[go: up one dir, main page]

WO2011125659A1 - 光源駆動装置およびファイバレーザー装置 - Google Patents

光源駆動装置およびファイバレーザー装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011125659A1
WO2011125659A1 PCT/JP2011/057850 JP2011057850W WO2011125659A1 WO 2011125659 A1 WO2011125659 A1 WO 2011125659A1 JP 2011057850 W JP2011057850 W JP 2011057850W WO 2011125659 A1 WO2011125659 A1 WO 2011125659A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
voltage
light source
period
characteristic data
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/057850
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光太郎 霜越
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.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura 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 Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to CN201180017138.7A priority Critical patent/CN102844944B/zh
Priority to EP11765559.7A priority patent/EP2555352B1/en
Publication of WO2011125659A1 publication Critical patent/WO2011125659A1/ja
Priority to US13/628,836 priority patent/US8542711B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/1001—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by controlling the optical pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06808—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the electrical laser parameters, e.g. voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/09408—Pump redundancy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0617—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium using memorised or pre-programmed laser characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/06216—Pulse modulation or generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4018—Lasers electrically in series

Definitions

  • the fiber laser device includes a laser diode driving device for driving the laser diode.
  • Patent Documents 1 to 3 are documents disclosing light source driving devices for driving semiconductor light sources such as laser diodes and light emitting diodes.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting diode drive that enables a constant current to flow through a light emitting diode regardless of whether the output voltage of a DC power supply is higher or lower than the sum of forward voltages of a plurality of light emitting diodes.
  • An apparatus is disclosed.
  • Patent Document 1 changes in the forward voltage due to temperature and variations in the forward voltage for each light emitting diode are also considered.
  • Patent Document 2 discloses a light emitting diode driving device that performs feedback control from the output side in order to adjust power supplied to a plurality of light emitting diodes.
  • a fiber laser device that can automatically control the output ON / OFF of the laser light according to the processing order has been developed.
  • a fiber laser device in addition to the operation in which the laser beam that is constantly output is turned on, it is possible to perform the operation in which the laser beam is turned on / off at a certain period (several hundreds of microseconds).
  • the output of the laser light can be changed every ON period of the light output.
  • the fiber laser control unit 105 gives a sequence control signal indicating the optical output P and output duration time t of the laser diodes LD1 to LDn to the current control unit 104 based on a preset sequence program. Based on the sequence control signal, the current control unit 104 outputs a current control signal to the gate terminal of the current driving element 103 to control ON / OFF of the current driving element 103 and the magnitude of the current If.
  • FIG. 9A shows the waveform of the current control signal output from the current control unit 104 (the gate voltage Vg of the current driving element 103). Since the optical output of the fiber laser device is proportional to the current value flowing through the laser diodes LD1 to LDn, the voltage of the current control signal is higher in the ON period T2 than in the ON period T1.
  • FIG. 9B shows the waveform of the current If flowing through the laser diodes LD1 to LDn. Since the voltage Vg2 applied to the gate terminal in the ON period T2 is higher than the voltage Vg1 applied to the gate terminal in the ON period T1, the current If2 in the ON period T2 is larger than the current If1 in the ON period T1. Therefore, as shown in FIG. 9C, regarding the forward voltages of the laser diodes LD1 to LDn, the forward voltage Vf2a in the ON period T2 is higher than the forward voltage Vf1a in the ON period T1. Similarly, as shown in FIG. 9D, regarding the voltage drop in the resistor Rall, the voltage drop Rall ⁇ If2 in the ON period T2 is larger than the voltage drop Rall ⁇ If1 in the ON period T1.
  • the difference between the power consumption Vds2a ⁇ If2 in the ON period T2 and the power consumption Vds1a ⁇ If1 in the ON period T1 increases with respect to the power consumption of the current driving element 103.
  • the current drive element may fail due to a temperature rise.
  • the inter-terminal voltage Vds must be equal to or higher than a value at which the current drive element 103 operates in the saturated region. .
  • a variable power source is used as a power source for driving the laser diode, the voltage between terminals of the current drive element is monitored, and the monitored inter-terminal voltage becomes a predetermined voltage value.
  • An invention for controlling the output of a variable power supply is disclosed. As a result, the voltage between the terminals of the current drive element becomes constant regardless of the magnitude of the current flowing through the laser diode, so the fluctuation range of the power consumption of the current drive element can be reduced, and the power consumption of the current drive element And the heat generation in the current driving element can be suppressed.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2006-210835 (Publication Date: August 10, 2006)” International Publication No. 2004/057924 Pamphlet (International Publication Date: July 8, 2004) Japanese Patent Publication “JP-A-6-275895 (Publication Date: September 30, 1994)”
  • Patent Document 3 it is necessary to separately provide a circuit such as a voltage monitor circuit, a differential integration amplifier circuit, and a reference voltage source in order to feedback-control the output of the variable power supply. This increases the circuit scale of the laser diode driving device.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a light source driving device that can always increase the rise of the output of a semiconductor light source with a simple configuration.
  • a light source driving apparatus includes a variable power source that outputs a voltage for driving a semiconductor light source, and a current that is connected in series to the semiconductor light source and that passes a current through the semiconductor light source.
  • the current drive element is turned off between a first period in which the current flows and a second period in which the switched current flows, and the power supply control unit controls the current drive element in the first period.
  • the difference between the terminal voltage and the voltage between the controlled terminals of the current drive element in the second period is smaller than the difference when the output voltage is constant between the first period and the second period.
  • the output voltage is changed based on the characteristic data during a period in which the current driving element is turned off between the first period and the second period.
  • the current control unit when the current control unit turns on the current driving element, a current flows through the semiconductor light source, and the semiconductor element is driven.
  • the storage unit stores current-voltage characteristic data and voltage drop characteristic data, and the power supply control unit controls the output voltage of the variable power supply based on each characteristic data. More specifically, when the current control unit switches the magnitude of the current flowing through the semiconductor light source, the voltage between the controlled terminals of the current drive element in the first period and the controlled value of the current drive element in the second period When the output voltage is constant between the first period and the second period, the difference between the voltages between the terminals is the voltage between the controlled terminals of the current driving element in the first period and the current driving in the second period.
  • the output voltage is controlled to be smaller than the difference from the voltage between the controlled terminals of the element. That is, when the current flowing through the semiconductor light source changes, the fluctuation range of the voltage between the controlled terminals of the current driving element is smaller than the fluctuation range of the voltage between the controlled terminals of the current driving element when the output voltage is constant. Therefore, it is possible to reduce the risk that the current driving element breaks down due to a temperature rise or the magnitude of the current flowing to the semiconductor light source cannot be controlled.
  • the timing at which the power supply control unit changes the output voltage is within a period in which the current driving element is turned off between the first period and the second period. For this reason, the voltage between controlled terminals can be controlled to a desired value before the start of the second period. As a result, the rise time of the current flowing through the current drive element can be controlled to a desired value, so that the output of the semiconductor light source can be compared to a configuration in which the voltage between the controlled terminals is monitored and the output voltage of the variable power supply is feedback controlled. Can be made faster. Further, a memory included in a general light source driving device can be used as the storage unit, and a circuit for feedback control of the output voltage is not required. Therefore, it is possible to realize a light source driving device that can always increase the rise of the output of the semiconductor light source with a simple configuration.
  • the light source driving device includes a variable power source that outputs a voltage for driving a semiconductor light source, a current driving element that is connected in series to the semiconductor light source, and passes a current through the semiconductor light source,
  • a light source driving apparatus comprising: a current control unit that controls ON / OFF of the current driving element and a magnitude of the current; and a power source control unit that controls an output voltage of the variable power source, wherein the semiconductor light source with respect to the current Current-voltage characteristic data indicating the forward voltage characteristics of the current, and a voltage at a resistor other than the semiconductor light source and the current drive element on the circuit including the variable power source, the semiconductor light source, and the current drive element with respect to the current
  • a storage unit for storing voltage drop characteristic data indicating a drop characteristic, and when the current control unit switches the magnitude of the current, a current before switching flows.
  • the current driving element is turned OFF between the period 1 and the second period in which the current after switching flows, and the power supply control unit determines the voltage between the controlled terminals of the current driving element and the voltage in the first period.
  • the first difference is such that the difference from the controlled terminal voltage of the current driving element in the period 2 is smaller than the difference when the output voltage is constant between the first period and the second period. Since the output voltage is changed based on the characteristic data during the period in which the current driving element is turned off between the period and the second period, the rise of the output of the semiconductor light source is always maintained with a simple configuration. There is an effect that a light source driving device that can be made faster can be realized.
  • Embodiment 1 The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • the PA unit 12 includes n LD1 to LDn connected in series, a laser diode driving device (light source driving device) 1, and an amplification fiber 2.
  • the one end of the amplifying fiber 2 is configured so that the excitation light from each of the LD1 to LDn and the signal light from the MO unit 11 are incident, and the core of the amplifying fiber 2 has ytterbium (Yb) or A rare earth element such as erbium (Er) is added.
  • Yb ytterbium
  • Er erbium
  • the laser diode driving device 1 is a device that drives the laser diodes LD1 to LDn. Hereinafter, the configuration of the laser diode driving device 1 will be described in detail.
  • the memory unit 8 is composed of, for example, a nonvolatile semiconductor memory, and is the same as a memory element provided in a general fiber laser device.
  • the memory unit 8 stores If-P characteristic data D1, If-Vf characteristic data (current-voltage characteristic data) D2, voltage drop characteristic data D3, and Vds setting data (voltage setting data) D4.
  • the Vds setting data D4 is data indicating the value of the controlled terminal voltage (drain-source voltage, hereinafter referred to as “terminal voltage”) Vds of the current driving element 4 set in advance. This value is determined according to the IV characteristics of the current driving element 4 and the specification range of the current If.
  • the inter-terminal voltage Vds is set to the minimum voltage value Vdsmin that allows the current drive element 4 to control the magnitude of the current If.
  • the current control unit 5 determines the voltage value of the current control signal output to the current drive element 4 (S3), and outputs the calculated value of the current If1 to the power supply control unit 7 (S4). At this time, the current control unit 5 does not output a current control signal.
  • the power supply control unit 7 changes the output voltage of the variable DC power supply 3 from Vcc1 to Vcc2. Specifically, the current control unit 5 accesses the memory unit 8 and refers to the If-P characteristic data D1, and calculates the current If2 that flows from the optical output P2 to the laser diodes LD1 to LDn (S10). Thereby, the current control unit 5 determines the voltage value of the current control signal output to the current drive element 4 (S11) and outputs the calculated value of the current If2 to the power supply control unit 7 (S12).
  • FIG. 4 shows the forward voltage Vf of the laser diodes LD1 to LDn. Since the forward voltage is proportional to the current flowing through the laser diode, the forward voltage Vf2a in the ON period T2 is higher than the forward voltage Vf1a in the ON period T1.
  • FIG. 4E shows a waveform of the output voltage Vcc of the variable DC power supply 3.
  • the output voltage of the variable DC power supply 3 changes from Vcc1 to Vcc2 by the voltage control signal from the power supply control unit 7.
  • Vcc2 Vdsmin + Vf2a + If2 ⁇ Rall (2) (S7 and S15 shown in FIG. 3).
  • FIG. 4F shows the voltage between the terminals of the current driving element 4.
  • the laser diode driving device 1 does not require a circuit for monitoring the voltage between the terminals of the current driving element and feedback-controlling the output of the variable power source, and uses a memory included in a general laser diode driving device as the memory unit 8. As a result, the circuit scale can be reduced.
  • the laser diode driving device 1 is provided with sensors for measuring the forward voltage of the laser diodes LD1 to LDn, the current If flowing through the laser diodes LD1 to LDn, and the optical output P of the laser diodes LD1 to LDn. Provided. This step is performed before operating the laser diode driving device 1.
  • the power supply control unit 7 increases the output voltage of the variable DC power supply 3 (S24). The steps S23 and S24 are repeated until the current If flows.
  • the current If is further increased by the current controller 5 (S26). Subsequently, the forward voltage Vf at that time, the voltage drop Rall ⁇ If of the wiring on the circuit, and the optical outputs P of the laser diodes LD1 to LDn are acquired, and the acquired data is stored in the memory unit 8 (S27). ). The cycle of S26 and S27 is repeated until the current If reaches the upper limit value of the rated current of the laser diodes LD1 to LDn. In S26, when the current If does not increase because the forward voltage Vf is low, the output voltage of the variable DC power source 3 is increased.
  • the memory unit 8 stores If-P characteristic data D1, If-Vf characteristic data D2, and voltage drop characteristic data D3.
  • the output voltage of the variable DC power source 3 is determined with reference to the If-P characteristic data D1, If-Vf characteristic data D2, and voltage drop characteristic data D3 acquired in advance by the characteristic data acquisition process. Control.
  • the output voltage of the variable DC power source 3 is switched during the OFF period Toff in which the current driving element 4 is OFF. Therefore, unlike the conventional configuration in which the output of the variable power supply is feedback controlled based on the voltage between the terminals of the current drive element, the rise of the outputs of the laser diodes LD1 to LDn can be always accelerated with a simple configuration.
  • the characteristic data acquisition process is performed again. Then, by updating the characteristic data stored in the memory unit, the voltage across the terminals of the current driving element can be made constant by controlling the output voltage of the variable DC power supply.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the laser diode driving device 1 ′ according to the present embodiment.
  • the laser diode driving device 1 ′ has a configuration in which the temperature sensor 9 is further provided in the laser diode driving device 1 according to the first embodiment, and the temperature characteristic data D ⁇ b> 5 is further stored in the memory unit 8.
  • the temperature sensor 9 is disposed in the vicinity of the laser diodes LD1 to LDn, measures the temperature of the laser diodes LD1 to LDn every predetermined time, and outputs the measured temperature to the power supply control unit 7 as temperature information.
  • the temperature characteristic data D5 is data indicating characteristics of the forward voltage with respect to the temperatures of the laser diodes LD1 to LDn.
  • the forward voltage characteristic is data indicating the temperature coefficient ⁇ (V / ° C.) of the forward voltage of each of the laser diodes LD1 to LDn
  • the temperature coefficient ⁇ is the manufacturer data of the laser diode. Use.
  • the temperature characteristic data D5 is acquired in advance before the laser diode driving device 1 is operated.
  • the power supply control unit 7 generates a voltage control signal with reference to the temperature characteristic data D5 in addition to the If-Vf characteristic data D2, the voltage drop characteristic data D3, and the Vds setting data D4.
  • the current control unit 5 determines the voltage value of the current control signal output to the current drive element 4 (S33), and outputs the calculated value of the current If1 to the power supply control unit 7 (S34). At this time, the current control unit 5 does not output a current control signal.
  • the temperature sensor 9 measures the temperatures of the laser diodes LD1 to LDn, and outputs temperature information to the power supply controller 7 (S35).
  • the power supply control unit 7 accesses the memory unit 8 and refers to the If-Vf characteristic data D2, the voltage drop characteristic data D3, and the temperature characteristic data D5, and the laser diode LD1 when the current If1 flows at the temperature indicated by the temperature information.
  • the forward voltage Vf1a ′ of LDn and the voltage drop If1 ⁇ Rall in the resistor Rall are calculated (S36).
  • the power supply control unit 7 refers to the If-Vf characteristic data D2, calculates the forward voltage Vf1a of the laser diodes LD1 to LDn when the current If1 flows at a predetermined temperature, and further calculates the temperature
  • the forward voltage Vf1a is corrected by referring to the characteristic data D5.
  • the predetermined temperature is T1a and the temperature indicated by the temperature information is T1b
  • Vf1a ′ Vf1a + ⁇ ⁇ (T1a ⁇ T1b) ⁇ n (3) It becomes.
  • the power supply controller 7 refers to the Vds setting data D4, calculates the sum of the voltage Vdsmin indicated by the Vds setting data D4, the forward voltage Vf1a ′, and the voltage drop If1 ⁇ Rall, and changes the sum.
  • the output voltage Vcc1 ′ of the DC power source 3 is set (S37).
  • the power supply controller 7 outputs a voltage control signal to the variable DC power supply 3 so that the output voltage of the variable DC power supply 3 becomes Vcc1 '(S38).
  • the current control unit 5 outputs a current control signal having the voltage value determined in S33 to the current driving element 4 (S39).
  • the current If1 flows through the laser diodes LD1 to LDn.
  • the temperature sensor 9 measures the temperature of the laser diodes LD1 to LDn again, and outputs the measured temperature as temperature information to the power supply controller 7 (S41).
  • power supply control unit 7 refers to If-Vf characteristic data D2 and temperature characteristic data D5, and formula (3 ) Again to calculate the forward voltage Vf1a ′′ of the laser diodes LD1 to LDn (S43).
  • Vf1a ′′ Vf1a + ⁇ ⁇ (T1a ⁇ T1c) ⁇ n It becomes.
  • the output voltage of the variable DC power source 3 can be changed according to the temperature change of the laser diodes LD1 to LDn.
  • the forward voltages Vf1a ′ and Vf1a ′′ calculated by the equations (1) and (2) are values corrected based on the temperatures of the laser diodes LD1 to LDn measured by the temperature sensor 9. Therefore, the inter-terminal voltage Vds of the current driving element 4 is set to be equal to the forward voltage of the actual laser diodes LD1 to LDn, as compared with the laser diode driving apparatus 1 according to the first embodiment. Regardless of the temperature change of LDn, it is possible to make Vdsmin constant more accurately.
  • the temperature change of the laser diodes LD1 to LDn is the largest immediately after the laser diodes LD1 to LDn are driven, and the temperature change becomes gentle as time elapses. Therefore, the temperature measurement interval by the temperature sensor 9 (that is, the predetermined time in S40) is set to the shortest immediately after driving the laser diodes LD1 to LDn or immediately after switching the optical output, and the measurement interval is set to be gradually longer with time. May be.
  • the configuration in which the voltage between the terminals of the current driving element is made constant regardless of the magnitude of the current flowing through the laser diode is described.
  • the voltage between the terminals of the current driving element is not necessarily constant.
  • the power supply control unit sets the terminal voltage Vds1b in the ON period T1 in which the current If1 before switching flows and the terminal in the ON period T2 in which the current If2 after switching flows.
  • the output voltage Vcc may be changed so that the difference between the output voltage Vds2b is smaller than the above difference when the output voltage Vcc is constant in the ON period T1 and the ON period T2.
  • an N-channel MOS transistor is used as the current driving element, but the present invention is not limited to this.
  • a P-channel MOS transistor or a bipolar transistor may be used as the current driving element.
  • the current driving element is a MOS transistor
  • the minimum terminal voltage at which the current control unit can control the magnitude of the current is the minimum drain-source voltage at which the current driving element can operate in the saturation region.
  • the minimum terminal voltage at which the current controller can control the magnitude of the current is the minimum collector-emitter voltage at which the current driving element can operate in the active region.
  • the rising time of the current flowing through the current driving element can be made constant regardless of the magnitude of the current flowing through the semiconductor light source, the rising of the output of the semiconductor light source can be further accelerated. .
  • the power consumption and temperature rise of the current drive element can be minimized.
  • the light source driving device includes a temperature sensor that detects a temperature of the semiconductor light source, and the storage unit stores temperature characteristic data indicating a temperature characteristic of a forward voltage of the semiconductor light source, and the power source Preferably, the control unit controls the output voltage based on the current / voltage characteristic data, the voltage drop characteristic data, and the temperature characteristic data.
  • the power supply control unit controls the output voltage of the variable power supply so that the voltage between the controlled terminals of the current drive element is constant in consideration of the temperature dependence of the forward voltage. To do. Therefore, it is possible to make the voltage between the controlled terminals constant more accurately regardless of the temperature change of the semiconductor light source.
  • the storage unit stores voltage setting data indicating a setting value of the voltage between the controlled terminals
  • the power source control unit is configured to perform the above operation based on the current-voltage characteristic data. Calculating a forward voltage of the semiconductor light source with respect to the magnitude of the current flowing through the current driving element, and calculating a voltage drop in the resistor with respect to the magnitude of the current flowing through the current driving element based on the voltage drop characteristic data; It is preferable to control the output voltage so that the calculated forward voltage and the sum of the voltage drop and the set value become the output voltage.
  • the power supply control unit calculates the forward voltage and the voltage drop with respect to the current flowing through the current driving element based on the current voltage characteristic data and the voltage drop characteristic data, respectively, and calculates the calculated forward voltage and voltage.
  • the sum of the drop and the set value of the voltage setting data is set as the output voltage.
  • the sum of the forward voltage of the semiconductor light source, the voltage drop across the resistor, and the voltage across the controlled terminals of the current drive element is the output voltage of the variable power source. Therefore, the voltage between the controlled terminals of the current driving element is equal to the set value of the voltage setting data. Therefore, regardless of the magnitude of the current flowing through the semiconductor light source, the voltage between the controlled terminals of the current driving element can be made constant at the set value.
  • a fiber laser device is a fiber laser device comprising: an amplification fiber; an excitation light source for exciting the amplification fiber; and a light source driving device for driving the excitation light source, Any of the light source driving devices described above is provided as a light source driving device. Therefore, it is possible to realize a fiber laser device that can always increase the rise of the output of the laser beam output from the amplification fiber with a simple configuration.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

　本発明に係るレーザーダイオード駆動装置（１）は、レーザーダイオード（ＬＤ１～ＬＤｎ）を駆動するための電圧を出力する可変ＤＣ電源（３）と、電流Ｉｆを流す電流駆動素子（４）と、電流駆動素子（４）のＯＮ／ＯＦＦおよび電流Ｉｆの大きさを制御する電流制御部（５）と、可変ＤＣ電源（３）の出力電圧を制御する電源制御部（７）と、備える。電源制御部（７）は、メモリ部（８）に記憶されたＩｆ－Ｖｆ特性データ（Ｄ２）、電圧降下特性データ（Ｄ３）およびＶｄｓ設定データ（Ｄ４）に基づいて、電流駆動素子（４）の端子間電圧が電流Ｉｆの大きさに関わらず一定となるように、可変ＤＣ電源（３）の出力電圧を制御する。

Description

光源駆動装置およびファイバレーザー装置
　本発明は、励起用レーザーダイオード等の半導体光源を駆動する光源駆動装置、および当該光源駆動装置を備えるファイバレーザー装置に関する。
　従来より、金属板への文字の刻印や金属の微細加工などの用途に、ファイバレーザー装置が広く使用されている。ファイバレーザー装置は、コアに希土類が添加された増幅用ファイバと、励起光を出射するレーザーダイオードとを備え、増幅用ファイバを励起光で励起することにより、レーザー光を出力する。
　また、ファイバレーザー装置は、レーザーダイオードを駆動するためのレーザーダイオード駆動装置を備えている。レーザーダイオードや発光ダイオード等の半導体光源を駆動する光源駆動装置を開示する文献として、特許文献１～３がある。
　特許文献１には、直流電源の出力電圧が、複数個の発光ダイオードの順方向電圧の合計より高い場合又は低い場合の何れにおいても、発光ダイオードに定電流を流すことを可能とする発光ダイオード駆動装置が開示されている。また、特許文献１では、温度による順方向電圧の変化や個々の発光ダイオード毎の順方向電圧のバラツキも考慮されている。また、特許文献２には、複数の発光ダイオードに供給する電力を調整するために、出力側からフィードバック制御する発光ダイオード駆動装置が開示されている。
　さらに、加工順序に従ってレーザー光の出力ＯＮ／ＯＦＦを自動的に制御可能とするファイバレーザー装置も開発されている。このようなファイバレーザー装置では、定常的に出力されるレーザー光をＯＮしたままの運転以外に、ある周期（数百μｓｅｃ～）でレーザー光をＯＮ／ＯＦＦする運転が可能となっており、さらにそのレーザー光の出力は、光出力のＯＮ期間ごとに変化させることができる。
　図８は、従来のファイバレーザー装置が備えるレーザーダイオード駆動装置１０１の概略構成を示すブロック図である。レーザーダイオード駆動装置１０１は、直列に接続されたｎ個のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎを駆動する装置であり、ＤＣ電源１０２、電流駆動素子１０３、電流制御部１０４およびファイバレーザー制御部１０５を備えている。
　ＤＣ電源１０２は定電圧源であり、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎを駆動するための電圧Ｖｃｃを出力する。電流駆動素子１０３は、例えばＮチャネル型ＭＯＳトランジスタによって構成され、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに電流Ｉｆを流す。
　ファイバレーザー制御部１０５は、あらかじめ設定されたシーケンスプログラムに基づき、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐおよび出力継続時間ｔを示すシーケンス制御信号を電流制御部１０４に与える。シーケンス制御信号に基づき、電流制御部１０４は、電流駆動素子１０３のゲート端子に電流制御信号を出力して、電流駆動素子１０３のＯＮ／ＯＦＦおよび電流Ｉｆの大きさを制御する。
　また、図８において、Ｒａｌｌは、ＤＣ電源１０２、電流駆動素子１０３およびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎからなる回路における、電流駆動素子１０３とレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎとを除く配線等の抵抗を示している。
　ここで、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎがＯＮ期間Ｔ１において光出力Ｐ１を出力し、ＯＮ期間Ｔ２において光出力Ｐ２（Ｐ１＜Ｐ２）を出力する場合の、電流制御部１０４からの電圧制御信号、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆ等の波形を図９の（ａ）～（ｇ）に示す。
　図９の（ａ）は、電流制御部１０４が出力する電流制御信号の波形（電流駆動素子１０３のゲート電圧Ｖｇ）を示している。ファイバレーザー装置の光出力は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流値に比例するため、電流制御信号の電圧は、ＯＮ期間Ｔ１よりもＯＮ期間Ｔ２のほうが高くなっている。
　図９の（ｂ）は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆの波形を示している。ＯＮ期間Ｔ２におけるゲート端子への印加電圧Ｖｇ２は、ＯＮ期間Ｔ１におけるゲート端子への印加電圧Ｖｇ１よりも高いため、ＯＮ期間Ｔ２における電流Ｉｆ２は、ＯＮ期間Ｔ１における電流Ｉｆ１よりも大きい。このため、図９の（ｃ）に示すように、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧に関して、ＯＮ期間Ｔ２における順方向電圧Ｖｆ２ａは、ＯＮ期間Ｔ１における順方向電圧Ｖｆ１ａよりも高くなる。同様に、図９の（ｄ）に示すように、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下に関して、ＯＮ期間Ｔ２における電圧降下Ｒａｌｌ×Ｉｆ２は、ＯＮ期間Ｔ１における電圧降下Ｒａｌｌ×Ｉｆ１よりも大きい。
　図９の（ｅ）は、ＤＣ電源１０２の出力電圧Ｖｃｃの波形を示している。ＤＣ電源１０２は、定電圧源であるため、電圧値はＶｃｃ０で一定となる。このため、電流駆動素子１０３の被制御端子間電圧（ドレイン－ソース間電圧、以下「端子間電圧」とする）Ｖｄｓは、ＯＮ期間Ｔ１とＯＮ期間Ｔ２とで異なる。
　具体的には、ＯＮ期間Ｔ１における電流駆動素子１０３の端子間電圧をＶｄｓ１ａとすると、
Ｖｄｓ１ａ＝Ｖｃｃ０－Ｖｆ１ａ－Ｒａｌｌ×Ｉｆ１
が成り立つ。
また、ＯＮ期間Ｔ２における電流駆動素子１０３の端子間電圧をＶｄｓ２ａとすると、
Ｖｄｓ２ａ＝Ｖｃｃ０－Ｖｆ２ａ－Ｒａｌｌ×Ｉｆ２
が成り立つ。
　Ｖｆ１ａ＜Ｖｆ２ａ、Ｒａｌｌ×Ｉｆ１＜Ｒａｌｌ×Ｉｆ２であり、ＤＣ電源１０２の出力電圧Ｖｃｃは一定であるため、図９の（ｆ）に示すように、電流Ｉｆが０以外の場合、
Ｖｄｓ１ａ＞Ｖｄｓ２ａ
となる。このように、レーザーダイオード駆動装置１０１では、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流が変化すると、電流駆動素子１０３の端子間電圧が変化する。
　これにより、図９の（ｇ）に示すように、電流駆動素子１０３の消費電力に関して、ＯＮ期間Ｔ２における消費電力Ｖｄｓ２ａ×Ｉｆ２と、ＯＮ期間Ｔ１における消費電力Ｖｄｓ１ａ×Ｉｆ１との差が大きくなる。電流駆動素子の消費電力が大きくなると、電流駆動素子が温度上昇により故障する可能性がある。また、電流駆動素子１０３は、非飽和領域ではレーザーダイオードに流す電流の大きさを制御することができないため、端子間電圧Ｖｄｓは、電流駆動素子１０３が飽和領域で動作する値以上でなければならない。
　これに対し、特許文献３には、レーザーダイオードを駆動する電源として、可変電源を用い、電流駆動素子の端子間電圧をモニターして、モニターした端子間電圧が所定の電圧値となるように、可変電源の出力を制御する発明が開示されている。これにより、電流駆動素子の端子間電圧は、レーザーダイオードに流れる電流の大きさに関わらず一定となるので、電流駆動素子の消費電力の変動幅を小さくすることができ、電流駆動素子の消費電力を削減するとともに、電流駆動素子における発熱を抑制することができる。
日本国公開特許公報「特開２００６－２１０８３５号公報（公開日：２００６年８月１０日）」 国際公開第２００４／０５７９２４号パンフレット（国際公開日：２００４年７月８日） 日本国公開特許公報「特開平６－２７５８９５号公報（公開日：１９９４年９月３０日）」
　しかしながら、特許文献３に記載の発明では、モニターされた電流駆動素子の端子間電圧に基づいて可変電源の出力をフィードバック制御するため、レーザーダイオードに流す電流が変化した瞬間は、電流駆動素子の端子間電圧は変動し、電流駆動素子の端子間電圧が安定するまで、所定の時間を要する。電流駆動素子が非導通状態から導通状態に切り替わった場合に、レーザーダイオードを流れる電流の立ち上がり時間は、電流駆動素子の端子間電圧に依存するため、特に図９の（ａ）に示すように、レーザーダイオードをパルス駆動する場合、特許文献３に記載の発明では、レーザーダイオードの出力の立ち上がりが遅くなるという問題を生ずる。
　また、特許文献３では、可変電源の出力をフィードバック制御するために、電圧モニタ回路、差動積分増幅回路および基準電圧源といった回路を別途設ける必要がある。そのため、レーザーダイオード駆動装置の回路規模が大きくなってしまう。
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、簡単な構成で半導体光源の出力の立ち上がりを常に速くすることができる光源駆動装置を実現することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る光源駆動装置は、半導体光源を駆動するための電圧を出力する可変電源と、上記半導体光源に直列に接続され、上記半導体光源に電流を流す電流駆動素子と、上記電流駆動素子のＯＮ／ＯＦＦおよび上記電流の大きさを制御する電流制御部と、上記可変電源の出力電圧を制御する電源制御部と、を備える光源駆動装置であって、上記電流に対する上記半導体光源の順方向電圧の特性を示す電流電圧特性データと、上記電流に対する、上記可変電源と上記半導体光源と上記電流駆動素子とからなる回路上の上記半導体光源と上記電流駆動素子とを除く抵抗における電圧降下の特性を示す電圧降下特性データとを記憶する記憶部を備え、上記電流制御部は、上記電流の大きさを切り替える場合、切替前の電流が流れる第１の期間と切替後の電流が流れる第２の期間との間に、上記電流駆動素子をＯＦＦさせ、上記電源制御部は、第１の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧と第２の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧との差が、上記出力電圧が第１の期間と第２の期間とで一定である場合の上記差よりも小さくなるように、第１の期間と第２の期間との間の上記電流駆動素子がＯＦＦされている期間に、上記各特性データに基づいて上記出力電圧を変化させることを特徴としている。
　上記の構成によれば、電流制御部が電流駆動素子をＯＮさせることにより、半導体光源に電流が流され、半導体素子が駆動される。記憶部には、電流電圧特性データと電圧降下特性データとが記憶され、電源制御部が、各特性データに基づいて可変電源の出力電圧を制御する。より具体的には、電流制御部が、半導体光源に流れる電流の大きさを切り替えるときに、第１の期間における電流駆動素子の被制御端子間電圧と第２の期間における電流駆動素子の被制御端子間電圧との差が、上記出力電圧が第１の期間と第２の期間とで一定である場合の第１の期間における電流駆動素子の被制御端子間電圧と第２の期間における電流駆動素子の被制御端子間電圧との差よりも小さくなるように、出力電圧が制御される。すなわち、半導体光源に流す電流が変化したときに、電流駆動素子の被制御端子間電圧の変動幅が、出力電圧が一定である場合の電流駆動素子の被制御端子間電圧の変動幅よりも小さいので、電流駆動素子が温度上昇により故障したり、半導体光源に流す電流の大きさを制御できなくなるリスクを低減できる。
　さらに、上記の構成によれば、電源制御部が出力電圧を変化させるタイミングは、第１の期間と第２の期間との間の上記電流駆動素子がＯＦＦされている期間内である。このため、第２の期間の開始前に、被制御端子間電圧を所望の値に制御することができる。これにより、電流駆動素子が流す電流の立ち上がり時間を所望の値に制御することができるので、被制御端子間電圧をモニターして可変電源の出力電圧をフィードバック制御する構成に比べ、半導体光源の出力の立ち上がりをより速くすることができる。また、記憶部として、一般の光源駆動装置が備えるメモリを使用することができ、出力電圧をフィードバック制御する回路等を必要としない。したがって、簡単な構成で半導体光源の出力の立ち上がりを常に速くすることができる光源駆動装置を実現することができる。
　以上のように、本発明に係る光源駆動装置は、半導体光源を駆動するための電圧を出力する可変電源と、上記半導体光源に直列に接続され、上記半導体光源に電流を流す電流駆動素子と、上記電流駆動素子のＯＮ／ＯＦＦおよび上記電流の大きさを制御する電流制御部と、上記可変電源の出力電圧を制御する電源制御部と、備える光源駆動装置であって、上記電流に対する上記半導体光源の順方向電圧の特性を示す電流電圧特性データと、上記電流に対する、上記可変電源と上記半導体光源と上記電流駆動素子とからなる回路上の上記半導体光源と上記電流駆動素子とを除く抵抗における電圧降下の特性を示す電圧降下特性データとを記憶する記憶部を備え、上記電流制御部は、上記電流の大きさを切り替える場合、切替前の電流が流れる第１の期間と切替後の電流が流れる第２の期間との間に、上記電流駆動素子をＯＦＦさせ、上記電源制御部は、第１の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧と第２の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧との差が、上記出力電圧が第１の期間と第２の期間とで一定である場合の上記差よりも小さくなるように、第１の期間と第２の期間との間の上記電流駆動素子がＯＦＦされている期間に、上記各特性データに基づいて上記出力電圧を変化させるので、簡単な構成で半導体光源の出力の立ち上がりを常に速くすることができる光源駆動装置を実現できるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係るファイバレーザー装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。 図２に示すレーザーダイオード駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。 上記レーザーダイオード駆動装置における、電源制御部からの電圧制御信号、レーザーダイオードに流れる電流Ｉｆ等の波形を示す図である。 特性データ取得工程の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。 図６に示すレーザーダイオード駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。 従来レーザーダイオード駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 図８に示すレーザーダイオード駆動装置における、電流制御部からの電圧制御信号、レーザーダイオードに流れる電流Ｉｆ等の波形を示す図である。
　〔実施形態１〕
　本発明の第１の実施形態について、図１～図５に基づいて説明すれば以下のとおりである。
　（ファイバレーザー装置の構成）
　図１は、本実施形態に係るファイバレーザー装置１０の構成を示す概略図である。ファイバレーザー装置１０は、マスターオシレータと光増幅器との組み合わせによってパルス発振を行うＭＯＰＡ方式のファイバレーザー装置であり、発振部であるＭＯ部１１と、増幅部であるＰＡ部１２とを備えている。
　ＰＡ部１２は、直列に接続されたｎ個のＬＤ１～ＬＤｎと、レーザーダイオード駆動装置（光源駆動装置）１と、増幅用ファイバ２とを備えている。増幅用ファイバ２の一方端には、各ＬＤ１～ＬＤｎからの励起光およびＭＯ部１１からの信号光が入射するように構成されており、増幅用ファイバ２のコアには、イッテルビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素が添加されている。これにより増幅用ファイバ２は、ＭＯ部１１からの信号光を増幅して他方端から加工対象物にレーザー光を出射する。
　（レーザーダイオード駆動装置の構成）
　レーザーダイオード駆動装置１は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎを駆動する装置である。以下、レーザーダイオード駆動装置１の構成について、詳細に説明する。
　図２は、本実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置１の構成を示すブロック図である。レーザーダイオード駆動装置１は、可変ＤＣ電源３、電流駆動素子４、電流制御部５、ファイバレーザー制御部６、電源制御部７およびメモリ部８を備えている。
　可変ＤＣ電源３は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎを駆動するための電圧Ｖｃｃを出力する可変電圧源であり、電圧Ｖｃｃは、電源制御部７からの電圧制御信号に応じて変化する。電流駆動素子４は、可変ＤＣ電源３とレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎとの間に設けられ、例えばＮチャネル型ＭＯＳトランジスタによって構成される。電流駆動素子４は、電流制御部５からの電流制御信号に応じてＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、電流駆動素子４が導通しているときに、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに電流Ｉｆが流れる。また、電流Ｉｆの大きさは、電流制御信号の電圧（すなわち、電流駆動素子４のゲート電圧Ｖｇ）に応じて変化する。
　ファイバレーザー制御部６は、あらかじめ設定されたシーケンスプログラムに基づき、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐおよび出力継続時間ｔを示すシーケンス制御信号を電流制御部５に与える。シーケンス制御信号に基づき、電流制御部５は、電流駆動素子４の制御端子（ゲート端子）に電流制御信号を出力して、電流駆動素子４のＯＮ／ＯＦＦおよび電流Ｉｆの大きさを制御する。また、図２において、Ｒａｌｌは、可変ＤＣ電源３、電流駆動素子４およびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎからなる回路上の、電流駆動素子４とレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎとを除く配線等の抵抗を示している。
　メモリ部８は、例えば不揮発性半導体メモリで構成され、一般のファイバレーザー装置が備えるメモリ素子と同様である。メモリ部８には、Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１、Ｉｆ－Ｖｆ特性データ（電流電圧特性データ）Ｄ２、電圧降下特性データＤ３およびＶｄｓ設定データ（電圧設定データ）Ｄ４が記憶されている。
　電流制御部５および電源制御部７は、メモリ部８にアクセス可能となっており、上記の各データは、電流制御部５または電源制御部７によって参照される。Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流される電流Ｉｆと、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐとの関係を示すデータである。Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２は、所定温度Ｔ１ａにおけるレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流される電流Ｉｆと、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆとの関係を示すデータである。なお、順方向電圧Ｖｆは、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの各順方向電圧の合計を意味する。電圧降下特性データＤ３は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流される電流Ｉｆと、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下との関係を示すデータである。これらのＩｆ－Ｐ特性データＤ１、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３は、後述する特性データ取得工程において取得され、メモリ部８に記憶される。
　Ｖｄｓ設定データＤ４は、あらかじめ設定された電流駆動素子４の被制御端子間電圧（ドレイン－ソース間電圧、以下「端子間電圧」とする）Ｖｄｓの値を示すデータである。この値は、電流駆動素子４のＩ－Ｖ特性および電流Ｉｆの仕様範囲に応じて決定される。本実施形態では、端子間電圧Ｖｄｓは、電流駆動素子４が電流Ｉｆの大きさを制御可能な最小の電圧値Ｖｄｓｍｉｎに設定される。
　（レーザーダイオード駆動装置１の動作）
　続いて、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎがＯＮ期間Ｔ１において光出力Ｐ１を出力し、ＯＮ期間Ｔ２において光出力Ｐ２（Ｐ１＜Ｐ２）を出力する場合の、レーザーダイオード駆動装置１の動作について、図３および図４を参照して説明する。
　図３は、レーザーダイオード駆動装置１の動作手順を示すフローチャートである。まず、ファイバレーザー制御部６が、あらかじめ設定されたシーケンスプログラムに基づき、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎから出力されるべき光出力Ｐ１および出力継続時間ｔからなるシーケンス制御信号を電流制御部５に出力する（Ｓ１）。続いて、電流制御部５は、メモリ部８にアクセスし、Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１を参照して、光出力Ｐ１からレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流す電流Ｉｆ１を算出する（Ｓ２）。これにより、電流制御部５は、電流駆動素子４に出力する電流制御信号の電圧値を決定するとともに（Ｓ３）、算出した電流Ｉｆ１の値を電源制御部７に出力する（Ｓ４）。なおこの時点では、電流制御部５は電流制御信号を出力しない。
　電源制御部７は、メモリ部８にアクセスして、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３を参照し、電流Ｉｆ１が流れる場合のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆ１ａ、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下Ｉｆ１×Ｒａｌｌを算出する（Ｓ５）。さらに、電源制御部７は、Ｖｄｓ設定データＤ４を参照して、Ｖｄｓ設定データＤ４が示す電圧Ｖｄｓｍｉｎと、順方向電圧Ｖｆ１ａと、電圧降下Ｉｆ１×Ｒａｌｌとの和を算出し、当該和を可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ１として設定する（Ｓ６）。電源制御部７は、可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ１となるように、電圧制御信号を可変ＤＣ電源３に出力する（Ｓ７）。可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ１となった後、電流制御部５は、Ｓ３において決定した電圧値の電流制御信号を、電流駆動素子４に出力する（Ｓ８）。これにより、ＯＮ期間Ｔ１においてレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに電流Ｉｆ１が流される。
　その後、ファイバレーザー制御部６からのシーケンス制御信号の光出力Ｐ１が光出力Ｐ２に切り替わった場合（Ｓ９においてＹＥＳ）、電源制御部７は、可変ＤＣ電源３の出力電圧をＶｃｃ１からＶｃｃ２に変化させる。具体的には、電流制御部５は、メモリ部８にアクセスし、Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１を参照して、光出力Ｐ２からレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流す電流Ｉｆ２を算出する（Ｓ１０）。これにより、電流制御部５は、電流駆動素子４に出力する電流制御信号の電圧値を決定するとともに（Ｓ１１）、算出した電流Ｉｆ２の値を電源制御部７に出力する（Ｓ１２）。
　電源制御部７は、メモリ部８にアクセスして、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３を参照し、電流Ｉｆ２が流れる場合のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆ２ａ、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下Ｉｆ２×Ｒａｌｌを算出する（Ｓ１３）。さらに、電源制御部７は、Ｖｄｓ設定データＤ４を参照して、Ｖｄｓ設定データＤ４が示す電圧Ｖｄｓｍｉｎと、順方向電圧Ｖｆ２ａと、電圧降下Ｉｆ２×Ｒａｌｌとの和を算出し、当該和を可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ２として設定する（Ｓ１４）。電源制御部７は、可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ２となるように、可変ＤＣ電源３に出力する電圧制御信号を切り替える（Ｓ１５）。可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ２となった後、電流制御部５は、Ｓ１１において決定した電圧値の電流制御信号を、電流駆動素子４に出力する（Ｓ１６）。これにより、ＯＮ期間Ｔ２においてレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに電流Ｉｆ２が流される。
　続いて、レーザーダイオード駆動装置１が上記のように動作する場合の、電源制御部７からの電圧制御信号、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆ等の波形を図４の（ａ）～（ｇ）に示す。
　図４の（ａ）は、電流制御部５が出力する電流制御信号の波形（電流駆動素子４のゲート電圧Ｖｇ）を示している。ファイバレーザー装置１０の光出力がＰ１となるＯＮ期間Ｔ１のとき、ゲート電圧はＶｇ１であり、ファイバレーザー装置１０の光出力がＰ２（Ｐ２＞Ｐ１）となるＯＮ期間Ｔ２のとき、ゲート電圧はＶｇ２である。このように、電流制御部５は、ゲート電圧を変化させることにより、電流Ｉｆの大きさを切り替える。また、電流制御部５は、電流Ｉｆの大きさを切り替える場合、ＯＮ期間Ｔ１とＯＮ期間Ｔ２との間に、電流駆動素子４をＯＦＦさせる。すなわち、ＯＮ期間Ｔ１とＯＮ期間Ｔ２との間に、レーザー出力がＯＦＦとなるＯＦＦ期間Ｔｏｆｆが設けられている。
　図４の（ｂ）は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆの波形を示している。Ｖｇ１＜Ｖｇ２であるため、ＯＮ期間Ｔ２における電流Ｉｆ２は、ＯＮ期間Ｔ１における電流Ｉｆ１よりも大きい。
　図４の（ｃ）は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆを示している。順方向電圧は、レーザーダイオードに流れる電流に比例するため、ＯＮ期間Ｔ２における順方向電圧Ｖｆ２ａは、ＯＮ期間Ｔ１における順方向電圧Ｖｆ１ａよりも高くなる。
　図４の（ｄ）は、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下を示している。Ｉｆ１＜Ｉｆ２であるため、ＯＮ期間Ｔ２における電圧降下Ｒａｌｌ×Ｉｆ２は、ＯＮ期間Ｔ１における電圧降下Ｒａｌｌ×Ｉｆ１よりも大きい。
　図４の（ｅ）は、可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃの波形を示している。レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流がＩｆ１からＩｆ２に変化した場合、電源制御部７からの電圧制御信号によって、可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ１からＶｃｃ２に変化する。ここで、出力電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２は、
Ｖｃｃ１＝Ｖｄｓｍｉｎ＋Ｖｆ１ａ＋Ｉｆ１×Ｒａｌｌ　　　…式（１）
Ｖｃｃ２＝Ｖｄｓｍｉｎ＋Ｖｆ２ａ＋Ｉｆ２×Ｒａｌｌ　　　…式（２）
である（図３に示すＳ７およびＳ１５）。
　図４の（ｆ）は、電流駆動素子４の端子間電圧を示している。ＯＮ期間Ｔ１の電流駆動素子４の端子間電圧をＶｄｓ１ｂ、ＯＮ期間Ｔ２の電流駆動素子４の端子間電圧をＶｄｓ２ｂとすると、ＯＮ期間Ｔ１における、可変ＤＣ電源３、電流駆動素子４およびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎからなる回路の全ての電圧降下は、Ｖｄｓ１ｂ＋Ｖｆ１ａ＋Ｉｆ１×Ｒａｌｌとなる。当該電圧降下は、可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ１に等しくなるので、式（１）より、
Ｖｄｓ１ｂ＋Ｖｆ１ａ＋Ｉｆ１×Ｒａｌｌ＝Ｖｄｓｍｉｎ＋Ｖｆ１ａ＋Ｉｆ１×Ｒａｌｌ
Ｖｄｓ１ｂ＝Ｖｄｓｍｉｎ
となる。同様に、ＯＮ期間Ｔ２における、可変ＤＣ電源３、電流駆動素子４およびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎからなる回路の全ての電圧降下は、Ｖｄｓ２ｂ＋Ｖｆ２ａ＋Ｉｆ２×Ｒａｌｌとなる。当該電圧降下は、可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ２に等しくなるので、式（２）より、
Ｖｄｓ２ｂ＋Ｖｆ２ａ＋Ｉｆ２×Ｒａｌｌ＝Ｖｄｓｍｉｎ＋Ｖｆ２ａ＋Ｉｆ２×Ｒａｌｌ
Ｖｄｓ２ｂ＝Ｖｄｓｍｉｎ
となる。したがって、
Ｖｄｓ１ｂ＝Ｖｄｓ２ｂ＝Ｖｄｓｍｉｎ
となる。
　このように、レーザーダイオード駆動装置１では、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆが変化しても、電流Ｉｆが０以外の期間において、電流駆動素子４の端子間電圧ＶｄｓはＶｄｓｍｉｎで一定となる。そのため、電流Ｉｆによって端子間電圧Ｖｄｓが、電流駆動素子４が電流Ｉｆを制御できる値以下となったり、温度上昇により電流駆動素子４が故障してしまう値以上となることを防止することができる。また、電圧Ｖｄｓｍｉｎは、電流駆動素子４が電流Ｉｆを制御できる必要最小限の電圧であるので、図４の（ｇ）に示すように、電流駆動素子４の消費電力を最小限に抑えることができる。また、発熱による温度上昇も極力抑えることができるので、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの出力効率が向上する。
　さらに、図４の（ｅ）に示すように、電源制御部７は、ＯＮ期間Ｔ１とＯＮ期間Ｔ２との間の電流駆動素子４がＯＦＦされているＯＦＦ期間Ｔｏｆｆに、可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃを変化させる。そのため、ＯＮ期間Ｔ２における、電源制御部７からの電圧制御信号の最初の立ち上がりの前に、電流駆動素子４の端子間電圧ＶｄｓをＶｄｓｍｉｎとすることができる。
　これに対し、特許文献３に記載の発明では、電流駆動素子の端子間電圧に基づいて可変電源の出力をフィードバック制御するため、レーザー出力が切り替わった後の最初の出力時点では、電流駆動素子の端子間電圧が、レーザー出力が切り替わる前における端子間電圧と異なる。レーザーダイオードを流れる電流の立ち上がり時間は、電流駆動素子の端子間電圧に依存するため、特許文献３に記載の発明では、レーザーダイオードの出力の立ち上がりが遅くなる。
　これに対し、本実施形態では、レーザー出力が切り替わった後の最初の出力時点においても、電流駆動素子の端子間電圧が、レーザー出力が切り替わる前における端子間電圧と等しくなるので、電流駆動素子が流す電流の立ち上がり時間が一定になり、常にレーザーダイオードの出力の立ち上がりを速くすることができる。また、レーザーダイオード駆動装置１は、電流駆動素子の端子間電圧をモニターして可変電源の出力をフィードバック制御する回路を必要とせず、メモリ部８として、一般のレーザーダイオード駆動装置が備えるメモリを使用できるので、回路規模を小さくすることができる。
　（特性データの取得）
　続いて、メモリ部８に記憶されているＩｆ－Ｐ特性データＤ１、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３を取得する特性データ取得工程について説明する。この工程を実施するため、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流ＩｆおよびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐの各値を測定するセンサを、レーザーダイオード駆動装置１に設ける。また、この工程は、レーザーダイオード駆動装置１を動作させる前に実施される。
　図５は、特性データ取得工程の手順を示すフローチャートである。まず、電源制御部７によって可変ＤＣ電源３の出力電圧の初期値を設定する（Ｓ２１）。続いて、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流れる電流Ｉｆが、各レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎのスレッショルド電流を超えるように、電流制御部５が電流駆動素子４を制御する（Ｓ２２）。
　電流Ｉｆが流れない場合は（Ｓ２３においてＮＯ）、電源制御部７によって可変ＤＣ電源３の出力電圧を上昇させる（Ｓ２４）。電流Ｉｆが流れるまでＳ２３およびＳ２４のサイクルを繰り返す。
　電流Ｉｆが流れた場合は（Ｓ２３においてＹＥＳ）、この時点での順方向電圧Ｖｆ、回路上の配線等の電圧降下Ｒａｌｌ×ＩｆおよびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐを取得して、取得したデータをメモリ部８に記憶する（Ｓ２５）。
　続いて、電流制御部５によって電流Ｉｆをさらに上昇させる（Ｓ２６）。続いて、その時点での順方向電圧Ｖｆ、回路上の配線等の電圧降下Ｒａｌｌ×ＩｆおよびレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの光出力Ｐを取得して、取得したデータをメモリ部８に記憶する（Ｓ２７）。Ｓ２６およびＳ２７のサイクルを、電流ＩｆがレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの定格電流の上限値となるまで繰り返す。なおＳ２６において、順方向電圧Ｖｆが低いために電流Ｉｆが上昇しなくなった場合は、可変ＤＣ電源３の出力電圧を上昇させる。
　電流ＩｆがレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの定格電流の上限値である場合（Ｓ２８においてＹＥＳ）、特性データ取得工程を終了する。これにより、メモリ部８には、Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３が記憶される。
　（まとめ）
　以上のように、本実施形態では、特性データ取得工程によってあらかじめ取得したＩｆ－Ｐ特性データＤ１、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および電圧降下特性データＤ３を参照して、可変ＤＣ電源３の出力電圧を制御する。また、可変ＤＣ電源３の出力電圧の切り替えは、電流駆動素子４がＯＦＦされているＯＦＦ期間Ｔｏｆｆに行われる。したがって、電流駆動素子の端子間電圧に基づいて可変電源の出力をフィードバック制御する従来の構成と異なり、簡単な構成でレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの出力の立ち上がりを常に速くすることができる。
　また、レーザーダイオードの個数を変更したり、レーザーダイオード個々の電流電圧特性にバラツキが生じたり、さらに、回路上の配線等の抵抗値が変化した場合であっても、特性データ取得工程を再度実施して、メモリ部に記憶される各特性データを更新することで、可変ＤＣ電源の出力電圧の制御によって、電流駆動素子の端子間電圧を一定にすることができる。
　〔実施形態２〕
　本発明の第２の実施形態について、図６および図７に基づいて説明すれば以下のとおりである。レーザーダイオードの順方向電圧は、温度依存性を有しており、一般に、レーザーダイオードは温度が高くなるほど順方向電圧が低くなる。そのため、レーザーダイオードの光出力が一定であっても、出力開始から時間が経過するほど、電流駆動素子の端子間電圧は高くなる。そこで本実施形態では、さらに順方向電圧の温度依存性を考慮して、電流駆動素子の端子間電圧が一定となるように可変ＤＣ電源の出力電圧を制御する構成について説明する。なお、説明の便宜上、前記第１の実施形態において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
　図６は、本実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置１’の構成を示すブロック図である。レーザーダイオード駆動装置１’は、第１の実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置１において、温度センサ９をさらに備え、メモリ部８に温度特性データＤ５がさらに記憶されている構成である。温度センサ９は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの近傍に配置されており、所定時間毎にレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度を測定して、測定した温度を温度情報として電源制御部７に出力する。
　温度特性データＤ５は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度に対する順方向電圧の特性を示すデータである。当該順方向電圧の特性は、本実施形態では、各レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧の温度係数α（Ｖ／℃）を示すデータであり、温度係数αとしては、レーザーダイオードのメーカーデータを用いる。
　温度特性データＤ５は、レーザーダイオード駆動装置１を動作させる前に、あらかじめ取得される。電源制御部７は、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２、電圧降下特性データＤ３およびＶｄｓ設定データＤ４に加え、さらに温度特性データＤ５を参照して、電圧制御信号を生成する。
　（レーザーダイオード駆動装置１’の動作）
　続いて、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎがＯＮ期間Ｔ１において光出力Ｐ１を出力する場合の、レーザーダイオード駆動装置１’の動作について、図７を参照して説明する。
　図７は、レーザーダイオード駆動装置１’の動作手順を示すフローチャートである。まず、ファイバレーザー制御部６が、あらかじめ設定されたシーケンスプログラムに基づき、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎから出力されるべき光出力Ｐ１および出力継続時間ｔからなるシーケンス制御信号を電流制御部５に出力する（Ｓ３１）。続いて、電流制御部５は、メモリ部８にアクセスし、Ｉｆ－Ｐ特性データＤ１を参照して、光出力Ｐ１からレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに流すべき電流Ｉｆ１を算出する（Ｓ３２）。これにより、電流制御部５は、電流駆動素子４に出力する電流制御信号の電圧値を決定するとともに（Ｓ３３）、算出した電流Ｉｆ１の値を電源制御部７に出力する（Ｓ３４）。なおこの時点では、電流制御部５は電流制御信号を出力しない。
　続いて、温度センサ９がレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度を測定して、温度情報を電源制御部７に出力する（Ｓ３５）。電源制御部７は、メモリ部８にアクセスして、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２、電圧降下特性データＤ３および温度特性データＤ５を参照し、温度情報が示す温度で電流Ｉｆ１が流れる場合のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆ１ａ’、抵抗Ｒａｌｌにおける電圧降下Ｉｆ１×Ｒａｌｌを算出する（Ｓ３６）。より具体的には、電源制御部７は、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２を参照することにより、所定温度において電流Ｉｆ１が流れる場合のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆ１ａを算出し、さらに、温度特性データＤ５を参照することにより、順方向電圧Ｖｆ１ａを補正する。ここで、所定温度をＴ１ａ、温度情報が示す温度をＴ１ｂとすると、
Ｖｆ１ａ’＝Ｖｆ１ａ＋α×（Ｔ１ａ－Ｔ１ｂ）×ｎ　　　…式（３）
となる。
　さらに、電源制御部７は、Ｖｄｓ設定データＤ４を参照して、Ｖｄｓ設定データＤ４が示す電圧Ｖｄｓｍｉｎと、順方向電圧Ｖｆ１ａ’と、電圧降下Ｉｆ１×Ｒａｌｌとの和を算出し、当該和を可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ１’として設定する（Ｓ３７）。電源制御部７は、可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ１’となるように、電圧制御信号を可変ＤＣ電源３に出力する（Ｓ３８）。可変ＤＣ電源３の出力電圧がＶｃｃ１’となった後、電流制御部５は、Ｓ３３において決定した電圧値の電流制御信号を、電流駆動素子４に出力する（Ｓ３９）。これにより、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎに電流Ｉｆ１が流される。
　その後、所定時間経過すると（Ｓ４０においてＹＥＳ）、温度センサ９は、再度レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度を測定して、測定した温度を温度情報として電源制御部７に出力する（Ｓ４１）。このとき測定された温度Ｔ１ｃが、直近に測定された温度Ｔ１ｂと異なる場合（Ｓ４２においてＹＥＳ）、電源制御部７は、Ｉｆ－Ｖｆ特性データＤ２および温度特性データＤ５を参照して、式（３）に基づき再度レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧Ｖｆ１ａ”を算出する（Ｓ４３）。このとき、
Ｖｆ１ａ”＝Ｖｆ１ａ＋α×（Ｔ１ａ－Ｔ１ｃ）×ｎ
となる。
　続いて、電源制御部７は、Ｖｄｓ設定データＤ４を参照して、Ｖｄｓ設定データＤ４が示す電圧Ｖｄｓｍｉｎと、順方向電圧Ｖｆ１ａ”と、電圧降下Ｉｆ１×Ｒａｌｌとの和を算出し（Ｓ４４）、可変ＤＣ電源３の出力電圧Ｖｃｃ１”が当該和となるように、電圧制御信号を可変ＤＣ電源３に出力する（Ｓ４５）。
　このように、本実施形態では、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度変化に応じて、可変ＤＣ電源３の出力電圧を変化させることができる。ここで、式（１）および式（２）によって算出された順方向電圧Ｖｆ１ａ’およびＶｆ１ａ”は、温度センサ９によって測定されたレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度に基づいて補正された値であるので、実際のレーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの順方向電圧に等しくなる。よって、前記第１の実施形態に係るレーザーダイオード駆動装置１と比較して、電流駆動素子４の端子間電圧Ｖｄｓを、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度変化に関わらず、より正確に、Ｖｄｓｍｉｎで一定とすることができる。
　なお、Ｓ４０～Ｓ４５のサイクルは、シーケンス制御信号の光出力が切り替わるまで繰り返される。シーケンス制御信号の光出力が切り替わった場合、Ｓ３２～Ｓ３８と同様の要領で、切り替え後の光出力に基づき、可変ＤＣ電源３の出力電圧が再設定される。
　また、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの温度変化は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの駆動直後が最も大きく、時間の経過とともに温度変化が緩やかになる。そのため、温度センサ９による温度の測定間隔（すなわちＳ４０における所定時間）は、レーザーダイオードＬＤ１～ＬＤｎの駆動直後または光出力の切り替え直後に最も短く設定し、時間の経過とともに、測定間隔を次第に長く設定してもよい。
　（付記事項）
　なお、各実施形態では、レーザーダイオードに流れる電流の大きさに関わらず、電流駆動素子の端子間電圧を一定にする構成について説明したが、電流駆動素子の端子間電圧は、必ずしも一定でなくてよい。すなわち、電流制御部が、上記電流の大きさを切り替える場合、上記電源制御部は、切替前の電流Ｉｆ１が流れるＯＮ期間Ｔ１における端子間電圧Ｖｄｓ１ｂと切替後の電流Ｉｆ２が流れるＯＮ期間Ｔ２における端子間電圧Ｖｄｓ２ｂとの差が、出力電圧ＶｃｃがＯＮ期間Ｔ１とＯＮ期間Ｔ２とで一定である場合の上記差よりも小さくなるように、出力電圧Ｖｃｃを変化させる構成としてもよい。これにより、電流駆動素子が温度上昇により故障したり、レーザーダイオードに流す電流の大きさを制御できなくなるリスクを低減できる。
　また、各実施形態では、電流駆動素子として、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを用いたが、これに限定されない。例えば、電流駆動素子として、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、電流駆動素子がＭＯＳトランジスタである場合、電流制御部が上記電流の大きさを制御可能な最小の端子間電圧とは、電流駆動素子が飽和領域で動作可能な最小のドレイン－ソース間電圧を意味する。また、電流駆動素子がバイポーラトランジスタである場合、電流制御部が上記電流の大きさを制御可能な最小の端子間電圧とは、電流駆動素子が活性領域で動作可能な最小のコレクタ－エミッタ間電圧を意味する。
　また、各実施形態では、レーザーダイオードの光出力に関わらず、電流駆動素子の端子間電圧を、電流駆動素子がレーザーダイオードに流す電流を制御可能な最小の電圧値に設定したが、これに限定されない。電流駆動素子の端子間電圧は、電流駆動素子がレーザーダイオードに流す電流を制御可能であり、かつ電流駆動素子が温度上昇により故障しない電圧値であれば、任意に設定できる。例えば、電流駆動素子の端子間電圧を比較的高く設定することにより、レーザーダイオードに流す電流の立ち上がり時間を短縮することができる。
　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。
　本発明に係る光源駆動装置において、上記電源制御部は、上記電流の大きさに関わらず、上記被制御端子間電圧が一定となるように、上記出力電圧を制御することが好ましい。
　上記の構成によれば、半導体光源に流れる電流の大きさに関わらず、電流駆動素子が流す電流の立ち上がり時間を一定にすることができるので、半導体光源の出力の立ち上がりをさらに速くすることができる。
　本発明に係る光源駆動装置において、上記被制御端子間電圧は、上記電流制御部が上記電流の大きさを制御可能な最小の電圧であることが好ましい。
　上記の構成によれば、電流駆動素子の消費電力および温度上昇を最小限に抑えることができる。
　本発明に係る光源駆動装置において、上記半導体光源の温度を検知する温度センサを備え、上記記憶部は、上記半導体光源の順方向電圧の温度特性を示す温度特性データを記憶しており、上記電源制御部は、上記電流電圧特性データ、上記電圧降下特性データおよび上記温度特性データに基づいて、上記出力電圧を制御することが好ましい。
　半導体光源の順方向電圧は、温度依存性を有しているので、時間の経過とともに半導体光源の温度が変化すると、電流駆動素子の被制御端子間電圧が変化する。これに対し、上記の構成によれば、電源制御部が、順方向電圧の温度依存性を考慮して、電流駆動素子の被制御端子間電圧が一定となるように可変電源の出力電圧を制御する。したがって、半導体光源の温度変化に関わらず、より正確に被制御端子間電圧を一定とすることができる。
　本発明に係る光源駆動装置において、上記記憶部は、上記被制御端子間電圧の設定値を示す電圧設定データを記憶しており、上記電源制御部は、上記電流電圧特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記半導体光源の順方向電圧を算出し、上記電圧降下特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記抵抗における電圧降下を算出し、算出した上記順方向電圧および上記電圧降下と上記設定値との和が上記出力電圧となるように、上記出力電圧を制御することが好ましい。
　上記の構成によれば、電源制御部は、それぞれ電流電圧特性データおよび電圧降下特性データに基づいて、電流駆動素子が流す電流に対する順方向電圧および電圧降下を算出し、算出した順方向電圧および電圧降下と電圧設定データの設定値との和を出力電圧として設定する。可変電源と半導体光源と電流駆動素子とからなる回路では、半導体光源の順方向電圧と、上記抵抗における電圧降下と、電流駆動素子の被制御端子間電圧との和が、可変電源の出力電圧に等しくなるので、電流駆動素子の被制御端子間電圧は、電圧設定データの設定値と等しくなる。したがって、半導体光源に流れる電流の大きさに関わらず、電流駆動素子の被制御端子間電圧を上記設定値で一定にすることができる。
　本発明に係る光源駆動装置において、上記記憶部は、上記被制御端子間電圧の設定値を示す電圧設定データを記憶しており、上記電源制御部は、上記電流電圧特性データおよび上記温度特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさと上記温度センサが検知する温度とに対する上記半導体光源の順方向電圧を算出し、上記電圧降下特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記抵抗における電圧降下を算出し、算出した上記順方向電圧および上記電圧降下と上記設定値との和が上記出力電圧となるように、上記出力電圧を制御することが好ましい。
　上記の構成によれば、電源制御部は、電流電圧特性データおよび温度特性データに基づいて、半導体光源の順方向電圧を算出するので、半導体光源の温度変化に関わらず、より正確に順方向電圧を算出することができる。したがって、半導体光源に流れる電流の大きさ、及び半導体光源の温度変化に関わらず、電流駆動素子の被制御端子間電圧を上記設定値で一定にすることができる。
　本発明に係るファイバレーザー装置は、増幅用ファイバと、上記増幅用ファイバを励起するための励起光源と、上記励起光源を駆動するための光源駆動装置と、を備えるファイバレーザー装置であって、上記光源駆動装置として上記のいずれかの光源駆動装置を備える。したがって、簡単な構成で増幅用ファイバが出力するレーザー光の出力の立ち上がりを常に速くすることができるファイバレーザー装置を実現することができる。
　本発明は、レーザーダイオードだけでなく、発光ダイオード等のあらゆる半導体光源を駆動する光源駆動装置に適用することができる。
　１　　　レーザーダイオード駆動装置
　１’　　レーザーダイオード駆動装置
　２　　　増幅用ファイバ
　３　　　可変ＤＣ電源（可変電源）
　４　　　電流駆動素子
　５　　　電流制御部
　６　　　ファイバレーザー制御部
　７　　　電源制御部
　８　　　メモリ部
　９　　　温度センサ
　１０　　ファイバレーザー装置
　１１　　ＭＯ部
　１２　　ＰＡ部
　Ｄ１　　Ｉｆ－Ｐ特性データ
　Ｄ２　　Ｉｆ－Ｖｆ特性データ（電流電圧特性データ）
　Ｄ３　　電圧降下特性データ
　Ｄ４　　Ｖｄｓ設定データ（電圧設定データ）
　Ｄ５　　温度特性データ
　Ｉｆ　　電流
　ＬＤ１～ＬＤｎ　レーザーダイオード（半導体光源）
　Ｒａｌｌ　抵抗
　Ｔ１　　ＯＮ期間（第１の期間）
　Ｔ２　　ＯＮ期間（第２の期間）
　Ｔｏｆｆ　ＯＦＦ期間
　Ｖｃｃ　出力電圧
　Ｖｄｓ　端子間電圧（被制御端子間電圧）
　Ｖｄｓｍｉｎ　電圧値（設定値）
　Ｖｆ　　順方向電圧

Claims (7)

  1. 　半導体光源を駆動するための電圧を出力する可変電源と、
    　上記半導体光源に直列に接続され、上記半導体光源に電流を流す電流駆動素子と、
    　上記電流駆動素子のＯＮ／ＯＦＦおよび上記電流の大きさを制御する電流制御部と、
    　上記可変電源の出力電圧を制御する電源制御部と、
    を備える光源駆動装置であって、
    　上記電流に対する上記半導体光源の順方向電圧の特性を示す電流電圧特性データと、
    上記電流に対する、上記可変電源と上記半導体光源と上記電流駆動素子とからなる回路上の上記半導体光源と上記電流駆動素子とを除く抵抗における電圧降下の特性を示す電圧降下特性データとを記憶する記憶部を備え、
    　上記電流制御部は、上記電流の大きさを切り替える場合、切替前の電流が流れる第１の期間と切替後の電流が流れる第２の期間との間に、上記電流駆動素子をＯＦＦさせ、
    　上記電源制御部は、第１の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧と第２の期間における上記電流駆動素子の被制御端子間電圧との差が、上記出力電圧が第１の期間と第２の期間とで一定である場合の上記差よりも小さくなるように、第１の期間と第２の期間との間の上記電流駆動素子がＯＦＦされている期間に、上記各特性データに基づいて上記出力電圧を変化させる、
    ことを特徴とする光源駆動装置。
  2. 　上記電源制御部は、上記電流の大きさに関わらず、上記被制御端子間電圧が一定となるように、上記出力電圧を制御する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
  3. 　上記被制御端子間電圧は、上記電流制御部が上記電流の大きさを制御可能な最小の電圧である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の光源駆動装置。
  4. 　上記半導体光源の温度を検知する温度センサを備え、
    　上記記憶部は、上記半導体光源の順方向電圧の温度特性を示す温度特性データを記憶しており、
    　上記電源制御部は、上記電流電圧特性データ、上記電圧降下特性データおよび上記温度特性データに基づいて、上記出力電圧を制御する、
    ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光源駆動装置。
  5. 　上記記憶部は、上記被制御端子間電圧の設定値を示す電圧設定データを記憶しており、
    　上記電源制御部は、上記電流電圧特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記半導体光源の順方向電圧を算出し、
    　上記電圧降下特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記抵抗における電圧降下を算出し、
    　算出した上記順方向電圧および上記電圧降下と上記設定値との和が上記出力電圧となるように、上記出力電圧を制御する、
    ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光源駆動装置。
  6. 　上記記憶部は、上記被制御端子間電圧の設定値を示す電圧設定データを記憶しており、
    　上記電源制御部は、上記電流電圧特性データおよび上記温度特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさと上記温度センサが検知する温度とに対する上記半導体光源の順方向電圧を算出し、
    　上記電圧降下特性データに基づいて、上記電流駆動素子が流す電流の大きさに対する上記抵抗における電圧降下を算出し、
    　算出した上記順方向電圧および上記電圧降下と上記設定値との和が上記出力電圧となるように、上記出力電圧を制御する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
  7. 　増幅用ファイバと、
    　上記増幅用ファイバを励起するための励起光源と、
    　上記励起光源を駆動するための光源駆動装置と、
    を備えるファイバレーザー装置であって、
    　上記光源駆動装置として請求項１～６のいずれか１項に記載の光源駆動装置を備える、ことを特徴とするファイバレーザー装置。
PCT/JP2011/057850 2010-03-31 2011-03-29 光源駆動装置およびファイバレーザー装置 Ceased WO2011125659A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180017138.7A CN102844944B (zh) 2010-03-31 2011-03-29 光纤激光装置
EP11765559.7A EP2555352B1 (en) 2010-03-31 2011-03-29 Light source driving device and fiber laser device
US13/628,836 US8542711B2 (en) 2010-03-31 2012-09-27 Fiber laser device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-084168 2010-03-31
JP2010084168A JP2011216707A (ja) 2010-03-31 2010-03-31 光源駆動装置およびファイバレーザー装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/628,836 Continuation US8542711B2 (en) 2010-03-31 2012-09-27 Fiber laser device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011125659A1 true WO2011125659A1 (ja) 2011-10-13

Family

ID=44762606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/057850 Ceased WO2011125659A1 (ja) 2010-03-31 2011-03-29 光源駆動装置およびファイバレーザー装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8542711B2 (ja)
EP (1) EP2555352B1 (ja)
JP (1) JP2011216707A (ja)
CN (1) CN102844944B (ja)
WO (1) WO2011125659A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9535273B2 (en) * 2011-07-21 2017-01-03 Photon Dynamics, Inc. Apparatus for viewing through optical thin film color filters and their overlaps
JP6278886B2 (ja) * 2014-12-02 2018-02-14 三菱電機株式会社 レーザダイオードの温度制御回路、光送信器およびレーザダイオードの温度制御方法
JP7062922B2 (ja) * 2017-11-16 2022-05-09 横河電機株式会社 データ通信装置、データ通信方法、プログラム、および記録媒体
DE102018203352A1 (de) * 2018-03-07 2019-09-12 Robert Bosch Gmbh Sendeeinheit und LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs
WO2019178284A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Nufern Optical fiber amplifier system and methods of using same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06275895A (ja) 1993-03-18 1994-09-30 Hoya Corp レーザダイオード駆動制御回路
JPH0958048A (ja) * 1995-08-18 1997-03-04 Minolta Co Ltd 光源駆動装置
JPH11291548A (ja) * 1998-04-13 1999-10-26 Fuji Xerox Co Ltd レーザ光量補正方法、レーザ駆動装置、レーザ走査装置および画像記録装置
JP2003008138A (ja) * 2001-06-13 2003-01-10 Motorola Inc レーザーダイオード制御装置
JP2003347663A (ja) * 2002-03-20 2003-12-05 Fuji Xerox Co Ltd 発光素子駆動装置及び発光素子駆動システム
WO2004057924A1 (en) 2002-12-19 2004-07-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Leds driver
JP2006210835A (ja) 2005-01-31 2006-08-10 Matsushita Electric Works Ltd 発光ダイオード駆動装置並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4123791B2 (ja) * 2001-03-05 2008-07-23 富士ゼロックス株式会社 発光素子駆動装置および発光素子駆動システム
JP5024341B2 (ja) 2002-03-20 2012-09-12 富士ゼロックス株式会社 発光素子駆動装置及び発光素子駆動システム
US6711187B2 (en) * 2002-04-22 2004-03-23 Evans & Sutherland Computer Corporation Rapidly oscillating laser light source
JP4151476B2 (ja) * 2003-05-14 2008-09-17 ソニー株式会社 レーザ光安定化方法、レーザ光発生装置
US7433375B2 (en) * 2003-10-09 2008-10-07 National Semiconductor Corporation Laser trim and compensation methodology for passively aligning optical transmitter
US8050302B2 (en) * 2007-12-07 2011-11-01 Panasonic Corporation Wavelength conversion laser light source, laser light source device and two-dimensional image display device adopting the same, and method of setting temperature of wavelength conversion element
AU2009289425B2 (en) * 2008-09-05 2013-10-24 Ams Research Corporation Laser system having switchable power modes
JP5504764B2 (ja) * 2009-09-02 2014-05-28 株式会社リコー レーザダイオード駆動装置
JP5432673B2 (ja) * 2009-11-09 2014-03-05 株式会社フジクラ ファイバレーザ装置
WO2012001990A1 (ja) * 2010-07-02 2012-01-05 パナソニック株式会社 表示装置およびその駆動方法
JP5642649B2 (ja) * 2011-10-07 2014-12-17 シャープ株式会社 半導体記憶装置及び半導体装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06275895A (ja) 1993-03-18 1994-09-30 Hoya Corp レーザダイオード駆動制御回路
JPH0958048A (ja) * 1995-08-18 1997-03-04 Minolta Co Ltd 光源駆動装置
JPH11291548A (ja) * 1998-04-13 1999-10-26 Fuji Xerox Co Ltd レーザ光量補正方法、レーザ駆動装置、レーザ走査装置および画像記録装置
JP2003008138A (ja) * 2001-06-13 2003-01-10 Motorola Inc レーザーダイオード制御装置
JP2003347663A (ja) * 2002-03-20 2003-12-05 Fuji Xerox Co Ltd 発光素子駆動装置及び発光素子駆動システム
WO2004057924A1 (en) 2002-12-19 2004-07-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Leds driver
JP2006210835A (ja) 2005-01-31 2006-08-10 Matsushita Electric Works Ltd 発光ダイオード駆動装置並びにそれを用いた照明器具、車室内用照明装置、車両用照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2555352B1 (en) 2019-10-23
CN102844944A (zh) 2012-12-26
EP2555352A4 (en) 2018-01-17
EP2555352A1 (en) 2013-02-06
US8542711B2 (en) 2013-09-24
US20130022061A1 (en) 2013-01-24
CN102844944B (zh) 2014-11-12
JP2011216707A (ja) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5694711B2 (ja) Ｍｏｐａ方式ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JP5035054B2 (ja) 半導体レーザ駆動回路
CN103650262B (zh) 高功率脉冲光产生装置
WO2011125659A1 (ja) 光源駆動装置およびファイバレーザー装置
KR101645081B1 (ko) 반도체 레이저 구동 장치 및 화상 형성 장치
JP2009038218A (ja) 発光ダイオード駆動回路
JP2015179436A (ja) 発光素子の駆動回路、光源装置および発光素子の駆動方法
JP5435500B2 (ja) 半導体レーザ駆動回路および光ファイバパルスレーザ装置
JP6005033B2 (ja) 光ファイバレーザ装置の制御方法および光ファイバレーザ装置
JP2006185811A (ja) リレー駆動回路
US10763642B2 (en) Driver circuit and processing device
JP5194391B2 (ja) 発光装置及び発光素子駆動方法
JP2015012252A (ja) 電流検出回路
JP2005340278A (ja) 発光素子駆動回路
JP6928840B2 (ja) 発光装置、ファイバレーザ装置、および発光素子の制御方法
JP7393982B2 (ja) 発光素子の駆動回路、発光装置及び発光素子の駆動方法
JP2011210961A (ja) 半導体発光素子制御回路
JP5226374B2 (ja) スイッチングレギュレータ
JP2006350608A (ja) 定電流回路および電子機器
KR100754391B1 (ko) 온도 제어 장치를 갖는 발광소자
JP4170998B2 (ja) 温度制御装置
JP4719071B2 (ja) 検出センサ
JP6495670B2 (ja) Ｌｅｄ駆動回路
KR101165428B1 (ko) 구동 회로 및 이를 포함하는 구동 장치
JP2006107295A (ja) レギュレータ

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180017138.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11765559

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011765559

Country of ref document: EP