(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御する制御部とを備える光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値に対して第１上限リミッタ値を設定する工程と、
前記第１上限リミッタ値の設定後に、前記フィードバック制御を行うために、前記レーザ出力設定指示値を前記駆動部に出力する工程と、
前記レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、前記第１上限リミッタ値より小さい値であり、かつ該レーザ出力設定指示値に対する上限値となる第２上限リミッタ値を設定する工程と、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記第２上限リミッタ値の設定を無効にする工程と、
を含み、
前記第１上限リミッタ値は、設定される前記光強度の目標値、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記フィードバック制御の制御定数または制御周期、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間から決まる所定の範囲内の値であり、
前記第２上限リミッタ値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記第１上限リミッタ値の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項２】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御する制御部とを備える光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、
前記フィードバック制御を行うために、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を前記駆動部に出力する工程と、
前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したとき、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定する工程と、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記上限リミッタ値の設定を無効にする工程と、
を含み、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記上限リミッタ値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値であることを特徴とする光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項３】
前記フィードバック制御は、少なくとも積分制御を含み、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記積分制御における積分ゲインの偏差の積算値をゼロとし、その後所定の初期値に設定する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項４】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、
前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、
前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、リミッタ処理部と、モニタ判定部とを有する制御部と、
を備え、
前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御を行うために、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するためのレーザ出力設定指示値を出力し、
前記モニタ判定部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定し、
前記リミッタ処理部は、前記レーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、前記第１上限リミッタ値より小さい値であり、かつ前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる第２上限リミッタ値を設定し、前記モニタ判定部が前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記第２上限リミッタ値の設定を無効にし、
前記第１上限リミッタ値は、設定される前記光強度の目標値、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記フィードバック制御の制御定数または制御周期、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間から決まる所定の範囲内の値であり、
前記第２上限リミッタ値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記第１上限リミッタ値の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【請求項５】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、
前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、
前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、経過時間判定部と、リミッタ処理部と、モニタ判定部とを有する制御部と、
を備え、
前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御を行うために、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するためのレーザ出力設定指示値を出力し、
前記モニタ判定部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定し、
前記経過時間判定部は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したか否かを判定し、
前記リミッタ処理部は、前記レーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したとき、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定し、前記モニタ判定部が前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記上限リミッタ値の設定を無効にし、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記上限リミッタ値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【請求項６】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始する工程と、
前記レーザ出力設定指示値が上限リミッタ値に達したとき、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定する工程と、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、
を含み、
前記上限リミッタ値は、設定される前記レーザ出力光の強度の目標値、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記フィードバック制御の制御定数または制御周期、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間から決まる所定の範囲内の値であり、
前記所定の目標指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記上限リミッタ値の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項７】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始する工程と、
前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定する工程と、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、
を含み、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記所定の目標指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項８】
前記フィードバック制御は、少なくとも積分制御を含み、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記積分制御における積算値をゼロとし、その後所定の初期値に設定する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項９】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値として、設定される前記レーザ出力光の強度の目標値に相当する第１設定指示値を出力して、前記電流一定制御モードで制御を開始する工程と、
前記第１設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合には、前記出力するレーザ出力設定指示値を前記第１設定指示値より小さい値である第２設定指示値に変更する工程と、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定されたとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、
を含み、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記第２設定指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項１０】
前記フィードバック制御は、少なくとも積分制御を含み、
前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記積分制御における積算値を所定の初期値に設定する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法。
【請求項１１】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、
前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、
前記励起レーザ光源を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部と、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定するリミッタ処理部と、を有し、
前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始し、
前記レーザ出力設定指示値が上限リミッタ値に達したとき、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定し、
前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行い、
前記上限リミッタ値は、設定される前記光強度の目標値、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記フィードバック制御の制御定数または制御周期、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間から決まる所定の範囲内の値であり、
前記所定の目標指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記上限リミッタ値の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【請求項１２】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、
前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、
前記励起レーザ光源を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部と、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したか否かを判定する経過時間判定部とを有し、
前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始し、
前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定し、
前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行い、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記所定の目標指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【請求項１３】
増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、
前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、
前記励起レーザ光源を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部を有し、
前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、
前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値として、設定される前記レーザ出力光の強度の目標値に相当する第１設定指示値を出力して、前記電流一定制御モードで制御を開始し、
前記第１設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合には、前記出力するレーザ出力設定指示値を前記第１設定指示値より小さい値である第２設定指示値に変更し、
前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行い、
前記所定の時間は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間、前記駆動部の時定数、および前記非発光期間とから決まる所定の範囲内の値であり、
前記第２設定指示値は、前記励起レーザ光源の発光閾値の駆動電流値に相当するレーザ出力設定指示値より大きく、かつ、前記所定の時間の設定により定まる、前記レーザ出力光が出力されたと判定されるまでに低下させることができる駆動電流値の最小値に相当するレーザ出力設定指示値より小さい値である
ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法および光ファイバレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希土類添加光ファイバなどの増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して反射手段を設けて光共振器を形成し、励起光源から増幅用光ファイバに励起光を入力してレーザ発振を行ってレーザ光を出力する光ファイバレーザ装置が開示されている。この種の光ファイバレーザ装置はレーザ加工等に使用される。
【０００３】
この種の光ファイバレーザ装置では、励起光源の立ち上げ時に励起光が増幅用光ファイバに入力されると、増幅用光ファイバにおける増幅媒体の励起状態が過渡的に高まり、尖頭値の高いサージ光が出力される場合がある。被加工物の材料によってはこのようなサージ光により加工が容易になる場合もあるが、材料によっては加工品質が悪化する場合もある。
【０００４】
これに対して、定常動作時の励起光のパワーよりも小さいパワーの励起光を一定時間あらかじめ増幅用光ファイバに入力させておくことで、増幅用光ファイバにおける励起状態が過渡的に高まることを抑え、サージ光の発生を抑制する技術が開示されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８３３７９１号公報
【特許文献２】特許第５３５４９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、低出力期間、出力上昇期間、高出力期間、出力低下期間を設けて、励起光源である半導体レーザの駆動信号を変調することで、駆動電圧が半導体レーザの閾値を緩やかに通過するようにして、光ファイバレーザ装置でのサージ光の発生を防止している。しかしながら、この場合、高出力期間の前に低出力期間、出力上昇期間を設けるため、光ファイバレーザ装置の制御部がレーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間が長くなる。その結果、半導体レーザの変調動作および光ファイバレーザ装置の変調動作が制限され、たとえば非発光期間が短い変調動作が困難になる。また、特許文献２においても、出力パワーフィードバック制御を行う場合において、事前に励起光源の電流一定制御による低出力期間を設けている。そのため、特許文献１と同様に、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間が長くなり、変調動作が制限される。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を調整できる光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法および光ファイバレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御する制御部とを備える光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値に対して第１上限リミッタ値を設定する工程と、前記第１上限リミッタ値の設定後に、前記フィードバック制御を行うために、前記レーザ出力設定指示値を前記駆動部に出力する工程と、前記レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、前記第１上限リミッタ値より小さい値であり、かつ該レーザ出力設定指示値に対する上限値となる第２上限リミッタ値を設定する工程と、前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記第２上限リミッタ値の設定を無効にする工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の光強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御する制御部とを備える光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、前記フィードバック制御を行うために、前記レーザ出力設定指示値を前記駆動部に出力する工程と、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したとき、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定する工程と、前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記上限リミッタ値の設定を無効にする工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、リミッタ処理部と、モニタ判定部とを有する制御部と、を備え、前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御を行うために、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するためのレーザ出力設定指示値を出力し、前記モニタ判定部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定し、前記リミッタ処理部は、前記レーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、前記第１上限リミッタ値より小さい値であり、かつ前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる第２上限リミッタ値を設定し、前記モニタ判定部が前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記第２上限リミッタ値の設定を無効にすることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御部と、経過時間判定部と、リミッタ処理部と、モニタ判定部とを有する制御部と、を備え、前記フィードバック制御部は、前記フィードバック制御を行うために、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するためのレーザ出力設定指示値を出力し、前記モニタ判定部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定し、前記経過時間判定部は、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したか否かを判定し、前記リミッタ処理部は、前記レーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したとき、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定し、前記モニタ判定部が前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記上限リミッタ値の設定を無効にすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始する工程と、前記レーザ出力設定指示値が上限リミッタ値に達したとき、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定する工程と、前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始する工程と、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定する工程と、前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されている光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法であって、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値として、設定される前記光強度の目標値に相当する第１設定指示値を出力して、前記電流一定制御モードで制御を開始する工程と、前記第１設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合には、前記出力するレーザ出力設定指示値を前記第１設定指示値より小さい値である第２設定指示値に変更する工程と、前記検知器の検知結果により前記レーザ出力光が出力されたと判定されたとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部と、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を受け付けて前記駆動部に出力するとともに、前記レーザ出力設定指示値に対する上限値となる上限リミッタ値を設定するリミッタ処理部と、を有し、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始し、前記レーザ出力設定指示値が上限リミッタ値に達したとき、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定し、前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部と、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したか否かを判定する経過時間判定部とを有し、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値を出力して、前記フィードバック制御モードで制御を開始し、前記レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、前記制御モードを前記電流一定制御モードに切り替えるとともに、前記レーザ出力設定指示値を所定の目標指示値に設定し、前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様に係る光ファイバレーザ装置は、増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバの両端のそれぞれに対して設けた反射手段により構成された光共振器と、前記増幅用光ファイバに供給する励起光を出力する励起レーザ光源と、前記励起レーザ光源を駆動する駆動部と、を備える光ファイバレーザと、前記光ファイバレーザから出力されるレーザ出力光の一部を検知する検知器と、前記励起レーザ光源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検知器の検知結果により前記光ファイバレーザからレーザ出力光が出力されたか否かを判定するモニタ判定部を有し、前記検知器が検知した光の強度をもとに前記レーザ出力光の強度が目標値に近づくように前記励起レーザ光源をフィードバック制御するフィードバック制御モードと、前記駆動部に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して前記励起レーザ光源を駆動電流一定制御する電流一定制御モードと、で制御モードが切り替え可能に構成されており、前記レーザ出力光が出力されていない非発光期間に、前記励起レーザ光源が出力する励起光の強度を設定するための前記駆動部に対するレーザ出力設定指示値として、設定される前記光強度の目標値に相当する第１設定指示値を出力して、前記電流一定制御モードで制御を開始し、前記第１設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合には、前記出力するレーザ出力設定指示値を前記第１設定指示値より小さい値である第２設定指示値に変更し、前記モニタ判定部が前記レーザ出力光が出力されたと判定したとき、前記制御モードを前記フィードバック制御モードに切り替える制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を調整できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。
【図２】図２は、制御部のブロック図である。
【図３】図３は、駆動電流一定制御を行った場合のレーザ出力設定指示値とレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図４】図４は、フィードバック制御を行った場合のレーザ出力設定指示値とレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。
【図６】図６は、レーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流および出力光強度の関係を説明する図である。
【図７】図７は、第１上限リミッタ値の設定例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示す各第１上限リミッタ値とこれに対応する出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１上限リミッタ値Ｓｎ１とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、およびレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１上限リミッタ値Ｓｎ２とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、およびレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第１上限リミッタ値Ｓｎ３とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、およびレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、さらに積分演算部で設定される初期値を変更した場合の、図７に示す各第１上限リミッタ値とこれに対応する出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、初期値を変更した場合の、第１上限リミッタ値Ｓｎ１とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、および出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、初期値を変更した場合の、第１上限リミッタ値Ｓｎ２とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、および出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、初期値を変更した場合の、第１上限リミッタ値Ｓｎ３とこれに対応するレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、および出力光強度の波形との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置の制御部のブロック図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置の制御部のブロック図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置の制御部のブロック図である。
【図１７】図１７は、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。
【図１８】図１８は、実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。
【図１９】図１９は、レーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流および出力光強度の関係を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態６に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。
【図２１】図２１は、実施の形態７に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバレーザ装置のサージ光強度の調整方法および光ファイバレーザ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。図１に示すように、光ファイバレーザ装置１Ａは、終端部１１２、光ファイバ１０４、励起光合波器（ＴＦＢ（Tapered  Fiber  Bundle））１０８、ＨＲ１０６、増幅用光ファイバ１０５、ＯＣ１０７、励起レーザ光源１０３、駆動部１０２、制御部１０１、融着接続部１０９、および励起光カットフィルタ１１０、およびＰＤ（Photo  Diode）１１１を備えている。なお、終端部１１２、光ファイバ１０４、励起光合波器１０８、ＨＲ１０６、増幅用光ファイバ１０５、ＯＣ１０７、励起レーザ光源１０３、および駆動部１０２は光ファイバレーザ２Ａを構成している。
【００２２】
終端部１１２は、例えば、ＨＲ１０６からの漏れ光を検出するＰＤ、または、光ファイバを巻回した光減衰部等によって構成されている。光ファイバ１０４は、例えば、シングルモード光ファイバによって構成され、光ファイバレーザ２Ａがレーザ発振するレーザ光をシングルモードで伝播することができる。
【００２３】
増幅用光ファイバ１０５は、例えば、増幅媒体としてのＥｒ（Erbium）、Ｙｂ（Ytterbium）等の希土類のイオンがシングルモードのコアに添加されたＤＣＦ（Double  Clad  Fiber）によって構成されている。なお、ＤＣＦは、クラッドが内側クラッドと外側クラッドとの２層構造になっている。
【００２４】
ＨＲ１０６は、ＨＲ−ＦＢＧ（High  Reflectivity  Fiber  Bragg  Grating）と呼ばれる全反射ファイバグレーティングである。ＨＲ１０６には、光ファイバの屈折率を長手方向に周期的に変化させることによりグレーティングが形成されており、光ファイバレーザ２Ａで発振させるレーザ光の波長において１００％に近い反射率を有する。ＨＲ１０６はＤＣＦによって構成されている。
【００２５】
ＯＣ１０７は、ＯＣ−ＦＢＧ（Output  Coupler  Fiber  Bragg  Grating）と呼ばれるものである。ＯＣ１０７には、ＨＲ１０６と同様に、光ファイバの屈折率を長手方向に周期的に変化させることによりグレーティングが形成されており、光ファイバレーザ２Ａで発振させるレーザ光の波長の光の一部（例えば、９０％）を通過させるとともに、残り（例えば、１０％）を反射する。本実施の形態１ではＯＣ１０７はＤＣＦによって構成されているが、シングルクラッドの光ファイバで構成してもよい。
ＨＲ１０６、ＯＣ１０７は、増幅用光ファイバ１０５の両端のそれぞれに対して設けた反射手段であり、光共振器を構成している。
【００２６】
励起レーザ光源１０３は、増幅用光ファイバ１０５に供給する励起光を出力するものである。励起レーザ光源１０３は、例えば、光ファイバレーザ装置または複数のマルチモードレーザダイオードによって構成される。出力される励起光は、例えば、波長が９１５ｎｍで、数Ｗ以上の光強度を有する。駆動部１０２は、励起レーザ光源１０３を、制御部１０１の制御に応じて駆動する。
【００２７】
励起光合波器１０８は、励起レーザ光源１０３から出力されるレーザ光を、ＨＲ１０６を介して増幅用光ファイバ１０５に励起光として導入する。これにより光ファイバレーザは前方励起構成となっている。
【００２８】
励起光が増幅用光ファイバ１０５に供給されると、励起光は増幅用光ファイバ１０５のコアおよび内側クラッドを伝搬しつつ、コアに添加された希土類イオンを光励起する。希土類イオンは所定の発光帯域で発光する。発光した光のうち光ファイバレーザ２Ａで発振させるレーザ光の波長として選択された波長の成分は、ＨＲ１０６、ＯＣ１０７の光共振器としての作用と増幅用光ファイバ１０５の光増幅作用とによってレーザ発振し、ＯＣ１０７側からレーザ出力光Ｌとして出力する。希土類イオンがＹｂの場合、レーザ出力光Ｌの波長は例えば１０８０ｎｍである。
【００２９】
ＯＣ１０７の出力側には光ファイバの融着接続部１０９が設けられている。融着接続部１０９は、ＯＣ１０７から出力される残留励起光およびレーザ出力光Ｌの一部を漏れ光として漏洩させる。励起光カットフィルタ１１０は、漏れ光に含まれる残留励起光（この例では９１５ｎｍのレーザ光）の成分を減衰させ、レーザ出力光Ｌの成分を通過させる光学フィルタである。
【００３０】
検知器としてのＰＤ１１１は、レーザ出力光Ｌのうち、融着接続部１０９を介して漏洩する漏れ光を検知し、検知した漏れ光を、その光強度に対応した電気信号に変換して、検知結果として制御部１０１に出力する。
【００３１】
制御部１０１は、ＰＤ１１１が検知した光の強度をもとにレーザ出力光Ｌの光強度が目標値に近づくように励起レーザ光源をフィードバック制御する機能を有する。制御部１０１は、例えばＰＩ（Proportional  Integral）制御やＰＩＤ（Proportional  Integral  Derivative）制御を用いたフィードバック制御を行うように構成されうるが、本実施の形態１では、制御部１０１はＰＩＤ制御を用いる構成であるとする。
【００３２】
図２は、制御部１０１のブロック図である。図２に示すように、制御部１０１は、目標出力設定部２０１と、偏差検出部２０２と、微分演算部２０３と、比例演算部２０４と、積分演算部２０５と、加算演算部２０６と、モニタ変換部２０７と、リミッタ処理部２０８と、モニタ判定部２０９とで構成されている。
【００３３】
なお、制御部１０１の構成は、制御部１０１が備える演算部と記憶部の機能により実現される。演算部は、制御のための各種演算処理を行うものであり、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）で構成される。記憶部は、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納される、たとえばＲＯＭ（Read  Only  Memory）で構成される部分と、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果等を記憶する等のために使用される、たとえばＲＡＭ（Random  Access  Memory）で構成される部分とで構成される。
【００３４】
目標出力設定部２０１は、光ファイバレーザ装置１Ａから出力されるレーザ出力光Ｌの強度の目標値を設定し、偏差検出部２０２に出力する。なお、目標値は記憶部に記憶されているものを読み出して設定してもよいし、制御部１０１の外部からの指示に基づき設定してもよい。モニタ変換部２０７は、ＰＤ１１１から電流信号が入力され、ＰＤ１１１で電流信号に変換された光強度の値を、光ファイバレーザ装置１Ａから出力されるレーザ出力光Ｌの強度に変換し、偏差検出部２０２に出力する。偏差検出部２０２は、目標出力設定部２０１が設定した目標値と、モニタ変換部２０７が変換した光ファイバレーザ装置１Ａから出力されるレーザ出力光Ｌの強度と、の偏差ΔＰを検出し、微分演算部２０３、比例演算部２０４、積分演算部２０５のそれぞれに出力する。
【００３５】
微分演算部２０３は、微分制御を行うための演算部であり、偏差ΔＰに対応した微分ゲインＫｄを加算演算部２０６に出力する。比例演算部２０４は、比例制御を行うための演算部であり、偏差ΔＰに対応した比例ゲインＫｐを加算演算部２０６に出力する。積分演算部２０５は、積分制御を行うための演算部であり、偏差ΔＰに対応した積分ゲインＫｉを加算演算部２０６に出力する。
【００３６】
加算演算部２０６は、これらのゲインＫｄ、Ｋｐ、Ｋｉが入力されると、これらを加算することにより算出した、励起レーザ光源１０３が出力する励起光の強度を設定するための駆動部１０２に対するレーザ出力設定指示値Ｐをリミッタ処理部２０８に出力する。
【００３７】
目標出力設定部２０１、偏差検出部２０２、微分演算部２０３、比例演算部２０４、積分演算部２０５、加算演算部２０６、およびモニタ変換部２０７は、レーザ出力光Ｌの強度が目標値に近づくように、駆動部１０２を介して励起レーザ光源１０３をフィードバック制御するフィードバック制御部を構成している。このフィードバック制御は、レーザ出力光Ｌの強度が目標値に近づくように行うものであり、パワーフィードバック制御とも呼ばれる。本明細書では、フィードバック制御はパワーフィードバック制御を意味するものとする。
【００３８】
リミッタ処理部２０８は、入力されたレーザ出力設定指示値Ｐに対して第１または第２の上限リミッタ値を設定する。第２リミッタ値は、第１上限リミッタ値より小さい値であり、かつレーザ出力設定指示値に対する上限値となる値である。そして、リミッタ処理部２０８は、上限リミッタ値が設定されている場合には、入力されたレーザ出力設定指示値Ｐが上限リミッタ値以下の値である場合は入力されたレーザ出力設定指示値Ｐを駆動部１０２に出力し、上限リミッタ値より大きい値である場合は上限リミッタ値を駆動部１０２に出力する。すなわち、リミッタ処理部２０８は、レーザ出力設定指示値を上限リミッタ値に制限する機能を有する。
【００３９】
モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１から電流信号が入力されるように構成されている。モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１から電流信号の入力が無いときには、光ファイバレーザ装置１Ａからレーザ出力光Ｌが出力されていないと判定し、ＰＤ１１１から電流信号が入力されると、レーザ出力光Ｌが出力されたと判定する。モニタ判定部２０９は、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かの判定結果を積分演算部２０５およびリミッタ処理部２０８に出力する。
【００４０】
ここで、リミッタ処理部２０８は、第１上限リミッタ値が設定されている場合に、モニタ判定部２０９からの入力をもとに、上限リミッタ値を第２上限リミッタ値に切り替えて設定することができる。また、積分演算部２０５は、モニタ判定部２０９からの入力をもとに、積分演算部２０５における積分ゲインの偏差の積算値をゼロにリセットし、その後所定の初期値に設定することができる。
【００４１】
［公知の光ファイバレーザ装置の制御］
本実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａの制御を説明する前に、公知の光ファイバレーザ装置の制御について説明する。公知の光ファイバレーザ装置として、励起レーザ光源の駆動電流一定制御を行う公知例１の光ファイバレーザ装置と、光ファイバレーザ装置１Ａからリミッタ処理部２０８、モニタ判定部２０９を削除した構成を有し、パワーフィードバック制御を行う公知例２の光ファイバレーザ装置とを説明する。
【００４２】
図３は、公知例１の光ファイバレーザ装置において、駆動電流一定制御を行った場合のレーザ出力設定指示値とレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。励起レーザ光源からの励起光が数十μｓ以下で立ち上がる光ファイバレーザ装置の場合、図３（ａ）に示すように、目標のレーザ出力光強度を実現する際に必要な励起光強度に設定するためのレーザ出力設定指示値ＳＡを設定すると、図３（ｂ）に示すようにレーザ出力光波形ＰＡの立ち上がり時に目標のレーザ出力光強度を大きく超えるサージ光が発生する。
【００４３】
図４は、公知例２の光ファイバレーザ装置において、フィードバック制御を行った場合のレーザ出力設定指示値とレーザ出力光強度の波形との関係を示す図である。ここで、目標のレーザ出力光強度への収束時間が短くなるようにフィードバック制御の制御定数（各ゲイン）を調整すると、図４（ａ）に示すように、レーザ出力設定指示値ＳＢは、レーザ出力光の出力開始時に目標値を超える大きな値となり、図４（ｂ）に示すようにレーザ出力光波形ＰＢの立ち上がり時のサージ光も非常に大きな値となる。
【００４４】
これに対し、励起レーザ光源からの励起光の立ち上がりが遅くなるようにフィードバック制御の制御定数を調整した場合は、図４（ａ）に示すようにレーザ出力設定指示値ＳＣの立ち上がりが遅くなることで、図４（ｂ）に示すようにレーザ出力光波形ＰＣの立ち上がり時のサージ光は抑制される。しかしながら、この場合はレーザ出力光が出力されるまで（レーザ出力光が出力されたことが検知されるまで）のむだ時間と、目標値に収束するまでの時間が長くなり、高速な動作に対応できなくなる。
【００４５】
レーザ出力光の出力後に制御定数を変更することで収束時間の短縮は可能だが、この方法ではむだ時間を短縮することはできない。また、レーザ出力光が出力されるまでは電流一定制御を行い、出力が検知された後にフィードバック制御に切り替える方法も提案されている（特許文献２）。しかし、この方法においても、むだ時間を短縮することはできない。そのため、サージ光を抑制しつつ、高速動作に対応することができない。
【００４６】
これに対して、以下に説明する実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａの制御によれば、制御部１０１がレーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまで（レーザ出力光が出力されたことが検知されるまで）のむだ時間を大きく変化させることなく、サージ光の強度を調整できるので、サージ光の強度を抑制しつつ、例えば高速パルス変調動作させるなどの高速動作に対応することができる。
【００４７】
［実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置の制御］
図５は、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。なお、この制御フローは、光ファイバレーザ装置１Ａからレーザ出力光が出力されていない非発光期間に、光ファイバレーザ装置１Ａに対して外部からレーザ光出力の指示信号が入力された時点で開始される。また、光ファイバレーザ装置１Ａをパルス駆動等の変調動作させるときは、非発光期間と、レーザ出力光が出力される発光期間とが所定の周期で繰り返されるが、制御フローは各非発光期間において開始される。
【００４８】
まず、ステップＳ１０１において、制御部１０１はレーザ光の出力の指示を受け付ける。つづいて、ステップＳ１０２において、リミッタ処理部２０８は、レーザ出力設定指示値に対する第１上限リミッタ値を設定する。第１上限リミッタ値は、目標出力設定部２０１において設定されるレーザ出力光の光強度の目標値、レーザ出力設定指示値を出力してからＰＤ１１１の検知結果によりモニタ判定部２０９がレーザ出力光Ｌが出力されたと判定するまでのむだ時間、制御部１０１によるフィードバック制御の制御定数または制御周期、駆動部１０２の時定数、非発光期間からあらかじめ決められた所定の範囲内の値である。具体的には、第１上限リミッタ値は、レーザ出力光Ｌが出力されたと判定されるまでにレーザ出力設定指示値が達するような値である。
【００４９】
つづいて、ステップＳ１０３において、制御部１０１はフィードバック制御を開始する。具体的には、目標出力設定部２０１がレーザ出力光の光強度の目標値を設定することによりフィードバック制御が開始される。フィードバック制御が開始されると、制御部１０１は、フィードバック制御を行うために、レーザ出力設定指示値Ｐをリミッタ処理部２０８を介して駆動部１０２に出力する。このとき、むだ時間の存在のためにしばらくは光ファイバレーザ装置１Ａからレーザ出力光Ｌは出力されず、偏差検出部２０２が検出する偏差ΔＰは大きいため、レーザ出力設定指示値Ｐは増加する。
【００５０】
つづいて、ステップＳ１０４において、リミッタ処理部２０８は、レーザ出力設定指示値Ｐが第１上限リミッタ値に達したか否かを判定する。レーザ出力設定指示値Ｐが第１上限リミッタ値に達していないと判定すると（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ステップＳ１０４を繰り返す。第１上限リミッタ値に達したと判定すると（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。
【００５１】
つづいて、ステップＳ１０５において、リミッタ処理部２０８は、第２上限リミッタ値を設定する。これにより、リミッタ処理部２０８から駆動部１０２に出力されるレーザ出力設定指示値Ｐは第２上限リミッタ値に制限され、減少する。
【００５２】
つづいて、ステップＳ１０６において、モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１の検知結果により、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かを判定する。レーザ出力光Ｌが出力されていないと判定すると（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０６を繰り返す。レーザ出力光Ｌが出力されたと判定すると（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。
【００５３】
つづいて、ステップＳ１０７において、積分演算部２０５は、積分制御における積分ゲインの偏差の積算値をゼロとし、その後ステップＳ１０８において積算値を所定の初期値に設定する。
【００５４】
つづいて、ステップＳ１０９において、リミッタ処理部２０８は、第２上限リミッタ値を解除して無効にし、処理を終了する。
【００５５】
上記制御により得られるレーザ出力光Ｌの波形について、光ファイバレーザ装置の公知例２の制御を参照して説明する。
【００５６】
まず、本実施の形態１の制御では、第１上限リミッタ値と第２上限リミッタ値を設定するにあたり、制御部１０１における制御定数と制御周期は、フィードバック制御を行ったときにレーザ出力光においてサージ光を除きオーバーシュートが小さく、目標値までの収束時間が短くなる、たとえば図４（ｂ）に示すレーザ出力光波形ＰＢが得られる値とする。このため、レーザ出力光波形ＰＢを実現する際のレーザ出力設定指示値と励起用ＬＤ電流を予め測定しておく。励起用ＬＤ電流とは、励起レーザ光源の駆動電流値のことである。
【００５７】
図６は、本実施の形態１の制御において、レーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流および出力光強度の関係を説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれに示すレーザ出力設定指示値ＳＤ、励起用ＬＤ電流ＩＤ、レーザ出力光波形ＰＤは、フィードバック制御を行ったときにレーザ出力光においてサージ光を除きオーバーシュートが小さく、目標値までの収束時間が短くなるように制御定数と制御周期とを設定した場合の例である。ここで、図６に示す例では、サージ光発生後のオーバーシュート量が目標値の１０％以内となるような設定を用いている。なお、レーザ出力設定指示値ＳＤ、レーザ出力光波形ＰＤは図４のレーザ出力設定指示値ＳＢ、レーザ出力光波形ＰＢと同じ波形である。ただし、図６では、時間軸について、レーザ光出力の立ち上がりまでの領域を拡大して示している。また、図６では、横軸については、レーザ出力設定指示値が出力された時間をゼロとしている。
【００５８】
励起用ＬＤ電流ＩＤおよびレーザ出力光波形ＰＤは、測定器を用いて簡単に得ることができる。また、フィードバック制御の特性上、レーザ出力設定指示値を出力してからレーザ出力光が出力されたと判定されるまでの時間Ｔｐ（むだ時間）の期間では、偏差検出部２０２が検出する偏差が一定であるため、レーザ出力設定指示値ＳＤの波形については、レーザ出力光Ｌの光強度の目標値、制御定数、制御周期から求めることができる。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、レーザ出力設定指示値ＳＤに関しては、まず設定されている初期値Ｓａが出力され、その後増加し、時間Ｔｐが経過した時点ではＳｂとなる。そこで、第１上限リミッタ値としては、所望のサージ光強度に応じてＳａ〜Ｓｂの範囲で設定することができる。すなわち、第１上限リミッタ値としては、フィードバック制御を行ったときにレーザ出力光においてサージ光を除きオーバーシュート量が１０％以内と少なくなるように制御定数と制御周期とを設定した場合における、レーザ出力設定指示値の初期値と、むだ時間Ｔｐが経過した時点でのレーザ出力設定指示値との間の値として設定することができる。
【００６０】
たとえば、第１上限リミッタ値を、Ｓａ〜Ｓｂの範囲内にある、時間Ｔｎでの値Ｓｎに設定すると、励起用ＬＤ電流値は遅延Ｔｄと時定数とをもつため、Ｓｎに相当する電流値よりも小さいＩｎまで立ち上がる。その後、第２上限リミッタ値が設定され、レーザ出力設定指示値の上限リミッタ値が第２上限リミッタ値に切り替えられると、励起用ＬＤ電流値は減少する。この減少の程度は、駆動部１０２の立下りの時定数に依存する。そこで、あらかじめ駆動部１０２の立下りの時定数を測定しておくことで、Ｉｎまで立ち上がった時点からレーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間Ｔｆまでに低下させることのできる最小電流値Ｉｆを求めることができる。ここで、最小電流値Ｉｆは、レーザ出力光Ｌが出力される時点で励起レーザ光源１０３に流れる駆動電流であり、サージ光の強度に影響する値であり、第１リミット値の設定により定まる。すなわち、第１上限リミッタ値を決めることで、制御定数に応じた、第１上限リミッタに達するまでの時間が定まり、レーザ出力設定指示値、駆動部１０２の立ち上がり時定数及びむだ時間Ｔｄに応じた、第１上限リミッタに達してからむだ時間Ｔｄ経過後の駆動電流値が定まり、駆動部１０２の立下り時定数、時間Ｔｆに応じた、むだ時間Ｔｄ経過後の駆動電流値からレーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間に低下させることのできる駆動電流値の最小値Ｉｆが決まるのである。なお、あらかじめレーザ出力設定指示値と励起用ＬＤ電流値との関係を測定しておくことで、Ｉｆに相当するレーザ出力設定指示値Ｓｆと励起レーザ光源１０３の発光閾値の駆動電流値Ｉｔｈに相当するレーザ出力設定指示値Ｓｔｈとを求めることができる。このとき、第２上限リミッタ値はＳｆより小さい値に設定すればよい。しかし、第１上限リミッタ値Ｓｎの値によってはＳｔｈ＞Ｓｆの条件となる場合が発生するため、第２上限リミッタ値はＳｔｈより大きい値とする。
【００６１】
なお、第１上限リミッタ値をＳａ〜Ｓｂの範囲で調整することでサージ光の強度調整は可能であるが、Ｓａに近い値に設定した場合、レーザ光出力が得られるまでの時間が長くなる。収束時間を考慮すると、第１上限リミッタ値はＳａ〜Ｓｂの範囲であり、かつＳｆ＞Ｓｔｈとなる条件が適している。
【００６２】
また、前記の各パラメータは駆動部１０２の時定数や制御部１０１の構成により異なり、目標のレーザ出力設定値、制御定数、制御周期、非発光期間の設定によっても異なるが、前記の通り図６のタイミング波形を用いることで第１上限リミッタ値と第２上限リミッタ値を決めることができる。
【００６３】
図６中の線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、第１上限リミッタ値をＳｎ、第２リミッタ値をＳｆに設定した場合のレーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流、レーザ出力光強度の例をそれぞれ示している。この設定例によれば、線Ｌ３が示すように、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を小さくすることができる。
【００６４】
図７は、第１上限リミッタ値の設定例を示す図である。図７において、横軸はレーザ出力光の光強度の目標値、縦軸は目標値に対応するレーザ出力設定指示値である。ここで、目標値が大きくなるほど偏差検出部２０２が検出する偏差は大きくなるため、第１上限リミッタ値の範囲もこれに比例して大きくなる。ここでは、第１上限リミッタ値をＳｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３に設定した例を示す。Ｓｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３は、設定した或る目標値に対応するものであり、ＳｂからＳｃまでの範囲にある。ここで、Ｓｃとは、Ｓｔｈ＞Ｓｆの条件を満たす第１上限リミッタ値の下限値である。
【００６５】
図８は、図７に示す各第１上限リミッタ値とこれに対応する出力光強度の波形との関係を示す図である。さらには、図９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、それぞれ、第１上限リミッタ値Ｓｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３とこれに対応するレーザ出力設定指示値（図９Ａ（ａ）、図９Ｂ（ａ）、図９Ｃ（ａ））、励起用ＬＤ電流（図９Ａ（ｂ）、図９Ｂ（ｂ）、図９Ｃ（ｂ））、およびレーザ出力光強度（図９Ａ（ｃ）、図９Ｂ（ｃ）、図９Ｃ（ｃ））の波形との関係を示す図である。第１上限リミッタ値をＳｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３に設定した時のレーザ出力光強度の波形はそれぞれレーザ出力光波形Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応する。図８、９Ａ〜９Ｃに示すように、第１上限リミッタ値を大きくすることでサージ光の強度を大きくできることがわかる。また、いずれの第１上限リミッタ値の場合も、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間はほとんど変わらず、かつ収束時間も長くないことがわかる。
【００６６】
ところで、図９Ａ〜９Ｃに示す例では、図５のステップＳ１０７において積分演算部２０５が設定する初期値が、第２上限リミッタ値に相当するレーザ出力設定指示値となる初期値に設置されている。この初期値を大きくすることで、サージ光発生後の収束時間をさらに短縮することが可能である。
【００６７】
図１０は、さらに積分演算部で設定される初期値を変更した場合の、図７に示す各第１上限リミッタ値とこれに対応する出力光強度の波形との関係を示す図である。さらには、図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、それぞれ、第１上限リミッタ値Ｓｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３とこれに対応するレーザ出力設定指示値（図１１Ａ（ａ）、図１１Ｂ（ａ）、図１１Ｃ（ａ））、励起用ＬＤ電流（図１１Ａ（ｂ）、図１１Ｂ（ｂ）、図１１Ｃ（ｂ））、およびレーザ出力光強度（図１１Ａ（ｃ）、図１１Ｂ（ｃ）、図１１Ｃ（ｃ））の波形との関係を示す図である。初期値を大きく設定することにより、第１上限リミッタ値Ｓｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３に対応するレーザ出力光波形Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ、レーザ出力光波形Ｐ１´、Ｐ２´、Ｐ３´になり、収束時間が短くなる。このように、本実施の形態１の制御によれば、図４のレーザ出力光波形ＰＣのように立ち上がりまでの時間と収束時間を延長することなく、収束時間を概ね一定に保った状態のままサージ光の強度を調整することが可能になる。
【００６８】
なお、サージ光の強度は、第２上限リミッタ値をＳｔｈよりも大きい値に設定して変化させることでも調整可能だが、その場合のサージ光の強度の調整幅は小さいため、第１上限リミッタ値の設定値の調整のみで十分にサージ光の強度を調整することができる。
【００６９】
ところで、光ファイバレーザ装置１Ａが変調動作を行う場合において、動作開始時には増幅用光ファイバ１０５に添加されている希土類イオンにおける上準位レベルに存在する割合はゼロである。しかしながら、変調が高速であって非発光期間が短い場合は、レーザ出力設定指示値が出力された時点での、希土類イオンにおける上準位レベルに存在する割合が、非発光期間の長さ等に応じて変わってくる。その理由は、動作開始後の最初の発光期間（１パルス目のレーザ光を出力している期間）で上準位レベルに励起された希土類イオンが、次の発光期間（２パルス目のレーザ光を出力している期間）までの非発光期間の間に完全には緩和しない場合があるからである。そのため、第１上限リミッタ値とサージ光強度との関係や、レーザ出力設定指示値を出力してからレーザ出力光が出力されたと判定されるまでの時間Ｔｐも変化する。そのため、高速な変調動作を行う場合は、光ファイバレーザ装置１Ａが変調動作を開始してから２番目にパルス状のレーザ出力光を出力する場合に対しても、図６と同様のタイミング波形を測定しておき、図８に示すような第１上限リミッタ値とサージ光強度との関係を測定しておく必要がある。これらより得られる情報をもとに、１パルス目と２パルス目以降とで第１上限リミッタ値の設定を変更することで、高速の変調動作時においてもサージ光強度が同じパルスレーザ出力光を得ることができる。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置について説明する。実施の形態１では、レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、第２上限リミッタ値を設定している。これに対して、本実施の形態２では、レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、上限リミッタ値を設定し、上限リミッタ値の設定後にレーザ出力光が出力されたと判定された場合は、上限リミッタ値の設定を無効にする制御を行うものである。
【００７１】
本実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａにおける制御部１０１を、図１２に示す制御部１０１Ａに置き換えた構成を有する。制御部１０１Ａは、制御部１０１に経過時間判定部２１０を追加した構成を有する。
【００７２】
経過時間判定部２１０は、制御部１０１Ａがレーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過したか否かを判定するように構成されている。
【００７３】
［実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置の制御］
図１３は、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。なお、この制御フローは、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置からレーザ出力光が出力されていない非発光期間に、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置に対して外部からレーザ光出力の指示信号が入力された時点で開始される。また、実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置をパルス駆動等の変調動作させるときは、非発光期間と、レーザ出力光が出力される発光期間とが所定の周期で繰り返されるが、制御フローは各非発光期間において開始される。
【００７４】
まず、ステップＳ２０１において、制御部１０１Ａはレーザ光の出力の指示を受け付ける。つづいて、ステップＳ２０２において、経過時間判定部２１０は、所定の経過時間として、リミッタ設定開始時間を設定する。リミッタ設定開始時間は、レーザ出力設定指示値を出力してからレーザ出力光が出力されたと判定されるまでのむだ時間と非発光期間とから決まる所定の範囲内の値である。
【００７５】
つづいて、ステップＳ２０３において、制御部１０１Ａはフィードバック制御を開始する。具体的には、目標出力設定部２０１がレーザ出力光の光強度の目標値を設定することによりフィードバック制御が開始される。フィードバック制御が開始されると、制御部１０１Ａは、フィードバック制御を行うために、レーザ出力設定指示値Ｐをリミッタ処理部２０８を介して駆動部１０２に出力する。このとき、むだ時間の存在のためにしばらくは光ファイバレーザ装置からレーザ出力光は出力されず、偏差検出部２０２が検出する偏差ΔＰは大きいため、レーザ出力設定指示値Ｐは増加する。
【００７６】
つづいて、ステップＳ２０４において、経過時間判定部２１０は、制御部１０１Ａがレーザ出力設定指示値を出力してからリミッタ設定開始時間が経過したか否かを判定する。リミッタ設定開始時間が経過していないと判定すると（ステップＳ２０４、Ｎｏ）、ステップＳ２０４を繰り返す。リミッタ設定開始時間が経過したと判定すると（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。
【００７７】
つづいて、ステップＳ２０５において、リミッタ処理部２０８は、上限リミッタ値を設定する。これにより、リミッタ処理部２０８から駆動部１０２に出力されるレーザ出力設定指示値Ｐは上限リミッタ値に制限される。
【００７８】
つづいて、ステップＳ２０６において、モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１の検知結果により、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かを判定する。レーザ出力光Ｌが出力されていないと判定すると（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、ステップＳ２０６を繰り返す。レーザ出力光Ｌが出力されたと判定すると（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に進む。
【００７９】
つづいて、ステップＳ２０７において、積分演算部２０５は、積分制御における積分ゲインの偏差の積算値をゼロとし、その後ステップＳ２０８において積算値を所定の初期値に設定する。
【００８０】
つづいて、ステップＳ２０９において、リミッタ処理部２０８は、上限リミッタ値を解除して無効にし、処理を終了する。
【００８１】
本実施の形態２に係る制御によれば、実施の形態１に係る制御の場合と同様に、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を小さくすることができる。
【００８２】
リミッタ設定開始時間は、実施の形態１の第１上限リミッタ値等と同様に、図６に示すようなタイミング波形を測定し、そこから得ることができる。たとえば、図６と同様のタイミング波形が得られた場合は、リミッタ設定開始時間は、第１上限リミッタ値の範囲に相当する０〜Ｔｐの範囲に設定すればよい。このとき、リミッタ設定開始時間を０〜Ｔｐの範囲内のある値Ｔｎ（図６参照）に設定すると、励起用ＬＤ電流値は遅延Ｔｄと時定数とをもつため、Ｔｎ＋Ｔｄ後にＩｎまで立ち上がる。その後、上限リミッタ値が設定されると、励起用ＬＤ電流値は減少する。この減少の程度は、駆動部１０２の立下りの時定数に依存する。そこで、あらかじめ駆動部１０２の立下りの時定数を測定しておくことで、Ｉｎまで立ち上がった時点からレーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間Ｔｆまでに電流を小さくすることのできる最小電流値Ｉｆを求めることができる。ここで、最小電流値Ｉｆは、サージ光の強度に影響する値であり、リミッタ設定開始時間の設定により定まる。すなわち、リミッタ設定開始時間を決めることで、実施の形態１の場合と同様に、レーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間に低下させることのできる駆動電流値の最小値Ｉｆが決まるのである。なお、あらかじめレーザ出力設定指示値と励起用ＬＤ電流値との関係を測定しておくことで、Ｉｆに相当するレーザ出力設定指示値Ｓｆと励起レーザ光源１０３の発光閾値の駆動電流値Ｉｔｈに相当するレーザ出力設定指示値Ｓｔｈとを求めることができる。このとき、上限リミッタ値はＳｆより小さい値に設定すればよい。しかし、リミッタ設定開始時間Ｔｎの値によってはＳｔｈ＞Ｓｆの条件となる場合が発生するため、上限リミッタ値はＳｔｈより大きい値とするのが好ましい。
【００８３】
なお、リミッタ設定開始時間を０〜Ｔｐの範囲で調整することでサージ光の強度調整は可能であるが、０に近い値に設定した場合、レーザ光出力が得られるまでの時間が長くなる。収束時間を考慮すると、リミッタ設定開始時間は０〜Ｔｐの範囲であり、かつＳｆ＞Ｓｔｈとなる条件が適している。
【００８４】
ここで、Ｓｆ＞Ｓｔｈの条件を満たすリミッタ設定開始時間の下限値をＴｃとし、リミッタ設定開始時間をＴｃ〜Ｔｐの範囲で変更した場合、リミッタ設定開始時間を大きくするほどサージ光の強度は大きくなり、実施の形態１と同様にサージ光の強度を調整することができる。さらには、実施の形態１と同様に、積分演算部２０５における初期値を調整することで、サージ光発生後のレーザ光出力強度の波形の収束時間も調整することができる。さらには、高速な変調動作を行う場合は、本実施の形態２に係る光ファイバレーザ装置が変調動作を開始してから２番目にパルス状のレーザ出力光を出力する場合に対しても、図６と同様のタイミング波形を測定しておき、これらより得られる情報をもとに、１パルス目と２パルス目以降とでリミッタ設定開始時間の設定を変更することで、高速の変調動作時においてもサージ光強度が同じパルスレーザ出力光を得ることができる。
【００８５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置について説明する。実施の形態１では、レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、第２上限リミッタ値を設定している。これに対して、本実施の形態３では、レーザ出力設定指示値が第１上限リミッタ値に達したとき、第２上限リミッタ値を設定する代わりに、制御モードを、フィードバック制御から電流一定制御に切り替えるものである。
【００８６】
本実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａにおける制御部１０１を、図１４に示す制御部１０１Ｂに置き換えた構成を有する。制御部１０１Ｂは、制御部１０１に電流一定制御部２１１および出力指示値切替部２１２を追加した構成を有する。
【００８７】
電流一定制御部２１１は、駆動部１０２に対して所定のレーザ出力設定指示値を出力して励起レーザ光源１０３を駆動電流一定制御する電流一定制御を実行するように構成されている。出力指示値切替部２１２は、リミッタ処理部２０８から入力されるフィードバック制御のためのレーザ出力設定指示値と、電流一定制御部２１１から入力される電流一定制御のためのレーザ出力設定指示値とのどちらか一方を選択して駆動部１０２に出力することができるように構成されている。出力指示値切替部２１２は、出力するレーザ出力設定指示値の選択により、本実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置の制御部１０１Ｂによる制御モードを、フィードバック制御モードと電流一定制御モードとの間で切り替えることができる。
【００８８】
［実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置の制御］
図１５は、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。なお、この制御フローは、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置からレーザ出力光が出力されていない非発光期間に、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置に対して外部からレーザ光出力の指示信号が入力された時点で開始される。また、実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置をパルス駆動等の変調動作させるときは、非発光期間と、レーザ出力光が出力される発光期間とが所定の周期で繰り返されるが、制御フローは各非発光期間において開始される。
【００８９】
まず、ステップＳ３０１において、制御部１０１Ｂはレーザ光の出力の指示を受け付ける。つづいて、ステップＳ３０２において、リミッタ処理部２０８は、レーザ出力設定指示値に対する上限リミッタ値を設定する。上限リミッタ値は、目標出力設定部２０１において設定されるレーザ出力光の光強度の目標値、レーザ出力設定指示値を出力してからＰＤ１１１の検知結果によりモニタ判定部２０９がレーザ出力光Ｌが出力されたと判定するまでのむだ時間、制御部１０１Ｂによるフィードバック制御の制御定数または制御周期、駆動部１０２の時定数、非発光期間からあらかじめ決められた所定の範囲内の値である。
【００９０】
つづいて、ステップＳ３０３において、制御部１０１Ｂはフィードバック制御を開始する。具体的には、目標出力設定部２０１がレーザ出力光の光強度の目標値を設定することによりフィードバック制御が開始される。フィードバック制御が開始されると、制御部１０１Ｂの出力指示値切替部２１２は、フィードバック制御を行うために、リミッタ処理部２０８から出力されたレーザ出力設定指示値Ｐを選択して駆動部１０２に出力する。このとき、むだ時間の存在のためにしばらくは光ファイバレーザ装置からレーザ出力光Ｌは出力されず、偏差検出部２０２が検出する偏差ΔＰは大きいため、レーザ出力設定指示値Ｐは増加する。
【００９１】
つづいて、ステップＳ３０４において、リミッタ処理部２０８は、レーザ出力設定指示値Ｐが上限リミッタ値に達したか否かを判定する。レーザ出力設定指示値Ｐが上限リミッタ値に達していないと判定すると（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、ステップＳ３０４を繰り返す。上限リミッタ値に達したと判定すると（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５に進む。
【００９２】
つづいて、ステップＳ３０５において、制御部１０１Ｂは、制御モードを、フィードバック制御モードから電流一定制御モードに切り替える。具体的には、出力指示値切替部２１２は、電流一定制御部２１１から出力されたレーザ出力設定指示値を選択して駆動部１０２に出力する。つづいて、ステップＳ３０６において、リミッタ処理部２０８は、上限リミッタ値を解除し、無効にする。
【００９３】
つづいて、ステップＳ３０７において、モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１の検知結果により、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かを判定する。レーザ出力光Ｌが出力されていないと判定すると（ステップＳ３０７、Ｎｏ）、ステップＳ３０７を繰り返す。レーザ出力光Ｌが出力されたと判定すると（ステップＳ３０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０８に進む。
【００９４】
つづいて、ステップＳ３０８において、積分演算部２０５は、積分制御における積分ゲインの偏差の積算値をゼロとし、その後ステップＳ３０９において積算値を所定の初期値に設定する。
【００９５】
つづいて、ステップＳ３１０において、制御部１０１Ｂは、制御モードを、電流一定制御モードからフィードバック制御モードに切り替える。具体的には、出力指示値切替部２１２は、リミッタ処理部２０８から出力されたレーザ出力設定指示値を選択して駆動部１０２に出力する。その後、処理を終了する。
【００９６】
本実施の形態３に係る制御によれば、実施の形態１に係る制御の場合と同様に、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を小さくすることができる。
【００９７】
ここで、上限リミッタ値は実施の形態１における第１上限リミッタ値と同じ設定範囲内で設定すれば良い。すなわち、上限リミッタ値は、目標出力設定部２０１において設定されるレーザ出力光の光強度の目標値、レーザ出力設定指示値を出力してからＰＤ１１１の検知結果によりモニタ判定部２０９がレーザ出力光Ｌが出力されたと判定するまでのむだ時間、制御部１０１Ｂによるフィードバック制御の制御定数または制御周期、駆動部１０２の時定数、非発光期間からあらかじめ決められた所定の範囲内の値にすれば良い。また、電流一定制御の実行期間中のレーザ出力設定指示値（電流一定制御部２１１が出力する電流一定制御のためのレーザ出力設定指示値）は、実施の形態１における第２上限リミッタ値と同じ設定範囲内で設定すれば良い。
【００９８】
本実施の形態３の制御においても、上限リミッタ値を大きくするほどサージ光の強度は大きくなり、実施の形態１の場合と同様にサージ光の強度を調整することができる。さらには、実施の形態１と同様に、積分演算部２０５における初期値を調整することで、サージ光発生後のレーザ光出力強度の波形の収束時間も調整することができる。さらには、高速な変調動作を行う場合は、本実施の形態３に係る光ファイバレーザ装置が変調動作を開始してから２番目にパルス状のレーザ出力光を出力する場合に対しても、図６と同様のタイミング波形を測定しておき、これらより得られる情報をもとに、１パルス目と２パルス目以降とで上限リミッタ値の設定を変更することで、高速の変調動作時においてもサージ光強度が同じパルスレーザ出力光を得ることができる。
【００９９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置について説明する。実施の形態２では、レーザ出力設定指示値を出力してから所定の時間が経過した場合は、上限リミッタ値を設定している。これに対して、本実施の形態４では、所定の時間が経過したとき、上限リミッタ値を設定する代わりに、制御モードを、フィードバック制御から電流一定制御に切り替えるものである。
【０１００】
本実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａにおける制御部１０１を、図１６に示す制御部１０１Ｃに置き換えた構成を有する。制御部１０１Ｃは、図１２に示す制御部１０１Ａに電流一定制御部２１１および出力指示値切替部２１２を追加し、リミッタ処理部２０８を削除した構成を有する。
【０１０１】
電流一定制御部２１１および出力指示値切替部２１２は、実施の形態３に係る制御部１０１Ｂが備えるものと同様に構成されている。なお、出力指示値切替部２１２には、入力されるフィードバック制御のためのレーザ出力設定指示値は加算演算部２０６から入力される。これにより、出力指示値切替部２１２は、出力するレーザ出力設定指示値の選択により、本実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置の制御部１０１Ｃによる制御モードを、フィードバック制御モードと電流一定制御モードとの間で切り替えることができる。
【０１０２】
［実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置の制御］
図１７は、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。なお、この制御フローは、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置からレーザ出力光が出力されていない非発光期間に、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置に対して外部からレーザ光出力の指示信号が入力された時点で開始される。なお、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置をパルス駆動等の変調動作させるときは、非発光期間と、レーザ出力光が出力される発光期間とが所定の周期で繰り返されるが、制御フローは各非発光期間において開始される。
【０１０３】
まず、ステップＳ４０１において、制御部１０１Ｃはレーザ光の出力の指示を受け付ける。つづいて、ステップＳ４０２において、経過時間判定部２１０は、所定の経過時間として、電流一定制御開始時間を設定する。電流一定制御開始時間は、レーザ出力設定指示値を出力してからＰＤ１１１の検知結果によりモニタ判定部２０９がレーザ出力光Ｌが出力されたと判定するまでのむだ時間、駆動部１０２の時定数、非発光期間からあらかじめ決められた所定の範囲内の値である。
【０１０４】
つづいて、ステップＳ４０３において、制御部１０１Ｃはフィードバック制御を開始する。具体的には、目標出力設定部２０１がレーザ出力光の光強度の目標値を設定することによりフィードバック制御が開始される。フィードバック制御が開始されると、制御部１０１Ｃの出力指示値切替部２１２は、フィードバック制御を行うために、加算演算部２０６から出力されたレーザ出力設定指示値Ｐを選択して駆動部１０２に出力する。このとき、むだ時間の存在のためにしばらくは光ファイバレーザ装置からレーザ出力光Ｌは出力されず、偏差検出部２０２が検出する偏差ΔＰは大きいため、レーザ出力設定指示値Ｐは増加する。
【０１０５】
つづいて、ステップＳ４０４において、経過時間判定部２１０は、制御部１０１Ｃがレーザ出力設定指示値を出力してから電流一定制御開始時間が経過したか否かを判定する。電流一定制御開始時間が経過していないと判定すると（ステップＳ４０４、Ｎｏ）、ステップＳ４０４を繰り返す。電流一定制御開始時間が経過したと判定すると（ステップＳ４０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０５に進む。
【０１０６】
つづいて、ステップＳ４０５において、制御部１０１Ｃは、制御モードを、フィードバック制御モードから電流一定制御モードに切り替える。具体的には、出力指示値切替部２１２は、電流一定制御部２１１から出力されたレーザ出力設定指示値を選択して駆動部１０２に出力する。
【０１０７】
つづいて、ステップＳ４０６において、モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１の検知結果により、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かを判定する。レーザ出力光Ｌが出力されていないと判定すると（ステップＳ４０６、Ｎｏ）、ステップＳ４０６を繰り返す。レーザ出力光Ｌが出力されたと判定すると（ステップＳ４０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０７に進む。
【０１０８】
つづいて、ステップＳ４０７において、積分演算部２０５は、積分制御における積分ゲインの偏差の積算値をゼロとし、その後ステップＳ４０８において積算値を所定の初期値に設定する。
【０１０９】
つづいて、ステップＳ４０９において、制御部１０１Ｃは、制御モードを、電流一定制御モードからフィードバック制御モードに切り替える。具体的には、出力指示値切替部２１２は、加算演算部２０６から出力されたレーザ出力設定指示値を選択して駆動部１０２に出力する。その後、処理を終了する。
【０１１０】
本実施の形態４に係る制御によれば、実施の形態１に係る制御の場合と同様に、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を小さくすることができる。
【０１１１】
ここで、電流一定制御開始時間は実施の形態２におけるリミッタ設定開始時間と同じ設定範囲内で設定すれば良い。また、電流一定制御の実行期間中のレーザ出力設定指示値（電流一定制御部２１１が出力する電流一定制御のためのレーザ出力設定指示値）は、実施の形態２における上限リミッタ値と同じ設定範囲内で設定すれば良い。
【０１１２】
本実施の形態４の制御においても、電流一定制御開始時間を長くするほどサージ光の強度は大きくなり、実施の形態２の場合と同様にサージ光の強度を調整することができる。さらには、実施の形態２と同様に、積分演算部２０５における初期値を調整することで、サージ光発生後のレーザ光出力強度の波形の収束時間も調整することができる。さらには、高速な変調動作を行う場合は、本実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置が変調動作を開始してから２番目にパルス状のレーザ出力光を出力する場合に対しても、図６と同様のタイミング波形を測定しておき、これらより得られる情報をもとに、１パルス目と２パルス目以降とで電流一定制御開始時間の設定を変更することで、高速の変調動作時においてもサージ光強度が同じパルスレーザ出力光を得ることができる。
【０１１３】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置について説明する。実施の形態４では、非発光状態においてフィードバック制御モードで制御を開始している。これに対して、本実施の形態５では、非発光状態において第１設定指示値をレーザ出力設定指示値として電流一定制御モードで制御を開始し、所定の時間が経過したとき、レーザ出力設定指示値として第２設定指示値を設定し、レーザ出力光が出力されたと判定された場合は、制御モードを、電流一定制御からフィードバック制御に切り替えるものである。
【０１１４】
本実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａにおける制御部１０１を、図１６に示す制御部１０１Ｃに置き換えた構成を有する。すなわち、本実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置の構成は、実施の形態４に係る光ファイバレーザ装置と同様の構成を有する。
【０１１５】
［実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置の制御］
図１８は、実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置におけるサージ光強度の調整の制御フロー図である。なお、この制御フローは、実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置からレーザ出力光が出力されていない非発光期間に、実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置に対して外部からレーザ光出力の指示信号が入力された時点で開始される。また、実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置をパルス駆動等の変調動作させるときは、非発光期間と、レーザ出力光が出力される発光期間とが所定の周期で繰り返されるが、制御フローは各非発光期間において開始される。
【０１１６】
まず、ステップＳ５０１において、制御部１０１Ｃはレーザ光の出力の指示を受け付ける。つづいて、ステップＳ５０２において、経過時間判定部２１０は、所定の経過時間として、レーザ出力設定指示値変更時間を設定する。レーザ出力設定指示値変更時間は、レーザ出力設定指示値を出力してからＰＤ１１１の検知結果によりモニタ判定部２０９がレーザ出力光Ｌが出力されたと判定するまでのむだ時間、駆動部１０２の時定数、非発光期間からあらかじめ決められた所定の範囲内の値である。
【０１１７】
つづいて、ステップＳ５０３において、制御部１０１Ｃは電流一定制御を開始する。具体的には、目標出力設定部２０１がレーザ出力光の光強度の目標値を設定すると、電流一定制御部２１１は、設定された光強度の目標値に相当する第１設定指示値を出力する。出力指示値切替部２１２は、電流一定制御を行うために、電流一定制御部２１１から入力された第１設定指示値を駆動部１０２に出力する。このとき、むだ時間の存在のためにしばらくは光ファイバレーザ装置からレーザ出力光Ｌは出力されない。
【０１１８】
つづいて、ステップＳ５０４において、経過時間判定部２１０は、制御部１０１Ｃがレーザ出力設定指示値を出力してからレーザ出力設定指示値変更時間が経過したか否かを判定する。レーザ出力設定指示値変更時間が経過していないと判定すると（ステップＳ５０４、Ｎｏ）、ステップＳ５０４を繰り返す。レーザ出力設定指示値変更時間が経過したと判定すると（ステップＳ５０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ５０５に進む。
【０１１９】
つづいて、ステップＳ５０５において、電流一定制御部２１１は、レーザ出力設定指示値として第２設定指示値を設定し、出力する。出力指示値切替部２１２は、電流一定制御部２１１から入力された第２設定指示値を駆動部１０２に出力する。
【０１２０】
つづいて、ステップＳ５０６において、モニタ判定部２０９は、ＰＤ１１１の検知結果により、レーザ出力光Ｌが出力されたか否かを判定する。レーザ出力光Ｌが出力されていないと判定すると（ステップＳ５０６、Ｎｏ）、ステップＳ５０６を繰り返す。レーザ出力光Ｌが出力されたと判定すると（ステップＳ５０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ５０７に進む。
【０１２１】
つづいて、ステップＳ５０７において、積分演算部２０５は、積分制御における積分ゲインの偏差の積算値を所定の初期値に設定する。
【０１２２】
つづいて、ステップＳ５０８において、制御部１０１Ｃは、制御モードを、電流一定制御モードからフィードバック制御モードに切り替える。フィードバック制御が開始されると、制御部１０１Ｃの出力指示値切替部２１２は、フィードバック制御を行うために、加算演算部２０６から出力されたレーザ出力設定指示値Ｐを選択して駆動部１０２に出力する。その後、処理を終了する。
【０１２３】
本実施の形態５に係る制御によれば、実施の形態１に係る制御の場合と同様に、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を小さくすることができる。
【０１２４】
第１設定指示値は、レーザ出力指示値とレーザ出力光の光強度との関係をあらかじめ測定しておくことで設定することができる。一方、レーザ出力設定指示値変更時間および第２設定指示値については、目標のレーザ出力光の光強度となるレーザ出力設定指示値を設定して電流一定制御を行った時に得られる、レーザ出力設定指示値と励起用ＬＤ電流、レーザ出力光のタイミング波形をあらかじめ測定しておき、これらのタイミング波形から求めることができる。
【０１２５】
図１９は、本実施の形態５において、レーザ出力設定指示値、励起用ＬＤ電流および出力光強度の関係を示す図である。図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれに示すレーザ出力設定指示値ＳＥは第１設定指示値であり、励起用ＬＤ電流ＩＥ、レーザ出力光波形ＰＥは、第１設定指示値により電流一定制御を行った場合の波形を示している。図１９では、時間軸について、レーザ光出力の立ち上がりまでの領域を拡大して示している。また、図１９では、横軸については、レーザ出力設定指示値が出力された時間をゼロとしている。
【０１２６】
レーザ出力設定指示値を出力してからレーザ出力光が出力されたと判定されるまでの時間をＴｐ´とすると、レーザ出力設定指示値変更時間は０〜Ｔｐ´の範囲で設定すれば良い。このとき、レーザ出力設定指示値変更時間を０〜Ｔｐ´の範囲内のある値Ｔｎ´に設定すると、励起用ＬＤ電流値は遅延Ｔｄと時定数をもつため、Ｔｎ´＋Ｔｄ後にＩｎ´まで立ち上がる。その後、第２設定指示値が設定されると、励起用ＬＤ電流値は減少する。この減少の程度は、駆動部１０２の立下りの時定数に依存する。そこで、あらかじめ駆動部１０２の立下りの時定数を測定しておくことで、Ｉｎ´まで立ち上がった時点からレーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間Ｔｆ´までに電流を小さくすることのできる最小電流値Ｉｆ´を求めることができる。ここで、最小電流値Ｉｆ´は、サージ光の強度に影響する値であり、レーザ出力設定指示値変更時間の設定により定まる。すなわち、レーザ出力設定指示値変更時間を決めることで、他の実施の形態の場合と同様に、レーザ出力光Ｌが出力されるまでの時間に低下させることのできる駆動電流値の最小値が決まるのである。なお、あらかじめレーザ出力設定指示値と励起用ＬＤ電流値との関係を測定しておくことで、Ｉｆ´に相当するレーザ出力設定指示値Ｓｆ´と励起レーザ光源１０３の発光閾値の駆動電流値Ｉｔｈに相当するレーザ出力設定指示値Ｓｔｈとを求めることができる。このとき、第２設定指示値はＳｆ´より小さい値に設定すればよい。しかし、レーザ出力設定指示値変更時間Ｔｎ´の値によってはＳｔｈ＞Ｓｆ´の条件となる場合が発生するため、第２設定指示値の下限値はＳｔｈより大きい値とするのが好ましい。
【０１２７】
なお、レーザ出力設定指示値変更時間を０〜Ｔｐ´の範囲で調整することでサージ光の強度調整は可能であるが、０に近い値に設定した場合、レーザ光出力が得られるまでの時間が長くなる。収束時間を考慮すると、レーザ出力設定指示値変更時間は０〜Ｔｐ´の範囲であり、かつＳｆ´＞Ｓｔｈとなる条件が適している。
【０１２８】
レーザ出力設定指示値変更時間を大きくするほどサージ光の強度は大きくなり、実施の形態１と同様にサージ光の強度を調整することができる。さらには、実施の形態１と同様に、積分演算部２０５における初期値を調整することで、サージ光発生後のレーザ光出力強度の波形の収束時間も調整することができる。さらには、高速な変調動作を行う場合は、本実施の形態５に係る光ファイバレーザ装置が変調動作を開始してから２番目にパルス状のレーザ出力光を出力する場合に対しても、図１９と同様のタイミング波形を測定しておき、これらより得られる情報をもとに、１パルス目と２パルス目以降とでリミッタ設定開始時間の設定を変更することで、高速の変調動作時においてもサージ光強度が同じパルスレーザ出力光を得ることができる。
【０１２９】
（実施の形態６）
図２０は、実施の形態６に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。本実施の形態６に係る光ファイバレーザ装置１Ｂは、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａの融着接続部１０９および励起光カットフィルタ１１０を削除し、誘電体多層膜ミラーなどの反射手段１１３を追加した構成を有する。本実施の形態６に係る光ファイバレーザ装置１Ｂでは、反射手段１１３は、ＯＣ１０７から出力されるレーザ出力光Ｌの一部をＰＤ１１１に反射、その他の大部分を透過する。ＰＤ１１１は、反射手段１１３により反射されたレーザ出力光Ｌの一部を検知し、その光強度に対応した電気信号に変換して、検知結果として制御部１０１に出力する。この光ファイバレーザ装置１Ｂにおいても、制御部１０１が実施の形態１と同様の制御を行うことによって、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を調整できる等の、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１３０】
（実施の形態７）
図２１は、実施の形態７に係る光ファイバレーザ装置の模式的な構成図である。本実施の形態７に係る光ファイバレーザ装置１Ｃは、実施の形態１に係る光ファイバレーザ装置１Ａの光ファイバレーザ２Ａを光ファイバレーザ２Ｃに置き換えた構成を有する。光ファイバレーザ２Ｃは、光ファイバレーザ２Ａに駆動部１１４、励起レーザ光源１１５、および励起光合波器１１６を追加したものであり、いわゆる双方向励起構成を有している。この光ファイバレーザ装置１Ｃにおいても、制御部１０１が実施の形態１と同様の制御を行うことによって、レーザ出力設定指示値を出力してから実際にレーザ光出力が得られるまでの時間を大きく変化させることなく、サージ光の尖頭値の強度を調整できる等の、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、光ファイバレーザ装置１Ｃから駆動部１０２、励起レーザ光源１０３、および励起光合波器１０８を削除し、後方励起構成の光ファイバレーザ装置としてもよい。
【０１３１】
また、実施の形態６、７において、制御部１０１を制御部１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃの何れかに置き換えてもよい。
【０１３２】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  光ファイバレーザ装置
２Ａ、２Ｃ  光ファイバレーザ
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ  制御部
１０２、１１４  駆動部
１０３、１１５  励起レーザ光源
１０４  光ファイバ
１０５  増幅用光ファイバ
１０６  ＨＲ
１０７  ＯＣ
１０８、１１６  励起光合波器
１０９  融着接続部
１１０  励起光カットフィルタ
１１２  終端部
１１３  反射手段
２０１  目標出力設定部
２０２  偏差検出部
２０３  微分演算部
２０４  比例演算部
２０５  積分演算部
２０６  加算演算部
２０７  モニタ変換部
２０８  リミッタ処理部
２０９  モニタ判定部
２１０  経過時間判定部
２１１  電流一定制御部
２１２  出力指示値切替部
ＩＤ、ＩＥ  励起用ＬＤ電流
Ｌ  レーザ出力光
Ｐ１、Ｐ１´、Ｐ２、Ｐ２´、Ｐ３、Ｐ３´、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ  レーザ出力光波形
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥ  レーザ出力設定指示値
【図１】
0006678397.tif 000002
【図２】
0006678397.tif 000003
【図３】
0006678397.tif 000004
【図４】
0006678397.tif 000005
【図５】
0006678397.tif 000006
【図６】
0006678397.tif 000007
【図７】
0006678397.tif 000008
【図８】
0006678397.tif 000009
【図９Ａ】
0006678397.tif 000010
【図９Ｂ】
0006678397.tif 000011
【図９Ｃ】
0006678397.tif 000012
【図１０】
0006678397.tif 000013
【図１１Ａ】
0006678397.tif 000014
【図１１Ｂ】
0006678397.tif 000015
【図１１Ｃ】
0006678397.tif 000016
【図１２】
0006678397.tif 000017
【図１３】
0006678397.tif 000018
【図１４】
0006678397.tif 000019
【図１５】
0006678397.tif 000020
【図１６】
0006678397.tif 000021
【図１７】
0006678397.tif 000022
【図１８】
0006678397.tif 000023
【図１９】
0006678397.tif 000024
【図２０】
0006678397.tif 000025
【図２１】
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