激光加工装置

摘要

提供一种用于使从激光加工装置输出的脉冲光的功率稳定的技术。激光加工装置(100)具有：光放大光纤(1、8)，其利用激发光来放大种子光；种子LD(2)，其用于发生脉冲状的种子光；激发LD(3、9A、9B)，其用于发生激发光。激光加工装置(100)基于与从激光加工装置输出的激光相关的条件，能够改变不发生种子光的非发光期间内的激发光的条件。控制装置(20)通过控制驱动器(22、23A、23B)来改变非发光期间内的激发光的条件。由此，不管非发光期间多长，都能够使从激光加工装置输出的脉冲光的能量稳定。

权利要求

1.一种激光加工装置，输出用于被加工物的加工的激光，其特征在于，具有：种子光源，其用于发生脉冲状的种子光，

激发光源，其用于发生激发光，

光放大光纤，其用于引导上述种子光和上述激发光，利用上述激发光来放大上述种子光，并放出在放大中不使用的上述激发光，存储部，其用于预先存储上述激发光的控制条件，控制部，其按照在上述存储部中存储的上述控制条件，对上述激发光源进行控制；

检测器，其用于检测从上述光放大光纤输出的上述激发光的强度，修正部，其用于修正在上述存储部中存储的上述控制条件；以及上述修正部使上述检测器的检测结果在上述控制条件的修正中得以反映，上述控制条件包括预先决定的如下条件，该条件是指，在不发生上述种子光的非发光期间，能够使上述激发光源发生具有实质上与上述光放大光纤放出的能量相等的能量的激发光，上述检测结果基于已从上述光放大光纤输出的上述激发光的强度。

2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，上述种子光源，是发生包括多个光脉冲的脉冲串作为上述种子光的激光光源，上述非发光期间，是在上述种子光源反复发生上述脉冲串的情况下，各上述脉冲串之间的时间。

3.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，在上述非发光期间内的上述激发光的功率比在发生上述脉冲串的发光期间内的上述激发光的功率更小。

4.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，在上述非发光期间内，上述激发光源连续发生上述激发光。

5.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，在上述非发光期间内，上述激发光源周期性地发生上述激发光。

6.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，在上述非发光期间内，上述激发光源在停止了发生上述激发光后再发生上述激发光。

7.如权利要求2至6中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，多个上述光脉冲之间的时间间隔比上述脉冲串之间的时间间隔更短。

8.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，上述种子光源，是反复发生光脉冲作为上述种子光的激光光源，上述非发光期间，是各上述光脉冲之间的时间。

9.如权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，上述激发光源在发生上述种子光之前提高上述激发光的功率，并与上述种子光的发生同步地降低上述激发光的功率。

10.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，上述预先决定的条件为：根据上述激发光的功率及激发时间和上述激光的功率之间的关系，已决定了上述激发光的功率及激发时间。

说明书

激光加工装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种激光加工装置，尤其是涉及对于具有光纤放大器的激光加工装置发出的激光的控制。

背景技术

[0002] 作为利用光纤放大器的MOPA(Master Oscillator and Power Amplifier：主振荡功率放大)方式，提出了使在非发光期间供给至光纤放大器的激发能与在发光期间供给至光纤放大器的能量不同的方案。

[0003] 例如，在JP特开2000-340872号公报(专利文献1)中公开了一种激光制标装置(laser marking device)，该激光制标装置具有连续驱动的第一激发用半导体激光器和脉冲驱动的第二激发用半导体激光器。第一激发用半导体激光器发出的连续光的功率比第二激发用半导体激光器发出的脉冲光的功率低。在信号用半导体激光器不发生(产生)信号光的非发光期间，光放大光纤只借助来自第一激发用半导体激光器的激发光得以激发，而在信号用半导体激光器发生信号光的发光期间，光放大光纤借助来自第一及第二激发用半导体激光器的激发光得以激发。上述激发方法的目的在于防止如下现象：在刚刚开始发光之后的输出脉冲的能量极端变大的现象；相反地，到输出脉冲的功率到达规定值为止所需的时间长的现象。

[0004] 另外，例如，在JP特开平3-242627号公报(专利文献2)公开了一种光通信用多级光放大装置。在该装置中，激发用光源被与信号光(种子光)同步脉冲驱动。这样的驱动方式的目的在于降低ASE(Amplified SpontaneousEmission：放大自发辐射)。

[0005] 现有技术文献(专利文献)

[0006] 专利文献1：JP特开2000-340872号公报。

[0007] 专利文献2：JP特开平3-242627号公报。

[0008] 发明要解决的课题

[0009] 就专利文献1所公开的结构而言，若第一激发用半导体激光器发出的连续光的功率不恰当，则存在刚刚开始发光之后的输出脉冲的能量极端地变大的可能性，或者到输出脉冲的能量达到规定的功率为止所需的时间长的可能性。若刚刚开始发光之后的输出脉冲的能量不稳定，则激光加工(其例子之一为印字，但并不仅限定于此)的质量变差。例如，在随着激光加工条件的变更而改变了输出脉冲的重复频率、功率等条件的情况下，容易发生这样的问题。

[0010] 同样地，就专利文献2所公开的结构而言，信号光会消耗供给至光放大光纤的激发能。然而，信号光不可能消耗全部激发能，所以一部分激发能残留在光纤内。未被消耗的激发能作为ASE而逐渐从光放大光纤出射。若激发光脉冲的间隔不同，则在发出激发光脉冲的时刻残留在光放大光纤内的激发能不同。因此，在激发期间所达到的激发能，根据激发光脉冲的间隔而不同。激发能改变，则输出功率也变化。

[0011] 图11A及图11B是用于说明在采用专利文献1及专利文献2所公开的光放大时可能会发生的问题的图。图11A是示出了在输出脉冲光的重复期间短的情况下的输出脉冲光的功率的图。图11B是示出了在输出脉冲光的重复期间长的情况下的输出脉冲光的功率的图。

[0012] 参照图11A及图11B，通过对激发用激光器供给驱动电流，激发用激光器能够发生激发光。通过使激发光入射至光放大光纤，能够对光放大光纤供给激发能。在光放大光纤内蓄积激发能的时间就是光放大光纤的激发时间，该激发时间相当于对激发用激光器供给驱动电流的时间。

[0013] 在将信号光输入至光放大光纤时，蓄积在光放大光纤内的激发能被消耗。断开激发用激光器的驱动电流的处理与产生信号光同步，所以停止向光放大光纤供给激发能也与产生信号光同步。由于从光放大光纤出射ASE光，所以在停止供给激发能的期间，蓄积在光放大光纤内的激发能逐渐减少。

[0014] 停止供给激发能的期间越长，则在激发开始时刻残留在光放大光纤内的激发能变得越少。从图11A和图11B之间的比较结果可知，脉冲光的重复周期越长，则在激发开始时刻残留在光放大光纤内的激发能变得越少。

[0015] 不管重复期间是否不同，只要是激发条件(具体地说是激发用激光器的驱动电流的大小、供给期间等)相同，则输出光的功率会变化。重复期间越短则输出光的功率变得越大，重复期间越长则输出光的功率变得越小。因此，例如在激光与从外部不定期地输入至激光加工装置的触发信号同步地被输出的情况下，其输出光的功率难以保持规定值。

[0016] 进而，用作为激发用激光器的半导体激光器一般带有用于计测输出功率的功能。因此，激发用半导体激光器采用恒定电流驱动。然而，由于激发用半导体激光器的阈值(振荡开始电流值)随着环境温度或老化而变化，所以即使是采用恒定电流驱动，激发用半导体激光器输出的激发光的功率也会发生变化。由于激发光的功率变化，所以激光加工装置的加工质量也发生变化。即，由于环境温度或激发用半导体激光器的老化，激光加工装置的加工质量可能会发生变化。

发明内容

[0017] 本发明的目的在于，提供一种用于使激光加工装置输出的脉冲光的功率稳定的技术。

[0018] 用于解决课题的手段

[0019] 对本发明进行归纳，则本发明是一种输出用于被加工物的加工中的激光的激光加工装置，其具有：光放大光纤，其利用激发光来放大种子光；种子光源，其用于发生(产生)脉冲状的种子光；激发光源，其用于发生激发光；存储部，其用于预先存储激发光的控制条件；控制部，其按照在存储部中存储的控制条件，对激发光源进行控制。控制条件包括预先决定的如下条件，该条件是指，在不发生种子光的非发光期间，能够使激发光源发生具有实质上与光放大光纤放出的能量相等的能量的激发光。

[0020] 优选地，种子光源，是发生包括多个光脉冲的脉冲串作为种子光的激光光源。非发光期间，是在种子光源反复发生脉冲串的情况下，各脉冲串之间的时间。

[0021] 优选地，在非发光期间内的激发光的功率比在发生脉冲串的发光期间内的激发光的功率更小。

[0022] 优选地，在非发光期间内，激发光源连续地发生激发光。

[0023] 优选地，在非发光期间内，激发光源周期性地发生激发光。

[0024] 优选地，在非发光期间内，激发光源在停止发生激发光后再发生激发光。

[0025] 优选地，多个光脉冲之间的时间间隔比脉冲串之间的时间间隔更短。

[0026] 优选地，种子光源，是反复发生光脉冲作为种子光的激光光源。在非发光期间，是各光脉冲之间的时间。

[0027] 优选地，激发光源在发生种子光之前提高激发光的功率，并与种子光的发生同步地降低激发光的功率。

[0028] 优选地，预先决定的条件为：根据激发光的功率及激发时间和激光的功率之间的关系，已决定了激发光的功率及激发时间。这样，根据预先决定的条件，能够对激光的功率进行开环控制(open-loop control)。另外，也可以将预先决定的条件作为目标值来进行闭环控制(close-loop control)。

[0029] 优选地，激光加工装置还具有：检测器，其用于检测从光放大光纤输出的激发光；修正部，其用于修正在存储部中存储的控制条件。修正部使上述检测器的检测结果在上述控制条件的修正中得以反映。

[0030] 优选地，激光加工装置还具有：检测器，其用于检测从光放大光纤输出的光的强度；修正部，其用于修正在存储部中存储的控制条件。修正部使检测器的检测结果在控制条件的修正中得以反映。

[0031] 发明效果

[0032] 若采用本发明，则能够使从激光加工装置输出的加工用脉冲光的功率稳定。

附图说明

[0033] 图1是示出了本发明第一实施方式的激光加工装置的结构例的图。

[0034] 图2A～图2D是示出了图1所示的光放大光纤的结构的一例的图。

[0035] 图3是图1所示的控制装置的功能框图。

[0036] 图4是用于说明第一实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。

[0037] 图5A及图5B是用于说明第二实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。

[0038] 图6是用于说明第三实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。

[0039] 图7是用于说明第四实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。

[0040] 图8是第五实施方式的激光加工装置的整体结构图。

[0041] 图9A及图9B是示出了图8所示的峰值(crest value)检测器检测到的脉冲的波形例的图。

[0042] 图10是图8所示的控制装置的功能框图。

[0043] 图11A及图11B是用于说明在采用专利文献1及专利文献2所公开的光放大时可能会发生的问题的图。

[0044] 图12A～图12C是示出了从第一实施方式的激光加工装置输出的脉冲光的实际功率的波形图。

具体实施方式

[0045] 下面，参照附图，对该发明的实施方式进行详细说明。此外，对附图中的相同或相当的部分标注了相同的附图标记，并不再重复其说明。

[0046] 本说明书中的术语“脉冲串”，表示在时间轴上以某一时间间隔排列的多个光脉冲。另外，本说明书中的术语“LD”，表示半导体激光器。

[0047] [第一实施方式]

[0048] 图1是示出了本发明第一实施方式的激光加工装置的结构例的图。参照图1，激光加工装置100具有二级放大型的激光放大器。详细地说，激光加工装置100具有光纤1、8，种子LD2，激发LD3、9A、9B，隔离器4、6、11，带通滤光器(BPF)7，合束器5、10，端盖12，驱动器21、22、23A、23B。由这些要素构成二级放大型的激光放大器。激光加工装置100还具有泵浦光滤除器(Pump-dump)13、受光元件15、激光束扫描机构14、控制装置20、输入部25。

[0049] 光纤1、8是一种光放大光纤，具有添加有作为光放大成分的稀土类元素的芯部、设置在该芯部的周围的包层部。添加在芯部中的稀土类元素的种类并不受特别的限定，例如可以采用Er(铒)、Yb(镱)、Nd(钕)等。在以下的说明中，假设稀土类元素采用Yb。

[0050] 光纤1、8的各自例如可以是在芯部的周围设置有一层包层部的单包层光纤，也可以是在芯部的周围设置有两层包层部的双包层光纤。另外，光纤1、8可以是相同结构(例如，单包层光纤)的光纤，也可以是具有不同结构的光纤(例如，单包层光纤和双包层光纤)的组合。

[0051] 图2A～图2D是示出了图1所示的光放大光纤的结构的一例的图。图2A及图2B是单包层光纤的一例的剖视图，分别示出了光纤的沿着与延伸方向垂直的方向及平行的方向的截面。参照图2A及图2B，单包层光纤包括：芯部31，其添加有稀土类元素；包层部32，其设置在芯部31的周围，而且其折射率比芯部31的折射率低。包层部32的外表面被外皮34覆盖。

[0052] 图2C及图2D是双包层光纤的一例的剖视图，分别示出了光纤的沿着与延伸方向垂直的方向及平行的方向的截面。参照图2C及图2D，双包层光纤具有：芯部35，其添加有稀土类元素；第一包层部36，其设置在芯部35的周围，而且其折射率比芯部35的折射率低；第二包层部37，其设置在第一包层部36的周围，而且其折射率比第一包层部36的折射率低。第二包层部37的外表面被外皮38覆盖。

[0053] 返回图1，种子LD2是一种发出种子光的激光光源。种子光的波长例如为选自1000～1100nm的范围内的波长。驱动器21向种子LD2反复施加脉冲状的电流来对种子LD2进行脉冲驱动。即，种子LD2发出脉冲状的种子光。

[0054] 种子LD2发出的种子光通过隔离器4。隔离器4实现如下功能：只使一个方向的光透过，并遮断从与该光相反的方向入射的光。在本发明的实施方式中，隔离器4使来自种子LD2的种子光透过，并遮断来自光纤1的返回光。由此，能够防止来自光纤1的返回光入射至种子LD2。在来自光纤1的返回光入射至种子LD2的情况下，种子LD2可能会受到损伤，但通过设置隔离器4，能够防止发生这样的问题。

[0055] 激发LD3是一种发出用于使添加在光纤1的芯部中的稀土类元素的原子得以激发的激发光的激发光源。在稀土类元素为Yb的情况下，激发光的波长例如为940±10nm。驱动器22用于驱动激发LD3。

[0056] 合束器5使来自种子LD2的种子光与来自激发LD3的激发光相结合后入射至光纤1。

[0057] 入射至光纤1的激发光被芯部所含有的稀土类元素的原子吸收，以使其原子得以激发。若来自种子LD2的种子光在光纤1的芯部传递，则被激发的原子借助种子光引起受激辐射，所以种子光得以放大。即，光纤1利用激发光来放大种子光。

[0058] 在光纤1为单包层光纤的情况下，种子光和激发光均入射至芯部。与此相对，在光纤1为双包层光纤的情况下，种子光入射至芯部，激发光入射至第一包层部。双包层光纤的第一包层部发挥激发光的波导(waveguide)的功能。入射至第一包层部的激发光在第一包层部内传递的过程中，激发光通过芯部的模式使得芯部中的稀土类元素激发。

[0059] 隔离器6使被光纤1放大过的从光纤1发出的种子光(光脉冲)通过，并遮断返回至光纤1的光。

[0060] 带通滤光器7，使从光纤1输出的光的光脉冲包括峰值波长的波长范围内的光通过，并除去与该波长范围不同的其他波长范围内的光。

[0061] 激发LD9A、9B发出用于使光纤8的芯部所含有的稀土类元素的原子得以激发的激发光。驱动器23A、23B分别驱动激发LD9A、9B。

[0062] 在图1所示的结构中，第一级的激发LD的数目为1个，第二级的激发LD的数目为2个，但激发LD的数目并不仅限定于这些值。

[0063] 合束器10使通过了带通滤光器7的光脉冲与来自激发LD9A、9B的激发光相结合后入射至光纤8。借助与光纤1的光放大作用相同的作用，利用激发光来放大入射至光纤8的光脉冲。

[0064] 光纤8不仅出射已被放大的光脉冲，而且也放出未用于光放大中而残留下来的激发能。泵浦光滤除器13从光纤8发出的光中分离出激发光。此外，从输出光中分离出激发光的手段并不仅限定于泵浦光滤除器13，也可以采用对不同波长的透过(反射)率不同的元件，例如所谓的分色镜(dichroicmirror)。受光元件15接收从输出光中分离出的激发光，并输出表示该激发光的强度的信号。即，泵浦光滤除器13及受光元件15用于计测从第二级光纤放大器输出的激发光。

[0065] 隔离器11使来自泵浦光滤除器13的光脉冲通过，并遮断返回至光纤8的光。通过了隔离器11的光脉冲从隔离器11所附带的光纤的端面出射至大气中。端盖12是为了防止在峰值功率高的光脉冲从光纤出射至大气中时光纤的端面和大气之间的界面受到损伤而设置的。

[0066] 激光束扫描机构14利用来自激光放大器的出射光，在二维方向上进行扫描。虽未图示，但激光束扫描机构14例如可以具有准直透镜、电流扫描仪(Galvano scanner)及fθ透镜等，其中，上述准直透镜用于将作为来自端盖12的出射光的激光束的直径调整为规定大小；上述电流扫描仪利用通过准直透镜后的激光束，在二维方向上对加工对象物50的表面进行扫描；上述fθ透镜用于对激光束进行汇聚。利用激光L即来自激光加工装置100的输出光在二维方向上对加工对象物50的表面进行扫描，由此，对以金属等作为原材料的加工对象物50的表面进行加工。例如，在加工对象物50的表面上打出(marking)由文字、图形等构成的信息。

[0067] 控制装置20通过控制驱动器21、22、23A、23B及激光束扫描机构14，来综合控制激光加工装置100的动作。输入部25例如接收来自用户的信息(例如，在加工对象物50的表面上打出的文字、记号等信息)，并将接收到的该信息发送至控制装置20。控制装置20例如基于来自输入部25的信息来控制驱动器21、22、23A、23B的动作开始及动作结束，并在使驱动器21、22、23A、23B动作的期间(换言之，激光放大器发出光的期间)，控制激光束扫描机构14的动作。

[0068] 控制装置20是例如借助执行规定程序的个人计算机来实现的。输入部25只要是用户能够输入信息的装置即可，并没有特别的限定，例如可以采用鼠标、键盘、触摸面板等。

[0069] 种子LD、激发LD、隔离器、带通滤光器等的特性，可能会随温度而变化。因此，优选激光加工装置具有用于使这些元件保持恒定的温度的温度控制器。

[0070] 在使激光从激光加工装置100输出的情况下，驱动器21驱动种子LD2发生(产生)脉冲状的种子光。在种子LD2反复发生种子光的情况下，种子光的重复频率取决于驱动器21供给至种子LD2的脉冲电流的重复频率。由控制装置20来控制驱动器21所输出的脉冲电流的重复频率。

[0071] 控制装置20通过控制驱动器22、23A、23B，来改变激发LD3、9A、9B发出的激发光的功率。激发LD3、9A、9B输出与分别由驱动器22、23A、23B供给的驱动电流相对应的功率的激发光。由控制装置20来控制各驱动器22、23A、23B输出的驱动电流的大小。

[0072] 在激光加工装置100反复发生输出光脉冲的情况下，激发LD3、9A、9B不仅在发生种子光脉冲的发光期间发生激发光，而且在不发生种子光脉冲的非发光期间也发生激发光。控制装置20控制各驱动器22、23A、23B，使得该非发光期间内的激发光功率基于与来自激光加工装置100的输出光相关的条件而变化。

[0073] 具体地说，控制装置20基于与输出光相关的条件，控制非发光期间内的激发光功率(换言之，驱动器供给至激发LD的驱动电流)。该条件至少包括与输出光的功率相关的条件。通过控制非发光期间内的激发光功率，如后所述那样能够使输出光的功率稳定。

[0074] 此外，在该实施方式中，非发光期间内的激发光功率比发光期间内的激发光功率更小。在非发光期间内，控制装置20使各驱动器22、23A、23B的输出减弱，使得各驱动器22、23A、23B供给至激发LD的驱动电流变小。

[0075] 控制装置20预先存储激发LD用驱动器22、23A、23B的控制条件，并按照该条件来控制驱动器22、23A、23B。该控制条件是通过预备实验求出的，控制装置20存储与该控制条件相关的数据。

[0076] 控制装置20基于受光元件15检测到的激发光的功率，对基于预先存储的数据的控制条件进行修正。即，控制装置20执行与非发光期间内的激发光功率相关的反馈控制。通过该反馈控制，进一步能够使来自激光加工装置的输出光的功率稳定。

[0077] 图3是图1所示的控制装置的功能框图。参照图3，控制装置20具有存储部201、条件设定部202、种子LD控制部203、功率检测部204、修正部205、激发LD控制部206。图3所示的结构，可以利用硬件(电子电路)来实现，也可以利用软件来实现。

[0078] 存储部201将与种子光及激发光相关的条件，与来自激光加工装置的输出光(下面，简单称之为“输出光”)的条件相关联地进行存储。该存储内容例如包括激发光功率及激发时间相对于输出光的功率的关系、种子光的脉冲宽度相对于输出光的脉冲宽度的关系等。将这些关系，例如按照表(table)、函数、映射图(map)等各种形式来存储在存储部201中。

[0079] 条件设定部202基于输入至输入部25的信息及在存储部201存储的条件，对种子LD及激发LD的驱动条件进行设定。例如，从输入部25输入激光加工装置输出的光的峰值功率。条件设定部202根据该峰值功率、在存储部201中存储的激发光功率及激发时间和输出光的功率之间的关系，对激发光功率及激发时间进行设定。另外，例如，从输入部25输入激光加工装置输出的光的重复频率。条件设定部202根据该重复频率来设定种子光脉冲的重复频率。

[0080] 此外，上述说明，是对在存储部201中存储的信息及条件设定部202所设定的条件的例示。条件设定部202只要是如下结构即可，该结构是指，基于经由输入部25输入的信息及在存储部201中存储的信息，对种子LD及激发LD的初始驱动条件进行设定的结构。

[0081] 种子LD控制部203按照条件设定部202所设定的条件，对用于驱动种子LD2的驱动器21进行控制。驱动器21按照种子LD控制部203的控制，对种子LD2供给驱动电流。

[0082] 功率检测部204基于来自受光元件15的信号，检测泵浦光滤除器13在从光纤1、8输出的光中分离出的激发光的功率。受光元件15从泵浦光滤除器13接收激发光，输出表示该激发光的强度的信号。功率检测部204基于来自受光元件15的信号的强度，检测由泵浦光滤除器13分离出的激发光的功率。

[0083] 修正部205对条件设定部202所设定的激发LD的驱动条件进行修正。具体地说，修正部205使功率检测部204的检测结果在存储于存储部201中的激发LD的驱动条件上得以反映，由此对与非发光期间内激发LD3、9A、9B发出的激发光的功率相关的条件进行修正。

[0084] 激发LD控制部206按照由条件设定部202设定且由修正部205修正过的条件，对用于驱动激发LD3的驱动器22、用于驱动激发LD9A的驱动器23A及用于驱动激发LD9B的驱动器23B进行控制。驱动器22、23A、23B各自按照激发LD控制部206的控制，向对应的激发LD供给驱动电流。

[0085] 在本发明的实施方式中，成批控制驱动器22、23A、23B(例如，使驱动电流同时变化)。因此，在各实施方式的说明中，将激发LD3、9A、9B作为一个激发LD来综合说明。同样地，在以后的说明中，关于因激发光入射至各光纤1、8而蓄积在各光纤内的激发能，也作为蓄积在一跟光纤内的激发能来综合说明。

[0086] 图4是用于说明第一实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。参照图4，种子LD以周期tprd反复发生种子光脉冲。在第一实施方式中，发光期间是指，发生包含2以上规定数目的种子光脉冲的脉冲串的期间；非发光期间是指，不发生该脉冲串的期间。此外，脉冲串所包含的多个脉冲之间的时间间隔即周期tprd比非发光期间更短。

[0087] 激发LD输出的激发光为连续光。激发光功率取决于供给至激发LD的驱动电流。即，如图4所示，激发光功率的变化与供给至激发LD的驱动电流的变化相对应。

[0088] 种子光脉冲在光放大光纤的内部得到激发能而得以放大，最终从激光加工装置输出而成为输出光。在种子光的放大过程中，激发能在种子光的放大中未被全部消耗，所以一部分激发能残留在光放大光纤内。在发光期间内，激发光(CW光)入射至光放大光纤，所以借助激发光来供给的激发能被追加在残留于光放大光纤内的激发能中。由于接下来发生的种子光被放大，所以激发能被消耗且其一部分残留于光放大光纤内。在发生种子光脉冲的期间，在光放大光纤内重复着激发能的消耗及追加。

[0089] 未被利用于种子光脉冲的放大中而残留在光放大光纤内的激发能，以ASE光的形式放出。在第一实施方式中，在非发光期间内，激发LD持续地供给与从光放大光纤放出的能量同等的激发能(激发光功率)。

[0090] 若在非发光期间内供给至光放大光纤的能量比从光放大光纤放出的能量更大，则蓄积在光放大光纤内的激发能在非发光期间内增加。因此，在发光开始时刻从激光加工装置输出的脉冲光的功率变大。

[0091] 相反，若在非发光期间内供给至光放大光纤的能量比从光放大光纤放出的能量更小，则蓄积在光放大光纤内的激发能减少。因此，在发光开始时刻从激光加工装置输出的脉冲光的功率变小，而且到输出光的功率达到规定级别(level)为止所需的时间变长。

[0092] 图12A～图12C是示出了第一实施方式的激光加工装置输出的脉冲光的实际功率的波形图。如图12A所示，如果非发光期间内的激发LD驱动电流值过小，则发光开始时刻的输出脉冲光的功率变小，而且到该脉冲光的功率达到规定级别为止所需的时间变长。相反，如图12B所示，如果非发光期间内的激发LD驱动电流值过大，则发光开始时刻的输出脉冲光的功率变大。通过将非发光期间内的激发LD驱动电流值设定为恰当的值，能够如图12C所示那样从发光开始时刻起使输出脉冲光的功率稳定。

[0093] 根据第一实施方式，在非发光期间内，激发LD持续地供给与从光放大光纤放出的能量同等的激发能(激发光功率)。由此，不管非发光期间多长，在该非发光期间内都能够使蓄积于光放大光纤内的激发能稳定。因此，能够使接下来的发光期间开始时的输出光的功率变得与上一次发光期间内的输出光的功率相同。

[0094] 若采用第一实施方式，则即使非发光期间的长度变化，也能够使输出光的功率稳定。由此，能够实现高质量的加工。

[0095] 进而，在第一实施方式中，也可以基于受光元件15检测到的激发光的功率来控制与非发光期间内激发LD输出的激发光相关的条件。具体地说，利用受光元件15来检测从光纤8放出的激发光，并基于该受光元件15接收到的激发光的功率来控制激发光的功率。通过这样的反馈控制，进一步能够使从激光加工装置输出的输出光的功率稳定。

[0096] [第二实施方式]

[0097] 第二实施方式在激发光功率的控制方面与第一实施方式不同。具体地说，在第二实施方式中，执行用于使激发LD与种子光脉冲同步的调制激发。

[0098] 此外，第二实施方式的激光加工装置的整体结构与图1所示的结构相同。进而，控制装置20的结构与图3所示的结构相同。因此，下面不再重复对第二实施方式的激光加工装置的结构的详细说明。

[0099] 图5A及图5B是用于说明第二实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。图5A是用于说明调制激发的图。图5B是用于说明CW激发的图。

[0100] 参照图5A，在调制激发中，调制供给至激发LD的驱动电流与种子LD发生种子光的定时(timing，时机)同步。在种子光的重复频率低(例如为10kHz左右以下)的情况下，为了使输出光功率稳定，这样的激发方法是行之有效的。此外，在图5A的例子中，激发时间幅度tw比种子光脉冲的发生周期tprd更短。在该例子中，发光期间是指，发生种子光脉冲的期间，非发光期间是指，不发生种子光脉冲的期间。

[0101] 期间T是指，在非发光期间内，使以ASE光的形式从光放大光纤放出的激发能与通过从激发LD入射的激发光来供给至光放大光纤的激发光的能量相同的期间。通过使蓄积于光放大光纤内的激发能在期间T内大致保持恒定，能够在周期tprd变化的情况下也使输出光功率稳定。

[0102] 另一方面，参照图5B，在CW激发的情况下，对激发LD进行恒定电流驱动。激发时间幅度tw，相当于在CW激发的情况下能够使输出光的功率恒定的最低重复周期tprd。即，可以将CW激发认为是如下激发方法：在图5A所示的调制激发中，实质上将期间T变为零时的激发方法。

[0103] 在第二实施方式中，使激发时间幅度tw及激发LD的驱动电流值I固定而反复发生种子光。在第二实施方式中，基于与输出光相关的条件，对激发LD的激发时间幅度tw及驱动电流值等，使得在激光加工装置刚刚发出输出光之后，残留在光放大光纤内的激发能不发生变化。

[0104] 在调制激发的情况下，不受周期tprd的影响，能够使输出脉冲光的功率稳定。因此，例如在激光加工装置与外部输入信号同步地发出输出光的情况下等，即使发出输出光的时间间隔变动，也能够使输出光的功率稳定。

[0105] 进而，若采用第二实施方式，则通过缩短周期tprd，能够将激发方法从调制激发切换至CW激发。即使在CW激发的情况下，也能够使输出光的功率稳定。若采用第二实施方式，则不管采用哪一激发方法都能够得到具有大致相同的功率Po的输出光，从而能够使加工质量稳定。

[0106] [第三实施方式]

[0107] 第三实施方式在非发光期间内的激发光功率的控制方法上与第一实施方式不同。但是，在第三实施方式中也对非发光期间内的激发光功率进行控制，使得蓄积在光放大光纤内的激发能在非发光期间内稳定。

[0108] 第三实施方式的激光加工装置的整体结构与图1所示的结构相同。进而，控制装置20的结构与图3所示的结构相同。因此，下面不再重复对第三实施方式的激光加工装置的结构的详细说明。

[0109] 图6是用于说明第三实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。参照图6及图4，在第三实施方式中，在非发光期间内，对激发LD进行脉冲驱动。在这一点上，第三实施方式与第一实施方式不同。非发光期间内的激发光功率的平均值在第三实施方式中和第一实施方式中相同。因此，若采用第三实施方式，则与第一实施方式同样地，不管非发光期间多长，都能够使蓄积在光放大光纤内的激发能稳定。即，在接下来的发光期间开始时，能够使输出光的功率与上一次发光期间内的功率相同。

[0110] 在控制装置20的存储部201中预先存储有非发光期间内的激发LD驱动电流脉冲的占空比。基于在存储部201中存储的值，激发LD控制部206对驱动器22、23A、23B进行控制(参照图3)。进而，修正部205可以根据受光元件15检测到的激发光的强度，对驱动电流脉冲的占空比进行修正。在这样的情况下，能够使蓄积于光放大光纤内的激发能在非发光期间内更加稳定，从而能够使输出光的功率更加安定。

[0111] [第四实施方式]

[0112] 在第四实施方式中，基本上以与第一实施方式同样的方式对种子LD及激发LD进行驱动。但是，非发光期间比第一实施方式长。第四实施方式在非发光期间内的激发LD的控制方面与第一实施方式不同。

[0113] 第四实施方式的激光加工装置的整体结构与图1所示的结构相同。进而，控制装置20的结构与图3所示的结构相同。因此，下面不再重复对第四实施方式的激光加工装置的结构的详细说明。

[0114] 图7是用于说明第四实施方式的种子LD及激发LD的动作的图。参照图7，如果非发光期间长，则设置向激发LD停止供给驱动电流的期间。Tpr，表示蓄积在光放大光纤内的激发能达到光放大光纤应保持的激发能的级别所需的时间。该级别，相当于在发光期间内利用光放大光纤对种子光进行放大后残留于光放大光纤内的激发能。

[0115] 在第四实施方式中，在比基准时刻提前了时间Tpr的时刻开始驱动激发LD，其中，该基准时刻为种子光脉冲串中的第一个脉冲的发生时刻。在发光期间开始时，能够发生规定功率的输出光脉冲。如果非发光期间长，则通过设置向激发LD停止供给驱动电流的期间，例如能够获得降低激光加工装置的消耗电力的效果。

[0116] [第五实施方式]

[0117] 图8是第五实施方式的激光加工装置的整体结构图。参照图8及图1，激光加工装置100A和激光加工装置100的不同点在于，激光加工装置100A还具有耦合器(coupler)16、受光元件17、峰值检测器18。

[0118] 耦合器16对从第一级激光放大器经由带通滤光器7输出的脉冲光的功率进行分支(分流)。借助耦合器16，从带通滤光器7输出的脉冲光能量的一部分变为输入至受光元件17的光。受光元件17从耦合器16经由光纤19来接收光，并输出强度与该光的功率相对应变化的信号。

[0119] 峰值检测器18检测受光元件17的输出信号的峰值，并将其检测结果发送至控制装置20。峰值检测器18例如包括采样电路、A/D变换器、放大器等，但其结构并不受到特别的限定。

[0120] 控制装置20利用由峰值检测器18检测到的脉冲峰值，求出发光期间内的第一次脉冲的峰值和脉冲的功率稳定的稳态下的脉冲峰值之间的差分。然后，控制装置20控制非发光期间内的激发光功率以使该峰值的差分变为零，以此执行激发光功率的反馈控制。由此，能够使从激光加工装置输出的输出光的功率稳定。

[0121] 图9A及图9B是示出了图8所示的峰值检测器所检测的脉冲的波形例的图。图9A是示出了发光期间内的第一次脉冲的峰值比稳态下的脉冲的峰值高的状态的波形图。在这样的情况下，控制装置20降低激发光功率以使低减峰值的差分ΔV1变为零。具体地说，控制装置20控制驱动器22，使得非发光期间内驱动器22供给至激发LD3的驱动电流变小。

[0122] 图9B是示出了发光期间内的第一次脉冲的峰值比稳态下的脉冲的峰值低的状态的波形图。在这样的情况下，控制装置20也降低激发光功率以使峰值的差分ΔV2变为零。具体地说，控制装置20控制驱动器22，使得非发光期间内驱动器22供给至激发LD3的驱动电流变大。

[0123] 图10是图8所示的控制装置的功能框图。参照图10及图3，在第五实施方式中，修正部205接收峰值检测器18检测到的脉冲峰值，并使作为峰值检测器18的检测结果的脉冲峰值反映在存储部201所存储的激发LD的驱动条件的修正。具体地说，修正部205计算发光期间内的第一次脉冲的峰值和稳态下的脉冲峰值之间的差分，并修正与非发光期间内的激发光功率相关的条件，以使该差分变为零。激发LD控制部206按照修正部205修正过的条件，控制驱动器22、23A、23B。

[0124] 在图8所示的结构中，峰值检测器18检测从第一级激光放大器输出的脉冲光的峰值。修正部205基于峰值检测器18的检测结果，对驱动器22的控制条件进行变更。

[0125] 就具有多级激光放大器的激光加工装置而言，能够将用于检测脉冲光的功率的检测器设置为多级中的任一级。因此，在图8所示的结构中，也可以将受光元件17及峰值检测器18配置为能够检测从第二级光纤放大器输出的脉冲光的功率。

[0126] 若采用第五实施方式，则与第一实施方式同样地，能够使构成输出光的脉冲串所包含的脉冲的功率稳定。另外，在温度等环境变化的情况下，即使是未改变供给至激发LD的电流，激发光功率也可能会变化。根据第五实施方式，则检测从光纤放大器输出的脉冲光的功率，并基于该检测结果，对非发光期间内的激发光功率进行反馈控制。由此，即使在温度等环境变化的情况下，也能够使输出光的功率稳定。

[0127] 这次公开的实施方式在所有的方面应视为例示，而不可视为限定。本发明的范围不是通过上述的说明来示出而是通过权利要求书的范围来示出的，应该包括与权利要求书等同的含义及该范围内的所有变更。