JP2013197371A - Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method - Google Patents
Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013197371A JP2013197371A JP2012063755A JP2012063755A JP2013197371A JP 2013197371 A JP2013197371 A JP 2013197371A JP 2012063755 A JP2012063755 A JP 2012063755A JP 2012063755 A JP2012063755 A JP 2012063755A JP 2013197371 A JP2013197371 A JP 2013197371A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser diode
- laser diodes
- output
- magnitude
- 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
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
【課題】レーザダイオードの出力を調整する際に生じ得る発信波長のズレを抑制すること。
【解決手段】駆動回路10は、互いに並列に接続された複数のレーザダイオードを駆動する駆動回路10であって、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する制御部11を備えている。
【選択図】図1An object of the present invention is to suppress a deviation of a transmission wavelength that may occur when adjusting an output of a laser diode.
A drive circuit is a drive circuit that drives a plurality of laser diodes connected in parallel to each other, and the number of laser diodes to be lit is a target output to which a total output of the laser diodes to be lit is given. Is provided with a control unit 11 that controls to match or substantially match.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複数のレーザダイオードを駆動する駆動回路および駆動方法に関する。また、そのような駆動回路を備えた光源装置、および、そのような光源装置を備えた光増幅器に関する。 The present invention relates to a driving circuit and a driving method for driving a plurality of laser diodes. The present invention also relates to a light source device provided with such a drive circuit and an optical amplifier provided with such a light source device.
レーザ光による切断や溶接を行うレーザ加工機等として、ファイバレーザが広く用いられている。ファイバレーザは、光ファイバをレーザ媒質とするレーザ発振器であり、希土類が添加された増幅用ファイバと、増幅用ファイバに導入する励起光を発する光源装置とにより構成される。レーザ加工機として利用される高出力のファイバレーザにおいては、複数のレーザダイオードを備えた光源装置を用い、これらのレーザダイオードから発せられたレーザ光をポンプコンバイナによって合波したものを励起光とする構成が一般的である。 BACKGROUND ART Fiber lasers are widely used as laser processing machines that perform cutting and welding with laser light. The fiber laser is a laser oscillator that uses an optical fiber as a laser medium, and includes an amplification fiber to which a rare earth is added and a light source device that emits excitation light to be introduced into the amplification fiber. In a high-power fiber laser used as a laser processing machine, a light source device including a plurality of laser diodes is used, and pumping light is obtained by combining laser beams emitted from these laser diodes by a pump combiner. The configuration is common.
ところで、このようなファイバレーザにおいては、励起光の波長の変動によって、その増幅率が変動することが知られている。例えば、励起光の波長が目標波長からズレると、増幅用ファイバにおける励起光の吸収率が低下し、結果的にファイバレーザの増幅率が低下することとなる。 By the way, in such a fiber laser, it is known that the amplification factor fluctuates due to the fluctuation of the wavelength of the excitation light. For example, when the wavelength of the pumping light deviates from the target wavelength, the absorption rate of the pumping light in the amplification fiber decreases, and as a result, the amplification factor of the fiber laser decreases.
レーザダイオードから発せられるレーザ光の波長は、そのレーザダイオードに供給される駆動電流の大きさや、そのレーザダイオードの温度に依存する。このため、励起光源として使用するレーザダイオードの駆動電流や温度が変化すると、ファイバレーザの増幅率が変化してしまうこととなる。したがって、ファイバレーザの増幅効率を高めるためには、励起光の波長が目標波長と一致するように、励起光源として利用するレーザダイオードの駆動電流や温度を制御することが必要になる。 The wavelength of the laser light emitted from the laser diode depends on the magnitude of the drive current supplied to the laser diode and the temperature of the laser diode. For this reason, if the drive current and temperature of the laser diode used as the excitation light source change, the amplification factor of the fiber laser will change. Therefore, in order to increase the amplification efficiency of the fiber laser, it is necessary to control the drive current and temperature of the laser diode used as the excitation light source so that the wavelength of the excitation light matches the target wavelength.
例えば、下記特許文献1には、励起用レーザダイオードの出力光の一部を取り出して分光し、その発振波長の目標波長に対するずれを検出し、その結果を温度調節回路にフィードバックして、その設定温度を調整することにより、発振波長の安定化を図る技術が開示されている。
For example, in
また、下記特許文献2には、励起LD素子が発生する励起光のうちの波長選択型反射デバイスによって特定波長の光のみを反射して励起LD素子と波長選択型反射デバイスとの間でレーザ共振器を構成し、上記特定波長の光のみをレーザ発振する技術が開示されている。この技術によれば、温度変化に対して励起光の波長が変化しない光増幅器を提供することが可能となるとされている。 In Patent Document 2 below, laser resonance occurs between the excitation LD element and the wavelength selective reflection device by reflecting only light of a specific wavelength by the wavelength selective reflection device of the excitation light generated by the excitation LD element. A technology is disclosed that constitutes a laser and oscillates only the light of the specific wavelength. According to this technology, it is possible to provide an optical amplifier in which the wavelength of pumping light does not change with respect to temperature change.
しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術では、レーザダイオード発振波長の安定化を図るために、温度をモニタするための機構や、温度を調整するための機構が必要なため、構成が複雑になってしまうだけでなく、コストが増加してしまう。
However, the technique disclosed in
また、上記特許文献2に開示されている技術では、励起光の経路上に高価な波長選択型反射デバイスを挿入する必要があるため、その挿入損失によって、レーザダイオードの発光効率が低下してしまうだけでなく、コストが増加してしまう。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, since it is necessary to insert an expensive wavelength selective reflection device on the excitation light path, the light emission efficiency of the laser diode is reduced due to the insertion loss. Not only will the cost increase.
一方、従来、レーザダイオードの駆動電流の大きさ調整することにより、レーザダイオードの出力を調整する方法が用いられている。しかしながら、上述したとおり、励起光の波長はレーザダイオードの駆動電流の大きさに依存するため、この方法では、レーザダイオードの出力の調整に伴って、励起光の波長が変化してしまい、ファイバレーザの増幅効率が低下することとなる。 On the other hand, conventionally, a method of adjusting the output of the laser diode by adjusting the magnitude of the driving current of the laser diode has been used. However, as described above, since the wavelength of the excitation light depends on the magnitude of the drive current of the laser diode, in this method, the wavelength of the excitation light changes with the adjustment of the output of the laser diode, and the fiber laser The amplification efficiency will be reduced.
このように、従来、レーザダイオードの出力波長の安定化のための技術や、レーザダイオードの出力の調整のための技術において、様々な問題を抱えていた。 As described above, conventionally, there are various problems in the technology for stabilizing the output wavelength of the laser diode and the technology for adjusting the output of the laser diode.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザダイオードの出力を調整する際に生じ得る発振波長のズレを抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress a deviation in oscillation wavelength that may occur when adjusting the output of a laser diode.
上述した課題を解決するため、本発明に係る駆動回路は、互いに並列に接続された複数のレーザダイオードを駆動する駆動回路であって、上記複数のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに得られる出力の大きさが予め定められており、上記予め定められた出力の大きさに基づいて、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する制御部を備えている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a drive circuit according to the present invention is a drive circuit for driving a plurality of laser diodes connected in parallel to each other, and for each of the plurality of laser diodes, the laser diode is specified. The magnitude of the output obtained when oscillating at a wavelength is predetermined, and the total output of the laser diodes to be lit gives the number of laser diodes to be lit based on the above-mentioned predetermined output magnitude. And a control unit that controls to match or substantially match the set target output.
上記の構成によれば、点灯するレーザダイオードの個数の制御は、上記のとおり、レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに得られる出力の大きさとして、予め定められた値に基づいて行なわれる。したがって、従来のようにフィードバック制御を用いるよりも構成が簡単で、コストの低い駆動回路を実現することができる。 According to the above configuration, the number of laser diodes to be lit is controlled based on a predetermined value as the magnitude of output obtained when the laser diode oscillates at a specific wavelength as described above. It is. Therefore, it is possible to realize a drive circuit that has a simpler configuration and lower cost than the conventional feedback control.
ここで、合計出力が目標出力に略一致するとは、点灯するレーザダイオードの個数を増減させることにより達成し得る精度で、合計出力が目標出力に一致することを指す。例えば、各レーザダイオードの出力が5Wである場合、合計出力と目標出力との差が5Wよりも小さければ、合計出力が目標出力と略一致していると言える。 Here, that the total output substantially matches the target output means that the total output matches the target output with an accuracy that can be achieved by increasing or decreasing the number of laser diodes to be lit. For example, when the output of each laser diode is 5 W, it can be said that the total output substantially matches the target output if the difference between the total output and the target output is smaller than 5 W.
なお、レーザダイオードに供給する駆動電流が決まると、そのレーザダイオードの出力と、そのレーザダイオードにおける消費電力とが決まる。そして、レーザダイオードにおける消費電力が決まれば、特定の環境温度における、そのレーザダイオードの温度が決まり、その結果、そのレーザダイオードの発振波長が決まる(厳密に言うと、レーザダイオードの発振波長は、そのレーザダイオードに供給される駆動電流自体にも依存する)。すなわち、レーザダイオードの駆動電流、出力、及び発振波長の三者の間には、一定の対応関係が存在する。したがって、レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに、そのレーザダイオードにより得られる出力の大きさは、実験等によって事前に決定できる量である。 When the drive current supplied to the laser diode is determined, the output of the laser diode and the power consumption of the laser diode are determined. When the power consumption of the laser diode is determined, the temperature of the laser diode at a specific environmental temperature is determined, and as a result, the oscillation wavelength of the laser diode is determined (strictly speaking, the oscillation wavelength of the laser diode is It depends on the drive current supplied to the laser diode itself). That is, there is a certain correspondence between the laser diode drive current, output, and oscillation wavelength. Therefore, when the laser diode is oscillated at a specific wavelength, the magnitude of the output obtained by the laser diode is an amount that can be determined in advance by experiments or the like.
本発明に係る駆動回路において、上記制御部は、点灯するレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードに供給する駆動電流の大きさを、該レーザダイオードを特定の波長で発振させる駆動電流の大きさとして、予め定められた値に制御する、ことが好ましい。 In the drive circuit according to the present invention, the control unit sets, for each of the laser diodes to be lit, the magnitude of the drive current supplied to the laser diode as the magnitude of the drive current that causes the laser diode to oscillate at a specific wavelength. It is preferable to control to a predetermined value.
上記の構成によれば、上記複数のレーザダイオードの各々から発振されるレーザ光の波長を、上記特定の波長に一致させることができる。すなわち、上記複数のレーザダイオードの各々から発振されるレーザ光を合波すれば、出力が目標出力に略一致し、かつ、波長が目標波長に一致する光を生成することができる。 According to said structure, the wavelength of the laser beam oscillated from each of said several laser diode can be made to correspond with the said specific wavelength. That is, by combining the laser light oscillated from each of the plurality of laser diodes, it is possible to generate light whose output substantially matches the target output and whose wavelength matches the target wavelength.
なお、上述したように、レーザダイオードの駆動電流、出力、及び発振波長の三者の間には一定の対応関係が存在する。したがって、レーザダイオードを特定の波長で発振させるために、そのレーザダイオードに供給すべき駆動電流の大きさは、実験等によって事前に決定できる量である。 Note that, as described above, there is a certain correspondence between the three of the laser diode drive current, output, and oscillation wavelength. Therefore, in order to oscillate a laser diode at a specific wavelength, the magnitude of the drive current to be supplied to the laser diode is an amount that can be determined in advance by experiments or the like.
本発明に係る駆動回路において、上記制御部は、点灯するN個のレーザダイオードのうち、N−1個のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードに供給される駆動電流の大きさを、該レーザダイオードを特定の波長で発振させる駆動電流の大きさとして、予め定められた値に制御すると共に、上記N個のレーザダイオードのうち、残り1個のレーザダイオードについて、該レーザダイオードに供給する駆動電流の大きさを、上記N個のレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致するように制御する、ことが好ましい。 In the drive circuit according to the present invention, the control unit determines the magnitude of the drive current supplied to the laser diode for each of the N-1 laser diodes among the N laser diodes to be lit. The magnitude of the drive current for causing the diode to oscillate at a specific wavelength is controlled to a predetermined value, and the drive current supplied to the laser diode for the remaining one of the N laser diodes Is preferably controlled so that the total output of the N laser diodes matches a given target output.
上記の構成によれば、上記N−1個のレーザダイオードの各々から発振されるレーザ光の波長を、上記特定の波長に一致させることができる。また、上記残りの1個のレーザダイオードから発振されるレーザ光の波長を、上記特定の波長に略一致させることができる。したがって、上記複数のレーザダイオードの各々から発振されるレーザ光を合波すれば、出力が目標出力に一致し、かつ、波長が目標波長に略一致する光を生成することができる。 According to said structure, the wavelength of the laser beam oscillated from each of the said N-1 laser diode can be made to correspond with the said specific wavelength. In addition, the wavelength of the laser light oscillated from the remaining one laser diode can be made substantially coincident with the specific wavelength. Therefore, by combining the laser light oscillated from each of the plurality of laser diodes, it is possible to generate light whose output matches the target output and whose wavelength substantially matches the target wavelength.
本発明に係る駆動回路は、上記複数のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードを上記特定の波長で発振させる駆動電流の大きさとして予め定められた値と、その大きさの駆動電流を供給したときに得られる該レーザダイオードの出力の大きさとして予め定められた値とが記載されたテーブルが格納されたメモリを備えており、上記制御部は、上記テーブルを参照することによって、点灯するレーザダイオードの個数、及び、点灯するレーザダイオードの各々に供給する駆動電流の大きさを決定する、ことが好ましい。 The drive circuit according to the present invention supplies, for each of the plurality of laser diodes, a predetermined value as the magnitude of the drive current that causes the laser diode to oscillate at the specific wavelength, and a drive current of that magnitude. A laser storing a table in which a predetermined value as a magnitude of the output of the laser diode obtained is stored, and the control unit refers to the table to turn on the laser It is preferable to determine the number of diodes and the magnitude of the drive current supplied to each of the laser diodes to be lit.
上記の構成によれば、上記複数のレーザダイオードから発振されるレーザ光の強度や波長をモニタすることなく、上記複数のレーザダイオードの合計出力を目標出力に合わせ込むことができる。すなわち、上述した効果を犠牲にすることなく、駆動回路の構成を簡単化し、そのコストを低下させることができる。 According to the above configuration, the total output of the plurality of laser diodes can be adjusted to the target output without monitoring the intensity and wavelength of the laser light oscillated from the plurality of laser diodes. That is, it is possible to simplify the configuration of the drive circuit and reduce its cost without sacrificing the above-described effects.
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、複数のレーザダイオードと、上記複数のレーザダイオードを駆動する駆動回路である上記駆動回路とを備えている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a light source device according to the present invention includes a plurality of laser diodes and the driving circuit that is a driving circuit for driving the plurality of laser diodes. To do.
このように上記複数のレーザダイオードと上記駆動回路とを備えた光源装置も本発明の範疇に含まれる。 Thus, a light source device including the plurality of laser diodes and the driving circuit is also included in the scope of the present invention.
本発明に係る光源装置において、上記複数のレーザダイオードの各々は、互いに断熱されたヒートシンクに取り付けられている、ことが好ましい。 In the light source device according to the present invention, each of the plurality of laser diodes is preferably attached to a heat sink insulated from each other.
上記の構成によれば、或るレーザダイオードを点灯したことにより、他のレーザダイオードの温度が上昇することはない。したがって、或るレーザダイオードに供給する駆動電流を、他のレーザダイオードを点灯しているか否かを参照することなく決定することが可能になる。したがって、各レーザダイオードに供給する駆動電流を決定するための構成が簡単になる。 According to the above configuration, lighting a certain laser diode does not increase the temperature of other laser diodes. Therefore, it becomes possible to determine the drive current supplied to a certain laser diode without referring to whether or not other laser diodes are lit. Therefore, the configuration for determining the drive current supplied to each laser diode is simplified.
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る光増幅器は、上記光源装置と、上記複数のレーザダイオードから発振されたレーザ光を合波するポンプコンバイナと、上記ポンプコンバイナにより合波されたレーザ光を励起光として利用するレーザ媒質とを備えている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical amplifier according to the present invention is combined by the light source device, a pump combiner that combines the laser beams oscillated from the plurality of laser diodes, and the pump combiner. And a laser medium using the laser light as excitation light.
上記の構成によれば、発振波長のズレが抑制された上記レーザ光を上記励起光として利用することができるため、その増幅効率が高い光増幅器を提供することができる。 According to said structure, since the said laser beam by which the shift | offset | difference of the oscillation wavelength was suppressed can be utilized as said excitation light, the optical amplifier with the high amplification efficiency can be provided.
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る駆動方法は、互いに並列に接続された複数のレーザダイオードを駆動する駆動方法であって、上記複数のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに得られる出力の大きさが予め定められており、上記予め定められた出力の大きさに基づいて、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する制御工程を含んでいる、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a driving method according to the present invention is a driving method for driving a plurality of laser diodes connected in parallel to each other, and each of the plurality of laser diodes includes the laser diode. The size of the output obtained when the laser is oscillated at a specific wavelength is determined in advance, and the number of laser diodes to be lit is determined based on the predetermined output size, and the total number of laser diodes to be lit It includes a control step of controlling the output so as to match or substantially match a given target output.
上記の構成によれば、上記駆動回路と同様の効果を奏することができる。 According to said structure, there can exist an effect similar to the said drive circuit.
本発明によれば、比較的簡単な構成により、レーザダイオードの出力を調整する際に生じ得る発信波長のズレを抑制することができる。 According to the present invention, with a relatively simple configuration, it is possible to suppress the deviation of the transmission wavelength that may occur when adjusting the output of the laser diode.
本発明の一実施形態について、図面を参照して以下に説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(ファイバレーザ100)
まず、本発明の一実施形態に係るファイバレーザ100について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るファイバレーザの概略を示すブロック図である。図2に示すように、ファイバレーザ100は、レーザ装置40、レーザ光合波部50、増幅用ファイバ60を備えている。
(Fiber laser 100)
First, a
レーザ装置40は、並列に配置されたn個のレーザダイオードLD1〜LDn、およびダイオードLD1〜LDnを駆動する駆動回路10を備え、各レーザダイオードは、それぞれ所定の波長λpを有するレーザ光を発振する。各レーザダイオードから発振されたそれぞれのレーザ光は、各レーザダイオードに対応する光ファイバに導入される。
The
n本の光ファイバは、ポンプコンバイナ50(レーザ光合波部)において1本の光ファイバにまとめられる。すなわち、n個のレーザダイオードが発振するレーザ光は、ポンプコンバイナ50において合波される。
The n optical fibers are combined into one optical fiber in the pump combiner 50 (laser light multiplexing unit). That is, the laser light oscillated by the n laser diodes is multiplexed in the
合波されたレーザ光は、利得媒質(レーザ媒質)である増幅用ファイバ60に導入される。増幅用ファイバ60のコアには、イッテルビウムおよびエルビウムなどの希土類イオンが添加されている。合波されたレーザ光は、希土類イオンを励起するポンプ光として働く。
The combined laser light is introduced into an
希土類イオンが励起されている状態の増幅用ファイバ60に対して信号光が入射されると、この信号光が増幅された後に出力光として出射されることとなる。
When signal light is incident on the
(レーザ装置40)
次に、図1を参照して、レーザ装置の構成について具体的に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の概略を示すブロック図である。
(Laser device 40)
Next, the configuration of the laser device will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、レーザ装置40は、駆動回路10、電源21、ユーザインターフェース22、および、n個のレーザダイオードLD1〜LDnを備えている。レーザダイオードLD1〜LDnは、電気的に並列に配置されている。レーザダイオードLD1〜LDnは、レーザダイオードLD1〜LDnが互いに断熱する(すなわち、熱的な接触を断つ)ためのヒートシンク31a〜nに設置されている。本実施形態において、電源21は定電圧電源である。
As shown in FIG. 1, the
このように構成されたレーザ装置40においては、レーザ装置40が発振するレーザ光の目標出力が、ユーザによってユーザインターフェース22を介して入力される。駆動回路10は、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する。
In the
特に、駆動回路10は、点灯するレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードに供給する駆動電流の大きさを、該レーザダイオードを特定の波長で発振させる値に制御する。
In particular, the
これにより、各レーザダイオードからは、特定の波長のレーザ光(すなわち、波長のズレが抑制されたレーザ光)が発振されることとなる。そして、各レーザダイオードから発振されたレーザ光の合計出力は、与えられた目標出力に一致又は略一致するものとなる。 As a result, each laser diode oscillates a laser beam having a specific wavelength (that is, a laser beam in which the wavelength shift is suppressed). Then, the total output of the laser light oscillated from each laser diode matches or substantially matches the given target output.
なお、本実施形態において、“レーザダイオードを駆動する”とは、そのレーザダイオードに対してレーザ光を発振させることを意味する。したがって、“レーザダイオードを駆動する”には、レーザダイオードに対して何ら電流を供給していない状態から駆動電流を供給すること、および、レーザダイオードに対してレーザ光が発振されない程度の何らかの電流(例えば待機電流)を供給している状態から、駆動電流を供給すること、の双方を含んでいる。 In the present embodiment, “driving a laser diode” means that the laser diode is oscillated. Therefore, “to drive the laser diode” includes supplying a drive current from a state in which no current is supplied to the laser diode, and any current that does not cause laser light to oscillate to the laser diode ( For example, it includes both of supplying a driving current from a state of supplying a standby current).
(駆動回路10)
以下、駆動回路10の構成を具体的に説明する。
(Drive circuit 10)
Hereinafter, the configuration of the
図1に示すように、駆動回路10は、制御部11(制御手段)と、n個の駆動部12とを備えている。n個の駆動部12は、各レーザダイオードLD1〜LDnに対応して電気的に並列に配置されている。以下において、レーザダイオードLD1に対応する駆動部12を第1の駆動部12a、レーザダイオードLD2に対応する駆動部12を第2の駆動部12b、そして、レーザダイオードLDnに対応する駆動部12を第nの駆動部12nと呼ぶ。
As shown in FIG. 1, the
各駆動部12は、各レーザダイオードに供給する駆動電流を制御する。具体的には、各駆動部12には、制御部11から、所定の駆動電流の電流値が通知される。これに応じて、各駆動部12は、通知された電流値の駆動電流を生成し、生成した駆動電流を対応するレーザダイオードに供給する。
Each drive unit 12 controls the drive current supplied to each laser diode. Specifically, each
各駆動部12は、それぞれ同様の構成を有しており、電流制御素子13、電流制御素子駆動回路14および電流検出用抵抗15からなる。例えば、第1の駆動部12aは、電流制御素子13a、電流制御素子駆動回路14aおよび電流検出用抵抗15aからなる。
Each drive unit 12 has the same configuration, and includes a current control element 13, a current control element drive circuit 14, and a current detection resistor 15. For example, the
電流制御素子13aは、電界効果トランジスタ(FET)を備える。電流制御素子駆動回路14aは、FETのゲート部に駆動信号を入力する。FETのドレイン部は、電流検出用抵抗15aに接続されており、FETのソース部は、レーザダイオードLD1に接続されている。
The
電流制御素子13aは、電流制御素子駆動回路14aから供給される駆動信号に対応する電流を、レーザダイオードLD1に供給する。
The
制御部11は、電流制御素子駆動回路14aに対して、レーザダイオードLD1に供給すべき駆動電流IDL1の値を出力する。
The
電流制御素子駆動回路14aは、制御部11からレーザダイオードLD1に供給すべき駆動電流IDL1の値を受け取ると共に、電流検出用抵抗15aにおける両端の電圧値を受け取る。電流制御素子駆動回路14aは、入力された当該電圧値から電流検出用抵抗15aに流れる電流(I15aと表記する)を算出する。
The current control
さらに、電流制御素子駆動回路14aは、電流I15aと、駆動電流IDL1とを比較する。電流I15aが駆動電流IDL1より小さい場合は、電流制御素子13aに対して電流値を大きくするための駆動信号を供給する。一方、電流I15aが駆動電流IDL1より大きい場合は、電流制御素子13aに対して電流値を小さくするための駆動信号を供給する。上記の電流制御によって、電流I15aと、駆動電流IDL1とは等しくなる。すなわち、レーザダイオードLD1に所定の駆動電流ILD1が供給される。
Further, the current control
第2の駆動部12b〜第nの駆動部12nにおいても、第1の駆動部12aにおける電流制御と同様の電流制御が行われる。その結果、レーザダイオードLD2〜LDnには、それぞれ、所定の駆動電流ILD2〜ILDnが供給される。
In the
なお、電流制御手段は上記の構成に限られない。所望の電流を供給可能な電流制御手段であれば、駆動回路10が備える電流制御手段として用いることができる。
The current control means is not limited to the above configuration. Any current control means capable of supplying a desired current can be used as the current control means included in the
(レーザダイオードの特性)
ここで、図3(a)および(b)を参照して、レーザ装置40が備えるレーザダイオードの特性について説明する。
(Characteristics of laser diode)
Here, the characteristics of the laser diode provided in the
図3(a)は、レーザダイオードLD1およびLD2における発振波長の駆動電流依存性の例を示す図である。ここで、レーザダイオードが出射するレーザ光スペクトルにおけるピーク波長を、発振波長と定義する。 FIG. 3A is a diagram showing an example of the drive current dependence of the oscillation wavelength in the laser diodes LD1 and LD2. Here, the peak wavelength in the laser beam spectrum emitted from the laser diode is defined as the oscillation wavelength.
レーザダイオードの発振波長は、駆動電流に対して正の相関関係を示す。例えばレーザダイオードLD1において、駆動電流ILD1を大きくすることに伴い、レーザダイオードの温度が上昇し、発振波長は長波長側へシフトしていく。 The oscillation wavelength of the laser diode has a positive correlation with the drive current. For example, in the laser diode LD1, as the drive current ILD1 is increased, the temperature of the laser diode rises and the oscillation wavelength is shifted to the longer wavelength side.
また、各レーザダイオードは、それぞれ固有の発振波長および駆動電流の相関関係を有する。例えば、レーザダイオードLD1およびLD2は、それぞれ異なる発振波長の駆動電流依存性を示す(図3(a)参照)。 Each laser diode has a unique correlation between oscillation wavelength and drive current. For example, the laser diodes LD1 and LD2 exhibit drive current dependency of different oscillation wavelengths (see FIG. 3A).
具体的には、レーザダイオードLD1は、駆動電流6.0Aにおいて、所定の発振波長λpのレーザ光を発振する。すなわち、ILD1=6.0Aである。一方、レーザダイオードLD2は、駆動電流6.2Aにおいて所定の発振波長λpのレーザ光を発振する。すなわち、ILD2=6.2Aである。 Specifically, the laser diode LD1 oscillates a laser beam having a predetermined oscillation wavelength λp at a drive current of 6.0A. That is, ILD1 = 6.0A. On the other hand, the laser diode LD2 oscillates laser light having a predetermined oscillation wavelength λp at a drive current of 6.2A. That is, ILD2 = 6.2A.
したがって、第1の駆動部12aは、レーザダイオードLD1が所定の発振波長λpのレーザ光を発振するために、駆動電流ILD1として6.0AをレーザダイオードLD1に供給する。第2の電流制御手段は、レーザダイオードLD2が所定の発振波長λpのレーザ光を発振するために、駆動電流ILD2として6.2AをレーザダイオードLD2に供給する。
Accordingly, the
図3(b)は、レーザダイオードから発振されるレーザ光の出力パワーの駆動電流依存性を示す図である。レーザダイオードは、供給される駆動電流が閾値電流を上回るまでレーザ発振しない。駆動電流が閾値電流を上回る領域(以下においてレーザ発振領域と呼ぶ)においては、駆動電流と、出力パワーとは線形な関係をしめす。なお、レーザ発振領域において、各レーザダイオードは、それぞれ固有の出力パワーの駆動電流依存性を示す。 FIG. 3B is a diagram showing the drive current dependence of the output power of the laser light oscillated from the laser diode. The laser diode does not oscillate until the supplied drive current exceeds a threshold current. In a region where the drive current exceeds the threshold current (hereinafter referred to as a laser oscillation region), the drive current and the output power have a linear relationship. In the laser oscillation region, each laser diode exhibits a drive current dependency of its specific output power.
図3(b)に示すように、レーザダイオードLD1に駆動電流としてILD1=6.0Aを供給すると、レーザダイオードLD1の出力パワーは5.0Wになる。一方、レーザダイオードLD2に駆動電流としてILD2=6.2Aを供給すると、レーザダイオードLD2の出力パワーは5.1Wになる。 As shown in FIG. 3B, when ILD1 = 6.0 A is supplied to the laser diode LD1 as a drive current, the output power of the laser diode LD1 becomes 5.0W. On the other hand, when ILD2 = 6.2 A is supplied as a drive current to the laser diode LD2, the output power of the laser diode LD2 is 5.1W.
このように、本実施形態において、各レーザダイオードは、所定の発振波長λpのレーザ光を発振する所定の駆動電流によって駆動され、各レーザダイオードの特性によって決まる出力のレーザ光を発振する。言い換えると、レーザ装置40は、発振波長がλpに統一されたレーザ光を発振することができるレーザ装置であるといえる。
Thus, in the present embodiment, each laser diode is driven by a predetermined drive current that oscillates laser light having a predetermined oscillation wavelength λp, and oscillates laser light with an output determined by the characteristics of each laser diode. In other words, the
(ルックアップテーブル)
続いて、図4を参照して、駆動回路10が備えるルックアップテーブルについて説明する。図4は、本発明の一実施形態に係るルックアップテーブルを示す図である。駆動回路10は、ルックアップテーブルを記憶するメモリ16を備えている。
(Lookup table)
Next, with reference to FIG. 4, a lookup table provided in the
このルックアップテーブルには、各レーザダイオードの各々について、その発振波長が所定の発振波長λpになる駆動電流が所定の駆動電流として示されている。駆動回路10の制御部11は、このルックアップテーブルを参照することにより、各レーザダイオードの所定の駆動電流の電流値を得るように構成されている。
In this look-up table, for each laser diode, a drive current whose oscillation wavelength is a predetermined oscillation wavelength λp is shown as a predetermined drive current. The
図4に示すように、ルックアップテーブル(以下、LUTと記載する)には、各レーザダイオードの番号と、各レーザダイオードの駆動電流、出力パワー、および、出力パワーの累計とが対応付けられている。図4に示すLUTは、レーザ装置40が10個のレーザダイオードを備えている場合のLUTである。
As shown in FIG. 4, the look-up table (hereinafter referred to as LUT) associates the number of each laser diode with the drive current, output power, and total output power of each laser diode. Yes. The LUT shown in FIG. 4 is an LUT in the case where the
各レーザダイオードには1〜10の番号が割り当てられている。すなわち、LD1〜LD10としてLUTに記載されている。 Each laser diode is assigned a number from 1 to 10. That is, it is described in the LUT as LD1 to LD10.
各レーザダイオードLD1〜LD10において、予め発振波長の駆動電流依存性が調べられており、所定の発振波長λpを発振する所定の駆動電流ILD1〜ILD10が求められている。LUTにおける駆動電流の列に所定の駆動電流ILD1〜ILD10が格納されている。 In each of the laser diodes LD1 to LD10, the drive current dependency of the oscillation wavelength is examined in advance, and predetermined drive currents ILD1 to ILD10 that oscillate a predetermined oscillation wavelength λp are obtained. Predetermined drive currents ILD1 to ILD10 are stored in the drive current column in the LUT.
同様に、各レーザダイオードを所定の駆動電流によって駆動した際の出力パワーも調べられており、LUTにおける出力パワーの列に格納されている。 Similarly, the output power when each laser diode is driven by a predetermined drive current is also examined and stored in the output power column in the LUT.
LUTにおける出力パワーの累計とは、LD1からLDiまでのi個のレーザダイオードの出力パワーの和を意味する。例えば、LUTのLD3に関していえば、i=3となるため、出力パワーの累計は、LD1、LD2およびLD3の3つのレーザダイオードの出力パワーの和となっている。 The total output power in the LUT means the sum of output powers of i laser diodes from LD1 to LDi. For example, regarding LUT LD3, since i = 3, the total output power is the sum of the output powers of the three laser diodes LD1, LD2, and LD3.
なお、LUTは、少なくともレーザダイオード毎の駆動電流および出力パワーが含まれていればよく、その他の点については、任意の構成とすることができる。例えば、出力パワーの累計はLUTに含まれていなくてもよく、この場合であっても、制御部11は、LUTに示されている出力パワーに基づいて、出力パワーの累計を容易に求めることができる。
Note that the LUT only needs to include at least the drive current and output power for each laser diode, and can have any other configuration. For example, the total output power may not be included in the LUT. Even in this case, the
(制御部11)
駆動回路10の制御部11は、このようなLUTから得られる各レーザダイオードの出力パワーの累計に基づいて、レーザダイオードの合計出力とユーザインターフェース22を介して入力された目標出力との差分が最も小さくなるように、駆動対象のレーザダイオードの組み合わせを決定する。
(Control unit 11)
The
例えば、制御部11は、LD1に対応する出力パワーの累計と、目標出力との差分を第1の差分として算出する。次に、制御部11は、LD2における出力パワー累計と、目標出力との差分を第2の差分として算出する。制御部11は、第3の差分〜第10の差分についても同様に算出する。制御部11は、第1の差分〜第10の差分の中から絶対値が最小になるものを選択する。そして、制御部11は、選択された差分に対応するレーザダイオードをLDiとし、LD1〜LDiを、駆動対象のレーザダイオードの組み合わせとして決定する。
For example, the
次に、制御部11は、LD1〜LDiの各LDに対応する電流制御素子駆動回路14に、それぞれ所定の駆動電流を供給する。その結果、LD1〜LDiの各レーザダイオードは波長λpで発振し、レーザ装置40は、目標出力に近い出力パワーのレーザ光を発振する。
Next, the
具体的な目標出力を用いて、制御部11が行う制御を説明する。例えば、制御部11は、ユーザインターフェース22を介して20Wの目標出力を受けたとする。制御部11は、第1の差分から第10の差分を算出する。その結果、第1の差分は15.0W、第2の差分は9.9W、第3の差分は4.5W、第4の差分は−0.3W、第5の差分は−5.3Wとなる。ここで、第6の差分以降については割愛する。
Control performed by the
したがって、制御部11は、最小の差分は第4の差分である、と判定する。その結果、制御部11は、レーザダイオードLD1からレーザダイオードLD4をそれぞれの所定の電流値によって駆動する。すなわち、レーザ装置40が出力する波長λpのレーザ光の合計出力は20.3Wである。
Therefore, the
なお、ここでは、制御部11は、出力パワーの累計が目標出力を超えるか否かに関わらず、目標出力とLUTの出力パワーの累計との差分が最小になるLD番号を選択する構成を説明とした。
Here, a configuration is described in which the
ここで、制御部11は、出力パワーの累計が目標出力を超えない範囲内で、目標出力とLUTの出力パワーの累計との差分が最小になるLD番号を選択する構成としてもよい。レーザ装置40が出力する波長λpのレーザ光の合計出力が、ユーザの希望する目標出力を超えた場合に不都合が生じるような場合は、このような構成にすることができる。
Here, the
この場合、制御部11は、目標出力とLUTの出力パワーの累計との差分が正であり、その中で最小の差分になるLD番号を選択する。例えば、目標出力が20Wであれば、制御部11は第3の差分が最小であると判定する。その結果、レーザダイオードLD1からレーザダイオードLD3をそれぞれの所定の電流値によって駆動する。その結果、レーザ装置40が発振するレーザ光の合計出力は15.5Wとなる。
In this case, the
以上説明したとおり、本実施形態のレーザ装置40は、各レーザダイオードと、上記各レーザダイオードにおける所定の波長のレーザ光を発振するための駆動電流とを対応付けるLUTを備えている。これにより、本実施形態のレーザ装置40は、各レーザダイオードの上記駆動電流を容易かつ簡単な構成で得ることができる。また、各駆動電流の電流値が変動することがないので、各レーザダイオードに対して、所定の波長のレーザ光を安定的かつ確実に発振させることができる。
As described above, the
また、本実施形態のレーザ装置40は、LUTに各レーザダイオードが波長λpで発振する際の出力を記録しておき、この各レーザダイオードの出力に基づいて、駆動するレーザダイオードの合計出力と目標出力との差分が最も小さくなるレーザダイオードの組み合わせを、駆動対象のレーザダイオードの組み合わせとして決定することとしている。これにより、本実施形態のレーザ装置40は、レーザダイオードの出力を、目標出力により近づいた適切なものとすることができる。
The
なお、制御部11は、目標出力と合計出力との差分が最小となるレーザダイオードの組み合わせであって、LD番号が先頭(LD1)から連続するものでない組み合わせを選択してもよい。これにより、目標出力と合計出力との差分をより小さくすることが可能となる。
The
例えば目標出力が20Wである場合、制御部11は、レーザダイオードLD2、LD4、LD6およびLD10の組み合わせを選択することによって、レーザ装置40が発振するレーザ光の合計出力を20.0Wとすることができる。すなわち、目標出力と合計出力とを等しくすることができる。
For example, when the target output is 20 W, the
このように、目標出力と合計出力との差分が最小になるレーザダイオードの組み合わせを選択するためには、周知のアルゴリズムにしたがって動作するプログラムを用いてもよい。当該プログラムは、駆動回路10が備えるメモリ16に格納されていてもよい。
Thus, in order to select a laser diode combination that minimizes the difference between the target output and the total output, a program that operates according to a known algorithm may be used. The program may be stored in the memory 16 included in the
(レーザ装置40の熱対策)
次に、図5を参照して、本実施形態に係るレーザ装置40に施されている熱対策について説明する。図5は、本発明の一実施形態に係るレーザダイオードおよびヒートシンクの構成を示す斜視図である。
(Measures against heat of laser device 40)
Next, with reference to FIG. 5, a countermeasure against heat applied to the
既に説明したとおり、レーザダイオードの発振波長は、レーザダイオードの温度にも依存する。このため、所定の発振波長λpのレーザ光をレーザダイオードから安定的に発振させるためには、その周囲に存在する他のレーザダイオードからの熱影響を受けないことが好ましい。 As already explained, the oscillation wavelength of the laser diode also depends on the temperature of the laser diode. For this reason, in order to stably oscillate a laser beam having a predetermined oscillation wavelength λp from the laser diode, it is preferable that the laser beam is not affected by heat from other laser diodes existing around the laser diode.
そこで、図5に示すように、レーザ装置40が備えるn個のレーザダイオードLD1〜LDnは、それぞれ独立しているヒートシンク(放熱部)31a〜31nに固定されていることが好ましい。この際、各レーザダイオードは各ヒートシンクに対して、熱伝導の高い状態で固定されていることが好ましい。各レーザダイオードと各ヒートシンクとを接着する場合は、熱伝導度の高い接着剤を用いることが好ましい。このような接着剤としては、例えば銀ペーストなどが挙げられる。さらに、レーザ装置40はそれぞれのレーザダイオードおよびヒートシンクを均一に冷却するために、装置外部の空気を取り込み各ヒートシンクに送風する冷却ファン32を備えていることが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 5, the n laser diodes LD1 to LDn included in the
これにより、各レーザダイオードおよび各ヒートシンクは、周囲に存在するレーザダイオードおよびヒートシンクの熱影響を受けることなく、効率的に冷却され、一定温度の平衡状態を保つことができる。 Thereby, each laser diode and each heat sink can be efficiently cooled and kept in a constant temperature equilibrium state without being affected by the thermal effects of the laser diode and heat sink existing in the vicinity.
ここで、各レーザダイオードおよび各ヒートシンクを冷却した後の冷却風が、他のレーザダイオードおよびヒートシンクに当たってしまうと、この他のレーザダイオードおよびヒートシンクを、十分に冷却することが出来なくなる。 Here, if the cooling air after cooling each laser diode and each heat sink hits another laser diode and heat sink, the other laser diode and heat sink cannot be sufficiently cooled.
そこで、各レーザダイオードおよび各ヒートシンクは、レーザダイオードおよびヒートシンクを冷却した冷却風が、他のレーザダイオードおよびヒートシンクに当たらないように、配置されていることが好ましい。また、冷却ファン32は、当該冷却ファン32から送り込まれ、且つ一のレーザダイオードを冷却した冷却風(すなわち、一のレーザダイオードによって温められた冷却風)が、他のレーザダイオードに当たらないように配置されていることが好ましい。
Therefore, it is preferable that the laser diodes and the heat sinks are arranged so that the cooling air that has cooled the laser diodes and the heat sink does not hit the other laser diodes and the heat sink. Further, the cooling
例えば、図5に示すように、各ヒートシンク31は、板状の冷却フィンを複数備えていることが好ましく、当該冷却フィンは、冷却風の流路(図5の矢印)に対して平行な方向に配置されていることが好ましい。これにより、各ヒートシンク31を冷却した後の冷却風は、他のレーザダイオードおよびヒートシンクへ影響を与えることなく、冷却フィンに沿ってスムーズに通り抜けることができる。 For example, as shown in FIG. 5, each heat sink 31 preferably includes a plurality of plate-like cooling fins, and the cooling fins are parallel to the cooling air flow path (arrow in FIG. 5). It is preferable to arrange | position. Thereby, the cooling air after cooling each heat sink 31 can pass smoothly along the cooling fin without affecting other laser diodes and the heat sink.
以上説明したとおり、本実施形態のレーザ装置40は、各レーザダイオードが、互いに断熱されているヒートシンク31に固定されている。このため、本実施形態のレーザ装置40は、複数のレーザダイオードによる相互の熱影響を抑制し、この熱影響に起因する各レーザダイオードの出力波長の変動を防止することができるため、複数のレーザダイオードの出力波長をより安定化することができる。
As described above, in the
なお、上記例では、1つのレーザダイオードを1つのヒートシンクに設置することとしたが、複数のレーザダイオードを1つのヒートシンクに設置してもよい。 In the above example, one laser diode is installed on one heat sink, but a plurality of laser diodes may be installed on one heat sink.
(変形例)
以下、実施形態の変形例を説明する。
(Modification)
Hereinafter, modifications of the embodiment will be described.
(変形例1)
図4に示されているLUTは、ある温度において各レーザダイオードが所定の発振波長λpのレーザ光を発振する駆動電流を対応付けている。レーザ装置40が使用される環境温度(外気温度)が、常に一定温度に制御されている場合は、駆動回路10は当該一定温度に対応する1つのLUTを備えていればよい。
(Modification 1)
The LUT shown in FIG. 4 correlates drive currents at which each laser diode oscillates laser light having a predetermined oscillation wavelength λp at a certain temperature. When the environmental temperature (outside temperature) in which the
一方、様々な環境においてレーザ装置40が使用されることが想定される場合は、外気温度が変化することによって、平衡状態にある各レーザダイオードおよび各ヒートシンクの温度は変化することが考えられる。
On the other hand, when it is assumed that the
したがって、駆動回路10は、想定される外気温度の温度範囲に対応する複数のLUTを備えていることが好ましい。この場合は、さらに、レーザ装置40は、外気温度を検出する温度計を備えていることが好ましい。そして、制御部11は、温度計によって検出された外気温度に対応するLUTを参照することが好ましい。
Therefore, it is preferable that the
これにより、制御部11は、外気温度に応じた適切な駆動電流をレーザダイオードに供給することができる。その結果、レーザ装置40は、その外気温度に拠らず、所定の発振波長λpを有するレーザ光を発振させることができる。
Thereby, the
(変形例2)
次に、図6(a)〜(c)を参照して、実施形態の変形例2について説明する。図6(a)は、本発明の一態様に係るレーザダイオードにおける発振波長の駆動電流依存性を示す図である。図6(b)は、当該レーザダイオードにおける出力パワーの駆動電流依存性を示す図である。図6(c)は、各当該ダイオードそれぞれの発振波長スペクトル、および、合波した発振波長スペクトルの概略を示す図である。
(Modification 2)
Next, with reference to FIGS. 6A to 6C, a second modification of the embodiment will be described. FIG. 6A illustrates the drive current dependence of the oscillation wavelength in the laser diode according to one embodiment of the present invention. FIG. 6B is a diagram showing the drive current dependence of the output power in the laser diode. FIG. 6C is a diagram showing an outline of the oscillation wavelength spectrum of each of the diodes and the combined oscillation wavelength spectrum.
実施形態において、制御部11は、上記合計出力と、上記目標出力とが等しくなるように少なくとも1つのレーザダイオードに供給する駆動電流を制御するようにしてもよい。
In the embodiment, the
例えば、レーザ装置40に対して、合計出力を微調整するためのLD(以下、「LDadj」と表現する)を少なくとも一つ設置しておく。また、レーザ装置40に対して、LDadjの出力パワーと駆動電流との対応関係をLUT等に予め記憶させておく。そして、制御部11は、目標出力に対する合計出力の不足が生じた場合、この不足分を補うように、LDadjからの出力を制御する。このとき、制御部11は、上記対応関係を参照することにより、上記不足分に応じた駆動電流を容易に特定することができる。これにより、レーザ装置40は、上記合計出力を上記目標出力と等しくすることが可能となる。
For example, at least one LD (hereinafter referred to as “LD adj ”) for finely adjusting the total output is installed in the
以下、その実現方法の具体例を説明する。まず、制御部11は、レーザダイオードの合計出力がこの目標出力を超えない範囲で、駆動対象のレーザダイオードを決定する。例えば、目標出力が13Wの場合、LD1およびLD2を駆動対象のレーザダイオードとして選択する。LD1およびLD2の合計出力は、10.1Wであり、目標出力よりも2.9W不足している。
Hereinafter, a specific example of the realization method will be described. First, the
そこで、制御部11は、LDadjを駆動することにより、不足分の2.9Wを補うこととする。このとき、制御部11は、LDadjの出力パワーが2.9Wとなるような駆動電流(例えば、LDadjとしてLD3と同様のLDを用いた場合、図6(b)によると、3.0Aとなる)を、LDadjに適用する駆動電流として決定する。これにより、各レーザダイオードの合計出力は、目標出力と等しい13Wとなる。
Therefore, the
なお、上記例において、LDadjの代わりに、駆動対象とされなかったいずれかのLDを微調整用のLDとして用いてもよい。例えば、上記例において、LDadjの代わりに、LD3〜LD10のいずれかを微調整用のLDとして用いてもよい。 In the above example, any LD that has not been driven may be used as the fine adjustment LD instead of the LD adj . For example, in the above example, any one of LD3 to LD10 may be used as the fine adjustment LD instead of the LD adj .
また、合計出力の調整方法は、上記した方法に限らない。例えば、上記例において、LDadjの出力パワー、または、LD1,LD2,LDadjの合計出力のパワーを検出部によって検出し、制御部11によって、LDadjの出力パワーが2.9Wとなるとき、または、上記合計出力のパワーが13WとなるときにLDadjに供給していた駆動電流を、LD3の駆動電流として決定するように構成することも可能である。
The total output adjustment method is not limited to the above-described method. For example, in the above example, when the output power of LD adj or the total output power of LD1, LD2, and LD adj is detected by the detection unit, and the output power of LD adj is 2.9 W by the
この場合、上記検出部は、少なくとも検出対象(上記例では、LDadjの出力パワー、または、上記合計出力のパワー)を検出することが可能な位置に配置されていればよい。例えば、検出部としては、フォトダイオードを備えた光センサ等を用いることができる。 In this case, the detection unit may be arranged at a position where at least a detection target (in the above example, the output power of the LD adj or the total output power) can be detected. For example, as the detection unit, an optical sensor including a photodiode can be used.
このようにLD3の駆動電流を調整した場合、図6(c)に示すように、LDadjの出力波長λLD3が所定の出力波長λpからズレる場合があるが、複数のレーザダイオードのうち、一部のレーザダイオードの駆動電流のみ調整を行うので、合計出力に対する、波長λpからズレた波長成分の割合は小さい。また、目標とする出力パワー(13W)を得ることができるため、特に出力パワーの精度を重視する場合には、この構成が有効である。 When the drive current of the LD 3 is adjusted in this way, as shown in FIG. 6C, the output wavelength λ LD3 of the LD adj may deviate from the predetermined output wavelength λp. Since only the drive current of the laser diode of the part is adjusted, the ratio of the wavelength component shifted from the wavelength λp to the total output is small. Further, since the target output power (13 W) can be obtained, this configuration is effective particularly when the accuracy of the output power is important.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、複数のレーザダイオードを備えた光源装置や、このような光源装置を駆動する駆動回路および駆動方法、このような光源装置を備えた光増幅器等に利用可能である。なお、本発明は、ファイバレーザに限らず、光アンプ(ファイバアンプ)等の他の光増幅器にも利用可能である。 The present invention can be used for a light source device including a plurality of laser diodes, a driving circuit and a driving method for driving such a light source device, an optical amplifier including such a light source device, and the like. The present invention is not limited to a fiber laser but can be used for other optical amplifiers such as an optical amplifier (fiber amplifier).
10 駆動回路
11 制御部
12 駆動部
13a、13b、・・・、13n 電流制御素子
14a、14b、・・・、14n 電流制御素子駆動回路
15a、15b、・・・、15n 電流検出用抵抗
16 メモリ
21 電源
22 ユーザインターフェース
31a、31b、・・・、31n ヒートシンク
40 レーザ装置(光源装置)
100 ファイバレーザ(光増幅器)
LD1、LD2、・・・、LDn レーザダイオード
DESCRIPTION OF
100 Fiber laser (optical amplifier)
LD1, LD2, ..., LDn Laser diode
Claims (8)
上記複数のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに得られる出力の大きさが予め定められており、上記予め定められた出力の大きさに基づいて、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する制御部を備えている、
ことを特徴とする駆動回路。 A drive circuit for driving a plurality of laser diodes connected in parallel to each other,
For each of the plurality of laser diodes, the magnitude of the output obtained when the laser diode is oscillated at a specific wavelength is determined in advance, and the light is turned on based on the predetermined output magnitude. A control unit that controls the number of laser diodes so that the total output of the laser diodes to be lit matches or substantially matches a given target output;
A drive circuit characterized by that.
上記制御部は、上記テーブルを参照することによって、点灯するレーザダイオードの個数、及び、点灯するレーザダイオードの各々に供給する駆動電流の大きさを決定する、ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の駆動回路。 For each of the plurality of laser diodes, a predetermined value as the magnitude of the drive current that causes the laser diode to oscillate at the specific wavelength, and the laser diode obtained when a drive current of that magnitude is supplied. A memory in which a table in which a predetermined value is described as the output size is stored;
The control unit determines the number of laser diodes to be lit and the magnitude of the drive current supplied to each of the lit laser diodes by referring to the table. The driving circuit according to any one of the above.
ことを特徴とする光源装置。 A drive circuit for driving the plurality of laser diodes and the plurality of laser diodes, comprising the drive circuit according to any one of claims 1 to 4.
A light source device characterized by that.
ことを特徴とする請求項5に記載の光源装置。 Each of the plurality of laser diodes is attached to a heat sink insulated from each other,
The light source device according to claim 5.
ことを特徴とする光増幅器。 The light source device according to claim 5, a pump combiner that combines laser beams emitted from the plurality of laser diodes, and a laser medium that uses the laser beam combined by the pump combiner as excitation light With
An optical amplifier characterized by that.
上記複数のレーザダイオードの各々について、該レーザダイオードを特定の波長で発振させたときに得られる出力の大きさが予め定められており、上記予め定められた出力の大きさに基づいて、点灯するレーザダイオードの個数を、点灯するレーザダイオードの合計出力が与えられた目標出力に一致又は略一致するように制御する制御工程を含んでいる、
ことを特徴とする駆動方法。 A driving method for driving a plurality of laser diodes connected in parallel to each other,
For each of the plurality of laser diodes, the magnitude of the output obtained when the laser diode is oscillated at a specific wavelength is determined in advance, and the light is turned on based on the predetermined output magnitude. Including a control step of controlling the number of laser diodes so that the total output of the laser diodes to be lit matches or substantially matches a given target output.
A driving method characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012063755A JP2013197371A (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012063755A JP2013197371A (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013197371A true JP2013197371A (en) | 2013-09-30 |
Family
ID=49395945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012063755A Pending JP2013197371A (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013197371A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015133431A (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 日星電気株式会社 | COOLING STRUCTURE AND FIBER LASER DEVICE USING THE SAME |
| WO2016060933A1 (en) | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Lumentum Operations Llc | Laser system and method of tuning the output power of the laser system |
| JP2016058560A (en) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 株式会社島津製作所 | Optical fiber output type multi-wavelength laser light source device |
| CN105814757A (en) * | 2013-12-02 | 2016-07-27 | Ipg光子公司 | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| JP2017188702A (en) * | 2017-07-18 | 2017-10-12 | 株式会社島津製作所 | Semiconductor laser drive circuit |
| JP2023121597A (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-31 | 株式会社フジクラ | Control device, control method, and fiber laser device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224500A (en) * | 1992-11-23 | 1994-08-12 | United Technol Corp <Utc> | Semiconductor laser pumping multiplex molecule gas laser |
| JPH0738189A (en) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Olympus Optical Co Ltd | Laser apparatus |
| JP2005317841A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
| JP2006012888A (en) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Combined laser light irradiation method and equipment thereof |
| WO2008041648A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Panasonic Corporation | Laser light emitting device and image display device using the same |
| JP2012502487A (en) * | 2008-09-05 | 2012-01-26 | エーエムエス・リサーチ・コーポレーション | Laser system with switchable output mode |
-
2012
- 2012-03-21 JP JP2012063755A patent/JP2013197371A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224500A (en) * | 1992-11-23 | 1994-08-12 | United Technol Corp <Utc> | Semiconductor laser pumping multiplex molecule gas laser |
| JPH0738189A (en) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Olympus Optical Co Ltd | Laser apparatus |
| JP2005317841A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
| JP2006012888A (en) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Combined laser light irradiation method and equipment thereof |
| WO2008041648A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Panasonic Corporation | Laser light emitting device and image display device using the same |
| JP2012502487A (en) * | 2008-09-05 | 2012-01-26 | エーエムエス・リサーチ・コーポレーション | Laser system with switchable output mode |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7092858B2 (en) | 2013-12-02 | 2022-06-28 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | High power and high efficiency fiber laser and its wall plug method for optimizing efficiency |
| JP7040891B2 (en) | 2013-12-02 | 2022-03-23 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | High power and high efficiency fiber laser and its wall plug method for optimizing efficiency |
| CN105814757A (en) * | 2013-12-02 | 2016-07-27 | Ipg光子公司 | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| KR20160093056A (en) * | 2013-12-02 | 2016-08-05 | 아이피지 포토닉스 코포레이션 | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| JP2017502504A (en) * | 2013-12-02 | 2017-01-19 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing its wall plug efficiency |
| JP2021073680A (en) * | 2013-12-02 | 2021-05-13 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| KR102217717B1 (en) * | 2013-12-02 | 2021-02-19 | 아이피지 포토닉스 코포레이션 | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| US10615570B2 (en) | 2013-12-02 | 2020-04-07 | Ipg Photonics Corporation | High power high efficiency fiber laser and method for optimizing wall plug efficiency thereof |
| JP2015133431A (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 日星電気株式会社 | COOLING STRUCTURE AND FIBER LASER DEVICE USING THE SAME |
| JP2016058560A (en) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 株式会社島津製作所 | Optical fiber output type multi-wavelength laser light source device |
| US10305252B2 (en) | 2014-10-15 | 2019-05-28 | Lumentum Operations Llc | Laser system and method of tuning the output power of the laser system |
| EP3207602A4 (en) * | 2014-10-15 | 2018-06-20 | Lumentum Operations LLC | Laser system and method of tuning the output power of the laser system |
| US9917416B2 (en) | 2014-10-15 | 2018-03-13 | Amada Holdings Co., Ltd. | Semiconductor laser oscillator |
| JP2018503966A (en) * | 2014-10-15 | 2018-02-08 | ルーメンタム オペレーションズ エルエルシーLumentum Operations LLC | Laser system and method of adjusting output power of laser system |
| JPWO2016060103A1 (en) * | 2014-10-15 | 2017-07-20 | 株式会社アマダホールディングス | Semiconductor laser oscillator |
| WO2016060103A1 (en) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | 株式会社アマダホールディングス | Semiconductor laser oscillator |
| WO2016060933A1 (en) | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Lumentum Operations Llc | Laser system and method of tuning the output power of the laser system |
| JP2017188702A (en) * | 2017-07-18 | 2017-10-12 | 株式会社島津製作所 | Semiconductor laser drive circuit |
| JP2023121597A (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-31 | 株式会社フジクラ | Control device, control method, and fiber laser device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120155498A1 (en) | Fiber laser device | |
| JP4877009B2 (en) | Optical direct amplifier for WDM optical transmission | |
| JP2013197371A (en) | Drive circuit, light source device, light amplifier, and driving method | |
| JP5481977B2 (en) | Temperature control method, temperature control apparatus, and optical device | |
| US8964800B2 (en) | Microcrystal laser for generating laser pulses | |
| JP6228237B2 (en) | Control method, control device, and light source device | |
| JP5851138B2 (en) | High power pulsed light generator | |
| US6917634B2 (en) | Diode-pumped solid-state laser oscillator | |
| JP2012502487A (en) | Laser system with switchable output mode | |
| CN102983482A (en) | Fiber laser with multi-wavelength equal-interval pump light sources | |
| US20070116069A1 (en) | Uncooled external cavity laser operating over an extended temperature range | |
| US11158990B2 (en) | Optical fiber amplifier system and methods of using same | |
| JP2011216707A (en) | Light source driving device and fiber laser device | |
| JP2002076500A (en) | Cooling mechanism and cooling method for semiconductor laser | |
| EP2661794B1 (en) | Method for stabilizing optical output power of fiber laser | |
| JP2000269576A (en) | Solid-state laser device | |
| US20100054286A1 (en) | Semiconductor Diode Pumped Laser Using Heating-Only Power Stabilization | |
| JP2019047072A (en) | Laser light source module, manufacturing method of laser light source module, and laser light source module unit | |
| JP2005158790A (en) | Pulse-driven laser diode-pumped Q-switched solid-state laser oscillator and its oscillation control method | |
| US20250007241A1 (en) | Laser diode based systems, subsystems and methods with temperature control | |
| KR100754391B1 (en) | Light emitting element having a temperature control device | |
| JPH0529695A (en) | Laser equipment | |
| JP2007012985A (en) | Solid-state laser device, control device, and control method for solid-state laser device. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141120 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150818 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151019 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160329 |