[發明專利]高功率脈沖光產生裝置

有效

• 申請號: 201280034919.1
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN103650262A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 中居道弘
• 申請（專利權）人: 株式會社藤倉
• 主分類號: H01S3/131
• 分類號: H01S3/131;H01S3/0941
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術領域

本發明涉及使用半導體激光器作為光放大器的激發光源，將從脈沖光源射出的脈沖光在上述光放大器內放大并射出的高功率脈沖光產生裝置，尤其涉及適用于激光加工的高功率脈沖光產生裝置。

本申請基于2011年7月20日向日本申請的特愿2011-158847號主張優先權，并在這里引用其內容。

背景技術

一般而言，作為具有脈沖光放大功能的高功率脈沖光產生裝置，具備作為脈沖光源而使用的光振蕩器、和對從光振蕩器輸出的脈沖光進行放大的光放大器，并使用了光纖輸出的半導體激光器（Laser?Diode：LD）作為光放大器激發用的光源的裝置較多。另外，大多情況下，光放大器激發用的LD（以下記為激發LD）具備電阻值小、精度高的作為電阻器的分流型恒流驅動電路，通常被附屬的驅動器（Driver）控制成激發LD的輸出恒定。然而，在這樣的對激發LD進行驅動的電路中，按照輸出電流在1sec-1hr的期間恒定的方式進行最佳化。因此，大多被設計成驅動電路的響應時間為1msec以上，難以使從激發LD射出的輸出光以高速開啟-關閉（ON-OFF）。

另一方面，為了容易實現使用了恒壓電路的電源電路或者電力供給電路的設備中的低損耗化，應用了能夠脈沖驅動激發LD的開關元件的恒壓電路也已被使用。如現有技術文獻所記載那樣，還公知有一種通過對驅動電流進行脈沖驅動來進行控制，以使激發LD的輸出波形成為脈沖狀的方法（例如參照專利文獻1、專利文獻2）。

并且，例如專利文獻3～專利文獻5公開了在高功率脈沖光產生裝置中，為了高效地放大從光振蕩器射出的脈沖光（以下稱為振蕩脈沖光）而對激發LD進行脈沖驅動的技術。另外，還公知有一種使激發LD的驅動電流值的波形以脈沖狀變化，使脈沖激光光源的信號頻率和激發LD的脈沖輸出的頻率同步來提高增益的技術。

在進行實際的激光加工的情況下，通常反復進行下述動作：在某一時間持續射出從高功率脈沖光產生裝置輸出的加工用的脈沖光（以下稱為輸出脈沖光），然后，在使脈沖光的輸出暫時停止之后，再次射出脈沖光。

這里，將從高功率脈沖光產生裝置持續進行輸出脈沖光的出射的狀態稱為開啟（ON）狀態，將從高功率脈沖光產生裝置停止輸出脈沖光的出射的狀態稱為停止（OFF）狀態。這樣的高功率脈沖光產生裝置的開啟狀態和關閉狀態的切換通常通過將產生用于對光放大器進行激發的脈沖光（以下稱為激發用脈沖光）的激發部（激發LD）的脈沖狀驅動電流接通-斷開（ON-OFF）來進行。因此，在激發部中沒有流動脈沖狀驅動電流的狀態下，高功率脈沖光產生裝置成為關閉狀態，如果激發部中流過脈沖狀驅動電流，則高功率脈沖光產生裝置成為開啟狀態。其中，激發用脈沖光與脈沖狀驅動電流同步，一般，激發用脈沖光的脈沖狀驅動電流的各脈沖的脈沖寬度恒定，另外，通常激發用脈沖光的脈沖寬度與輸出脈沖光的脈沖寬度相比會被設定得足夠長。

在使用了這樣的脈沖驅動的高功率脈沖光產生裝置的情況下，當從關閉狀態切換至開啟狀態時，會發生剛切換之后的高功率脈沖光產生裝置內的光放大器的每一個脈沖的增益變小，然后，按每個脈沖增益漸漸變大而達到穩態的增益這一現象。另外，當為了縮短增益達到穩態為止的時間而想要提高剛向開啟狀態切換后的脈沖中的光放大器的增益時，有時剛切換后的脈沖的增益變得過大而導致過沖（over?shoot）。

如以上那樣，在剛將高功率脈沖光產生裝置從關閉狀態向開啟狀態切換后，存在光放大器的每一個脈沖的增益不穩定，高功率脈沖光產生裝置的輸出脈沖光的每一個脈沖的功率不穩定這一問題。

其中，在本發明中，將如以上那樣在將高功率脈沖光產生裝置從關閉狀態向開啟狀態切換之后，到輸出脈沖光的功率穩定化為止的期間稱為過渡期間，將在過渡期間內按輸出脈沖光的每個脈沖發生功率的變動的現象稱為過渡現象。

尤其在將高功率脈沖光產生裝置作為激光加工裝置的光源使用的情況下，上述那樣的過渡期間內的輸出脈沖光的功率變動是增大激光加工中的加工質量或者加工度等加工特性的偏差的主要原因。因此，需要在過渡期間內不進行激光加工而使裝置待機。另外，這樣的待機時間使激光加工裝置的工作效率低下。

然而，在上述任何一個專利文獻中，都完全沒有考慮在將高功率脈沖光產生裝置從關閉狀態向開啟狀態切換時，抑制因過渡現象造成的輸出脈沖光的脈沖功率的變動。因此，在現有的高功率脈沖光產生裝置中，當被從關閉狀態向開啟狀態切換時，難以從剛切換之后便獲得脈沖功率一致的輸出脈沖光。因此，無法避免因上述那樣的待機期間而導致高功率脈沖光產生裝置的工作效率低下的情況。