[go: up one dir, main page]

JP2012165010A - Laser light source - Google Patents

Laser light source Download PDF

Info

Publication number
JP2012165010A
JP2012165010A JP2012100240A JP2012100240A JP2012165010A JP 2012165010 A JP2012165010 A JP 2012165010A JP 2012100240 A JP2012100240 A JP 2012100240A JP 2012100240 A JP2012100240 A JP 2012100240A JP 2012165010 A JP2012165010 A JP 2012165010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
optical
resonator
light source
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012100240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoki Kakui
素貴 角井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2012100240A priority Critical patent/JP2012165010A/en
Publication of JP2012165010A publication Critical patent/JP2012165010A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

【課題】出力パルスレーザ光のエネルギを安定化できるレーザ光源を提供する。
【解決手段】レーザ光源1は、制御部10、光増幅性ファイバ11、励起光源12、光スイッチ13、駆動回路14、モニタ部15、出力光パワー調整器16、全反射ミラー17、レンズ18A、レンズ18B、ダイクロイックミラー19を備える。光スイッチ13の第1ポート13aと第3ポート13cとの間の光路が光通過可能状態となっているときに、光増幅性ファイバ11の端面11aと全反射ミラー17とがレーザ共振器を構成する。制御部10は、光スイッチ13の第2ポート13bと第3ポート13cとの間の光路が光通過可能状態となっているときにモニタ部15によりモニタされた光パワーに基づいて、光スイッチ13の第1ポート13aと第3ポート13cとの間の光路が光通過可能状態となっているときに出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化制御する。
【選択図】図1
A laser light source capable of stabilizing the energy of an output pulse laser beam is provided.
A laser light source 1 includes a control unit 10, an optical amplifying fiber 11, an excitation light source 12, an optical switch 13, a drive circuit 14, a monitor unit 15, an output light power adjuster 16, a total reflection mirror 17, a lens 18A, A lens 18B and a dichroic mirror 19 are provided. When the optical path between the first port 13a and the third port 13c of the optical switch 13 is in a state where light can pass, the end face 11a of the optical amplifying fiber 11 and the total reflection mirror 17 constitute a laser resonator. To do. Based on the optical power monitored by the monitor unit 15 when the optical path between the second port 13b and the third port 13c of the optical switch 13 is in a light-passable state, the control unit 10 Stabilization control is performed on the peak power or energy of the laser beam that is output when the optical path between the first port 13a and the third port 13c is in a light-passable state.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザ光をパルス発振するレーザ光源に関するものである。   The present invention relates to a laser light source that pulsates laser light.

レーザ光をパルス発振するレーザ光源は、励起エネルギが供給されることにより放出光を発生するレーザ媒質が共振光路上に配置されたレーザ共振器と、レーザ共振器の共振器損失を変調するQスイッチ手段と、レーザ媒質に励起エネルギを連続的に供給する励起手段と、を備えている。   A laser light source that pulsates laser light includes a laser resonator in which a laser medium that emits light when supplied with excitation energy is disposed on a resonance optical path, and a Q switch that modulates the resonator loss of the laser resonator And excitation means for continuously supplying excitation energy to the laser medium.

このレーザ光源では、Qスイッチ手段によりレーザ共振器の共振器損失が大きい値に設定されているときに、励起手段による励起エネルギ供給によりレーザ媒質の反転分布が高められ、その後にQスイッチ手段によりレーザ共振器の共振器損失が小さい値に設定されると、レーザ共振器の共振光路上に配置されているレーザ媒質において誘導放出が短期間に発生する。この誘導放出光がレーザ共振器から外部へレーザ光として出力される。   In this laser light source, when the cavity loss of the laser resonator is set to a large value by the Q switch means, the inversion distribution of the laser medium is enhanced by the excitation energy supply by the excitation means, and then the laser is turned by the Q switch means. When the resonator loss of the resonator is set to a small value, stimulated emission occurs in a short time in the laser medium disposed on the resonance optical path of the laser resonator. This stimulated emission light is output as laser light from the laser resonator to the outside.

このようなレーザ光源は、ピークパワーが高いパルスレーザ光を出力することができることから、電子・機械関係の加工用途、医療用レーザメス、測長等の計測用途など、広く利用されている。例えば加工用途では、加工の為に照射されるレーザ光は、5%p-p程度の出力パワー安定度が要求されている。しかし、従来のレーザ光源では、パルス出力の安定度は必ずしも良くは無い。   Such a laser light source is capable of outputting pulse laser light having a high peak power, and thus is widely used for electronic / mechanical processing applications, medical laser scalpels, measurement applications such as length measurement, and the like. For example, in processing applications, the laser light irradiated for processing is required to have an output power stability of about 5% p-p. However, the stability of the pulse output is not always good in the conventional laser light source.

なお、パルスレーザ光のエネルギおよびパワーのうち何れが重要であるかは、溶接・切断などの加工の種類および加工対象の種類に依存する。一般的な傾向として、従来の熱的な加工を行う場合は、パルスレーザ光のエネルギが重要である。これに対して、アブレーションなどフェムト秒パルスが必要となる加工では、パルスレーザ光のパワー密度(W/cm2)も重要な要素となり、1015W/cm2を超えるパワー密度でパルスレーザ光の吸収の効率が飛躍的に向上する。   Note that which of the energy and power of the pulsed laser light is important depends on the type of processing such as welding / cutting and the type of processing target. As a general tendency, the energy of pulsed laser light is important when performing conventional thermal processing. On the other hand, in processing that requires a femtosecond pulse such as ablation, the power density (W / cm 2) of the pulse laser beam is also an important factor, and the efficiency of absorption of the pulse laser beam at a power density exceeding 1015 W / cm 2 is increased. Improve dramatically.

特許文献1,2には、出力パルスレーザ光のエネルギまたはパワーを安定化することを意図したレーザ光源が開示されている。これらの文献に開示されたレーザ光源では、レーザ共振器から外部へ出力されたパルスレーザ光の一部が分岐されて取り出され、その分岐されて取り出されたパルスレーザ光のパワーがモニタされる。そして、このモニタ結果に基づいて、出力パルスレーザ光のエネルギまたはパワーが安定化されるようフィードバック制御される。   Patent Documents 1 and 2 disclose laser light sources intended to stabilize the energy or power of output pulse laser light. In the laser light sources disclosed in these documents, a part of the pulsed laser beam outputted from the laser resonator to the outside is branched and extracted, and the power of the branched and extracted pulsed laser beam is monitored. Based on the monitoring result, feedback control is performed so that the energy or power of the output pulse laser beam is stabilized.

特許第3331726号公報Japanese Patent No. 3331726 特開2001−332791号公報JP 2001-332791 A

しかしながら、上記特許文献1,2に開示されたようなフィードバック制御を行うレーザ光源であっても、出力パルスレーザ光のエネルギまたはパワーは不安定である。   However, even with a laser light source that performs feedback control as disclosed in Patent Documents 1 and 2, the energy or power of the output pulse laser beam is unstable.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、出力パルスレーザ光のエネルギまたはパワーを安定化することができるレーザ光源を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser light source capable of stabilizing the energy or power of an output pulse laser beam.

本発明に係るレーザ光源は、レーザ光をパルス発振するレーザ光源であって、(1) 励起エネルギが供給されることにより放出光を発生するレーザ媒質が共振光路上に配置されたレーザ共振器と、(2) レーザ媒質に励起エネルギを連続的に供給する励起手段と、(3) 励起手段による励起エネルギ供給に応じたものであり、共振器内の光路の途中から取り出された光のパワーをモニタするモニタ部と、(4) レーザ共振器の共振器損失を変調し、共振器損失に応じモニタ部に出力する光路を切替えるQスイッチ手段と、(5) レーザ共振器から出力されたレーザ光を増幅または減衰する出力光パワー調整器と、(6)レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス非発振のための第1の所定の損失に設定された状態でモニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいて、レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス発振のための第2の所定の損失に設定された際に出力するレーザ光パルスのエネルギを安定化するように共振器における物理的パラメータを制御するとともに、出力されるレーザ光パルスのピークパワーを安定化するように出力光パワー調整器の利得または損失を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   A laser light source according to the present invention is a laser light source that pulse-oscillates laser light, and (1) a laser resonator in which a laser medium that generates emitted light when supplied with excitation energy is disposed on a resonant optical path; (2) Excitation means for continuously supplying excitation energy to the laser medium, and (3) In response to the excitation energy supply by the excitation means, the power of the light extracted from the middle of the optical path in the resonator is A monitor unit for monitoring; (4) Q-switch means for modulating the resonator loss of the laser resonator and switching the optical path to be output to the monitor unit according to the resonator loss; and (5) laser light output from the laser resonator. An output optical power regulator for amplifying or attenuating the emission, and (6) emission monitored by the monitor unit in a state where the resonator loss of the laser resonator is set to the first predetermined loss for non-oscillation of the high output pulse Based on optical power And controlling the physical parameters in the resonator so as to stabilize the energy of the laser light pulse output when the resonator loss of the laser resonator is set to the second predetermined loss for high-power pulse oscillation. And a controller for controlling the gain or loss of the output light power adjuster so as to stabilize the peak power of the output laser light pulse.

本発明に係るレーザ光源では、制御部は、モニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいてレーザー光源の出力特性に影響する共振器における物理的パラメータをフィードバック制御するで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化するのが好適である。ここで、物理的パラメータとしては、励起エネルギ、共振器の発振波長、共振器の反射率、Qスィッチ手段の損失(Qスィッチ手段の分岐比)がある。この場合には、モニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいて、レーザー光源の出力特性に影響する共振器における物理的パラメータをフィードバック制御することにより、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギが安定化される。   In the laser light source according to the present invention, the control unit feedback-controls the physical parameter in the resonator that affects the output characteristics of the laser light source based on the emitted light power monitored by the monitor unit, so that the output of the laser light to be output It is preferred to stabilize the peak power or energy. Here, the physical parameters include excitation energy, resonator oscillation wavelength, resonator reflectivity, and Q switch means loss (Q switch means branching ratio). In this case, the peak power or energy of the output laser light is controlled by feedback control of the physical parameters in the resonator that affect the output characteristics of the laser light source based on the emitted light power monitored by the monitor unit. Stabilized.

本発明に係るレーザ光源は、Qスイッチ手段を有し、Qスイッチ手段は、一対のポートがレーザ共振器の一部を構成し、残りのポートの一つがレーザ共振器内の光パワーの一部をモニタするために使用されるのが好適である。光スイッチは、音響光学効果を利用したものであるのが好適であり、電気光学効果を利用したものであるのが好適であり、また、ピエゾ光学効果を利用したものであるのも好適である。   The laser light source according to the present invention has Q switch means, and the Q switch means has a pair of ports constituting part of the laser resonator, and one of the remaining ports is part of the optical power in the laser resonator. It is preferably used for monitoring. The optical switch preferably uses an acoustooptic effect, preferably uses an electrooptic effect, and preferably uses a piezooptic effect. .

本発明に係るレーザ光源では、制御部は、共振器損失が第1の所定の損失に設定された期間の最後のモニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいて制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化するのが好適である。この場合には、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギが更に安定化される。   In the laser light source according to the present invention, the control unit outputs the control light based on the emission light power monitored by the last monitor unit in the period in which the resonator loss is set to the first predetermined loss. It is preferable to stabilize the peak power or energy of the laser light. In this case, the peak power or energy of the output laser light is further stabilized.

本発明によれば、出力パルスレーザ光のエネルギまたはパワーを安定化することができる。   According to the present invention, the energy or power of the output pulse laser beam can be stabilized.

第1実施形態に係るレーザ光源1の構成図である。It is a block diagram of the laser light source 1 which concerns on 1st Embodiment. 制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1の出力パルス波形を示す図である。It is a figure which shows the output pulse waveform of the laser light source 1 in case the stabilization control by the control part 10 is not performed. 制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1のパルス出力時以外の時間帯の出力光波形を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the output light waveform of the time slot | zones other than the time of the pulse output of the laser light source 1 when not performing stabilization control by the control part 10. FIG. 制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1の各出力パルスのピークパワーおよび1パルス当りのエネルギを示す図表である。It is a graph which shows the peak power and energy per pulse of each output pulse of the laser light source 1 when the stabilization control by the control part 10 is not performed. レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部15によりモニタされた光パワー値と出力パルス光のエネルギ値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical power value monitored by the monitor part 15, and the energy value of output pulse light just before the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 becomes the minimum. レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部15によりモニタされた光パワー値と出力パルス光のピークパワー値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical power value monitored by the monitor part 15, and the peak power value of output pulse light just before the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 becomes the minimum. レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間にモニタ部15によりモニタされた光パワー平均値と出力パルス光のエネルギ値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical power average value monitored by the monitor part 15, and the energy value of output pulse light in the period when the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is not the minimum. レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間にモニタ部15によりモニタされた光パワー平均値と出力パルス光のピークパワー値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical power average value monitored by the monitor part 15, and the peak power value of output pulse light in the period when the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is not the minimum. 第2実施形態に係るレーザ光源2の構成図である。It is a block diagram of the laser light source 2 which concerns on 2nd Embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1実施形態)   (First embodiment)

先ず、本発明に係るレーザ光源の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係るレーザ光源1の構成図である。この図に示されるレーザ光源1は、制御部10、光増幅性ファイバ11、励起光源12、光スイッチ13、駆動回路14、モニタ部15、出力光パワー調整器16、全反射ミラー17、レンズ18A、レンズ18Bおよびダイクロイックミラー19を備える。   First, a first embodiment of a laser light source according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a laser light source 1 according to the first embodiment. The laser light source 1 shown in this figure includes a control unit 10, an optical amplifying fiber 11, an excitation light source 12, an optical switch 13, a drive circuit 14, a monitor unit 15, an output light power adjuster 16, a total reflection mirror 17, and a lens 18A. The lens 18B and the dichroic mirror 19 are provided.

光増幅性ファイバ11は、光導波領域に蛍光性元素が添加された光ファイバであって、その蛍光性元素を励起し得る波長の励起光が供給されると、その蛍光性元素から蛍光を発する。この蛍光性元素は、好適には希土類元素であり、中でも好適にはEr元素やYb元素等である。光増幅性ファイバ11の一方の端面11aは垂直へき開面とされており、光増幅性ファイバ11の他方の端面11bは無反射コーティングが施されている。   The optical amplifying fiber 11 is an optical fiber in which a fluorescent element is added to an optical waveguide region, and emits fluorescence from the fluorescent element when excitation light having a wavelength capable of exciting the fluorescent element is supplied. . This fluorescent element is preferably a rare earth element, and among them, Er element, Yb element and the like are preferable. One end surface 11a of the optical amplifying fiber 11 is a vertical cleavage surface, and the other end surface 11b of the optical amplifying fiber 11 is coated with a non-reflective coating.

励起光源12は、光増幅性ファイバ11に添加された蛍光性元素を励起するための励起光を連続出力する。この励起光源12は好適にはレーザダイオードを含む。ダイクロイックミラー19は、この励起光源12から出力された励起光を入力して、この励起光をレンズ18Aへ反射させる。レンズ18Aは、ダイクロイックミラー19から到達した励起光を入力して、この励起光を光増幅性ファイバ11の端面11aに集光し入射させる。また、レンズ18Aは、光増幅性ファイバ11の蛍光性元素から放出されて端面11aから出力された光を入力して、その光をコリメートしてダイクロイックミラー19へ出力する。ダイクロイックミラー19は、このレンズ18Aから到達した光を入力して、この光を透過させる。   The excitation light source 12 continuously outputs excitation light for exciting the fluorescent element added to the light amplifying fiber 11. The excitation light source 12 preferably includes a laser diode. The dichroic mirror 19 receives the excitation light output from the excitation light source 12, and reflects the excitation light to the lens 18A. The lens 18 </ b> A receives the excitation light that has arrived from the dichroic mirror 19, condenses the excitation light on the end face 11 a of the optical amplifying fiber 11 and makes it incident. The lens 18 </ b> A receives light emitted from the fluorescent element of the light amplifying fiber 11 and output from the end face 11 a, collimates the light, and outputs the collimated light to the dichroic mirror 19. The dichroic mirror 19 inputs light that has arrived from the lens 18A and transmits this light.

光スイッチ13は、第1ポート13a,第2ポート13bおよび第3ポート13cを有する。第1ポート13aは全反射ミラー17と光学的に接続され、第2ポート13bはモニタ部15と光学的に接続され、また、第3ポート13cはレンズ18Bを介して光増幅性ファイバの端面11bと光学的に接続されている。光スイッチ13は、駆動回路14により駆動されて動作し、第1ポート13aと第3ポート13cとの間の第1光路および第2ポート13bと第3ポート13cとの間の第2光路の一方が、選択的に光透過可能状態となる。   The optical switch 13 has a first port 13a, a second port 13b, and a third port 13c. The first port 13a is optically connected to the total reflection mirror 17, the second port 13b is optically connected to the monitor unit 15, and the third port 13c is an end face 11b of the optical amplifying fiber via the lens 18B. And optically connected. The optical switch 13 operates by being driven by the drive circuit 14, and is one of a first optical path between the first port 13a and the third port 13c and a second optical path between the second port 13b and the third port 13c. However, the light can be selectively transmitted.

この光スイッチ13は、音響光学効果を利用したものであってもよいし、電気光学効果を利用したものであっても良いし、また、ピエゾ光学効果を利用したもの(例えばCVI社製のもの)であってもよい。光スイッチ13が音響光学効果を利用したものである場合、光スイッチ13に高周波電圧が印加されていないときに、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光は回折されずにモニタ部15へ出力され、光スイッチ13に高周波電圧が印加されているときに、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光は回折されて全反射ミラー17へ出力される。なお、これとは逆に、光スイッチ13に高周波電圧が印加されていないときに、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光は回折されずに全反射ミラー17へ出力され、光スイッチ13に高周波電圧が印加されているときに、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光は回折されてモニタ部15へ出力されるようにしてもよい。   The optical switch 13 may use an acousto-optic effect, may use an electro-optic effect, or may use a piezo-optical effect (for example, manufactured by CVI). ). When the optical switch 13 uses the acousto-optic effect, when the high frequency voltage is not applied to the optical switch 13, the light output from the end face 11b of the optical amplifying fiber 11 is not diffracted and is monitored 15 When a high frequency voltage is applied to the optical switch 13, the light output from the end face 11 b of the optical amplifying fiber 11 is diffracted and output to the total reflection mirror 17. On the contrary, when a high frequency voltage is not applied to the optical switch 13, the light output from the end face 11b of the optical amplifying fiber 11 is output to the total reflection mirror 17 without being diffracted, and the optical switch When a high-frequency voltage is applied to 13, the light output from the end face 11 b of the optical amplifying fiber 11 may be diffracted and output to the monitor unit 15.

レンズ18Bは、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光を入力し、この光を光スイッチ13の第3ポート13cに入力させる。また、レンズ18Bは、光スイッチ13の第3ポート13cから出力された光を入力し、この光を光増幅性ファイバ11の端面11bに入力させる。全反射ミラー17は、光スイッチ13の第1ポート13aから出力された光を全反射させ、その反射させた光を光スイッチ13の第1ポート13aに入力させる。   The lens 18 </ b> B receives light output from the end face 11 b of the optical amplifying fiber 11 and inputs this light to the third port 13 c of the optical switch 13. The lens 18 </ b> B inputs light output from the third port 13 c of the optical switch 13 and inputs this light to the end face 11 b of the optical amplifying fiber 11. The total reflection mirror 17 totally reflects the light output from the first port 13 a of the optical switch 13 and inputs the reflected light to the first port 13 a of the optical switch 13.

モニタ部15は、光スイッチ13の第2ポート13bから出力された光を受光し、その受光した光のパワーをモニタする。モニタ部15の受光面で反射した光が光スイッチ13の第2ポート13bに戻るのを防止するため、光スイッチ13の第2ポート13bから到達する光の光軸に対してモニタ部15の受光面が垂直で無いのが好ましく、また、モニタ部15の受光面の反射率が−40dB以下であるのが好ましい。光増幅性ファイバ11の濃度条長積が充分に大きければ残留励起光が少ないが、光増幅性ファイバ11の濃度条長積が小さい場合には、光増幅性ファイバ11の端面11bから残留励起光が出力されるので、光スイッチ13とモニタ部15との間に励起光遮断の為の光フィルタ(不図示)が設けられるのが好ましい。   The monitor unit 15 receives the light output from the second port 13b of the optical switch 13 and monitors the power of the received light. In order to prevent the light reflected by the light receiving surface of the monitor unit 15 from returning to the second port 13b of the optical switch 13, the light received by the monitor unit 15 with respect to the optical axis of the light reaching from the second port 13b of the optical switch 13 The surface is preferably not vertical, and the reflectance of the light receiving surface of the monitor unit 15 is preferably −40 dB or less. If the concentration length product of the optical amplifying fiber 11 is sufficiently large, the residual pumping light is small. However, if the concentration length product of the optical amplifying fiber 11 is small, the residual pumping light is transmitted from the end face 11b of the optical amplifying fiber 11. Therefore, it is preferable that an optical filter (not shown) for blocking excitation light is provided between the optical switch 13 and the monitor unit 15.

出力光パワー調整器16は、光増幅性ファイバ11の端面11aから出力されてレンズ18Aおよびダイクロイックミラー19を透過した光を入力して、この光を増幅または減衰して出力する。すなわち、出力光パワー調整器16は光増幅器または光減衰器である。出力光パワー調整器16の増幅率または減衰率は可変である。   The output light power adjuster 16 receives light output from the end face 11a of the optical amplifying fiber 11 and transmitted through the lens 18A and the dichroic mirror 19, and amplifies or attenuates this light to output it. That is, the output optical power adjuster 16 is an optical amplifier or an optical attenuator. The amplification factor or attenuation factor of the output optical power adjuster 16 is variable.

制御部10は、モニタ部15による光モニタ結果を入力し、励起光源12による励起光の出力を制御し、駆動回路14による光スイッチ13の状態設定を制御し、また、出力光パワー調整器16による光パワー調整を制御する。   The control unit 10 receives an optical monitoring result from the monitor unit 15, controls the output of pumping light from the pumping light source 12, controls the state setting of the optical switch 13 by the driving circuit 14, and outputs the optical power regulator 16. Controls the optical power adjustment by.

このように構成されるレーザ装置1において、励起光源12から連続出力された励起光は、ダイクロイックミラー19により反射され、レンズ18Aにより集光されて、レーザ媒質である光増幅性ファイバ11の端面11aに入力し、光増幅性ファイバ11に添加された蛍光性元素を励起する。すなわち、これらの構成要素は、レーザ媒質である光増幅性ファイバ11に励起エネルギを連続的に供給する励起手段として作用する。   In the laser apparatus 1 configured as described above, the excitation light continuously output from the excitation light source 12 is reflected by the dichroic mirror 19, collected by the lens 18 </ b> A, and the end face 11 a of the optical amplifying fiber 11 that is a laser medium. And the fluorescent element added to the optical amplifying fiber 11 is excited. That is, these components act as excitation means for continuously supplying excitation energy to the optical amplifying fiber 11 that is a laser medium.

また、光スイッチ13の第1ポート13aと第3ポート13cとの間の第1光路が光通過可能状態となっているときには、光増幅性ファイバ11の端面11aと全反射ミラー17との間の光学系がファブリペロ型のレーザ共振器を構成しており、そのレーザ共振器の共振光路上にレーザ媒質としての光増幅性ファイバ11が配置されている。また、光スイッチ13の第2ポート13bと第3ポート13cとの間の第2光路が光通過可能状態となっているときには、上記レーザ共振器の共振損失が極大となり、レーザ媒質としての光増幅性ファイバ11から出力された光はモニタ部15によりモニタされる。このように、光スイッチ13および駆動回路14は、レーザ共振器の共振器損失を変調するQスイッチ手段として作用して、レーザ共振器からパルスレーザ光を出力させることができる。   Further, when the first optical path between the first port 13 a and the third port 13 c of the optical switch 13 is in a light-passable state, the gap between the end surface 11 a of the optical amplifying fiber 11 and the total reflection mirror 17 is The optical system constitutes a Fabry-Perot type laser resonator, and an optical amplifying fiber 11 as a laser medium is disposed on the resonance optical path of the laser resonator. In addition, when the second optical path between the second port 13b and the third port 13c of the optical switch 13 is in a light-passable state, the resonance loss of the laser resonator is maximized, and optical amplification as a laser medium is performed. The light output from the optical fiber 11 is monitored by the monitor unit 15. Thus, the optical switch 13 and the drive circuit 14 can act as Q switch means for modulating the resonator loss of the laser resonator, and can output pulsed laser light from the laser resonator.

そして、制御部10は、レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス非発振のための第1の所定の損失に設定された状態で(第2光路が光通過可能状態となっているときに)モニタ部15によりモニタされた光パワーに基づいて、レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス発振のための第2の所定の損失に設定された状態で(第1光路が光通過可能状態となっているときに)出力されるレーザ光パルスのピークパワーまたはエネルギを安定化するように制御する。より好適には、制御部10は、レーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部15によりモニタされた光パワーに基づいて、レーザ共振器の共振器損失が極小であるときに出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化制御する。   The control unit 10 then sets the resonator loss of the laser resonator to the first predetermined loss for high-power pulse non-oscillation (when the second optical path is in a light-passable state). ) With the resonator loss of the laser resonator set to the second predetermined loss for high-power pulse oscillation based on the optical power monitored by the monitor unit 15 (the first optical path can pass light) Control is performed to stabilize the peak power or energy of the output laser light pulse. More preferably, the control unit 10 outputs an output when the resonator loss of the laser resonator is minimum based on the optical power monitored by the monitor unit 15 immediately before the resonator loss of the laser resonator becomes minimum. Stabilizes and controls the peak power or energy of the emitted laser light.

より具体的には、制御部10は、励起光源12から光増幅性ファイバ11に供給される励起エネルギの大きさを制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化する。或いは、制御部10は、出力光パワー調整器16の利得または損失を制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化する。   More specifically, the control unit 10 stabilizes the peak power or energy of the output laser light by controlling the magnitude of the excitation energy supplied from the excitation light source 12 to the optical amplifying fiber 11. Alternatively, the control unit 10 stabilizes the peak power or energy of the output laser light by controlling the gain or loss of the output light power adjuster 16.

第1実施形態に係るレーザ光源1の具体的な構成例は以下のとおりである。光増幅性ファイバ11は光導波領域にYb元素が添加された光ファイバであり、励起光源12はYb元素を励起し得る波長915nm帯の励起光を出力し、このとき、光増幅性ファイバ11は波長1.06μm帯の蛍光を放出する。光増幅性ファイバ11は、長さが10mであり、コア直径が10μmであり、内クラッド直径が125μであり、波長915nm帯非飽和吸収が10.76dB/mである。励起光源12から光増幅性ファイバ11に供給される波長915nm帯励起のパワーは6.3Wである。光スイッチ13は音響光学効果を利用したもの(AOスイッチ)であり、駆動回路14はAOスイッチ13にRF電圧を印加する。AOスイッチ13のスイッチング繰り返し周波数は10kHzであり、AOスイッチ13のスイッチング所要時間は500nsである。   A specific configuration example of the laser light source 1 according to the first embodiment is as follows. The optical amplifying fiber 11 is an optical fiber in which a Yb element is added to the optical waveguide region, and the excitation light source 12 outputs excitation light having a wavelength of 915 nm band that can excite the Yb element. At this time, the optical amplifying fiber 11 is It emits fluorescence with a wavelength of 1.06 μm. The optical amplifying fiber 11 has a length of 10 m, a core diameter of 10 μm, an inner cladding diameter of 125 μ, and a wavelength 915 nm band unsaturated absorption of 10.76 dB / m. The power of the wavelength 915 nm band excitation supplied from the excitation light source 12 to the optical amplifying fiber 11 is 6.3 W. The optical switch 13 uses an acousto-optic effect (AO switch), and the drive circuit 14 applies an RF voltage to the AO switch 13. The switching repetition frequency of the AO switch 13 is 10 kHz, and the required switching time of the AO switch 13 is 500 ns.

図2は、制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1の出力パルス波形を示す図である。図3は、制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1のパルス出力時以外の時間帯の出力光波形を拡大して示す図である。また、図4は、制御部10による安定化制御を行わない場合におけるレーザ光源1の各出力パルスのピークパワーおよび1パルス当りのエネルギを示す図表である。制御部10による安定化制御を行わない場合、光増幅性ファイバ11の端面11bから出力された光の一部がAOスイッチ13の第3ポート13cで反射して当該反射光が光増幅性ファイバ11の端面11bに入力し、その戻り光比が−23dBc程度であるので、レーザ光源1の出力光波形は緩和振動的なものとなっている。また、図4からは、総じて、奇数番のパルスが強く、偶数番のパルスが弱いことが見て取れる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an output pulse waveform of the laser light source 1 when the stabilization control by the control unit 10 is not performed. FIG. 3 is an enlarged view showing an output light waveform in a time zone other than the time of pulse output of the laser light source 1 when the stabilization control by the control unit 10 is not performed. FIG. 4 is a chart showing the peak power of each output pulse of the laser light source 1 and the energy per pulse when the stabilization control by the control unit 10 is not performed. When the stabilization control by the control unit 10 is not performed, a part of the light output from the end face 11 b of the optical amplifying fiber 11 is reflected by the third port 13 c of the AO switch 13 and the reflected light is reflected by the optical amplifying fiber 11. Since the return light ratio is about -23 dBc, the output light waveform of the laser light source 1 is a relaxation oscillation type. Further, it can be seen from FIG. 4 that the odd-numbered pulses are generally strong and the even-numbered pulses are weak.

図5は、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部15によりモニタされた光パワー値と出力パルス光のエネルギ値との関係を示す図である。図6は、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部15によりモニタされた光パワー値と出力パルス光のピークパワー値との関係を示す図である。図7は、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間にモニタ部15によりモニタされた光パワー平均値と出力パルス光のエネルギ値との関係を示す図である。また、図8は、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間にモニタ部15によりモニタされた光パワー平均値と出力パルス光のピークパワー値との関係を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the optical power value monitored by the monitor unit 15 immediately before the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is minimized and the energy value of the output pulsed light. FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the optical power value monitored by the monitor unit 15 immediately before the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is minimized and the peak power value of the output pulsed light. FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the optical power average value monitored by the monitor unit 15 and the energy value of the output pulse light during a period in which the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is not minimal. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the optical power average value monitored by the monitor unit 15 and the peak power value of the output pulse light during the period when the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is not minimal.

なお、レーザ共振器の共振器損失が極小となる直前とは、AOスイッチ13の第1ポート13aと第3ポート13cとの間の第1光路が光通過可能状態となってレーザ共振器からパルスレーザ光が出力される直前のことである。また、レーザ共振器の共振器損失が極小でない期間とは、上記第1光路が光通過可能状態となっていない期間のことである。   The term “immediately before the resonator loss of the laser resonator is minimized” means that the first optical path between the first port 13a and the third port 13c of the AO switch 13 is in a state where light can pass through and a pulse is emitted from the laser resonator. This is just before the laser beam is output. The period in which the resonator loss of the laser resonator is not minimal is a period in which the first optical path is not in a light-passable state.

これらの図から判るように、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間(特に、極小となる直前)にモニタ部15によりモニタされた光パワー値と、出力パルス光のエネルギ値またはピークパワー値との間には、良好な相関がある。したがって、パルスエネルギが安定であることが要求される熱加工の場合等では、制御部10により、レーザ光源1のレーザ共振器の共振器損失が極小でない期間(特に、極小となる直前)にモニタ部15によりモニタされた光パワー値に基づいて、励起光源12による励起光の出力または出力光パワー調整器16による光パワー調整をフィードフォワード制御することで、出力パルス光のパルスエネルギを安定化することができる。   As can be seen from these drawings, the optical power value monitored by the monitor unit 15 and the energy value of the output pulse light during the period when the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 is not minimum (particularly immediately before it becomes minimum). Or, there is a good correlation with the peak power value. Therefore, in the case of thermal processing in which the pulse energy is required to be stable, etc., the control unit 10 monitors the resonator loss of the laser resonator of the laser light source 1 during a period that is not minimal (particularly immediately before it is minimized). Based on the optical power value monitored by the unit 15, the output of the pumping light from the pumping light source 12 or the optical power adjustment by the output optical power adjuster 16 is feedforward controlled to stabilize the pulse energy of the output pulsed light. be able to.

本実施形態に係るレーザ光源1における制御部10による制御はフィードフォワード制御であるので、励起光源12による励起光の出力パワー値または出力光パワー調整器16による光パワー調整量と、出力パルス光のパルスエネルギとの間の相関関係を、事前に測定しておいて制御部10に記憶しておく。この相関関係は線形関数で近似されるのが好適であり、この場合には制御部10における処理部の負荷が小さい。なお、制御部10における処理部は例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)により構成される。また、制御部10における処理部は、上記相関関係を表す線形関数式に従って演算を行ってもよいし、上記相関関係を記憶したテーブルを参照してもよいが、高速処理が可能である点で後者が好ましい。   Since the control by the control unit 10 in the laser light source 1 according to the present embodiment is feedforward control, the output power value of the pumping light from the pumping light source 12 or the optical power adjustment amount by the output light power adjuster 16 and the output pulse light The correlation with the pulse energy is measured in advance and stored in the control unit 10. This correlation is preferably approximated by a linear function. In this case, the load on the processing unit in the control unit 10 is small. The processing unit in the control unit 10 is configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array). In addition, the processing unit in the control unit 10 may perform an operation according to a linear function expression representing the correlation, or may refer to a table storing the correlation, but is capable of high-speed processing. The latter is preferred.

なお、仮に特許文献1に開示されたようなフィードバック制御を行うとすると、図4中に示される例えばパルス#4をモニタして、該パルス#4のピークパワーが小さいことを検知し、これに基づいて出力向上の為に励起光パワーを大きくするようフィードバックしてしまうと、制御の遅延時間にも依るが、次のパルス#5のピークパワーを一層大きくしてしまい、パルスピーク値の安定度を損う結果になりかねない。これに対して、本実施形態では、個々のパルスについてフィードフォワード制御を行うので、各パルスのピークパワーまたはエネルギを安定化することができる。   If feedback control as disclosed in Patent Document 1 is performed, for example, the pulse # 4 shown in FIG. 4 is monitored, and it is detected that the peak power of the pulse # 4 is small. If feedback is made to increase the pumping light power to improve the output based on this, the peak power of the next pulse # 5 will be further increased depending on the control delay time, and the stability of the pulse peak value will be increased. May result in damage. On the other hand, in this embodiment, since feedforward control is performed about each pulse, the peak power or energy of each pulse can be stabilized.

また、本実施形態では、出力されたレーザ光をモニタする為の分岐カプラを挿入しなくてもよいので、部品点数および接続箇所が削減され、光損傷の危険が回避され、また、挿入損の上昇が抑制される。   Further, in this embodiment, since it is not necessary to insert a branch coupler for monitoring the output laser beam, the number of parts and connection points are reduced, the risk of optical damage is avoided, and insertion loss is reduced. The rise is suppressed.

(第2実施形態)   (Second Embodiment)

次に、本発明に係るレーザ光源の第2実施形態について説明する。図9は、第2実施形態に係るレーザ光源2の構成図である。この図に示されるレーザ光源2は、制御部20、光増幅性ファイバ21、励起光源22、光スイッチ23、駆動回路24、モニタ部25、出力光パワー調整器26、光カプラ27A、光カプラ27Bおよび光アイソレータ28を備える。   Next, a second embodiment of the laser light source according to the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of the laser light source 2 according to the second embodiment. The laser light source 2 shown in this figure includes a control unit 20, an optical amplifying fiber 21, an excitation light source 22, an optical switch 23, a drive circuit 24, a monitor unit 25, an output light power adjuster 26, an optical coupler 27A, and an optical coupler 27B. And an optical isolator 28.

光増幅性ファイバ21は、光導波領域に蛍光性元素が添加された光ファイバであって、その蛍光性元素を励起し得る波長の励起光が供給されると、その蛍光性元素から蛍光を発する。この蛍光性元素は、好適には希土類元素であり、中でも好適にはEr元素やYb元素等である。光増幅性ファイバ21の一端は光カプラ27Aと接続されており、光増幅性ファイバ21の他端は光カプラ27Bと接続されている。   The optical amplifying fiber 21 is an optical fiber in which a fluorescent element is added to an optical waveguide region, and emits fluorescence from the fluorescent element when excitation light having a wavelength capable of exciting the fluorescent element is supplied. . This fluorescent element is preferably a rare earth element, and among them, Er element, Yb element and the like are preferable. One end of the optical amplifying fiber 21 is connected to the optical coupler 27A, and the other end of the optical amplifying fiber 21 is connected to the optical coupler 27B.

励起光源22は、光増幅性ファイバ21に添加された蛍光性元素を励起するための励起光を連続出力する。この励起光源22は好適にはレーザダイオードを含む。光カプラ27Aは、この励起光源22から出力された励起光を入力して、この励起光を光増幅性ファイバ21へ出力する。また、光カプラ27Aは、光アイソレータ28から到達した光を入力して、この光を光増幅性ファイバ21へ出力する。   The excitation light source 22 continuously outputs excitation light for exciting the fluorescent element added to the light amplifying fiber 21. The excitation light source 22 preferably includes a laser diode. The optical coupler 27 </ b> A receives the excitation light output from the excitation light source 22 and outputs the excitation light to the optical amplifying fiber 21. In addition, the optical coupler 27 </ b> A receives light that has arrived from the optical isolator 28, and outputs this light to the optical amplifying fiber 21.

光スイッチ23は、第1ポート23a,第2ポート23b,第3ポート23cおよび第4ポート24dを有する。第1ポート23aは光アイソレータ28と光学的に接続され、第2ポート23bはモニタ部25と光学的に接続され、第3ポート23cは光カプラ27Bと光学的に接続され、また、第4ポート23dは無反射終端とされている。光スイッチ23は、駆動回路24により駆動されて動作し、第1ポート23aと第3ポート23cとの間の第1光路および第2ポート23bと第3ポート23cとの間の第2光路の一方が、選択的に光透過可能状態となる。この光スイッチ23は、ピエゾ光学効果を利用したものであるのが好適であり、また、音響光学効果を利用したものであってもよい。   The optical switch 23 has a first port 23a, a second port 23b, a third port 23c, and a fourth port 24d. The first port 23a is optically connected to the optical isolator 28, the second port 23b is optically connected to the monitor unit 25, the third port 23c is optically connected to the optical coupler 27B, and the fourth port. Reference numeral 23d denotes a non-reflective terminal. The optical switch 23 is driven and operated by the drive circuit 24, and is one of the first optical path between the first port 23a and the third port 23c and the second optical path between the second port 23b and the third port 23c. However, the light can be selectively transmitted. The optical switch 23 preferably uses a piezo optical effect, and may use an acousto-optic effect.

モニタ部25は、光スイッチ23の第2ポート23bから出力された光を受光し、その受光した光のパワーをモニタする。光増幅性ファイバ21の濃度条長積が充分に大きければ残留励起光が少ないが、光増幅性ファイバ21の濃度条長積が小さい場合には、光スイッチ23の第2ポート23bから残留励起光が出力されるので、光スイッチ23とモニタ部25との間に励起光遮断の為の光フィルタ(不図示)が設けられるのが好ましい。   The monitor unit 25 receives the light output from the second port 23b of the optical switch 23 and monitors the power of the received light. If the concentration length product of the optical amplifying fiber 21 is sufficiently large, the residual pumping light is small. If the concentration length product of the optical amplifying fiber 21 is small, the residual pumping light is transmitted from the second port 23b of the optical switch 23. Therefore, it is preferable that an optical filter (not shown) for blocking the excitation light is provided between the optical switch 23 and the monitor unit 25.

光カプラ27Bは、光増幅性ファイバ21から到達した光を入力し、その光の一部を分岐して出力光パワー調整器26へ出力し、残部を光スイッチ23の第2ポート23cへ出力する。出力光パワー調整器26は、光増幅性ファイバ21の端部から出力されて光カプラ27Bを経て到達した光を入力して、この光を増幅または減衰して出力する。すなわち、出力光パワー調整器26は光増幅器または光減衰器である。出力光パワー調整器26の増幅率または減衰率は可変である。   The optical coupler 27 </ b> B receives light that has arrived from the optical amplifying fiber 21, branches a part of the light, outputs it to the output optical power adjuster 26, and outputs the remaining part to the second port 23 c of the optical switch 23. . The output light power adjuster 26 receives light that has been output from the end of the optical amplifying fiber 21 and arrived through the optical coupler 27B, and amplifies or attenuates this light to output it. That is, the output optical power adjuster 26 is an optical amplifier or an optical attenuator. The amplification factor or attenuation factor of the output optical power adjuster 26 is variable.

光アイソレータ28は、光スイッチ23の第1ポート23aから到達した光を光カプラ27Aへ向けて通過させるが、これと逆の方向には光を通過させない。   The optical isolator 28 allows light that has arrived from the first port 23a of the optical switch 23 to pass toward the optical coupler 27A, but does not allow light to pass in the opposite direction.

制御部20は、モニタ部25による光モニタ結果を入力し、励起光源22による励起光の出力を制御し、駆動回路24による光スイッチ23の状態設定を制御し、また、出力光パワー調整器26による光パワー調整を制御する。   The control unit 20 receives an optical monitor result from the monitor unit 25, controls the output of pumping light from the pumping light source 22, controls the state setting of the optical switch 23 by the drive circuit 24, and outputs light power adjuster 26. Controls the optical power adjustment by.

このように構成されるレーザ装置2において、励起光源22から連続出力された励起光は、光カプラ27Aを経て、レーザ媒質である光増幅性ファイバ21に供給され、光増幅性ファイバ21に添加された蛍光性元素を励起する。すなわち、これらの構成要素は、レーザ媒質である光増幅性ファイバ21に励起エネルギを連続的に供給する励起手段として作用する。   In the laser apparatus 2 configured as described above, the pumping light continuously output from the pumping light source 22 is supplied to the optical amplifying fiber 21 that is a laser medium via the optical coupler 27A, and is added to the optical amplifying fiber 21. Excited fluorescent elements. That is, these components act as excitation means for continuously supplying excitation energy to the optical amplifying fiber 21 that is a laser medium.

また、光スイッチ23の第1ポート23aと第3ポート23cとの間の第1光路が光通過可能状態となっているときには、光増幅性ファイバ21,光カプラ27B,光スイッチ23,光アイソレータ28および光カプラ27Aを含む光学系がリング型のレーザ共振器を構成しており、そのレーザ共振器の共振光路上にレーザ媒質としての光増幅性ファイバ21が配置されている。また、光スイッチ23の第2ポート23bと第3ポート23cとの間の第2光路が光通過可能状態となっているときには、上記レーザ共振器の共振損失が極大となり、レーザ媒質としての光増幅性ファイバ21から出力された光はモニタ部25によりモニタされる。このように、光スイッチ23および駆動回路24は、レーザ共振器の共振器損失を変調するQスイッチ手段として作用して、レーザ共振器からパルスレーザ光を出力させることができる。   Further, when the first optical path between the first port 23a and the third port 23c of the optical switch 23 is in a light-passable state, the optical amplifying fiber 21, the optical coupler 27B, the optical switch 23, and the optical isolator 28. The optical system including the optical coupler 27A constitutes a ring type laser resonator, and an optical amplifying fiber 21 as a laser medium is disposed on the resonance optical path of the laser resonator. In addition, when the second optical path between the second port 23b and the third port 23c of the optical switch 23 is in a light-passable state, the resonance loss of the laser resonator is maximized, and optical amplification as a laser medium is performed. The light output from the optical fiber 21 is monitored by the monitor unit 25. As described above, the optical switch 23 and the drive circuit 24 can act as Q switch means for modulating the resonator loss of the laser resonator, and can output pulsed laser light from the laser resonator.

そして、制御部20は、レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス非発振のための第1の所定の損失に設定された状態で(第2光路が光通過可能状態となっているときに)モニタ部25によりモニタされた光パワーに基づいて、レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス発振のための第2の所定の損失に設定された状態で(第1光路が光通過可能状態となっているときに)出力されるレーザ光パルスのピークパワーまたはエネルギを安定化するように制御する。より好適には、制御部20は、レーザ共振器の共振器損失が極小となる直前にモニタ部25によりモニタされた光パワーに基づいて、レーザ共振器の共振器損失が極小であるときに出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化制御する。   The control unit 20 then sets the resonator loss of the laser resonator to the first predetermined loss for high-power pulse non-oscillation (when the second optical path is in a light-passable state). ) In a state where the resonator loss of the laser resonator is set to the second predetermined loss for high-power pulse oscillation based on the optical power monitored by the monitor unit 25 (the first optical path can pass light) Control is performed to stabilize the peak power or energy of the output laser light pulse. More preferably, the control unit 20 outputs when the resonator loss of the laser resonator is minimum based on the optical power monitored by the monitor unit 25 immediately before the resonator loss of the laser resonator becomes minimum. Stabilizes and controls the peak power or energy of the emitted laser light.

より具体的には、制御部20は、励起光源22から光増幅性ファイバ21に供給される励起エネルギの大きさを制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化する。或いは、制御部20は、出力光パワー調整器26の利得または損失を制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化する。   More specifically, the control unit 20 stabilizes the peak power or energy of the output laser light by controlling the magnitude of the excitation energy supplied from the excitation light source 22 to the optical amplifying fiber 21. Alternatively, the control unit 20 controls the gain or loss of the output light power adjuster 26 to stabilize the peak power or energy of the output laser light.

本実施形態に係るレーザ光源2における制御部20による制御もフィードフォワード制御であるので、励起光源22による励起光の出力パワー値または出力光パワー調整器26による光パワー調整量と、出力パルス光のパルスエネルギとの間の相関関係を、事前に測定しておいて制御部20に記憶しておく。この相関関係は線形関数で近似されるのが好適であり、この場合には制御部20における処理部の負荷が小さい。また、制御部20における処理部は、上記相関関係を表す線形関数式に従って演算を行ってもよいし、上記相関関係を記憶したテーブルを参照してもよいが、高速処理が可能である点で後者が好ましい。このようにして、本実施形態でも、個々のパルスについてフィードフォワード制御を行うので、各パルスのピークパワーまたはエネルギを安定化することができる。   Since the control by the control unit 20 in the laser light source 2 according to this embodiment is also feedforward control, the output power value of the pumping light from the pumping light source 22 or the optical power adjustment amount by the output light power adjuster 26 and the output pulse light The correlation with the pulse energy is measured in advance and stored in the control unit 20. This correlation is preferably approximated by a linear function. In this case, the load on the processing unit in the control unit 20 is small. The processing unit in the control unit 20 may perform an operation according to a linear function expression representing the correlation, or may refer to a table storing the correlation, but is capable of high-speed processing. The latter is preferred. Thus, also in this embodiment, since feedforward control is performed for each pulse, the peak power or energy of each pulse can be stabilized.

また、本実施形態でも、出力されたレーザ光をモニタする為の分岐カプラを挿入しなくてもよいので、部品点数および接続箇所が削減され、光損傷の危険が回避され、また、挿入損の上昇が抑制される。   Also in this embodiment, since it is not necessary to insert a branch coupler for monitoring the output laser beam, the number of parts and connection points are reduced, the risk of optical damage is avoided, and insertion loss is reduced. The rise is suppressed.

1,2…レーザ光源、10…制御部、11…光増幅性ファイバ、12…励起光源、13…光スイッチ、14…駆動回路、15…モニタ部、16…出力光パワー調整器、17…全反射ミラー、18A,18B…レンズ、19…ダイクロイックミラー、20…制御部、21…光増幅性ファイバ、22…励起光源、23…光スイッチ、24…駆動回路、25…モニタ部、26…出力光パワー調整器、27A,27B…光カプラ、28…光アイソレータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Laser light source, 10 ... Control part, 11 ... Optical amplifying fiber, 12 ... Excitation light source, 13 ... Optical switch, 14 ... Drive circuit, 15 ... Monitor part, 16 ... Output light power regulator, 17 ... All Reflection mirror, 18A, 18B ... lens, 19 ... dichroic mirror, 20 ... control unit, 21 ... optical amplifying fiber, 22 ... excitation light source, 23 ... optical switch, 24 ... drive circuit, 25 ... monitor unit, 26 ... output light Power regulator, 27A, 27B ... optical coupler, 28 ... optical isolator.

Claims (7)

レーザ光をパルス発振するレーザ光源であって、
励起エネルギが供給されることにより放出光を発生するレーザ媒質が共振光路上に配置されたレーザ共振器と、
前記レーザ媒質に励起エネルギを連続的に供給する励起手段と、
前記励起手段による励起エネルギ供給に応じたものであり、共振器内の光路の途中から取り出された光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記レーザ共振器の共振器損失を変調し、共振器損失に応じ前記モニタ部に出力する光路を切替えるQスイッチ手段と、
前記レーザ共振器から出力されたレーザ光を増幅または減衰する出力光パワー調整器と、
前記レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス非発振のための第1の所定の損失に設定された状態で前記モニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいて、前記レーザ共振器の共振器損失が高出力パルス発振のための第2の所定の損失に設定された際に出力するレーザ光パルスのエネルギを安定化するように共振器における物理的パラメータを制御するとともに、出力されるレーザ光パルスのピークパワーを安定化するように前記出力光パワー調整器の利得または損失を制御する制御部と
を備えることを特徴とするレーザ光源。
A laser light source that oscillates a laser beam,
A laser resonator in which a laser medium that generates emission light by being supplied with excitation energy is disposed on a resonance optical path;
Excitation means for continuously supplying excitation energy to the laser medium;
According to the excitation energy supply by the excitation means, a monitor unit for monitoring the power of the light extracted from the middle of the optical path in the resonator,
Q switch means for modulating a resonator loss of the laser resonator and switching an optical path output to the monitor unit according to the resonator loss;
An output optical power adjuster for amplifying or attenuating the laser light output from the laser resonator;
Based on the emitted light power monitored by the monitor unit in a state where the resonator loss of the laser resonator is set to a first predetermined loss for high-power pulse non-oscillation, the resonator of the laser resonator When the loss is set to the second predetermined loss for high-power pulse oscillation, the physical parameters in the resonator are controlled so as to stabilize the energy of the laser light pulse to be output, and the output laser light A laser light source comprising: a control unit that controls the gain or loss of the output light power adjuster so as to stabilize the peak power of the pulse.
前記制御部は、前記モニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいてレーザー光源の出力特性に影響する共振器における物理的パラメータをフィードバック制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化することを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源。   The control unit performs feedback control of a physical parameter in the resonator that affects the output characteristics of the laser light source based on the emitted light power monitored by the monitor unit, thereby controlling the peak power or energy of the output laser light. The laser light source according to claim 1, wherein the laser light source is stabilized. 前記レーザ共振器は、前記Qスイッチ手段を有し、前記Qスイッチ手段は、一対のポートが前記レーザ共振器の一部を構成し、残りのポートの一つが前記レーザ共振器内の光パワーの一部をモニタするために使用されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源。   The laser resonator includes the Q switch means, and in the Q switch means, a pair of ports constitutes a part of the laser resonator, and one of the remaining ports is the optical power in the laser resonator. The laser light source according to claim 1, wherein the laser light source is used for monitoring a part of the laser light source. 前記光スイッチが音響光学効果を利用したものであることを特徴とする請求項3記載のレーザ光源。   4. The laser light source according to claim 3, wherein the optical switch uses an acoustooptic effect. 前記光スイッチが電気光学効果を利用したものであることを特徴とする請求項3記載のレーザ光源。   4. The laser light source according to claim 3, wherein the optical switch uses an electro-optic effect. 前記光スイッチがピエゾ光学効果を利用したものであることを特徴とする請求項3記載のレーザ光源。   4. The laser light source according to claim 3, wherein the optical switch uses a piezo optical effect. 前記制御部は、前記共振器損失が前記第1の所定の損失に設定された期間の最後の前記モニタ部によりモニタされた放出光パワーに基づいて制御することで、出力されるレーザ光のピークパワーまたはエネルギを安定化することを特徴とする請求項1に記載のレーザ光源。
The control unit performs control based on the emitted light power monitored by the monitor unit at the end of the period in which the resonator loss is set to the first predetermined loss. The laser light source according to claim 1, wherein power or energy is stabilized.
JP2012100240A 2012-04-25 2012-04-25 Laser light source Pending JP2012165010A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012100240A JP2012165010A (en) 2012-04-25 2012-04-25 Laser light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012100240A JP2012165010A (en) 2012-04-25 2012-04-25 Laser light source

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005284281A Division JP5288575B2 (en) 2005-09-29 2005-09-29 Laser light source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012165010A true JP2012165010A (en) 2012-08-30

Family

ID=46844030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012100240A Pending JP2012165010A (en) 2012-04-25 2012-04-25 Laser light source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012165010A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092323A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 株式会社片岡製作所 Laser device
JP2017168772A (en) * 2016-03-18 2017-09-21 浜松ホトニクス株式会社 Laser oscillator and laser processing apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5939958U (en) * 1982-09-07 1984-03-14 日本電気株式会社 Q switch laser device
JPH08274399A (en) * 1995-04-03 1996-10-18 Komatsu Ltd Apparatus and method for controlling pulse energy of pulse laser device
JPH10190117A (en) * 1996-12-26 1998-07-21 Nec Corp Laser beam machining device
JP2003152255A (en) * 2001-11-19 2003-05-23 Sunx Ltd Laser oscillator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5939958U (en) * 1982-09-07 1984-03-14 日本電気株式会社 Q switch laser device
JPH08274399A (en) * 1995-04-03 1996-10-18 Komatsu Ltd Apparatus and method for controlling pulse energy of pulse laser device
JPH10190117A (en) * 1996-12-26 1998-07-21 Nec Corp Laser beam machining device
JP2003152255A (en) * 2001-11-19 2003-05-23 Sunx Ltd Laser oscillator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092323A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 株式会社片岡製作所 Laser device
JP2017168772A (en) * 2016-03-18 2017-09-21 浜松ホトニクス株式会社 Laser oscillator and laser processing apparatus
JP6995465B2 (en) 2016-03-18 2022-01-14 浜松ホトニクス株式会社 Laser oscillator and laser processing equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5288575B2 (en) Laser light source
US20090185588A1 (en) Method and apparatus for producing arbitrary pulsetrains from a harmonic fiber laser
JP5623706B2 (en) Laser light source
JP5612964B2 (en) Laser emission method
JP6456250B2 (en) Laser apparatus and laser processing machine
US20090296759A1 (en) Sequentially-modulated diode-laser seed-pulse generator
US8411352B2 (en) Pulsed fiber-MOPA with widely-variable pulse-duration
WO2012173939A2 (en) Fiber-mopa apparatus for delivering pulses on demand
WO2013111271A1 (en) Fiber laser device
JP5405904B2 (en) MOPA light source
US9142933B2 (en) Method and device for controlling a carrier-envelope phase and/or an intensity of output pulses of a pulse laser device
JP5918975B2 (en) MOPA laser source device and MOPA laser control method
CN206412627U (en) Annular resonance intonation Q pulse MOPA optical fiber lasers
EP3309912B1 (en) Laser light-source apparatus and laser pulse light generating method
JP2012165010A (en) Laser light source
JP5151018B2 (en) Light source device
WO2016125919A2 (en) Laser light-source apparatus and laser pulse light generating method
JP5662770B2 (en) Fiber laser equipment
JP2012038895A (en) Fiber laser light source and wavelength conversion laser light source using the same
JP5024118B2 (en) Laser oscillation method, laser, laser processing method, and laser measurement method
JP2012156175A (en) Fiber laser light source device and wavelength conversion laser light source device using the same
CN106558828B (en) Q-switched pulsed MOPA fiber laser with ring resonator
JP4910328B2 (en) Optical amplification device and laser light source device
KR102851245B1 (en) Fiber laser apparutus
KR102485106B1 (en) Fiber laser apparutus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120524

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130709

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131105