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公開番号2024169091
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023086284
出願日2023-05-25
発明の名称ファイバレーザ、励起光源ユニット、及び、ファイバアンプの制御方法
出願人株式会社フジクラ,川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類H01S 3/00 20060101AFI20241128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ジャイアントパルスの発生を抑えたファイバレーザ等を実現する。
【解決手段】ファイバレーザ(1)は、MO部(11)、PA部(12)、電圧検出部(12b3)、及び制御部(12b2)を備えている。PA部(12)は、光ファイバ(12a)、励起光源(LD)、コンデンサ(C)、及びスイッチ(SW2)を備えている。電圧検出部(12b3)は、MO部(11)及び励起光源(LD)に電流を供給する直流電源(PS)の電圧を検出する。制御部(12b2)は、電圧検出部(12b3)にて検出された電圧が予め定められた閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したことをトリガーとして、スイッチ(SW2)を開状態に制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＭＯ（Master Oscillator）部と、
希土類元素が添加された光ファイバ、該希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源、該励起光源に並列に接続されたコンデンサ、及び、該励起光源と該コンデンサとを含む閉電流路内に設けられたスイッチを含み、該光ファイバを用いて前記ＭＯ部にて生成されたレーザ光を増幅するＰＡ（Power Amplifier）部と、
前記ＭＯ部及び前記励起光源に電流を供給する直流電源の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部にて検出された電圧が予め定められた閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したことをトリガーとして、前記スイッチを開状態に制御する制御部と、を備えている、
ことを特徴とするファイバレーザ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記ＭＯ部は、希土類元素が添加された光ファイバ、該希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源、及び、該励起光源に並列に接続されたコンデンサを含んでおり、
前記直流電源は、前記ＭＯ部に含まれる前記励起光源及び前記ＰＡ部に含まれる前記励起光源の双方に電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項３】
前記スイッチを開状態に制御してから前記ＰＡ部に含まれる前記励起光源に供給される電流が０Ａになるまでの時間は、１００μ秒以下であり、
前記スイッチを開状態に制御してから前記ＭＯ部に含まれる前記励起光源に供給される電流が０Ａになるまでの時間は、１ｍ秒以上である、
ことを特徴とする請求項２に記載のファイバレーザ。
【請求項４】
前記スイッチは、前記直流電源の負極と前記ＭＯ部の前記励起光源との間の電流路上に設けられた負極側スイッチであり、
前記制御部は、前記電圧検出部にて検出された電圧が前記閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したときに、前記負極側スイッチを開状態に制御する
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のファイバレーザ。
【請求項５】
前記スイッチは、前記直流電源の負極と前記ＭＯ部の前記励起光源との間の電流路上に設けられた負極側スイッチ、及び、前記直流電源の正極と前記ＭＯ部の前記励起光源との間の電流路上に設けられた正極側スイッチであり、
前記制御部は、前記電圧検出部にて検出された電圧が前記閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したときに、前記負極側スイッチ及び前記正極側スイッチの一方又は両方を開状態に制御する、
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のファイバレーザ。
【請求項６】
前記スイッチは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）である、
ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のファイバレーザ。
【請求項７】
希土類元素が添加された光ファイバを含むファイバアンプに用いる励起光源ユニットであって、
前記希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源と、
前記励起光源に並列に接続されたコンデンサと、
前記励起光源と前記コンデンサとの間の電流路上に設けられたスイッチと、
前記励起光源に電流を供給する直流電源の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部にて検出された電圧が予め定められた閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したことをトリガーとして、前記スイッチを開状態に制御する制御部と、を備えている、
ことを特徴とする励起光源ユニット。
【請求項８】
ＭＯ（Master Oscillator）部と、希土類元素が添加された光ファイバ、該希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源、該励起光源に並列に接続されたコンデンサ、及び、該励起光源と該コンデンサとの間の電流路上に設けられたスイッチを含み、該光ファイバを用いて前記ＭＯ部にて生成されたレーザ光を増幅するＰＡ（Power Amplifier）部と、を備えたファイバレーザの制御方法であって、
前記ＭＯ部及び前記励起光源に電流を供給する直流電源の電圧を検出する電圧検出工程と、
前記電圧検出工程にて検出された電圧が予め定められた閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したときに、前記スイッチを開状態に制御する制御工程と、を含んでいる、
ことを特徴とするファイバレーザの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯ部とＰＡ部とを備えるファイバレーザに関する。また、そのようなファイバレーザに用いられる励起光源ユニットに関する。また、そのようなファイバレーザの制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザ加工等に用いられる高出力ファイバレーザとして、ＭＯＰＡ型のファイバレーザが広く用いられている。ＭＯＰＡ型のファイバレーザを開示した文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－８４６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＯＰＡ型のファイバレーザにおいては、ＭＯ部にて生成されたレーザ光をＰＡ部において増幅することによって、高強度のレーザ光を得る。ＰＡ部としては、希土類元素が添加された光ファイバと、その希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源と、を備えたファイバアンプが用いられる。ＰＡ部においては、励起光により励起された希土類元素における誘導放出によってレーザ光の増幅が実現される。
【０００５】
ＭＯＰＡ型のファイバレーザを緊急停止する場合、ＭＯ部からＰＡ部へのレーザ光の供給停止が、ＰＡ部における励起光源から希土類元素への励起光の供給停止に先行することがある。そうすると、励起光のエネルギーは、レーザ光の増幅のために消費されることなく、希土類元素に溜め込まれることになる。励起光のエネルギーが希土類元素に溜め込まれた状態では、ノイズなどがトリガーとなって、希土類元素における誘導放出の連鎖が爆発的に進行することがある。そうすると、超高強度のパルス光がＰＡ部から出力されることになる。このようにしてＰＡ部から出力される超高強度のパルス光は、ジャイアントパルスと呼ばれ、周囲の光学部品などにダメージを与える要因になる。
【０００６】
本願発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジャイアントパルスの発生を抑えたファイバレーザ等を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様１に係るファイバレーザは、ＭＯ（Master Oscillator）部と、希土類元素が添加された光ファイバ、該希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源、該励起光源に並列に接続されたコンデンサ、及び、該励起光源と該コンデンサとを含む閉電流路内に設けられたスイッチを含み、該光ファイバを用いて前記ＭＯ部にて生成されたレーザ光を増幅するＰＡ（Power Amplifier）部と、前記ＭＯ部及び前記励起光源に電流を供給する直流電源の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部にて検出された電圧が予め定められた閾値を上回る状態から下回る状態へと遷移したことをトリガーとして、前記スイッチを開状態に制御する制御部と、を備えている。
【０００８】
上記の構成によれば、ＰＡ部における励起光源から希土類元素への励起光の供給停止をＭＯ部からＰＡ部へのレーザ光の供給停止に先行させることができる。その結果、ジャイアントパルスの発生を抑えることができる。
【０００９】
本発明の態様２に係るファイバレーザにおいては、態様１の構成に加え、前記ＭＯ部は、希土類元素が添加された光ファイバ、該希土類元素を励起させるための励起光を生成する励起光源、及び、該励起光源に並列に接続されたコンデンサを含んでおり、前記直流電源は、前記ＭＯ部に含まれる前記励起光源及び前記ＰＡ部に含まれる前記励起光源の双方に電流を供給する、という構成が採用されている。
【００１０】
上記の構成によれば、ＰＡ部における励起光源から希土類元素への励起光の供給停止を、より確実にＭＯ部からＰＡ部へのレーザ光の供給停止に先行させることができる。その結果、ジャイアントパルスの発生を、より確実に抑えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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