[发明专利]高功率脉冲光产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用半导体激光器作为光放大器的激发光源，将从脉冲光源射出的脉冲光在上述光放大器内放大并射出的高功率脉冲光产生装置，尤其涉及适用于激光加工的高功率脉冲光产生装置。

本申请基于2011年7月20日向日本申请的特愿2011-158847号主张优先权，并在这里引用其内容。

背景技术

一般而言，作为具有脉冲光放大功能的高功率脉冲光产生装置，具备作为脉冲光源而使用的光振荡器、和对从光振荡器输出的脉冲光进行放大的光放大器，并使用了光纤输出的半导体激光器（Laser Diode：LD）作为光放大器激发用的光源的装置较多。另外，大多情况下，光放大器激发用的LD（以下记为激发LD）具备电阻值小、精度高的作为电阻器的分流型恒流驱动电路，通常被附属的驱动器（Driver）控制成激发LD的输出恒定。然而，在这样的对激发LD进行驱动的电路中，按照输出电流在1sec-1hr的期间恒定的方式进行最佳化。因此，大多被设计成驱动电路的响应时间为1msec以上，难以使从激发LD射出的输出光以高速开启-关闭（ON-OFF）。

另一方面，为了容易实现使用了恒压电路的电源电路或者电力供给电路的设备中的低损耗化，应用了能够脉冲驱动激发LD的开关元件的恒压电路也已被使用。如现有技术文献所记载那样，还公知有一种通过对驱动电流进行脉冲驱动来进行控制，以使激发LD的输出波形成为脉冲状的方法（例如参照专利文献1、专利文献2）。

并且，例如专利文献3～专利文献5公开了在高功率脉冲光产生装置中，为了高效地放大从光振荡器射出的脉冲光（以下称为振荡脉冲光）而对激发LD进行脉冲驱动的技术。另外，还公知有一种使激发LD的驱动电流值的波形以脉冲状变化，使脉冲激光光源的信号频率和激发LD的脉冲输出的频率同步来提高增益的技术。

在进行实际的激光加工的情况下，通常反复进行下述动作：在某一时间持续射出从高功率脉冲光产生装置输出的加工用的脉冲光（以下称为输出脉冲光），然后，在使脉冲光的输出暂时停止之后，再次射出脉冲光。

这里，将从高功率脉冲光产生装置持续进行输出脉冲光的出射的状态称为开启（ON）状态，将从高功率脉冲光产生装置停止输出脉冲光的出射的状态称为停止（OFF）状态。这样的高功率脉冲光产生装置的开启状态和关闭状态的切换通常通过将产生用于对光放大器进行激发的脉冲光（以下称为激发用脉冲光）的激发部（激发LD）的脉冲状驱动电流接通-断开（ON-OFF）来进行。因此，在激发部中没有流动脉冲状驱动电流的状态下，高功率脉冲光产生装置成为关闭状态，如果激发部中流过脉冲状驱动电流，则高功率脉冲光产生装置成为开启状态。其中，激发用脉冲光与脉冲状驱动电流同步，一般，激发用脉冲光的脉冲状驱动电流的各脉冲的脉冲宽度恒定，另外，通常激发用脉冲光的脉冲宽度与输出脉冲光的脉冲宽度相比会被设定得足够长。

在使用了这样的脉冲驱动的高功率脉冲光产生装置的情况下，当从关闭状态切换至开启状态时，会发生刚切换之后的高功率脉冲光产生装置内的光放大器的每一个脉冲的增益变小，然后，按每个脉冲增益渐渐变大而达到稳态的增益这一现象。另外，当为了缩短增益达到稳态为止的时间而想要提高刚向开启状态切换后的脉冲中的光放大器的增益时，有时刚切换后的脉冲的增益变得过大而导致过冲（over shoot）。

如以上那样，在刚将高功率脉冲光产生装置从关闭状态向开启状态切换后，存在光放大器的每一个脉冲的增益不稳定，高功率脉冲光产生装置的输出脉冲光的每一个脉冲的功率不稳定这一问题。

其中，在本发明中，将如以上那样在将高功率脉冲光产生装置从关闭状态向开启状态切换之后，到输出脉冲光的功率稳定化为止的期间称为过渡期间，将在过渡期间内按输出脉冲光的每个脉冲发生功率的变动的现象称为过渡现象。

尤其在将高功率脉冲光产生装置作为激光加工装置的光源使用的情况下，上述那样的过渡期间内的输出脉冲光的功率变动是增大激光加工中的加工质量或者加工度等加工特性的偏差的主要原因。因此，需要在过渡期间内不进行激光加工而使装置待机。另外，这样的待机时间使激光加工装置的工作效率低下。

然而，在上述任何一个专利文献中，都完全没有考虑在将高功率脉冲光产生装置从关闭状态向开启状态切换时，抑制因过渡现象造成的输出脉冲光的脉冲功率的变动。因此，在现有的高功率脉冲光产生装置中，当被从关闭状态向开启状态切换时，难以从刚切换之后便获得脉冲功率一致的输出脉冲光。因此，无法避免因上述那样的待机期间而导致高功率脉冲光产生装置的工作效率低下的情况。