光纤激光系统及其控制方法与流程

文档序号:23669221发布日期:2021-01-15 14:09阅读:259来源:国知局
光纤激光系统及其控制方法与流程

本发明涉及具备多个光纤激光单元的光纤激光系统。另外,涉及这样的光纤激光系统的控制方法。



背景技术:

作为加工用的激光装置,使用有具备多个光纤激光单元的光纤激光系统。光纤激光系统的输出光的功率与在各光纤激光单元中生成的激光的功率之和大体一致。而且,在各光纤激光单元中生成的激光的功率根据驱动其光纤激光单元所包括的激励光源的驱动电流的大小来决定。因此,光纤激光系统中的输出光的功率的控制通过对驱动各光纤激光单元所包括的激励光源的驱动电流的大小进行变更来实现。

作为公开了控制光纤激光系统的输出光的功率的技术的文献,例如能够举出专利文献1。在专利文献1所记载的技术中,将根据驱动各光纤激光单元所包括的激励光源的驱动电流的大小加权的该光纤激光单元的驱动时间的累计值与该光纤激光单元建立关联来存储。而且,在专利文献1所记载的技术中,与光纤激光系统的输出光的功率的目标值对应的数量的光纤激光单元按照累计值由小至大的被选择并发光。

专利文献1:日本公开专利公报“特开2017-84964号公报”(2017年5月18日公开)

然而,在以往的光纤激光系统中,若在任意一个光纤激光单元中发生激励光源的偶发故障(以下,也记载为“骤死”),则在各光纤激光单元中生成的激光的功率产生差别。而且,若在各光纤激光单元中生成的激光的功率产生差别,则以生成相对功率较大的激光的光纤激光单元为起点发生由感应拉曼散射引起的斯托克斯振荡,从而有可能导致光纤激光系统的故障。

在专利文献1所记载的光纤激光系统中,不能抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别。因此,在专利文献1所记载的光纤激光系统中,不能减少产生由斯托克斯振荡引起的故障的可能性。



技术实现要素:

本发明是鉴于上述的问题而完成的,其目的在于实现一种难以产生由斯托克斯振荡引起的故障的光纤激光系统。

为了解决上述的课题,本发明的一个形态所涉及的光纤激光系统具备多个光纤激光单元;合路器,将在各光纤激光单元中生成的激光合波;以及控制部,控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小。

另外,为了解决上述的课题,本发明的一个形态所涉及的光纤激光系统的控制方法是包括多个光纤激光单元、和将在各光纤激光单元中生成的激光合波的合路器在内的光纤激光系统的控制方法。上述控制方法包括控制步骤,上述控制步骤控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小。

本发明的一个形态所涉及的光纤激光系统能够实现难以产生由斯托克斯振荡引起的故障的光纤激光系统。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的光纤激光系统的结构图。

图2是本发明的实施方式中的控制部的功能模块结构图。

图3是对相对于本发明的实施方式中的光纤激光单元的驱动电流与激光的功率的关系进行说明的图。

图4是对本发明的实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法进行说明的流程图。

图5是对本发明的实施方式所涉及的光纤激光系统的另一控制方法进行说明的流程图。

具体实施方式

(光纤激光系统的结构)

参照图1对本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统fls的结构进行说明。图1是表示光纤激光系统fls的结构的框图。

光纤激光系统fls是用于对工件w进行加工的激光装置,如图1所示,具备n个光纤激光单元flu1~flun、n个激光传输光纤ldf1~ldfn、输出合路器oc、输出传输光纤odf、输出头oh、n个激光功率测定部m1~mn、控制部c、存储部me以及通知部in。光纤激光单元flu1~flun与激光传输光纤ldf1~ldfn相互一对一对应。这里,n是2以上的任意的自然数,表示光纤激光单元flu1~flun和激光传输光纤ldf1~ldfn的个数。此外,在图1中,示出了n=7的情况下的光纤激光系统fls的结构例。

光纤激光单元flui(i为1以上n以下的自然数)生成激光。在本实施方式中,将前方激励型的光纤激光作为光纤激光单元flu1~flun使用。光纤激光单元flui与对应的激光传输光纤ldfi的输入端连接。将在光纤激光单元flui中生成的激光向该激光传输光纤ldfi输入。

激光传输光纤ldfi对在对应的光纤激光单元flui中生成的激光进行导波。在本实施方式中,将单模光纤或者少模光纤作为激光传输光纤ldf1~ldfn使用。激光传输光纤ldfi的输出端与输出合路器oc的输入口连接。将在光纤激光单元flui中生成并在激光传输光纤ldfi中被导波的激光经由该输入口向输出合路器oc输入。

输出合路器oc将在光纤激光单元flu1~flun中分别生成并在激光传输光纤ldf1~ldfn中分别被导波的激光合波。输出合路器oc的输出口与输出传输光纤odf的输入端连接。将在输出合路器oc中合波后的激光向该输出传输光纤odf输入。

输出传输光纤odf对在输出合路器oc中合波后的激光进行导波。在本实施方式中,将多模光纤作为输出传输光纤odf使用。输出传输光纤odf的输出端与输出头oh连接。将在输出合路器oc中合成后的激光经由该输出头oh向工件(加工对象物)照射。

激光功率测定部mi(i为1以上n以下的自然数)测定在对应的光纤激光单元flui中生成的激光的功率。在本实施方式中,将光电二极管作为激光功率测定部mi使用,使用该光电二极管来检测从在光纤激光单元flui中生成的激光中通过分支用光纤分支的激光。另外,激光功率测定部mi对后述的控制部c输出表示测定值pi的信号。

此外,各激光功率测定部mi并不限定于经由分支用光纤来测定激光的功率的结构。例如,各激光功率测定部mi也可以是配置于与激光传输光纤ldfi分离规定的距离的位置并检测在激光传输光纤ldfi内传播的光的瑞利散射光的结构。这样构成的激光功率测定部mi是所谓的瑞利监视器。

控制部c控制在各光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的驱动电流ii的大小,使得在光纤激光单元flu1~flun中生成的激光的功率之差变小(优选变为0),并且使得在输出合路器oc中生成的输出光的功率与由用户设定的目标值p0接近(优选一致)。此外,对于控制部c的功能的详细内容,代替参照的附图进行后述。

存储部me存储与各光纤激光单元flui对应的系数αi。各系数αi是为了控制在对应的光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的驱动电流ii的大小而供控制部c参照的系数。各系数αi通过控制部c根据对应的光纤激光单元flui所包括的激励光源ps1~psm的骤死数而设定。这里,激励光源ps1~psm的骤死数是指激励光源ps1~psm中的已经骤死(因偶发故障而不能发光)的激励光源的个数。此外,对于系数αi的具体的定义进行后述。另外,存储部me如后述那样存储供控制部c参照的阈值骤死数。阈值骤死数根据光纤激光单元flui的规格等而预先决定。

当在控制部c所包括的骤死数推断部c04_1~c04_n中推断出的骤死数达到了作为预先决定好的数量的阈值骤死数的情况下,通知部in通过来自控制部c的控制向用户通知该情况。通知部in(1)可以构成为通过发出声音(例如通过发出警报)来向用户通知该情况,(2)可以构成为通过显示文字或者图像来向用户通知该情况,(3)也可以构成通过发出声音并显示文字或者图像来向用户通知该情况。在是发出声音的结构的情况下,通知部in例如具备扬声器即可,在是显示文字或者图像的结构的情况下,通知部in例如具备显示装置即可。作为显示装置的一个例子,能够举出液晶显示器。此外,对于骤死数推断部c04_1~c04_n的功能的详细内容进行后述。

(光纤激光单元的结构)

继续参照图1对光纤激光系统fls具备的光纤激光单元flu1的结构进行说明。此外,光纤激光单元flu2~flun也与光纤激光单元flu1相同地构成。

光纤激光单元flu1是前方向激励型的光纤激光,如图1所示,具备电流源cs1、m个激励光源ps1~psm、m个激励传输光纤pdf1~pdfm、激励合路器pc、高反射光纤布拉格光栅fbg-hr、放大用光纤af以及低反射光纤布拉格光栅fbg-lr。激励光源ps1~psm与激励传输光纤pdf1~pdfm相互一对一对应。这里,m是2以上的任意的自然数,表示激励光源ps1~psm和激励传输光纤pdf1~pdfm的个数。此外,在图1中,示出了m=6的情况下的光纤激光单元flu1的结构例。

电流源cs1将驱动电流i1向激励光源ps1~psm供给。该驱动电流i1的大小由控制部c控制。各激励光源psj(j为1以上m以下的自然数)生成激励光。在各激励光源psj中生成的激励光的功率根据从电流源cs供给的驱动电流i1的大小决定。在本实施方式中,将激光二极管作为激励光源ps1~psm使用。激励光源psj与对应的激励传输光纤pdfj的输入端连接。将在激励光源psj中生成的激励光向该激励传输光纤pdfi输入。

激励传输光纤pdfj对在对应的激励光源psj中生成的激励光进行导波。激励传输光纤pdfj的输出端与激励合路器pc的输入口连接。将在激励光源psj中生成并在激励传输光纤pdfj中被引导的激励光经由该输入口向激励合路器pc输入。

激励合路器pc将在激励光源ps1~psm中分别生成并在激励传输光纤pdf1~pdfm中分别被导波的激励光合波。激励合路器pc的输出口经由高反射光纤布拉格光栅fbg-hr与放大用光纤af的输入端连接。将在激励合路器pc中合波后的激励光中的透过了高反射光纤布拉格光栅fbg-hr的激励光向放大用光纤af输入。

放大用光纤af使用透过了高反射光纤布拉格光栅fbg-hr的激励光来生成激光。在本实施方式中,将在纤芯中添加了稀土类元素(例如yb)的双包层光纤作为放大用光纤af使用。透过了高反射光纤布拉格光栅fbg-hr的激励光用于将该稀土类元素维持在反转分布状态。放大用光纤af的输出端经由低反射光纤布拉格光栅fbg-lr与激光传输光纤ldf1的输入端连接。高反射光纤布拉格光栅fbg-hr在某个波长λ(例如,1060nm)下作为发射镜发挥功能(反射率例如为99%),低反射光纤布拉格光栅fbg-lr在该波长λ下作为半透半反镜发挥功能(反射率例如为10%)。因此,放大用光纤af与高反射光纤布拉格光栅fbg-hr及低反射光纤布拉格光栅fbg-lr一起构成振荡波长λ的激光的共振器。将在放大用光纤af中生成的激光中的透过了该低反射光纤布拉格光栅fbg-lr的激光向激光传输光纤ldf1输入。

此外,在本实施方式中,将前方激励型的光纤激光作为光纤激光单元flu1~flun使用,但本发明并不限定于此。即,在本发明中,能够将后方激励型的光纤激光作为光纤激光单元flu1~flun使用,也能够将双方向激励型的光纤激光作为光纤激光单元flu1~flun使用。

另外,在本实施方式中,光纤激光系统fls具备多个共振器型的光纤激光单元flui。然而,本发明的一个形态所涉及的光纤激光系统fls也可以还具备配置于输出合路器oc的后段的多个激励光源、和放大用光纤。在该情况下,包括多个光纤激光单元flui和输出合路器oc在内的部分作为生成种子光的mo(masteroscillator-主控振荡器)部发挥功能,包括配置于输出合路器oc的后段的多个激励光源和放大用光纤在内的部分作为pa(poweramplifier-功率放大器)部发挥功能。即,本发明的一个形态也能够适用于mopa型的光纤激光系统。

(控制部的结构)

参照图2对控制部c的功能进行说明。图2是表示控制部c的功能的功能框图。在图2中,控制部c包括基本电流值计算部c01、单独电流值计算部c02_1~c02_n、驱动电流设定部c03_1~c03_n、骤死数推断部c04_1~c04_n、以及系数更新部c05_1~c05_n。此外,图2与图1相同,示出了n=7的情况下的控制部c的结构例。另外,骤死数推断部c04_1~c04_n是权利要求书所记载的推断部的一个形态。

基本电流计算部c01、单独电流值计算部c02_1~c02_n以及驱动电流设定部c03_1~c03_n是用于以在光纤激光单元flu1~flun中生成的激光的功率之差变小(优选变为0)的方式、并且以在输出合路器oc中生成的输出光的功率与由用户设定好的目标值p0接近(优选一致)的方式控制在各光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的驱动电流ii的结构。基本电流计算部c01、单独电流值计算部c02_1~c02_n以及驱动电流设定部c03_1~c03_n的各自的功能如下。

基本电流值计算部c01基于由用户设定好的目标值p0,计算基本电流值i0。这里,基本电流值i0是指当在所有的光纤激光单元flu1~flun中激励光源ps1~psm的骤死数为0的情况下,为了使在输出合路器oc中生成的输出光的功率与目标值p0一致而在各光纤激光单元flui中应向激励光源ps1~psm供给的驱动电流的电流值。

例如,基本电流值计算部c01使用预先决定好的函数pm(i)来计算基本电流值i0。该函数pm(i)是表示向m个激励光源ps1~psm供给的驱动电流的电流值i、与从m个激励光源ps1~psm输出的激励光的功率之和pm的关系的函数。在该情况下,满足pm(i)=p0的电流值i为基本电流值i0。或者基本电流值计算部c01使用预先决定好的表格tm来计算基本电流值i0。该表格tm是将向m个激励光源ps1~psm供给的驱动电流的电流值i、与从m个激励光源ps1~psm输出的激励光的功率之和pm建立关联的表格。在该情况下,在表格tm中,与和目标值p0最近的功率pm建立关联的电流值i为基本电流值0。

各单独电流值计算部c02_i基于由基本电流值计算部c01计算出的基本电流值i0、和存储于存储部me的系数αi,计算在对应的光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的单独电流值。更具体地来说,单独电流值计算部c02_i通过在基本电流值i0上乘以系数αi来计算单独电流值αi×i0。各驱动电流设定部c03_i控制对应的光纤激光单元flui所包括的电流源cs,使得在对应的光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的驱动电流ii与在对应的单独电流值计算部c02_i中计算出的单独电流值αi×i0一致。

骤死数推断部c04_1~c04_n和系数更新部c05_1~c05_n是用于根据对应的光纤激光单元flui中的激励光源ps1~psm的骤死数来设定被各单独电流值计算部c02_i参照的系数αi的结构。骤死数推断部c04_1~c04_n和系数更新部c05_1~c05_n的各自的功能如下。

各骤死数推断部c04_i针对对应的光纤激光单元flui,基于在激光功率测定部mi中测定出的激光的功率的测定值pi,推断该光纤激光单元flui中的激励光源ps1~psm的骤死数。

例如,各骤死数推断部c04_i使用预先决定好的m个函数p1(i)~pm(i),推断对应的光纤激光单元flui中的激励光源ps1~psm的骤死数。这里,函数pj(i)是表示向j个激励光源ps1~psj供给的驱动电流的电流值i、与从j个激励光源ps1~psj输出的激励光的功率之和pj的关系的函数(j=1~m)。图3是例示了这些函数p1(i)~pm(i)的图表。在该情况下,骤死数推断部c04_i通过将驱动电流ii(即,在获得了测定值pi的时刻应用的单独电流值αi×i0)代入于各函数pj(i)来计算功率pj(ii)。而且,骤死数推断部c04_i在计算出的功率p1(ii)~pm(ii)中特定与测定值pi最近的功率。在与测定值pi最近的功率是pk(ii)的情况下,骤死数推断部c04_i推断为激励光源ps1~psm的生存数是k个、即激励光源ps1~psm的骤死数是m-k个。例如与测定值pi最近的功率是p1(ii)的情况下,骤死数推断部c04_i推断为激励光源ps1~psm的生存数是一个、即激励光源ps1~psm的骤死数是m-1个。另外,在与测定值pi最近的功率是p2(ii)的情况下,骤死数推断部c04_i推断为激励光源ps1~psm的生存数是2个、即激励光源ps1~psm的骤死数是m-2个。或者各骤死数推断部c04_i使用预先决定好的m个表格t1~tm来推断对应的光纤激光单元flui中的激励光源ps1~psm的骤死数。这里,表格tj是将向j个激励光源ps1~psj供给的驱动电流的电流值i、与从j个激励光源ps1~psj输出的激励光的功率之和pj建立关联的表格(j=1~m)。在该情况下,骤死数推断部c04_i在各表格tj中选择与和驱动电流ii最近的电流值i建立关联的功率pj(ii)。而且,骤死数推断部c04_i在选择出的功率p1(ii)~pm(ii)中特定与测定值pi最近的功率。在与测定值pi最近的功率是pk(ii)的情况下,骤死数推断部c04_i推断为激励光源ps1~psm的生存数是k个、即激励光源ps1~psm的骤死数是m-k个。

当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数达到了预先决定好的阈值骤死数的情况下,控制部c控制通知部in通知该情况。此时,优选控制部c控制通知部in,使得(1)在各光纤激光单元flu1~flu7中特定骤死数达到了阈值骤死数的光纤激光单元,(2)与骤死数达到了预先决定好的阈值骤死数一起通知识别该特定出的光纤激光单元的信息。

根据该结构,通知部in通知骤死数达到了预先决定好的数量这一情况。因此,用户能够清楚在光纤激光单元flu1~flu7中的哪一个光纤激光单元中骤死数达到了预先决定好的数量。即,用户能够清楚光纤激光单元flu1~flu7中的哪一个光纤激光单元来到更换的时期。另外,在骤死数达到了预先决定好的数量这一情况的基础上,通知部in通知识别骤死数达到了阈值骤死数的光纤激光单元的信息,由此用户能够容易地特定骤死数达到了阈值骤死数的光纤激光单元。

系数更新部c05_i针对对应的光纤激光单元flui,基于在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数,更新存储于存储部me的系数αi。例如,当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数是一个的情况下,系数更新部c05_i将存储部me中的系数αi设定为αi=m/(m-1)。或者当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数是2个的情况下,系数更新部c05_i将存储部me中的系数αi设定为αi=m/(m-2)。一般来说,当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数是x个的情况下,系数更新部c05_i将存储部me中的系数αi设定为αi=m/(m-x)。

此外,当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数达到了阈值骤死数的情况下,优选控制部c控制驱动电流ii的大小,以便使对骤死数达到了阈值骤死数的光纤激光单元供给的驱动电流ii之后不进行变化而为一定值。例如,控制部c对于与骤死数达到了阈值骤死数的骤死数推断部c04_i对应的系数更新部c05_i不使系数αi更新,由此控制部c能够将驱动电流ii的大小控制为一定值。

此外,在本实施方式中,以作为推断部的一个形态的骤死数推断部c04_i在使用预先决定好的m个函数p1(i)~pm(i)来推断生存数后,使用推断出的生存数来推断骤死数的结构为例进行了说明。然而,在本发明的一个形态中,推断部也可以构成为使用多个函数pj(i)或者多个表格tj来推断生存数与骤死数的任意一方。

在该情况下,控制部也可以构成为:在构成为推断部推断生存数与骤死数的任意一方的情况下,当在推断部中推断出的生存数与骤死数的任意一方达到了预先决定好的阈值生存数或者阈值骤死数的情况下,控制通知部通知该情况。

在该情况下,优选控制部构成为:控制驱动电流的大小,使得越是在推断部中推断出的生存数少的光纤激光单元,或者越是在上述推断部中推断出的骤死数多的光纤激光单元,则越增大向该光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。

另外,优选作为本发明的一个形态的光纤激光系统还具备存储部,上述存储部存储与各光纤激光单元对应的系数,该系数是与该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方对应的系数。并且优选控制部具有:(1)基本电流值计算部,基于由用户设定的在上述合路器中生成的输出光的功率的目标值,计算基本电流值;(2)单独电流值计算部,针对各光纤激光单元,基于在上述基本电流值计算部中计算出的基本电流值、和存储于上述存储部的与该光纤激光单元对应的上述系数,计算与该光纤激光单元对应的单独电流值;以及(3)驱动电流设定部,针对各光纤激光单元,将向该光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小设定为在上述单独电流值计算部中计算出的与该光纤激光单元对应的单独电流值。

另外,优选作为本发明的一个形态的光纤激光系统还具备测定在各光纤激光单元中生成的激光的功率的激光功率测定部。并且,优选控制部还具有:(4)推断部,针对各光纤激光单元,基于在上述激光功率测定部中测定出的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方;和(5)系数更新部,针对各光纤激光单元,基于在上述推断部中推断出的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方,更新存储于上述存储部的与该光纤激光单元对应的系数。

如以上那样构成的光纤激光系统fls的控制方法包括以相对短的周期反复执行(例如,1秒执行一次)的短周期控制s1、和以相对长的周期反复执行(例如,1小时执行一次)的长周期控制s2。以下,参照图4~图5对这些控制进行说明。此外,在存储部me中,作为系数α1~αn的初始值,分别存储有1。另外,在存储部me中存储有上述的函数p1(i)~pm(i)或者表格t1~tm。

图4是表示短周期控制s1的流程的流程图。短周期控制s1包括以下的步骤s101~s104。

步骤s101:基本电流值计算部c01取得目标值p。在没有目标值p的输入的情况下,也可以使用预先决定好的值作为目标值p。

步骤s102:基本电流值计算部c01基于在步骤s101中取得的目标值p计算基本电流值i0。

步骤s103:各单独电流值计算部c02_i使用在步骤s102中计算出的基本电流值i0、和存储于存储部me的系数αi来计算单独电流值αi×i0。

步骤s104:各驱动电流设定部c03_i将在对应的光纤激光单元flui中向激励光源ps1~psm供给的驱动电流ii的大小设定为在步骤s103中计算出的单独电流值αi×i0。

图5是表示长周期控制s2的流程的流程图。长周期控制s2包括以下的步骤s201~s204。

步骤s201:各骤死数推断部c04_i从激光功率测定部mi取得由对应的光纤激光单元flui生成的激光的功率的测定值pi。

步骤s202:骤死数推断部c04_i针对对应的光纤激光单元flui,基于在步骤s201中取得的测定值pi、和单独电流值αi×i0,推断激励光源ps1~psm的骤死数。

步骤s203:当在骤死数推断部c04_i中推断出的骤死数达到了阈值骤死数的情况下,控制部c控制通知部in通知该情况。另外,优选控制部c以使对骤死数达到了阈值骤死数的光纤激光单元供给的驱动电流ii之后不进行变化而为一定值的方式控制驱动电流ii的大小。

步骤s204:系数更新部c05_i基于在步骤s202中推断出的骤死数,计算系数αi的新的值,并更新存储于存储部me的系数αi的值。

(本实施方式的效果)

在本实施方式中说明的控制部c在任意的时刻计算并存储与各光纤激光单元flui所包括的激励光源ps1~psm的骤死数相应的系数αi,并根据系数αi的值来控制向各光纤激光单元flui供给的驱动电流ii的大小。更具体而言,控制部c以越是由骤死数推断部c04_i推断出的骤死数多的光纤激光单元flui,则越增大驱动电流ii的大小的方式进行控制。换言之,在比较7个光纤激光单元flu1~flu7中的任意两个光纤激光单元的情况下,控制部c控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得向上述的骤死数多的光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小超过向上述的骤死数少的光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。对于在本实施方式中说明的控制方法也相同。

由此,即使各光纤激光单元flui中的激励光源ps1~psm的骤死数不同,也能够抑制在各光纤激光单元flui中生成的激光的功率的差别。其结果是,本实施方式能够实现难以产生由斯托克斯振荡引起的故障的光纤激光系统。

(变形例)

光纤激光系统fls也可以在图1所示的结构的基础上还包括输出功率测定部。输出功率测定部测定在输出合路器oc中合成的输出光的功率。例如,也可以构成为:输出功率测定部m使用光电二极管来检测从由输出传输光纤odf被导波的激光分支出的激光,由此进行测定。另外,输出功率测定部对控制部c输出表示测定值p的信号。

在该情况下,控制部c中的基本电流值计算部c01在基于由用户设定好的目标值p0的基础上,还基于由输出功率测定部测定出的测定值p来计算基本电流值i0。具体而言,在判定为测定值p与目标值p0不相等的情况下,基本电流值计算部c01将对如上述那样计算出的基本电流值i0乘以p0/p而得的值作为新的基本电流值i0来计算。

〔基于软件的实现例〕

光纤激光系统fls中的控制部c的各功能模块(特别是基本电流值计算部c01、单独电流值计算部c02_i、驱动电流设定部c03_i、骤死数推断部c04_i、以及系数更新部c05_i)可以由形成为集成电路(ic芯片)等的逻辑电路(硬件)实现,也可以由软件实现。

在为后者的情况下,光纤激光系统fls具备执行作为实现各功能的软件的程序的命令的计算机。该计算机例如具备一个以上的处理器,并且具备存储有上述程序的计算机可读取的记录介质。而且,在上述计算机中,通过上述处理器从上述记录介质读取并执行上述程序,从而实现本发明的目的。作为上述处理器,例如能够使用cpu(centralprocessingunit)。作为上述记录介质,能够使用“非暂时的有形的介质”,例如除了rom(readonlymemory)等之外,还能够使用磁带、光盘、卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。另外,也可以还具备展开上述程序的ram(randomaccessmemory)等。另外,上述程序也可以经由能够传送该程序的任意的传送介质(通信网络、广播波等)向上述计算机供给。此外,本发明的一个形态也能够以通过电子传送将上述程序具现化的嵌入于载波的数据信号的方式来实现。

(总结)

本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统具备:多个光纤激光单元;合路器,将在各光纤激光单元中生成的激光合波;以及控制部,控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小。

另外,本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法是包括多个光纤激光单元、和将在各光纤激光单元中生成的激光合波的合路器在内的光纤激光系统的控制方法。上述控制方法包括控制步骤,上述控制步骤控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小。

根据上述的结构,能够抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别,其结果是,能够实现难以产生由斯托克斯振荡引起的故障的光纤激光系统。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的基础上,上述控制部控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小,并且使得在上述合路器中生成的输出光的功率与由用户设定好的目标值接近。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法的基础上,上述控制步骤控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,使得在各光纤激光单元中生成的激光的功率之差变小,并且使得在上述合路器中生成的输出光的功率接近由用户设定好的目标值。

根据上述的结构,尽管输出与由用户设定好的目标值相近的功率的激光,也能够抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别。

另外,优选:本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统还包括推断部,上述推断部基于各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方,上述控制部根据在上述推断部中推断出的生存数与骤死数的至少任意一方,控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。

另外,优选:本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法还包括推断步骤,上述推断步骤基于各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方,上述控制步骤根据在上述推断步骤中推断出的生存数与骤死数的至少任意一方,控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。

在对激励光源的骤死数不同的各光纤激光单元(换言之,激励光源的生存数不同的光纤激光单元)供给相同的大小的驱动电流的情况下,在各光纤激光单元中生成的激光的功率产生差别。根据上述的结构,通过控制部根据生存数或者骤死数控制向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小,能够可靠地抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别。

另外,优选本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统还包括:推断部,基于各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方;和通知部,当在上述推断部中推断出的生存数与骤死数的至少任意一方达到了预先决定好的数量的情况下,通知该情况。

另外,优选本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法还包括:推断步骤,基于各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方;和通知步骤,当在上述推断步骤中推断出的生存数与骤死数的至少任意一方达到了预先决定好的数量的情况下,通知该情况。

根据上述的结构,在生存数与骤死数的至少任意一方达到了预先决定好的数量的情况下,通知该情况,因此用户能够清楚生存数与骤死数的至少任意一方达到了预先决定好的数量的光纤激光单元来到更换的时期。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的基础上,上述推断部基于向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小、和各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法的基础上,上述推断步骤基于向各光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小、和各光纤激光单元生成的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方。

根据上述的结构,能够高精度地推断生存数与骤死数的至少任意一方。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的基础上,上述控制部控制驱动电流的大小,使得越是在上述推断部中推断出的生存数少的光纤激光单元,或者越是在上述推断部中推断出的骤死数多的光纤激光单元,则越增大向该光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。

另外,优选:在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的控制方法的基础上,上述控制步骤控制驱动电流的大小,使得越是在上述推断步骤中推断出的生存数少的光纤激光单元,或者越是在上述推断步骤中推断出的骤死数多的光纤激光单元,则越增大向该光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小。

根据上述的结构,能够进一步抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别。

另外,也可以构成为:本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统还具备存储部,上述存储部存储与各光纤激光单元对应的系数,该系数是与该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方相应的系数。优选上述控制部具有:(1)基本电流值计算部,基于由用户设定的在上述合路器中生成的输出光的功率的目标值,计算基本电流值;(2)单独电流值计算部,针对各光纤激光单元,基于在上述基本电流值计算部中计算出的基本电流值、和存储于上述存储部的与该光纤激光单元对应的上述系数,计算与该光纤激光单元对应的单独电流值;以及(3)驱动电流设定部,针对各光纤激光单元,将向该光纤激光单元所包括的各激励光源供给的驱动电流的大小设定为在上述单独电流值计算部中计算出的与该光纤激光单元对应的单独电流值。

根据上述的结构,即使各光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方不同,也能够抑制在各光纤激光单元中生成的激光的功率的差别。

另外,优选本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统还具备测定在各光纤激光单元中生成的激光的功率的激光功率测定部,上述控制部还具有:(4)推断部,针对各光纤激光单元,基于在上述激光功率测定部中测定出的激光的功率,推断该光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方;和(5)系数更新部,针对各光纤激光单元,基于在上述推断部中推断出的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方,更新存储于上述存储部的与该光纤激光单元对应的系数。

根据上述的结构,能够基于测定值来高精度地推断各光纤激光单元所包括的激励光源的生存数与骤死数的至少任意一方,并能够使推断出的生存数与骤死数的至少任意一方反映在用于单独电流值的设定的系数中。

(备注事项)

本发明并不限定于上述的各实施方式,能够在权利要求所示的范围内进行各种变更,对于将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地组合而得的实施方式,也包含在本发明的技术范围内。

附图标记说明

fls…光纤激光系统;flu1~flun…光纤激光单元;ldf1~ldfn…激光传输光纤;oc…输出合路器;odf…输出传输光纤;oh…输出头;m1~m7…激光功率测定部;c…控制部;me…存储部;cs1…电流源;ps1~ps6…激励光源;pdf1~pdf6…激励传输光纤;pc…激励合路器;fbg-hr…高反射光纤布拉格光栅;af…放大用光纤;fbg-lr…低反射光纤布拉格光栅。

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