(57)【要約】【課題】種光源から任意の繰り返し周波数および任意のパルス幅で出力されるパルス光の出射および出射停止を切換える構成において、出射開始時に、所望のピークパワーを有するパルス光を得ることが可能なレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ光源装置１１０は、光増幅媒体（光ファイバ１）を含む光増幅器と、種光源としての半導体レーザ２と、励起光源としての半導体レーザ３とを備える。半導体レーザ２は、予め設定された主照射期間にはパルス光を種光として出射し、予備照射期間には、パルス光のピークパワーよりも小さいパワーを有し、かつ実質的な連続光を種光として出射する。半導体レーザ３は、予備照射期間には、主照射期間に比較して励起光のパワーが小さくなるように励起光を発する。【選択図】図１
2010171131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種光と励起光とが入射された場合に前記種光を増幅可能な光増幅媒体を含む光増幅器と、
前記種光としてのレーザ光を発する種光源と、
前記励起光を発する励起光源とを備え、
前記種光源は、予め設定された主照射期間にはパルス光を前記種光として出射する一方、前記主照射期間と異なる予備照射期間には、前記パルス光のピークパワーよりも小さいパワーを有し、かつ実質的な連続光を前記種光として出射し、
前記励起光源は、前記予備照射期間には、前記主照射期間に比較して前記励起光のパワーが小さくなるように前記励起光を発する、レーザ光源装置。
【請求項２】
前記励起光源は、前記種光が前記連続光から前記パルス光に切換わるよりも先に、前記励起光のパワーを上昇させる、請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記光増幅器は、ファイバ増幅器であり、
前記光増幅媒体は、希土類元素が添加されたコアを含む光ファイバである、請求項１または２に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記光増幅器は、前記光増幅媒体として固体レーザ媒体を含む、請求項１または２に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記種光源は、
前記パルス光を発する第１の光源と、
前記連続光を発する第２の光源とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記パルス光の波長は、前記連続光の波長と異なり、
前記レーザ光源装置は、
前記パルス光および前記連続光の各々の波長に基づいて、前記パルス光および前記連続光波長を分離可能に構成された分離装置をさらに備える、請求項５に記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記種光源は、少なくとも１つの半導体レーザを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記種光源は、
前記種光源から前記種光を周期的に出射可能に構成された出射制御部を含み、
前記出射制御部は、前記種光源から前記パルス光が出射されるときに比較して前記種光の非出射期間を短くすることにより、前記種光として前記連続光を出射する、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記出射制御部は、Ｑスイッチを含む、請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
前記種光源は、固体レーザ共振器をさらに含む、請求項９に記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
前記種光源は、ファイバ共振器をさらに含む、請求項９に記載のレーザ光源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーザ光源装置と、
前記レーザ光源装置から出射された光を加工対象物体に向けて照射するための光学系とを備える、レーザ加工装置。
【請求項１３】
前記レーザ加工装置は、レーザマーキング装置である、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記レーザ加工装置は、レーザトリミング装置である、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記レーザ加工装置は、レーザリペア装置である、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置およびそのレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザマーキング、ドリリングおよび溶接等を代表とするレーザ加工には、高いピークパワーを有するレーザ光を出力可能なレーザ装置が要求される。
【０００３】
従来のレーザ加工装置としては、Ｎｄ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）あるいはＮｄ：ＹＶＯ４結晶を含む固体レーザ共振器を光源とする加工装置がある。このような加工装置では、高いピークエネルギーを有するレーザ光パルスを出力するためにＱスイッチ素子が一般的に用いられる。
【０００４】
Ｑスイッチの代表的な例としては、音響光学（Acoust-Optic）素子を用いたＡＯＱスイッチがある。このＱスイッチ素子は、溶融石英に代表されるＡＯ素子にＲＦ信号（高周波信号）を与えることによって、素子内部にブラッグ回折を生じさせるものである。回折が生じているときレーザ共振が成立するように共振器を構成することによって、回折による光スイッチが実現される。
【０００５】
Ｑスイッチ固体レーザを用いたレーザ加工装置においては、出射開始時の出力パルスのピークパワーが高くなりすぎるために、加工初期部における加工痕が大きくなり、結果として、加工品質が悪化するという問題が発生する可能性がある。この問題を解決するための技術として、たとえば特開２００３−３４７６３６号公報（特許文献１）では、Ｑスイッチ素子に印加するＲＦ信号を変調させることにより、出射開始時のパルスのピークパワーを抑制するという技術が記載されている。
【０００６】
また、高ピークパワーを有するレーザ光を出力させるために、レーザ光を発生させるための共振器と、共振器からのレーザ光を増幅する増幅器とを備えたレーザ光源装置の構成が提案されている。増幅器には、たとえば、種光としての微弱なレーザ光を増幅することにより、高ピークパワーの光を出力するＭＯＰＡ（Master Oscillator and Power Amplifier）方式を採用したものが用いられる。
【０００７】
たとえば、種光源に半導体レーザ（ＬＤ）を用いるとともに、希土類元素がコアにドープされた光ファイバ（一般的に、希土類添加ファイバ等と呼ばれるが、以後においては単に「光ファイバ」と称する場合もある）により構成された増幅器を用いたレーザ光源、およびそのレーザ光源を含むレーザ加工装置が提案されている。
【０００８】
特開２００６−３０５５９７号公報（特許文献２）には、希土類添加ファイバをレーザ媒質とするファイバレーザを備えたレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置では、加工動作の直前に開閉手段を閉じた状態で励起用レーザ光源を駆動することにより、レーザ媒質を、被加工物の加工が可能となる強度の光を発生可能な高励起状態にする。そしてレーザ媒質がその高励起状態になると開閉手段が開放される。これにより、レーザ光が出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３４７６３６号公報
【特許文献２】特開２００６−３０５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
加工対象物へのレーザ加工は、必ずしも連続的に行なわれる（レーザ光を照射し続ける）のではなく、加工と非加工、すなわちレーザ光の照射と非照射とが繰返されることが多い。
【００１１】
レーザ光を発生させるための共振器と、共振器からのレーザ光を増幅する増幅器とを備えたレーザ光源装置の場合、レーザ光を断続的に照射するために、種光源から種光を出射したり、出射を停止したりする必要がある。種光源から種光（パルス光）が出射されていないときに励起光源からの励起光が増幅器内の光増幅媒体（たとえば上記の希土類添加ファイバ）に入射し続けた場合、増幅器からの増幅光の出射開始時において、定常状態に比べてピークエネルギーが大幅に高い増幅光が増幅器から出射される可能性がある。レーザ光源装置をレーザ加工装置に用いる場合には、加工初期部のみ加工痕が大きくなるために加工品質が悪化するという問題が発生することが考えられる。
【００１２】
一方、励起光源からの光出力のオンオフを種光源からの光出力のオンオフと同期させた場合には、増幅器から出射したパルス光のピークパワーの大きさが所望値となるまでにある程度の時間が必要となる。レーザ光源装置をレーザ加工装置に用いる場合には、待ち時間が発生することになる。したがって加工に必要な時間が長くなるという問題が発生する。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、種光源から任意の繰り返し周波数および任意のパルス幅で出力されるパルス光の出射および出射停止を切換える構成において、出射開始時に、所望のピークパワーを有するパルス光を得ることが可能なレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は要約すれば、レーザ光源装置であって、種光と励起光とが入射された場合に種光を増幅可能な光増幅媒体を含む光増幅器と、種光としてのレーザ光を発する種光源と、励起光を発する励起光源とを備える。種光源は、予め設定された主照射期間にはパルス光を種光として出射する。種光源は、主照射期間と異なる予備照射期間には、パルス光のピークパワーよりも小さいパワーを有し、かつ実質的な連続光を種光として出射する。励起光源は、予備照射期間には、主照射期間に比較して励起光のパワーが小さくなるように励起光を発する。
【００１５】
好ましくは、励起光源は、種光が連続光からパルス光に切換わるよりも先に、励起光のパワーを上昇させる。
【００１６】
好ましくは、光増幅器は、ファイバ増幅器である。光増幅媒体は、希土類元素が添加されたコアを含む光ファイバである。
【００１７】
好ましくは、光増幅器は、光増幅媒体として固体レーザ媒体を含む。
好ましくは、種光源は、パルス光を発する第１の光源と、連続光を発する第２の光源とを含む。
【００１８】
好ましくは、パルス光の波長は、連続光の波長と異なる。レーザ光源装置は、パルス光および連続光の各々の波長に基づいて、パルス光および連続光波長を分離可能に構成された分離装置をさらに備える。
【００１９】
好ましくは、種光源は、少なくとも１つの半導体レーザを含む。
好ましくは、種光源は、種光源から種光を周期的に出射可能に構成された出射制御部を含む。出射制御部は、種光源からパルス光が出射されるときに比較して種光の非出射期間を短くすることにより、種光として連続光を出射する。
【００２０】
好ましくは、出射制御部は、Ｑスイッチを含む。
好ましくは、種光源は、固体レーザ共振器をさらに含む。
【００２１】
好ましくは、種光源は、ファイバ共振器をさらに含む。
本発明の他の局面に従うと、レーザ加工装置であって、上記のいずれかに記載のレーザ光源装置と、レーザ装置から出射された光を加工対象物体に向けて照射するための光学系とを備える。
【００２２】
好ましくは、レーザ加工装置は、レーザマーキング装置である。
好ましくは、レーザ加工装置は、レーザトリミング装置である。
【００２３】
好ましくは、レーザ加工装置は、レーザリペア装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、レーザ光源装置から光を出射する場合に、出射開始のタイミングに依存することなく、出射開始時から所望のピークパワーを有するパルス光を得ることができる。
【００２５】
また、本発明によれば、出射開始時から所望のピークパワーを有するパルス光を得ることができるため、高品質のレーザ加工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態に係るレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】光ファイバ１，８，２２１に適用可能なダブルクラッドファイバおよびシングルクラッドファイバの構造の例を示した断面図である。
【図３】本実施の形態に従う種光および励起光の制御を模式的に説明するタイミングチャートである。
【図４】実質的に連続的な光を例示する図である。
【図５】レーザ加工時にレーザ光源装置から出力されるパルス光の理想的な状態を示した図である。
【図６】励起光の光出力（パワー）を一定に保ったまま種光の出射のみ制御した場合の増幅光の光出力を模式的に説明するタイミングチャートである。
【図７】図６に示した増幅光による加工の結果を説明する模式図である。
【図８】図６に示す種光および励起光の制御を実行した場合における、種光の繰り返し周波数と、ファイバ増幅器からの出射開始直後の増幅光のピークパワーとの関係を示した図である。
【図９】予備照射期間における種光のパワーを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。
【図１０】予備照射期間における励起光のパワーを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。
【図１１】励起光パワーの上昇タイミングを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。
【図１２】樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第１の図である。
【図１３】樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第２の図である。
【図１４】樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第３の図である。
【図１５】金属にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第１の図である。
【図１６】金属にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第２の図である。
【図１７】本実施の形態に係るレーザ光源装置の第１の変形例の構成図である。
【図１８】本実施の形態に係るレーザ光源装置の第２の変形例の構成図である。
【図１９】本実施の形態に係るレーザ光源装置の第３の変形例の構成図である。
【図２０】本実施の形態に係るレーザ光源装置の第４の変形例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
図１は、本実施の形態に係るレーザ光源装置、およびそのレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置の構成を示す図である。図１を参照して、レーザ加工装置１００は、レーザ光源装置１１０と、レーザ照射装置１２０とを備える。
【００２９】
レーザ光源装置１１０は、光ファイバ１と、半導体レーザ２，３と、アイソレータ４，６と、結合器５とを備える。
【００３０】
光ファイバ１は、光増幅成分である希土類元素が添加されたコアを有する。希土類元素の種類は特に限定されず、たとえばＥｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｄ（ネオジム）などがある。本実施の形態では、コアに添加された希土類元素はＹｂ（イッテルビウム）である。
【００３１】
一般的に光ファイバでは、コアの周囲に、コアよりも屈折率がわずかに低い（たとえば１％前後程度低い）クラッドが設けられている。本実施の形態では、光ファイバ１には、コアの周囲にクラッドが二重に設けられたダブルクラッドファイバが適用される。ただし、ダブルクラッドファイバに代えて、コアの周囲にクラッドが一重に設けられたシングルクラッドファイバも光ファイバ１に適用可能である。
【００３２】
図２は、光ファイバ１，８，２２１に適用可能なダブルクラッドファイバおよびシングルクラッドファイバの構造の例を示した断面図である。なお光ファイバ８，２２１については後に詳細に説明する。
【００３３】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、ダブルクラッドファイバの延在方向に対してそれぞれ垂直方向および水平方向の断面図である。
【００３４】
図２（Ｃ）および図２（Ｄ）は、シングルクラッドファイバの延在方向に対してそれぞれ垂直方向および水平方向の断面図である。
【００３５】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、ダブルクラッドファイバは、希土類元素が添加されたコア５１Ａと、コア５１Ａの周囲に設けられ、かつコア５１Ａよりも屈折率が低いクラッド（第１クラッド）５２Ａと、クラッド５２Ａの周囲に設けられ、かつクラッド５２Ａよりも屈折率が低いクラッド５３Ａ（第２クラッド）と、被覆５４Ａとを含む。
【００３６】
図２（Ｃ）、図２（Ｄ）を参照して、シングルクラッドファイバは、希土類元素が添加されたコア５１Ｂと、コア５１Ｂの周囲に設けられ、かつコア５１Ｂよりも屈折率が低いクラッド５２Ｂと、クラッド５２Ｂの周囲に設けられる被覆５４Ｂとを含む。
【００３７】
図１に戻り、半導体レーザ２は、種光を発する種光源である。種光の波長はたとえば１０６２±２ｎｍである。後に詳細に説明するように、半導体レーザ２は、種光として、パルス光および、実質的な連続光（以下では単に「連続光」と呼ぶ場合もある）を発する。すなわち半導体レーザ２はパルス発振と連続発振とを切換える。
【００３８】
アイソレータ４は一方向の光のみを透過し、その光と逆方向に入射する光を遮断する。本実施の形態では、アイソレータ４は、半導体レーザ２から発せられる種光を通過させるとともに、光ファイバ１からの戻り光を遮断する。これによって半導体レーザ２に戻り光が入射するのを防ぐことができるので、半導体レーザ２の損傷を防ぐことができる。
【００３９】
半導体レーザ３は、光ファイバ１のコアに添加された希土類元素を励起するための励起光を発する励起光源である。励起光の波長は、光ファイバのコアに添加される希土類元素の種類に応じて定められる。たとえば希土類元素がＹｂである場合、励起光の波長はたとえば９４０±１０ｎｍである。
【００４０】
結合器５は、半導体レーザ２からの種光および半導体レーザ３からの励起光を結合させて光ファイバ１に入射させる。結合器５は、たとえばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）結合器やコンバイナ等を適用できる。
【００４１】
本実施の形態では光ファイバ１はダブルクラッドファイバであるので、半導体レーザ２からの種光はコアに入射する一方で、半導体レーザ３からの励起光はダブルクラッドファイバの第１クラッドに入射する。半導体レーザ３からの励起光は第１クラッドと第２クラッドとの境界面で反射を繰返しながら第１クラッドを伝播する。第１クラッドを伝播する励起光は、コアを通過する際にその一部が希土類元素に吸収される。これにより希土類元素が励起され（基底準位から上位準位に遷移され）、反転分布状態が得られる。この状態において、半導体レーザ２からの種光が光ファイバ１のコアに入射すると、誘導放出が生じる。この誘導放出によって種光（パルス光）が増幅される。
【００４２】
ダブルクラッドファイバの場合、第１クラッドの中に励起光を閉じ込めることによって、コア中の希土類元素に吸収される励起光の吸収量を増やすことができる。これにより光ファイバ１から出力されるパルス光のパワーを高くすることができる。
【００４３】
なお、光ファイバ１がシングルクラッドファイバである場合には、種光および励起光がともにコアに入射される。
【００４４】
アイソレータ６は、光ファイバ１から出力されたパルス光を通過させるとともに光ファイバ１に戻る光を遮断する。
【００４５】
レーザ光源装置１１０は、さらに、バンドパスフィルタ７と、光ファイバ８と、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄと、結合器１０と、アイソレータ１１と、エンドキャップ１２と、コリメータレンズ１３とを備える。
【００４６】
バンドパスフィルタ７は、所定の波長帯の光を通過させるよう構成される。「所定の波長帯」とは、具体的には、光ファイバ１から出力されるパルス光のピーク波長を含む波長帯である。なお、光ファイバ１から自然放出光が放出された場合、その自然放出光はバンドパスフィルタ７により除去される。
【００４７】
光ファイバ８は、希土類元素が添加されたコアを含む。本実施の形態では、光ファイバ８は、光ファイバ１と同様にダブルクラッドファイバである。光ファイバ８の構造は、図２に示したダブルクラッドファイバの構造と同様であるので以後の説明は繰返さない。なお、希土類元素が添加されたコアを有するシングルクラッドファイバを光ファイバ８に用いてもよい。
【００４８】
半導体レーザ９Ａ〜９Ｄは、光ファイバ８のコアに含まれる希土類元素を励起するための励起光を発する励起光源である。本実施の形態では光ファイバ８に対して４個の励起光源が設けられているが、励起光源としての半導体レーザの個数は４個に限定されるものではない。
【００４９】
結合器１０は、バンドパスフィルタ７を通過したパルス光と、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの光とを結合して光ファイバ８に入射させる。バンドパスフィルタ７を通過したパルス光はダブルクラッドファイバ（光ファイバ８）のコアを伝播する。半導体レーザ９Ａ〜９Ｄの光は、ダブルクラッドファイバである光ファイバ８の第１クラッドに入射する。光ファイバ１と同様に、光ファイバ８のコアに含まれる希土類元素は半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの光により励起される。バンドパスフィルタ７を通過したパルス光が光ファイバ８のコアに入射すると、そのパルス光は、希土類元素の誘導放出によって増幅される。
【００５０】
光ファイバ１および８における光増幅作用により、加工対象物５０に対する加工が可能な大きさのピークパワーを有するパルス光が得られる。なお、バンドパスフィルタ７が設けられていない場合、光ファイバ１から放出される自然放出光が光ファイバ８に入射する可能性がある。その自然放出光が光ファイバ８により増幅されることによって、加工に用いられるパルス光の増幅率が低下する。光ファイバ１から放出される自然放出光をバンドパスフィルタ７により除去することによって、パルス光を高効率で増幅できる。
【００５１】
アイソレータ１１は光ファイバ８から出力されるパルス光を通過させるとともに、光ファイバ８に戻る光を遮断する。アイソレータ１１を通過したパルス光は、アイソレータ１１に付随する光ファイバの端面から大気中に出力される。エンドキャップ１２は、ピークパワーの高いパルス光が光ファイバから大気中に出力される際に光ファイバの端面と大気との境界面で生じるダメージを防止するために設けられる。
【００５２】
コリメータレンズ１３は、エンドキャップ１２から出力されたパルス光の空間的な大きさ（ビーム径）を所定の大きさに調整する。コリメータレンズ１３を通ったパルス光はレーザ照射装置１２０に入射する。
【００５３】
このように、レーザ光源装置１１０は、種光源としての半導体レーザ２、励起光源としての半導体レーザ３、種光と励起光とが入射された場合に種光を増幅可能な光増幅媒体（光ファイバ１，８）を含む光増幅器とを備える。図１に示した構成によれば、光増幅器は、希土類添加ファイバ（光ファイバ１，８）を含むファイバ増幅器である。なお、図１に示した構成によれば、ファイバ増幅器が２段に配置される。ただし、ファイバ増幅器の数は２に限定されず、１でもよいし、３以上でもよい。
【００５４】
レーザ照射装置１２０は、走査装置１４と、集光レンズ１５とを備える。走査装置１４は、入射された光を少なくとも１次元方向に走査する。本実施の形態では、走査装置１４は、入射された光を二次元方向に操作可能である。なお、このような走査装置としては、たとえばガルバノミラー、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナなどを用いることができる。
【００５５】
集光レンズ１５は走査装置１４からのパルス光を集光する。集光されたパルス光（レーザ光Ｌ）は加工対象物５０の表面に照射される。これにより加工対象物５０が加工される。
【００５６】
本実施の形態では、レーザ加工装置１００をレーザマーキング装置として用いる。加工対象物５０の表面には、文字や図形等からなる情報がパルス光によって印字（マーキング）される。
【００５７】
レーザ加工装置１００は、さらに、制御部２０と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２５と、信号発生回路３０と、ドライバ３２，３３，３４Ａ〜３４Ｄを含む。信号発生回路３０は、ファンクションジェネレータ３０Ａと、パルスジェネレータ３０Ｂとを含む。
【００５８】
制御部２０は、信号発生回路３０およびドライバ３２，３３，３４Ａ〜３４Ｄを制御することにより、半導体レーザ２，３，９Ａ〜９Ｄを制御する。なお走査装置１４は制御部２０により制御されてもよいし、制御部２０とは異なる制御装置により制御されてもよい。
【００５９】
パーソナルコンピュータ２５は、レーザ加工の制御に関する情報をユーザから受付けて、その制御情報を制御部２０に送信する。このような制御情報としては、パルス光の走査速度および繰り返し周波数、加工対象物の材質（金属、樹脂等）などである。
【００６０】
ファンクションジェネレータ３０Ａは、所望の波形および／または所望の周波数を有する信号電圧を発生させる。パルスジェネレータ３０Ｂは、半導体レーザ２を駆動するための指示を制御部２０およびファンクションジェネレータ３０Ａにより発生された信号電圧に応じて、ドライバ３２を制御するための制御電圧を発生させる。
【００６１】
半導体レーザ２をパルス発振させる場合、所定の繰り返し周波数および所定のデューティ比を有する信号がパルスジェネレータ３０Ｂからドライバ３２に送られる。ドライバ３２はこの信号に応じた駆動電流を半導体レーザ２に供給する。これにより半導体レーザ２はパルス発振して、パルス光を種光として出射する。パルス光の繰返し周波数はたとえば１０（ｋＨｚ）〜１（ＭＨｚ）の範囲内の適切な値に定められ、パルス幅はたとえば５〜１００（ｎｓ）の範囲内の適切な値に定められる。
【００６２】
半導体レーザ２を連続発振させる場合、強度が実質的に一定である信号がパルスジェネレータ３０Ｂからドライバ３２に送られる。ドライバ３２はこの信号に応じた駆動電流を半導体レーザ２に供給する。これにより半導体レーザ２は連続発振して、連続光を種光として出射する。
【００６３】
さらに、ドライバ３２は、半導体レーザ２の連続発振時およびパルス発振時において、駆動電流の大きさを異ならせる。たとえばパルスジェネレータ３０Ｂが半導体レーザ２の連続発振時およびパルス発振時に信号の強度を変化させるとともに、ドライバ３２がその信号を増幅することによって、駆動電流を変化させることが可能になる。
【００６４】
ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄは、制御部２０からの指示に応じて半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄに駆動電流をそれぞれ供給する。ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄの各々は、対応する半導体レーザを連続発振させるように駆動電流を印加する。これにより半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄは励起光として連続光を出射する。
【００６５】
さらに、ドライバ３３，３４Ａ〜３４Ｄは、制御部２０からの指示に応じて、駆動電流の大きさを変化させる。これにより、半導体レーザ３，９Ａ〜９Ｄの各々から出力される励起光のパワーが変化する。
【００６６】
このように、制御部２０、信号発生回路３０およびドライバ３２により、半導体レーザ２からの種光の出射開始および終了のタイミングが制御されるとともに、種光の種類（パルス光または実質的な連続光のいずれか）、パルス光の繰返し周波数、パルス光のデューティ比、パルス光のピークパワー、および連続光のパワーが制御される。同様に、制御部２０およびドライバ３３により、半導体レーザ３からの励起光の出射開始および終了のタイミングが制御されるとともに、励起光のパワーが制御される。同様に、制御部２０およびドライバ３４Ａ〜３４Ｄにより、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄからの励起光の出射開始および終了のタイミングが制御されるとともに、励起光のパワーが制御される。
【００６７】
なお、図１には示していないが、半導体レーザの温度を制御するための温度コントローラが各半導体レーザに対応して設けられていてもよい。温度コントローラを用いて半導体レーザの温度を安定させることにより半導体レーザの出力を安定させることができる。さらに、バンドパスフィルタ７および／またはアイソレータ６に対応して温度コントローラが設けられていてもよい。
【００６８】
図３は、本実施の形態に従う種光および励起光の制御を模式的に説明するタイミングチャートである。
【００６９】
図３および図１を参照して、時刻ｔ１以前の期間および時刻ｔ２以後の期間においては、加工対象物５０に対するレーザ加工が行なわれる。これらの期間においては、種光源から種光としてパルス光が出力されるとともに、励起光源から励起光として連続光が出力される。これにより光ファイバ１，８は、種光を増幅する。
【００７０】
図３では、種光のピークパワーをＰ１ｓと示し、励起光のパワーをＰ１ｅと示し、光ファイバ１，８により増幅された光（増幅光）のピークパワーＰ１ａと示す。なお、「種光源」とは図１に示す半導体レーザ２に対応し、「励起光源」は図１に示す半導体レーザ３、９Ａ〜９Ｄを総括的に示したものである。ただし図３中の「励起光源」を半導体レーザ３とし、「増幅光」を光ファイバ１から出射された光とした場合にも以下の説明は成立する。
【００７１】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間においては、加工対象物５０に対するレーザ加工は実行されない。この期間においては、種光源から、実質的に連続的な光が種光として出射されるとともに、そのピークパワーがＰ１ｓからＰ２ｓに低下する。
【００７２】
一方、励起光源は、種光源からの種光が、パルス光から実質的に連続的な光に変化するのと同期して、連続光のパワーをＰ１ｅからＰ２ｅに低下させる。すなわち時刻ｔ１において励起光源は、励起光のパワーを低下させる。
【００７３】
ただし励起光源は、種光源からの種光が、実質的に連続的な光からパルス光に変化するよりも先に、励起光のパワーをＰ２ｅからＰ１ｅに上昇させる。図３に示すように、励起光のパワーは、時刻ｔ３において、Ｐ２ｅからＰ１ｅに上昇する。したがって励起光のパワーがＰ２ｅである期間は時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間となる。半導体レーザ３、９Ａ〜９Ｄの各々は、互いに同期して励起光のパワーを上昇および低下させる。
【００７４】
増幅光のパワーは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間においては、Ｐ２ａとなり、時刻ｔ１以前および時刻ｔ３以後においてはＰ１ａとなる。
【００７５】
以下では、種光源からパルス光が出射される期間を「主照射期間」と称し、種光源から実質的に連続的な光が照射される期間を「予備照射期間」と称する。主照射期間には、レーザ加工が可能となるパワー（Ｐ１ａ）を有する増幅光が光ファイバ８から出力される。この主照射期間は、レーザ光源装置１１０の照射条件によって予め設定される。予備照射期間は、ある主照射期間の前の期間である。
【００７６】
次に、予備照射期間において種光源から出射される「実質的に連続的な光」について具体的に説明する。
【００７７】
図４は、実質的に連続的な光を例示する図である。
図４（Ａ）は、予備照射期間における種光の波形例を示す図である。図４（Ａ）を参照して、種光は時間軸に対してパワーが連続的に推移する光である。
【００７８】
図４（Ｂ）は、予備照射期間における種光の別の波形例を示す図である。この例では、種光はパルス光である。ただし、パルス光の繰り返し周波数は、主照射期間における種光の繰り返し周波数に比べて著しく大きい。したがって、予備照射期間におけるパルス光の時間間隔は、主照射期間におけるパルス光の時間間隔に比べて著しく小さくなる。したがって、予備照射期間における種光は、連続的とみなすことが可能な光となる。
【００７９】
また、図示しないが、パルス光のデューティ比（パルス光の出射の周期に対する出射期間の比）を大きくすることによって、実質的に連続的な光を種光源から出力してもよい。デューティ比を大きくすることによってパルス光の非出射期間を短くできるので、実質的に連続的な光を得ることができる。
【００８０】
このように「実質的に連続的な光」とは、時間軸に対してパワーが連続的に推移する（パワーが一定あるいは連続的に変化する）光を含む。さらに、「実質的に連続的な光」とは、時間軸に対してパワーが不連続に推移したとしても、その不連続期間が、種光としてパルス光が出射されているときの不連続期間に比較して極めて短くなるパルス光を含む。
【００８１】
図５は、レーザ加工時にレーザ光源装置から出力されるパルス光の理想的な状態を示した図である。
【００８２】
図５を参照して、レーザ加工の開始時に、加工トリガ信号（たとえば制御部から出力される）がオン状態になる。これにより、レーザ光源装置からパルス光、すなわち増幅光が出射される。理想的な状態では、加工トリガ信号からの遅延なくパルス光が出力されるとともに、加工開始時からパルス光のピークパワーが安定する。さらに、加工トリガ信号のオフ期間の長さにかかわらず、加工開始時からパルス光のピークパワーが安定する。
【００８３】
このようにパルス光が出射されることによって、加工時間および非加工時間の長さにかかわらず、パワーが安定したパルス光（レーザ光）を加工開始時から遅延なく出力できるので、高品質の加工を行なうことが可能になる。
【００８４】
本実施の形態では、励起光を光増幅媒体（光ファイバ）に入射させることにより、光増幅媒体を励起状態にする。いわば光増幅媒体にエネルギーを蓄積する。励起状態の光増幅媒体に種光を入射することにより、光増幅媒体は、蓄積したエネルギーの一部を光として放出する。これにより、種光が増幅される。
【００８５】
図５に示すように、レーザ光を断続的に照射するためには、種光源から種光を出射したり出射を停止したりする必要がある。しかしながら、種光源からの種光の出射および出射停止のみ制御する場合には、次に説明する問題が発生しうる。
【００８６】
図６は、励起光の光出力（パワー）を一定に保ったまま種光の出射のみ制御した場合の増幅光の光出力を模式的に説明するタイミングチャートである。
【００８７】
図６を参照して、時刻ｔ１１以前の期間および時刻ｔ１２以後の期間において、加工対象物５０に対するレーザ加工が行なわれる。これらの期間においては、ピークパワーＰｓを有するパルス光が種光源から出射されるとともに、パワーＰｅを有する励起光が励起光源から出射される。光増幅媒体（希土類添加ファイバ）を含む光増幅器は、種光を増幅することによりピークパワーＰａを有する増幅光（パルス光）を出射する。
【００８８】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間においては、種光源からの種光の出射が停止される。ただし励起光源からの励起光の出射が継続される。この期間において、光増幅媒体にエネルギーが蓄積される。この状態で光増幅媒体に種光が入射した場合、光増幅媒体から放出されるエネルギーが大きくなる。したがって、増幅光の出射の開始直後（時刻ｔ１２）において、ピークパワーが極端に大きなパルス光（以後、ジャイアントパルス（略称：ＧＰ）と呼ぶ）が光増幅器から出力される。
【００８９】
図７は、図６に示した増幅光による加工の結果を説明する模式図である。図７を参照して、スポットＳＰ１〜ＳＰ５は、高いピークエネルギーを有する増幅光が物体表面に照射されたことにより形成されるスポットである。スポットＳＰ１からスポットＳＰ５への方向が加工進行方向、すなわち、増幅光の走査方向である。
【００９０】
スポットＳＰ１は、光増幅器からの出射が開始された直後のパルス光により加工対象物表面に形成された加工痕である。図６に示されるように、出射開始直後のパルス光のピークエネルギーは、定常状態のパルス光のピークエネルギー（図６におけるＰａに対応）に比較して著しく大きい。このため、スポットＳＰ１の直径ｄ１が他のスポットの直径（たとえばスポットＳＰ２の直径ｄ２）に比べ著しく大きくなる。このように物体表面が加工された場合には、加工精度の低下等、加工品質につながる問題が発生する可能性がある。
【００９１】
図８は、図６に示す種光および励起光の制御を実行した場合における、種光の繰り返し周波数と、ファイバ増幅器からの出射開始直後の増幅光のピークパワーとの関係を示した図である。
【００９２】
図８を参照して、ピークパワーの基準（１００％）は、繰り返し周波数を７０ｋＨｚに設定した場合における出射開始直後のパルス光のピークパワーとした。また、種光の非照射期間（図６において、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間に対応）を約５０μｓとした。この基準は、便宜上、上記のように定めたものであり、基準の設定はこのように限定されるものではない。繰り返し周波数が高くなるほど、ファイバ増幅器からの出射開始直後のパルス光のピークパワーは高くなる。
【００９３】
再び図３を参照して、本実施の形態では、予備照射期間において、種光は実質的な連続光となる。さらに、予備照射期間における種光のパワーは、主照射期間における種光のピークパワーよりも小さい。さらに、予備照射期間における励起光のパワーは、主照射期間における励起光のピークパワーよりも小さい。
【００９４】
予備照射期間における励起光のパワーを、主照射期間における励起光のピークパワーよりも小さくすることによって、光ファイバ１，８におけるエネルギーの蓄積を抑制する。さらに、本実施の形態では、予備照射期間において、実質的に連続的な光を種光として光ファイバ１，８に入射させる。光ファイバ１，８は、種光の入射により増幅光を出射する。これにより光ファイバ１，８は蓄積されたエネルギーの一部を放出する。これにより光ファイバ１，８に蓄積されるエネルギーが増加し続けるのを抑制できる。
【００９５】
これにより、本実施の形態では、予備照射期間において、光ファイバに蓄積されるエネルギーが大きくなりすぎるのを抑制できる。したがって、主照射期間の開始時において、ファイバ増幅器からジャイアントパルスが出射されることを抑制できる。
【００９６】
さらに、予備照射期間においては、種光として実質的に連続的な光が光ファイバ１（および８）に入射される。これにより、予備照射期間にピークパワーが比較的高いパルス光がファイバ増幅器から出射されることを回避できる。本実施の形態では、予備照射期間においてもファイバ増幅器から増幅光が出射される。予備照射期間にファイバ増幅器から出射された増幅光のピークエネルギーが高い場合、加工対象物の表面が加工される可能性がある。予備照射期間における種光を実質的に連続的な光とすることによって、予備照射期間にファイバ増幅器から出射される光のパワーを抑制できる。したがって、加工対象物表面に対して不要な加工がなされるのを回避できる。
【００９７】
さらに、本実施の形態では、種光が実質的な連続光からパルス光に切り換わるに先立って、励起光のパワーが高められる。主照射期間の開始時において光ファイバ１，８に蓄積されるエネルギーが小さすぎると、主照射期間の開始時に出射されるパルス光のピークパワーが、必要な大きさ（たとえば加工に十分な大きさ）に達していない可能性がある。本実施の形態によれば、予め励起光のパワーを上昇させることによって、光ファイバ１，８にエネルギーを適切に蓄積できるので、所望の大きさのパワー（たとえば加工に十分な大きさのパワー）を有するパルス光を得ることができる。
【００９８】
＜照射条件について＞
図９は、予備照射期間における種光のパワーを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。なお励起光のパワーは、主照射期間と予備照射期間とで同じとした。
【００９９】
図９において、「ＣＷレベル」とは、主照射期間における種光のパワーに対する、予備照射期間の種光のパワーの比である。ＣＷレベルが０％の場合には、種光が出力されていない。これは、図６に示した種光および励起光の制御が実行された状態を示す。
【０１００】
増幅光の波形図（「全体」と示す）を参照すると、ＣＷレベルが０％の場合には、主照射期間の開始直後の増幅光のピークエネルギーが、それ以後のピークエネルギーに比較して著しく大きくなることが分かる。ＣＷレベルがパワー比が１５％〜２０％の間の値において、増幅光のピークエネルギーを主照射期間の開始直後から安定させることができる。
【０１０１】
また、予備照射期間における増幅光の波形を拡大した図（図中「部分（予備照射）」と示す）を参照すると、ＣＷレベルが高くなるにつれて、予備照射期間における増幅光のパワーが大きくなることが分かる。
【０１０２】
図１０は、予備照射期間における励起光のパワーを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。なお、予備照射期間における種光のパワーは、主照射期間における種光のパワーの１５％とした。すなわちＣＷレベルは１５％である。
【０１０３】
図１０を参照して、「励起光レベル」とは、主照射期間の励起光のパワーに対する、予備照射期間の励起光のパワーの比である。励起光レベルを大きくするに従って、主照射期間の開始直後における増幅光のパワーが大きくなる。ただし、励起光レベルが大きくなると、予備照射期間における増幅光のパワーも大きくなる。
【０１０４】
図１１は、励起光パワーの上昇タイミングを変化させたときの増幅光のパワーの変化を示す図である。なお、ＣＷレベルは、１５％とした。また励起光レベルは７５％とした。
【０１０５】
図１１を参照して、種光が実質的に連続的な光からパルス光に切り換わる時点を基準として、その基準時点から励起光パワーを上昇させるまでの遅延時間を−４０μｓ、−２０μｓ、０μｓ、＋２０μｓ、＋４０μｓに設定した。遅延時間が負であることは、種光が連続光からパルス光に切り換わるよりも先に励起光のパワーが上昇することを意味する。遅延時間を負方向に変化させることによって主照射期間の開始時における増幅光のピークパワーを大きくできる。一方、遅延時間を正方向に変化させることによって、主照射期間の開始時における増幅光のピークパワーを小さくできる。
【０１０６】
このように、予備照射期間における種光および励起光のパワー、ならびに、励起光の上昇のタイミングを制御することによって、主照射期間の開始時に光増幅器から出力される増幅光のパワーを制御することが可能である。
【０１０７】
これにより、レーザ光源装置から出射されるレーザ光（増幅光）を用いてレーザ加工を行なう場合において、高品質の加工を実現することができる。
【０１０８】
＜パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響について＞
図１２は、樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第１の図である。
【０１０９】
図１３は、樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第２の図である。
【０１１０】
図１４は、樹脂にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第３の図である。
【０１１１】
図１２〜図１４を参照して、加工対象物である樹脂は、具体的にはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）である。図１２〜図１４の「ＧＰ波高値」とは、主照射期間の開始時における増幅光のピークパワーを、定常状態における増幅光（パルス光）のピークパワーの比として表わしたものである。
【０１１２】
図１２は、ＧＰ波高値が２００％の場合、２２０％の場合、２８０％の場合および４００％の場合のマーキング結果を示す。波高値が高くなるに従って、大きなドットが形成される領域が長くなる傾向が得られる。
【０１１３】
図１３および図１４は、ＧＰ波高値が１００％、５０％、７０％、８０％、１１０％、１２０％、１３０％の各場合におけるマーキング結果を示す。７０％および５０％では、樹脂表面のドットがかすれた状態となっている。ＧＰ波高値が８０％、１１０％、１２０％および１３０％の場合には、このようなドットがかすれた状態は発生していない。
【０１１４】
図１５は、金属にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第１の図である。図１６は、金属にパルス光を照射した場合における、パルス光のピークエネルギーの加工結果への影響を示す第２の図である。
【０１１５】
図１５および図１６を参照して、加工対象物である金属は、具体的にはアルミニウムである。図１５は、ＧＰ波高値が１００％の場合、６０％、３０％、２５％の各場合におけるマーキング結果を示す。ＧＰ波高値が低下するに従って、マーキングが不十分となる。図１６は、ＧＰ波高値が１４０％、２００％、２８０％の各場合におけるマーキング結果を示している。ピークパワーが著しく高い場合（たとえば２００％および２８０％の場合）には、加工痕が大きくなる。この場合には、加工品質への影響が大きくなると考えられる。
【０１１６】
なお、増幅光のピークエネルギーは、主照射期間の開始時から安定していることが好ましいが、必ずしもこのように限定される必要はない。増幅光のパルス光のピークエネルギーは、たとえば、最初は大きく、その後、減衰して最終的に安定するよう制御されてもよい。ただし、この場合にはジャイアントパルスが発生しないことが好ましい。また、増幅光のピークエネルギーは、時間とともに立ち上がるように制御されてもよい。
【０１１７】
＜本実施の形態に係るレーザ光源装置の他の構成例＞
以下に説明するレーザ光源装置は、いずれもレーザ加工装置用の光源に用いることが可能である。なお以下の例は、本実施の形態に係るレーザ光源装置の構成例の一部であって、本発明のレーザ光源装置の構成は、図１に示した構成および以下に説明する構成により限定されるものではない。
【０１１８】
図１７は、本実施の形態に係るレーザ光源装置の第１の変形例の構成図である。図１７を参照して、レーザ光源装置１１１は、種光源として、パルス光を発生する半導体レーザ２と、実質的な連続光を発生する半導体レーザ２Ａとを有する。半導体レーザ２から発せられるパルス光の波長と、半導体レーザ２Ａから発せられる連続光の波長とは異なる。
【０１１９】
図１７および図１を参照して、レーザ光源装置１１１とレーザ光源装置１１０との構成の違いを説明する。レーザ光源装置１１１は、半導体レーザ２Ａと、アイソレータ４Ａと、結合器５Ａと、ダイクロイックミラー１６をさらに備える点において、図１に示すレーザ光源装置１１０と相違する。
【０１２０】
主照射期間においては、半導体レーザ２がパルス光を出射する一方で、半導体レーザ２Ａは連続光の出射を停止する。予備照射期間においては、半導体レーザ２Ａが連続光を出射する一方で、半導体レーザ２はパルス光の出射を停止する。半導体レーザ２Ａから出射された連続光はアイソレータ４Ａ、結合器５Ａ，５を介して光ファイバ１に入射する。
【０１２１】
なお、パルス光と連続光との切換は、制御部２０が半導体レーザ２，２Ａに対応するドライバを制御することに実現される。また、半導体レーザ２Ａから出射される光は、たとえば図４に示した波形を有する光である。
【０１２２】
ダイクロイックミラー１６は、特定の波長の光を反射する一方で、その他の波長の光を透過する。この変形例では、上記「特定の波長」は光ファイバ８から出射されるパルス光の波長に設定される。すなわち、半導体レーザ２から出射され、光ファイバ１，８で増幅されたパルス光は、ダイクロイックミラー１６により反射される。このパルス光は、走査装置（図１の走査装置１４に対応）に導かれて加工対象物の加工に用いられる。一方、半導体レーザ２Ａから出射され、光ファイバ１，８で増幅された連続光は、ダイクロイックミラー１６を透過するため、加工対象物には照射されない。したがって、この変形例によれば、予備照射期間に光ファイバから出射された光により加工対象物が加工されることを回避することができる。
【０１２３】
なお、ダイクロイックミラー１６に限らず、波長の違いに基づいてパルス光と連続光とを分離可能な素子を適用可能である。
【０１２４】
図１８は、本実施の形態に係るレーザ光源装置の第２の変形例の構成図である。図１８を参照して、レーザ光源装置１１２は、種光源として、固体レーザ共振器２００を有する。図１８および図１を参照して、レーザ光源装置１１２とレーザ光源装置１１０との構成の違いを説明する。レーザ光源装置１１２は、半導体レーザ２，３、アイソレータ４および結合器５に代えて、固体レーザ共振器２００および光ファイバ１Ａを備える点において図１に示したレーザ光源装置１１０と異なる。
【０１２５】
固体レーザ共振器２００は、レーザ媒質２０１と、励起光源２０２，２０３と、反射ミラー２０４と、出射ミラー２０５と、Ｑスイッチ２０６と、集光レンズ２０７とを含む。
【０１２６】
レーザ媒質２０１は、固体状の媒質であり、たとえばＮｄ：ＹＡＧ結晶である。励起光源２０２，２０３、レーザ媒質２０１を励起するための励起光をレーザ媒質２０１に照射する。Ｑスイッチ２０６は図示しない制御部２０（図１参照）によって周期的にオンオフされる。これにより固体レーザ共振器２００から種光としてパルス光が繰り返して出射される。すなわちＱスイッチ２０６は、種光源から種光を周期的に出射可能に構成された出射制御部である。
【０１２７】
なお、出射ミラー２０５から出射した種光（パルス光）は、集光レンズ２０７により集光されるとともに光ファイバ１Ａに入射する。種光は結合器１０によって、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄから出射された励起光と結合されて光ファイバ８に入射する。これにより固体レーザ共振器２００からの種光が増幅されて光ファイバ８から出射する。この構成においては、光ファイバ８はファイバ増幅器に含まれる光増幅媒体となる。
【０１２８】
Ｑスイッチ２０６がオンオフすることにより、種光としてのパルス光を生成することができる。また、種光の非出射期間がパルス光出射時よりも短くなるようＱスイッチ２０６がオンオフ動作する（たとえばＱスイッチ２０６の動作周波数を高くしたり、デューティ比を変化させたりする）ことにより、実質的に連続的な光を種光として固体レーザ共振器２００から出射することが可能になる。
【０１２９】
図１９は、本実施の形態に係るレーザ光源装置の第３の変形例の構成図である。図１９を参照して、レーザ光源装置１１３は、光増幅器として固体増幅器を含む。図１９および図１８を参照して、レーザ光源装置１１３とレーザ光源装置１１２との構成の違いを説明する。レーザ光源装置１１３は、光ファイバ１Ａ，８、半導体レーザ９Ａ〜９Ｄ、結合器１０、アイソレータ１１およびエンドキャップ１２に代えて固体増幅器２１０を備える点においてレーザ光源装置１１２と異なる。
【０１３０】
固体増幅器２１０は、レーザ媒質２１１と、励起光源２１２，２１３とを含む。
レーザ媒質２１１は、固体状の媒質であり、たとえばＮｄ：ＹＡＧ結晶である。励起光源２１２，２１３は、レーザ媒質２１１を励起するための励起光を出射する。
【０１３１】
励起光源２１２，２１３は、予備照射期間においては励起光のパワーを小さくする一方で、主照射期間においては励起光のパワーを大きくする。さらに、励起光源２１２，２１３は、固体レーザ共振器２００が種光を実質的な連続光からパルス光へと切換えるよりも先に励起光のパワーを上昇させる。たとえば励起光源２１２，２１３は、制御部２０（図１参照）に制御されることにより励起光のパワーを変化させる。制御部２０はＱスイッチ２０６および励起光源２１２，２１３を制御することにより、種光がパルス光から実質的な連続光に切り換わるときに励起光のパワーを低下させるとともに、種光が実質的な連続光からパルス光に切り換わるよりも先に励起光のパワーを上昇させる。
【０１３２】
なお、レーザ媒質２０１，２１２は固体状の媒質に限定される必要はなく、気体（たとえばＣＯ２）あるいは液体の媒質でもよい。
【０１３３】
また、連続発振可能なレーザ共振器を種光源として適用してもよい。この場合、たとえば光を通過させたり遮断させたりすることが可能なもの（たとえばシャッター）を出射制御部として用いることができる。
【０１３４】
また、図１９に示した構成において、種光源である固体レーザ共振器２００を、図１に示す種光源（パルス光および実質的な連続光を切換えて発する半導体レーザ２）あるいは図１７に示した種光源（パルス光を発生する半導体レーザ２と、実質的な連続光を発生する半導体レーザ２Ａ）に置き換えてもよい。
【０１３５】
図２０は、本実施の形態に係るレーザ光源装置の第４の変形例の構成図である。図２０を参照して、レーザ光源装置１１４は、種光源としてファイバ共振器２２０を含む。図２０および図１９を参照して、レーザ光源装置１１４とレーザ光源装置１１３との構成の違いを説明する。レーザ光源装置１１４は、固体レーザ共振器２００に代えて、ファイバ共振器２２０と、アイソレータ２３１と、コリメータレンズ２３２とを含む点において、レーザ光源装置１１３と異なる。
【０１３６】
ファイバ共振器２２０は、光ファイバ２２１と、ファイバブラッググレーティング２２２，２２３と、励起光源２２４と、結合器２２５と、Ｑスイッチ２２６とを含む。
【０１３７】
光ファイバ２２１は、光ファイバ１，８と同様にコアに希土類元素が添加された光ファイバである。ファイバブラッググレーティング２２２，２２３は、光ファイバの内部に形成された回折格子であり、反射ミラー２０４および出射ミラー２０５（図１８参照）とそれぞれ同様の機能を実現する。励起光源２２４は、光ファイバ２２１のコアに含まれる希土類元素を励起するための励起光を出射する。この励起光は、結合器２２５を介して光ファイバ２２１に入射される。Ｑスイッチ２２６をオンオフ制御することにより、ファイバ共振器２２０から種光が出射される。固体レーザ共振器２００と同様に、種光の非出射期間がパルス光出射時よりも短くなるようＱスイッチ２０６がオンオフ動作することによって、実質的に連続的な光を種光としてファイバ共振器２２０から出射することが可能になる。
【０１３８】
なお、図２０の構成において、固体増幅器２１０をファイバ増幅器（たとえば図１に示す光ファイバ１）、および励起光源（たとえば図１に示す半導体レーザ９Ａ〜９Ｄ）に置き換えてもよい。
【０１３９】
このように、種光源は、半導体レーザに限るものではなく、固体レーザ共振器、ファイバ共振器等のレーザ光源を用いることができる。また、光増幅器もファイバ増幅器に限定されず、固体増幅器を用いることができる。なお、種光源と光増幅器との組み合わせは、上記のものに限定されない。図示しないが、たとえばファイバ共振器とファイバ増幅器とを備えるレーザ光源装置も本実施の形態のレーザ光源装置に含まれうる。
【０１４０】
また、本実施の形態では、レーザ光源装置を備えるレーザ加工装置の一態様としてレーザマーキング装置を示した。しかしながら、レーザ光による加工は、マーキングのみに限定されるものではない。すなわち、本発明に係るレーザ光源装置を備えるレーザ加工装置は、レーザマーキング装置に限定されるものではない。たとえばレーザ光を、ドリリング、溶接、切断、熱処理、形状加工、トリミング等に用いることも可能である。したがって、本発明に係るレーザ加工装置を、これらの用途向けのレーザ加工装置にも適用可能である。たとえば、本発明に係るレーザ加工装置として、レーザトリミング装置、フォトマスク等の欠陥修正（リペア）を行なうレーザリペア装置を含めることができる。
【０１４１】
また、本実施の形態では、レーザ光源装置はレーザ加工装置に適用される。ただし本発明に係るレーザ光源装置は、レーザ加工装置のみに用いられるものと限定されない。たとえば、本発明に係るレーザ光源装置を医療装置に適用してもよい。
【０１４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４３】
２，３，９Ａ〜９Ｄ，２Ａ  半導体レーザ、３２，３３，３４Ａ〜３４Ｄ  ドライバ、１，８，１Ａ，２２１  光ファイバ、４，６，４Ａ，１１，２３１  アイソレータ、５，５Ａ，１０  結合器、７  バンドパスフィルタ、１２  エンドキャップ、１３，２３２  コリメータレンズ、１４  走査装置、１５  集光レンズ、１６  ダイクロイックミラー、２０  制御部、２５  パーソナルコンピュータ、３０  信号発生回路、３０Ａ  ファンクションジェネレータ、３０Ｂ  パルスジェネレータ、５０  加工対象物、５１Ａ，５１Ｂ  コア、５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ  クラッド、５４Ａ，５４Ｂ  被覆、１００  レーザ加工装置、１１０〜１１４  レーザ光源装置、１２０  レーザ照射装置、２００  固体レーザ共振器、２０１，２１１  レーザ媒質、２０２，２０３，２１２，２１３，２２４  励起光源、２０４  反射ミラー、２０５  出射ミラー、２０６，２２６  Ｑスイッチ、２０７  集光レンズ、２１０  固体増幅器、２２０  ファイバ共振器、２２２，２２３  ファイバブラッググレーティング、２２５  結合器、ｄ１，ｄ２  直径、Ｌ  レーザ光、ＳＰ１〜ＳＰ５  スポット。
【図１】
2010171131.tif 000003
【図２】
2010171131.tif 000004
【図３】
2010171131.tif 000005
【図４】
2010171131.tif 000006
【図５】
2010171131.tif 000007
【図６】
2010171131.tif 000008
【図７】
2010171131.tif 000009
【図８】
2010171131.tif 000010
【図１７】
2010171131.tif 000011
【図１８】
2010171131.tif 000012
【図１９】
2010171131.tif 000013
【図２０】
2010171131.tif 000014
【図９】
2010171131.tif 000015
【図１０】
2010171131.tif 000016
【図１１】
2010171131.tif 000017
【図１２】
2010171131.tif 000018
【図１３】
2010171131.tif 000019
【図１４】
2010171131.tif 000020
【図１５】
2010171131.tif 000021
【図１６】
2010171131.tif 000022