射的种子光(光脉冲)通过，并且遮断向光放大光纤I返回的光。通过了隔离器6的光脉冲，从光纤的端面出射至空气中。为了防止将峰值功率高的光脉冲从光纤出射至空气中时在光纤的端面和空气之间的界面发生光脉冲损失，因而设置端盖12。分光器13将从端盖12输出的光脉冲分成两个脉冲。将一个脉冲作为加工用激光而输入至激光束扫描机构14，并为了监视激光的功率而将另一个脉冲输入至受光元件15。受光元件15例如由光电二极管构成。峰值检测器16根据来自受光元件15的信号来对光脉冲的峰值功率(峰值)进行检测。将峰值检测器16所检测出的峰值发送至控制装置20。激光束扫描机构14用于使激光在二维方向上进行扫描。虽未图75,但激光束扫描机构14例如也可以包括准直透镜、电流扫描仪(galvano scanner)>f 0透镜等,其中,准直透镜用于将来自端盖12的出射光即激光束的直径调整为规定大小；电流扫描仪用于使通过了准直透镜之后的激光束在加工对象物50的表面上进行二维方向的扫描；f 9透镜用于使激光束会聚。在加工对象物50的表面上，使激光L即来自激光加工装置100的输出光在二维方向上进行扫描，由此对以金属等作为坯料的加工对象物50的表面进行加工。例如在加工对象物50的表面打印(标记)由文字或图形等构成的信息。控制装置20通过控制驱动器21、22及激光束扫描机构14，来整体控制激光加工装置100的动作。输入部25例如接受来自用户的信息。控制装置20基于来自输入部25的信息，来控制驱动器21、22，并且，控制激光束扫描机构14的动作。例如由执行规定程序的个人计算机来实现控制装置20。就输入部25而言，只要是用户能够输入信息的装置即可，没有特别限定，例如能够使用鼠标、键盘、触摸面板等。 种子LD、激发LD、隔离器等的特性，因温度而发生变化。因此，优选在激光加工装置内配置温度控制器，该温度控制器用于恒定保持这些元件的温度。在从激光加工装置100输出激光的情况下，种子LD2被驱动器21驱动而生成脉冲状的种子光。在从种子LD2反复生成种子光的情况下，种子光的重复频率取决于从驱动器21供给至种子LD2的脉冲电流的重复频率。由控制装置20对从驱动器21输出的脉冲电流的重复频率进行控制。控制装置20通过控制驱动器22，来使激发LD3所发出的激发光的功率发生变化。激发LD3输出具有与从驱动器22接收到的偏置电流(bias current)相对应的功率的激发光。由控制装置20对从驱动器22输出的偏置电流的大小进行控制。图2是第一实施方式的激光加工装置发出激光的时序图。参照图2，在预激发期间，驱动器22将偏置电流(在图2中表示为“激发LD电流”)供给至激发LD3而使该激发LD3生成激发光，而使种子LD2不生成光脉冲(在图2中表示为“种子LD脉冲”)。另一方面，在正式激发期间，生成激发光及种子LD脉冲的双方。因此，在正式激发期间，从光纤放大器输出激光。预激发期间的激发LD电流小于正式激发期间的激发LD电流。SM敫发LD3，在预激发期间生成第一能级的功率的激发光，在正式激发期间则生成第二能级的功率的激发光。第二能级高于第一能级。图3是更详细地说明图2所示的发出激光的时刻的图。参照图3，种子LD2，在正式激发期间以周期tprd反复生成由多个种子光脉冲Ia构成的脉冲组1G。通过对种子LD2的偏置电流进行调制，以规定的周期生成脉冲组1G。正式激发期间与从光纤放大器输出激光的发光期间相对应。另一方面，由于在预激发期间不向种子LD2供给偏置电流，因而成为非发光期间。下面，将在正式激发期间内从光纤放大器输出的多个脉冲组中的第一次输出的脉冲组和最后一次输出的脉冲组，分别称之为“第一个脉冲”和“最后一个脉冲”。图4A、图4B是对基于预激发期间的激发光功率而第一个脉冲的功率发生变化的情况进行说明的波形图。图4A是示出了在预激发期间的减小激发光功率的情况下从光纤放大器输出的脉冲的波形图。图4B是示出了在预激发期间的增大激发光功率的情况下从光纤放大器输出的脉冲的波形图。参照图4A及图4B，由于在预激发期间的激发LD电流小的情况下，激发光功率小，因而在预激发期间内蓄积到光放大光纤I中的能量少。因此，第一个脉冲的功率小。在反复向光放大光纤I供给激发光功率和从光放大光纤I放出光能量的过程中，蓄积到光放大光纤I中的能量增加而达到大致恒定的能级。由此，使脉冲的功率稳定。与此相反，在预激发期间的激发LD电流大的情况下，在预激发期间内蓄积到光纤中的能量变大。因此，第一个脉冲的功率变大。此时，在反复向光放大光纤I供给激发光功率和从光放大光纤I放出光能量的过程中，蓄积在光放大光纤I中的能量减少而达到大致恒定的能级。由此，使脉冲的功率稳定。如图4A、图4B所示，在预激发期间的激发光的功率(激发LD电流)不恰当的情况下，第一个脉冲的功率和经过规定时间后的脉冲的功率之间产生差分。基于这样的功率之 差而发生加工品质的降低这样的问题。图5是对第一实施方式的使脉冲功率稳定的原理进行说明的波形图。参照图5，在第一实施方式中，对第一个脉冲的峰值功率和最后一个脉冲的峰值功率进行比较。将它们的比较结果反馈到预激发期间内的激发LD的偏置电流值，由此使第一个脉冲的功率和最后一个脉冲的功率之间的差分接近O。由此，能够从第一个脉冲开始得到稳定的激光输出。如图I所示，使用受光元件15及峰值检测器16来对脉冲的峰值功率进行检测。图6是示出了用于检测脉冲的峰值功率的具体的结构例的框图。参照图6，峰值检测器16包括电流/电压转换电路31、积分电路32、PGA (Programmable Gain Amplifier 可编程增益放大器)33及AD (模拟/数字)转换电路34。另外，控制装置20包括信号处理电路40和存储器41。受光元件15接收光脉冲而将该光脉冲转换为电流信号。电流/电压转换电路31将从受光兀件15输出的电流转换为电压。积分电路32对电流/电压转换电路31的输出电压进行积分。如图3所示，在本实施方式中，生成由多个短脉冲(例如时间跨度为ns的序列(order))构成的脉冲组。积分电路32以规定的时间常数对多个短脉冲的波形进行积分。由此，能够降低振幅的变化，从而能够得到一个脉冲组的峰值功率(振幅)，其中，振幅的变化取决于包含在脉冲组中的短脉冲个数。脉冲组的峰值，根据包含在其脉冲组中的脉冲的个数而发生变化。因此，峰值的变动范围变得极大。示出一例，假设重复频率的范围是两位数(I倍 100倍)，且包含在脉冲组中的脉冲的个数在I 20内发生变化。此时，脉冲组的峰值变动得接近1000倍。因此，难以检测每个脉冲的峰值。在相同的激发功率的情况下，与脉冲数无关地，脉冲组的能量的积分值大致相同。在第一实施方式中，利用这一点，由积分电路32对包含在脉冲组中的脉冲进行平均化。由此，能够与包含在脉冲组中的脉冲的个数无关地，使从积分电路32输出的电信号的振幅大致相同。能够通过积分电路32来降低因包含在脉冲组中的短脉冲个数而导致的振幅变化，因而能够得到一个脉冲组的峰值功率(振幅)。PGA33放大从积分电路32输出的信号。PGA33是可变增益放大器，根据来自信号处理电路40的增益设定信号来设定其增益。由于重复频率越高则一个脉冲组的峰值功率(振幅)越低，因而信号处理电路40以重复频率越高则使增益越高的方式调整PGA33的增益。此外，以使输入到AD转换电路34的信号的振幅在AD转换电路34的动态范围内的方式，设定PGA33的增益。例如由高速AD转换电路实现AD转换电路34，用于将从PGA33输出的模拟信号转换为数字信号。根据来自信号处理电路40的控制信号来控制AD转换电路34的AD转换时亥IJ。具体而言，从开始发出种子光(发出包含在脉冲组中的多个脉冲中的最初的脉冲)开始经过了规定的延迟时间之后，对来自PGA33的信号进行AD转换。以使得AD转换电路34在脉冲组的功率的峰值处进行AD转换的方式，来决定延迟时间。由此，获取脉冲组的峰值功率即峰值，来作为检测值。将由AD转换电路34获取的峰值(数字信号)，从AD转换电路34发送至信号处理电路40。信号处理电路40对第一个脉冲和最后一个脉冲的峰值进行比较。在第一个脉冲的峰值高于最后一个脉冲的峰值的情况下，信号处理电路40生成用于降低预激发期间的激发LD的偏置电流值的信号，并在预激发期间将该信号赋予驱动器22。与此相反，在第一·个脉冲的峰值低于最后一个脉冲的峰值的情况下，信号处理电路40生成用于提高预激发期间的激发LD的偏置电流值的信号，并在预激发期间将该信号赋予驱动器22。驱动器22根据来自信号处理电路40的信号，来使预激发期间的激发LD3的偏置电流值降低或上升。由此，来自激发LD3的激发光的功率发生变化。例如由非易失性存储器来实现存储器41，用于预先存储与AD转换电路34的AD转换时刻相关的信息，即用于预先存储上述延迟时间。图7是示意性示出了延迟时间的保存形式的图。参照图7，以表形式将延迟时间保存至存储器41。具体而言，针对脉冲组的重复频率的范围(示出一例为IOOkHz 120kHz)和包含在一个脉冲组中的脉冲个数的组合，确定一个最佳值。此外，延迟时间的保存形式并不限定于表形式，例如也可以以数据库形式存储在存储器41中。接着，对基于图6所示的电路结构来进行的脉冲峰值的检测，进行更详细的说明。图8是示出了脉冲组的平均功率及脉冲组的峰值功率与脉冲组的重复频率之间的关系的图。参照图8，在激发光的功率恒定的情况下，重复频率越高则脉冲的峰值功率越低。相对于此，平均功率相对于重复频率而大致保持恒定。此外，在平均功率相同的情况下，脉冲的峰值与重复频率大致成反比例。图9是用于说明AD电路的AD转换时刻的图。参照图6及图9，由受光元件15及电流/电压转换电路31，输出由多个脉冲构成的电信号。积分电路32对多个脉冲进行积分。由PGA33放大来自积分电路32的输出信号。从生成最初的脉冲起经过了规定的延迟时间d之后，向AD转换电路34发送AD时刻信号。以使得AD转换电路34在来自PGA33的信号的峰值附近进行AD转换的方式，决定延迟时间d。由此，能够获取脉冲组的峰值功率的值。此外，在图9中，多个脉冲的包络线的形状形成为向右侧升高的三角形。其中，多个脉冲的包络线的形状并不限定于该形状，也可以是其他形状。例如，也可以是多个脉冲的强度为全部相同的形状。与包络线的形状无关地，通过积分电路，得到能够降低多个脉冲之间的峰值的变动这样的效果。
图IOA 图IOC是示出了图9所示的波形的具体例的图。图IOA是示出了包含在脉冲组中的脉冲的个数为I的情况的激光脉冲的波形和进行积分处理之后的电信号波形的图。图IOB是示出了包含在脉冲组中的脉冲的个数为20的情况的激光脉冲的波形和进行积分处理之后的电信号波形的图。图IOC是用于说明进行积分处理及放大之后的信号波形的AD转换时刻的波形图。参照图IOA及图10B，若基于电压的幅度评定激光脉冲波形的峰值，则图IOA所示的激光波形的峰值和图IOB所示的激光波形的峰值的比率大约是5 :2。S卩，图IOA所示的激光脉冲波形的峰值是图IOB所示的激光脉冲波形的峰值的大约2. 5倍(基于电压幅度的评定)。这与图IOA所示的激光脉冲的峰值是图IOB所示的激光脉冲的峰值的大约7倍的情况相对应。另一方面，若观察进行积分处理之后的电信号，则图IOA所示的电信号和图IOB所示的电信号具有大致相同的峰值。参照图10C，从生成包含在脉冲组中的最初的脉冲光(该脉冲光可以是种子光，也可以是输出脉冲光)开始延迟规定时间而生成AD转换时刻信号。由此，能够检测由积分电 路及PGA进行了处理的电信号。进而，通过对电信号进行积分，使信号的脉冲宽度变宽，因而能够得到降低AD转换值的变动相对于AD时刻信号的时间变动的比例这样的效果。图11是示出了输入至AD转换电路34的信号的振幅和PGA33的增益之间的关系的图。参照图11，随着重复频率变高，PGA33的增益以阶梯状变高。频率fl f5表示增益被切换时的重复频率。根据从信号处理电路40发送至PGA33的增益设定信号，来实现这样的增益的变化。如图8所示，重复频率越高则峰值功率越小。在增益不被切换的情况(例如固定为最大的增益的情况)下，重复频率越低，则AD转换电路34的输入信号的振幅越大。因此，存在AD转换电路34的输入信号的振幅超过AD转换电路34的动态范围的可能性。通过如图11示出那样改变增益，能够以不超过AD转换电路34的动态范围的方式抑制信号振幅的能级。因此，能够检测信号的峰值。图12是示出了设定PGA33的增益的其他例的图。参照图12，在AD转换电路34的输入信号的振幅是标准能级的情况下，增益切换频率是fl、f2、f3、f4、f5。相对于此，在输入信号的振幅高于标准能级的情况下，增益切换频率是fla、f2a、f3a、f4a、f5a。这样,也可以根据输入信号的振幅的能级，来逐个地设定增益切换频率。由此，能够吸收PGA的增益的偏差。若如上所述采用第一实施方式，则光放大装置具有受光元件15，其接收来自光放大光纤I的输出光脉冲组；积分电路32,其对受光兀件15的输出信号进行积分；AD转换电路34，其基于积分电路32的输出信号来生成检测值。由积分电路32来降低多个脉冲之间的峰值的变动。由此，能够检测包含短脉冲(例如脉冲宽度为ns等级)的输出光脉冲组的功率。并且，若采用第一实施方式，则光放大装置还具有可变增益放大器(PGA33)，该可变增益放大器对积分电路32的输出信号进行放大后赋予AD转换电路34。信号处理电路40根据应在发光期间生成的脉冲组的重复频率，改变PGA33的增益。由此，即使在重复频率大幅度变化的情况下，也能够检测输出光脉冲组的功率。因此，若采用第一实施方式，则能够针对每个输出光脉冲组而检测峰值。由此，控制装置20能够利用其检测出的峰值来控制非发光期间(预激发期间)的激发光的功率。因此，若采用第一实施方式，则能够在使用光纤放大器的激光加工装置上实现激光脉冲的峰值的均匀化。<第二实施方式>图13是第二实施方式的激光加工装置的结构图。参照图13，激光加工装置101具有由两级光纤放大器构成的光放大器。第二实施方式的激光加工装置，在该点上与第一实施方式的激光加工装置不同。参照图I及图13，激光加工装置101与激光加工装置100的不同点在于，激光加工装置101还具有耦合器7 ;光放大光纤8 ;激发LD9A、9B ;合成仪10 ；隔离器11 ;受光元件17 ;峰值检测器18 ;驱动器23。耦合器7将从光放大光纤I经由隔离器6输出的光脉冲，分为发送至合成仪10的光脉冲和发送至受光元件17的光脉冲。合成仪10对来自耦合器7的激光和来自激发LD9A、9B的激光进行合成,并将合成后的光入射至光放大光纤8。 驱动器23驱动激发LD9A、9B。控制装置20控制驱动器23。光放大光纤8使用来自激发LD9A、9B的激光来放大来自耦合器7的激光。即，来自耦合器7的激光是种子光，来自激发LD9A、9B的激光是激发光。从激发LD9A、9B发出的激发光的功率，在预激发期间减少，在正式激发期间则增大。隔离器11使从光放大光纤8输出的激光通过，并且遮断向光放大光纤8返回的激光。受光兀件17接收来自稱合器7的光脉冲而输出表不该光脉冲的强度的信号。峰值检测器18基于来自受光元件17的信号来检测光脉冲的峰值。将由峰值检测器18检测出的峰值发送至控制装置20。受光元件17及峰值检测器18的结构，分别与受光元件15及峰值检测器16的结构相同。因此，控制装置20通过与第一实施方式同样的方法，从峰值检测器18获取从光放大光纤I出射的输出光脉冲组的功率值。同样地，控制装置20通过与第一实施方式同样的方法，从峰值检测器16获取从光放大光纤8出射的输出光脉冲组的功率值。激光加工装置101的其他部分的结构，与激光加工装置100相对应的部分的结构相同，因而以后不重复说明。若采用第二实施方式，则控制装置20基于由受光元件17及峰值检测器18检测出的脉冲的峰值，来控制驱动器22。由此，能够以使从光放大光纤I出射的脉冲组的第一个脉冲和最后一个脉冲的峰值相等的方式，控制从光放大光纤I出射的脉冲。进而，控制装置20基于由受光元件15及峰值检测器16检测出的脉冲的峰值，来控制驱动器23。由此，能够以使从最后的放大级即光放大光纤8出射的多个脉冲中的第一个脉冲和最后一个脉冲的峰值相等的方式，控制从光放大光纤8出射的脉冲。用于控制从光放大光纤8出射的脉冲的方法，能够应用与第一实施方式的控制方法相同的方法，因而以后不重复详细的说明。若采用第二实施方式，则与第一实施方式同样地，能够针对每个输出光脉冲组而检测功率。因此，若采用第二实施方式，则即使放大级的个数为多个，也能够从最后的放大级得到稳定的激光脉冲输出。此外，只要放大级的个数是多个即可，并不限定于两个级，也可以是三个级或更多的级。
另外，对各放大级设置的激发LD的个数并非如图I或图12示出那样限定，而能够任意地设定激发LD的个数。另外，在上述实施方式中，“重复频率”是种子光脉冲的重复频率,但也可以是从光放大光纤输出的输出光脉冲的重复频率。在任意情况下，在本发明的实施方式中，也设定为应在发光期间生成的脉冲(种子光脉冲或从光放大光纤输出的输出光脉冲)的重复频率越高则使PGA的增益越高。进而，在上述各实施方式中，公开了激光加工装置来作为光放大装置的利用方式之一，但本发明的实施方式的光放大装置的用途并不限定于激光加工装置。
应当认为本公开的实施方式是在全部点的例示而非限制。本发明的范围并不由上述的说明来表示，而是由权利要求书来表示，意在包括在与权利要求书均匀的意思和范围 内的全部变更。
权利要求
1.一种光放大装置，其特征在于， 具有: 光放大光纤，其通过激发光来放大种子光， 种子光源，其在发光期间生成多次所述种子光，以作为由多个脉冲构成的脉冲组， 激发光源，其在刚刚进入所述发光期间之前的非发光期间生成具有第一能级的功率的所述激发光，在所述发光期间则生成具有比所述第一能级高的第二能级的功率的所述激发光， 检测器，其检测从所述光放大光纤输出的输出光脉冲组的功率， 控制部，其基于所述检测器的检测值，来控制所述非发光期间的所述激发光的功率，由此控制所述输出光脉冲组的功率； 所述检测器包括 受光元件，其接收所述输出光脉冲组， 积分电路，其对所述受光元件的输出信号进行积分， AD转换电路，其基于所述积分电路的输出信号，来生成所述检测值。
2.根据权利要求I记载的光放大装置，其特征在于， 所述检测器还包括可变增益放大器，该可变增益放大器对所述积分电路的输出信号进行放大，并将放大后的该输出信号赋予所述AD转换电路； 所述控制部，根据在所述发光期间应该生成的脉冲组的重复频率，来改变所述可变增益放大器的增益。
3.根据权利要求2记载的光放大装置，其特征在于， 所述控制部，所述重复频率越高则使所述增益越高。
4.根据权利要求2或3记载的光放大装置，其特征在于， 所述控制部，控制所述AD转换电路执行模拟数字转换的时刻，使得所述AD转换电路对所述可变增益放大器的输出信号的峰值进行模拟数字转换； 所述时刻是根据延迟时间来决定的，所述延迟时间是从生成了包含在所述脉冲组中的所述多个脉冲中的最初的脉冲开始的。
5.根据权利要求4记载的光放大装置，其特征在于， 所述控制部，根据所述重复频率以及包含在所述脉冲组中的所述多个脉冲的个数来改变所述延迟时间。
6.—种激光加工装置,其特征在于， 具有权利要求I 5中的任一项记载的光放大装置。
全文摘要
提供光放大装置及激光加工装置。峰值检测器(16)检测从光放大光纤输出的输出光脉冲组的功率。受光元件(15)接收包含在多个脉冲中的光脉冲组来将其转换为电流信号。电流/电压转换电路(31)将从受光元件(15)输出的电流转换为电压。积分电路(32)对电流/电压转换电路(31)的输出电压进行积分。PGA(Programmable Gain Amplifier可编程增益放大器)(33)对从积分电路(32)输出的信号进行放大后赋予AD转换电路(34)。根据来自信号处理电路(40)的增益设定信号设定PGA(33)的增益。信号处理电路(40)以脉冲组的重复频率越高则使增益越高的方式调整PGA(33)的增益。
文档编号H01S3/067GK102801089SQ20121014764
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月11日 优先权日2011年5月26日
发明者大垣龙男 申请人:欧姆龙株式会社