(57)【要約】【課題】ファイバレーザユニットの立ち上げ時の信頼性を従来よりも高めること。【解決手段】ファイバレーザユニット（２ａ，２ｂ，２ｃ）の各々を駆動して出力される複数のレーザ光を合波したレーザ光を出力するファイバレーザシステム（１）において、各レーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、制御部（７）が複数の電流源（６ａ，６ｂ，６ｃ）を制御する。【選択図】図１
2017092420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備えた、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項２】
上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが立ち上がって上記第１定常レベルに達してから、上記第１ピークを経て、再び上記第１定常レベルに減衰するまでの時間（Ｔ４）以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項３】
上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが上記第１ピークに達してから、上記第１定常レベルに収束するまでの時間（Ｔ５）以上である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のファイバレーザシステム。
【請求項４】
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記第１パワーが立ち上がって上記第１ピークの半値に達してから上記第１ピークに達するまでの時間をＴaとし、上記第２パワーが立ち上がって上記第２ピークの半値に達してから上記第２ピークに達するまでの時間をＴAとすると、
上記所定時間は、Ｔa及びＴAの合計時間以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項５】
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記第１ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第１ファイバレーザユニットとし、上記第２ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第２ファイバレーザユニットとすると、
上記第１パワーが上記第１ピークに達した時または達した後に、上記第２パワーが立ち上がるように、前記制御部は、上記第１ファイバレーザユニットに対応する前記電流源と、上記第２ファイバレーザユニットに対応する前記電流源とをそれぞれ制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項６】
上記制御部は、上記複数のファイバレーザユニットの全てから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバレーザシステム。
【請求項７】
上記複数の電流源が、対応する上記励起光源に上記駆動電流の供給を開始する供給開始時刻を、所定時間ずつ順次ずらすように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のファイバレーザシステム。
【請求項８】
上記複数のファイバレーザユニットは、誘導ラマン散乱を抑制する耐反射性を備えた第３ファイバレーザユニットと、上記耐反射性が上記第３ファイバレーザユニットより相対的に低い第４ファイバレーザユニットとを含んでおり、
上記第３ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給を、上記第４ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給より先に開始することによって、上記第３ファイバレーザユニットから先にレーザ光が出力されるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のファイバレーザシステム。
【請求項９】
上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載のファイバレーザシステム。
【請求項１０】
複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらす、
ことを特徴とするレーザ光出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ光を合波する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数ｋＷ（キロワット）の出力パワーを実現するため、複数のファイバレーザのそれぞれから出射されたシングルモードに近いレーザ光を合波してマルチモード光として出力するファイバレーザシステムが注目されている。ファイバレーザは、コアに希土類元素が添加された光ファイバをレーザ媒質とするレーザ装置である。このような高出力のファイバレーザシステムは主に、材料加工の分野において活用されている。
【０００３】
図１１は、上記ファイバレーザシステムの具体的な構成を示す説明図である。図１１に示すように、ファイバレーザシステム１０は、複数のファイバレーザユニット（ＦＬＵ）２０と、出力コンバイナ３０と、出力部４０と、ＦＬＵ２０と出力コンバイナ３０とを接続する光ファイバｆ１と、出力コンバイナ３０と出力部４０とを接続する光ファイバｆ２とを備えている。
【０００４】
図１１には図示しないが、ＦＬＵ２０は、マルチモードの励起光を出力する励起光源と、当該励起光を増幅し、シングルモードに近いレーザ光として出力する増幅用光ファイバとを備えている。
【０００５】
出力コンバイナ３０は、各ＦＬＵ２０から出力されるシングルモードに近いレーザ光を合波し、マルチモードのレーザ光を生成する。出力コンバイナ３０から出力されるマルチモードのレーザ光は、光ファイバｆ２を伝播し、出力部４０にて加工用レーザビームＬ１０（以下、ビームＬ１０と呼ぶ）とされ、加工対象５０が配置されている場合には加工対象５０にフォーカスされる。
【０００６】
ファイバレーザシステム１０が備えている各光ファイバ（ＦＬＵ２０の増幅用光ファイバ、光ファイバｆ１、及び光ファイバｆ２）は、増幅用光ファイバによって増幅されたレーザ光（最終的にビームＬ１０として出力されるレーザ光）に加えて、上記各光ファイバの内部において生じるレーリー散乱に起因する反射光を導波する。また、ファイバレーザシステム１０を材料加工に用いた場合、すなわち、ビームＬ１０を加工対象５０に対して照射した場合には、ビームＬ１０が加工対象５０で反射された反射光Ｌ１１の一部が出力部４０の出力端からファイバレーザシステム１０内に戻る場合がある。この場合、上記各光ファイバは、ファイバレーザシステム１０内に戻った反射光Ｌ１１をも導波する。
【０００７】
このように構成されたファイバレーザシステム１０において、ビームＬ１０の高出力化を図る場合には、上記各光ファイバを導波する光のパワーが高まることに起因して誘導ラマン散乱（Stimulated Raman Scattering：ＳＲＳ）が発生することが知られている。ＳＲＳは、上記各光ファイバのコアを媒質として発生する非線形光学効果の一種であり、レーザ光からストークス光へのパワー変換過程と見做すことができる。特に、出力コンバイナ３０の後段に配置された光ファイバｆ２においては、３基のＦＬＵ２０から出力されたレーザ光が合波された、ひときわ高いパワーを有するレーザ光を導波するため、発生するＳＲＳのラマンゲイン（上記パワー変換過程における変換効率）が高くなる。
【０００８】
ラマンゲインが高いほど、ＳＲＳにより生じるストークス光のパワーが高くなる。そうすると、ＦＬＵ２０の発振状態が不安定化し、その結果、ファイバレーザシステム１０の故障を招来することが知られている（特許文献１参照）。このため、ファイバレーザシステム１０においては、ビームＬ１０のパワーに対するストークス光のパワーが定常動作時において所定の基準レベルを下回るように、上記各光ファイバの長さ及びコア径、並びに、各ＦＬＵのパワーを設定することによって、ＦＬＵ２０の発振状態が不安定化することを防止している。この基準レベルは、ファイバレーザシステム１０に要求される耐反射性に応じて異なるが、加工時において、例えば−５０ｄＢに設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−９５６４１号公報（２０１５年５月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＦＬＵ２０の立ち上げ時、すなわちＦＬＵ２０から出力されるレーザ光のパワーが０から増加し始める時、当該レーザ光のパワーは、定常動作時にＦＬＵ２０から出力されるレーザ光のパワーよりも大きくなる。したがって、ビームＬ１０のパワーに対するストークス光のパワーが定常動作時において基準レベルを下回るようにファイバレーザシステム１が設計されていたとしても、ＦＬＵ２０の立ち上げ時においては、ＳＲＳにより発生したストークス光がＦＬＵ２０の発振状態を不安定化させる程度にラマンゲインの高い状態が生じ得る。以下、この問題について、もう少し詳しく説明する。
【００１１】
ファイバレーザは、励起光の立ち上がり時間を短く（μｓｅｃオーダー）設定すると、レーザ光のパワーの立ち上がり時に、レーザ光のパワーに大きなピークが発生しやすいという特性を持つ。図１２は、励起光源として使用されるレーザダイオードが駆動される場合に、ＦＬＵ２０から出力されるレーザ光のパワーの典型的な時間変化を示すグラフである。
【００１２】
このグラフにおいて、レーザ光の出力開始時刻（約1.00Ｅ-05秒＝約１０μ秒）は、レーザダイオードに対する駆動開始時刻（０秒）から遅延していること、且つ、レーザ光のパワーは初めにＰ１に達して急峻なピークを形成した後、設定パワーＰ２に収束することがわかる。なお、ピーク幅は、ピークＰ１の半値に対応した時間幅（時間Ｔ１）で表される。
【００１３】
図１１に示す３基のＦＬＵ２０のそれぞれが、図１２に示すようなパワーのピークを持つレーザ光を出力する。このため、各ＦＬＵ２０が同時に駆動を開始すると、図１３に挿入したグラフに示すように、出力コンバイナ３０が出力するレーザ光のパワーには、ＦＬＵ２０のそれぞれが出力するレーザ光のパワーのピークが重なることによって、さらに大きなピークが形成されることになる。この結果、上記各光ファイバが導波する光のパワーは、設計時に想定していたパワーを遙かに超えてしまう。
【００１４】
例えば、各ＦＬＵ２０のピークＰ１が設定パワーＰ２の１．５倍だとすると、出力コンバイナ３０の出力光においても、ピークＰ１は設定パワーＰ２の１．５倍になる。つまり、各ＦＬＵ２０の設定パワーＰ２が１ｋｗであり、ピークＰ１が１．５ｋｗだとすると、３基のファイバレーザユニット２０を組み合わせたファイバレーザシステム１０では、設定パワーＰ２が３ｋｗであり、ピークＰ１が４．５ｋｗになる。
【００１５】
そうなると、光ファイバｆ２におけるラマンゲインは、ＳＲＳにより発生したストークス光がＦＬＵ２０の発振状態を不安定化させるレベルを超える。このため、反射光Ｌ１１に含まれるストークス光の成分、すなわち反射ストークス光であって、定常動作時に許容されるパワーよりも小さいパワーの反射ストークス光がファイバレーザシステム１に再入射するだけで、ＦＬＵ２０の発振状態が不安定化してしまうことになる。すなわち、ファイバレーザシステム１０が備えているＦＬＵ２０の耐反射性が設計時の想定よりも低下してしまう。
【００１６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＦＬＵの立ち上げ時における信頼性が従来よりも高いファイバレーザシステムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るファイバレーザシステムは、
（１）複数のファイバレーザユニットと、
（２）上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
（３）上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
（４）上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備えた、ことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、制御部が、複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現するピークを、所定時間ずらすように、複数の電流源を制御するので、複数のレーザ光を合波して生成されたレーザ光において、レーザ光のパワーの複数のピークのうち少なくとも２つのピークが同時刻に重なることを回避することができる。言い換えると、複数のピークのうち少なくとも２つのピークの各値が足し合わされるように重なることを回避することができる。この結果、合波して生成されたレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現するピークが過大になることを抑制できる。
【００１９】
これにより、ファイバレーザシステム内のコンバイナの後段において生じるＳＲＳのラマンゲインの増加を抑えることができる。この結果、ファイバレーザユニットを立ち上げる際のファイバレーザシステムの信頼性を高めることができる。
【００２０】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが立ち上がって上記第１定常レベルに達してから、上記第１ピークを経て、再び上記第１定常レベルに減衰するまでの時間（Ｔ４）以上である、ことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、時間的に隣接して発現する２つのピークは、上記所定時間としての時間（Ｔ４）以上のずれを持つので、２つのピークが同時刻に重なることを確実に回避することができる。
【００２２】
なお、上記２つのピークに対応する２つのレーザ光のパワーのどちらが先に立ち上がるかについては、任意であって限定されない。また、２つのレーザ光のパワーが同時に立ち上がっても構わない（このことを、パワー立ち上げのタイミングに関する非制限条件１とする）。さらに、上記の構成が満足される限り、電流源をオンにしてからその電流源に対応するレーザ光のパワーが立ち上がり始めるまでの遅延時間、レーザ光のパワーが立ち上がる速度、到達するピークの大きさ、及び定常レベルの大きさなどの特性がファイバレーザユニット毎に異なっていてもよい（このことを、ファイバレーザユニットの特性に関する非制限条件２とする）。
【００２３】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが上記第１ピークに達してから、上記第１定常レベルに収束するまでの時間（Ｔ５）以上である、ことが好ましい。
【００２４】
上記の構成において、第１パワーが第１ピークを経て第１定常レベルまで減衰してから、第１定常レベルに最終的に収束するまでには時間を要する。このため、２つのピークが、上記時間（Ｔ４）以上のずれを持つ態様と比較して、上記時間（Ｔ５）は上記時間（Ｔ４）より長くなることが通常である。したがって、時間的に前後して発現する２つのピーク同士の時間間隔を一層長く確保することができる。なお、前述した非制限条件１及び２は、上記構成にもあてはまる。
【００２５】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記第１パワーが立ち上がって上記第１ピークの半値に達してから上記第１ピークに達するまでの時間をＴaとし、上記第２パワーが立ち上がって上記第２ピークの半値に達してから上記第２ピークに達するまでの時間をＴAとすると、上記所定時間は、Ｔa及びＴAの合計時間以上であってもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、各ピークの半値及びピークに基づく時間Ｔa及びＴAを用いて所定時間を定めるので、時間的に隣接して発現する２つのピークが同時に重なることを確実に回避することができる。なお、前述した非制限条件１及び２は、上記構成にもあてはまる。
【００２７】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記第１ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第１ファイバレーザユニットとし、上記第２ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第２ファイバレーザユニットとすると、上記第１パワーが上記第１ピークに達した時または達した後に、上記第２パワーが立ち上がるように、前記制御部は、上記第１ファイバレーザユニットに対応する前記電流源と、上記第２ファイバレーザユニットに対応する前記電流源とをそれぞれ制御してもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、第１ピークの大きさが、時間的に後で発現する第２ピークを有する第２パワーの立ち上がりによって増大してしまう不具合が生じない。なぜなら、第１パワーが第１ピークに達した時以降に、第２パワーが立ち上がるため、第１パワーが第１ピークに達した時には、第２パワーはまだ有意な大きさを持っていないからである。したがって、時間的に隣接して発現する２つのピークが同時に重なることを確実に回避することができる。なお、前述した非制限条件１及び２は、上記構成にもあてはまる。
【００２９】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記制御部は、上記複数のファイバレーザユニットの全てから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、上記複数の電流源を制御してもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、複数のレーザ光を合波して生成されたレーザ光において、レーザ光のパワーの複数のピークの全てが同時刻に重なることを回避することができる。言い換えると、複数のピークの各値が足し合わされるように重なることを回避することができる。この結果、合波して生成されたレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現するピークが過大になることを一層抑制できる。
【００３１】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数の電流源が、対応する上記励起光源に上記駆動電流の供給を開始する供給開始時刻を、所定時間ずつ順次ずらすように、上記制御部は上記複数の電流源を制御してもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、電流源から励起光源へ駆動電流の供給を開始するように、制御部が電流源に指示を与えるタイミングを電流源ごとに変えるという簡単な制御によって、本発明を実現することができる。
【００３３】
なお、上記の制御に限らず、電流源がレーザ光源に与える駆動電流の大きさを、制御部が制御してもよい。すなわち、複数の電流源から出力される駆動電流の大きさが互いに異なるように、制御部が各電流源を制御してもよい。この後者の制御は、駆動電流の大きさが大きいほど、レーザ光源から出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりが早くなること、言い換えると、大パワーのレーザ光のピーク出現時刻は、小パワーのレーザ光のピーク出現時刻より早くなることに基づいている。
【００３４】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記複数のファイバレーザユニットは、誘導ラマン散乱を抑制する耐反射性を備えた第３ファイバレーザユニットと、上記耐反射性が上記第３ファイバレーザユニットより相対的に低い第４ファイバレーザユニットとを含んでおり、上記第３ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給を、上記第４ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給より先に開始することによって、上記第３ファイバレーザユニットから先にレーザ光が出力されるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、ことが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、上記レーザ光を用いて対象物を加工する場合、対象物にレーザ光を照射し始めたときから、対象物がレーザ光のエネルギーによって溶融し始めるまでの状態において、対象物は最も高い反射率を持つ。対象物の溶融が始まると、溶融した部位では光の吸収率が高まるため、反射率は小さくなる。したがって、対象物が最も高い反射率を持つ加工開始時には、誘導ラマン散乱を抑制する性能、すなわち耐反射性が相対的に高い第３ファイバレーザユニットを立ち上げることが好ましい。
【００３６】
本発明の一態様に係るファイバレーザシステムにおいて、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、ことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、対象物の加工開始時には、レーザ光のパワーを大きくすることによって、溶融が始まる時間を短くすることが好ましい。したがって、対象物の加工開始に合わせて最初に立ち上げるファイバレーザユニットの出力を、他のファイバレーザユニットの出力よりも高くすることが好ましい。なお、ファイバレーザユニットの出力が高いほど、ファイバレーザシステムの内部を導波する光のパワーのピークが大きくなるため、誘導ラマン散乱のラマンゲインを高めることになる。しかし、最初に立ち上げるファイバレーザユニットは、耐反射性が最も高いため、ファイバレーザユニット立ち上げ中にレーザ発振が不安定になる事態を招く可能性が最も小さい。したがって、最初に立ち上げるファイバレーザユニットの出力を最も大きくすることは合理的である。
【００３８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るレーザ光出力方法は、複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらす、ことを特徴とする。
【００３９】
上記の方法によれば、既に説明したように、レーザの発振に不具合が起きる事態を回避することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、複数のレーザ光を合波したレーザ光を生成するファイバレーザシステムの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ光出力システムの構成例を説明的に示すブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、上記レーザ光出力システムに備えられた複数のレーザ光源が出力するレーザ光、及びこれらのレーザ光を合波したレーザ光の各パワーの時間的変化を示すグラフである。
【図３】時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間）の一設定例を説明的に示すグラフである。
【図４】時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間）の他の設定例を説明的に示すグラフである。
【図５】時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間）のさらに他の設定例を説明的に示すグラフである。
【図６】図５に示す時間間隔（所定時間）の設定の仕方において、先に発現するピークよりも後に発現するピークが広い幅を持つ場合を示すグラフである。
【図７】図５に示す時間間隔（所定時間）の設定の仕方において、先に発現するピークが後に発現するピークより広い幅を持つ場合を示すグラフである。
【図８】図１に示すファイバレーザシステムの各ファイバレーザ及びその周辺の概略図である。
【図９】図１に示すファイバレーザシステムを用いた耐反射性評価方法及び耐反射性向上方法の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１に示すファイバレーザシステムの各ファイバレーザの、レーザ光のパワーと、ストークス光のパワー／レーザ光のパワー（耐反射性）との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】従来のレーザ光出力システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１及び図１１のレーザ光出力システムに備えられるレーザ光源が出力するレーザ光のパワーの時間的変化を詳細に示すグラフである。
【図１３】図１１のレーザ光出力システムに備えられた複数のレーザ光源が出力するレーザ光、及びこれらのレーザ光を合波したレーザ光の各パワーの時間的変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
〔第１の実施形態〕
（レーザ光出力システムの構成）
本発明に係るファイバレーザシステムの構成例について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るファイバレーザシステム１の構成例を説明的に示すブロック図である。
【００４３】
ファイバレーザシステム１は、図１に示すように、複数のファイバレーザユニット（以下、ＦＬＵと呼ぶ）２ａ，２ｂ，２ｃ（レーザ光源）と、出力コンバイナ３（コンバイナ）と、出力部４と、光ファイバＦ１，Ｆ２と、電流源６ａ，６ｂ，６ｃと、制御部７とを備えている。
【００４４】
ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃは、出力コンバイナ３で合波される複数のレーザ光をそれぞれ生成して出力するので、ファイバレーザシステム１におけるレーザ光源とみなすことができる。本実施形態では、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの構成は同一なので、ここではＦＬＵ２ａの構成について説明する。
【００４５】
ＦＬＵ２ａは、コアに希土類元素を添加した増幅用光ファイバをレーザ媒質とするレーザユニットであり、励起部と、共振器部と、出力部とを備えている。励起部は、複数のレーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）と、各ＬＤから出射された光を集めるコンバイナとを備えている。共振器部は、増幅用光ファイバと、増幅用光ファイバを挟むように配置されたミラー素子及びハーフミラー素子とを備えている。出力部は、出力用光ファイバを備えている。
【００４６】
コアの添加する希土類元素としては、例えば、Ｅｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｎｄ（ネオジウム）などが挙げられる。増幅用光ファイバのコアに添加された希土類元素は、複数のＬＤから供給される励起光によって反転分布状態に遷移する。そして、反転分布状態に遷移した希土類元素は、自然放出光を生成する。この自然放出光のうち特定波長を持つ光が、ミラー素子及びハーフミラー素子によって選択的に反射される。その結果、特定波長を持つ光が、種光となって増幅用光ファイバ中を繰り返して往復することによって誘導放出が繰り返され、それによってレーザ光が生成され、ハーフミラー素子から出力部に出射される。
【００４７】
上記増幅用光ファイバとして、例えば、希土類元素が添加された小径のコアと、そのコアを囲む大径の第１クラッドと、第１クラッドをさらに囲む第２クラッドとで構成したダブルクラッドファイバを採用すると、ＦＬＵ２ａは、シングルモードで、且つ高出力のレーザ光を出射することができる。ただし、ＦＬＵ２ａはマルチモードのレーザ光を出射してもよい。また、上記励起部を、上記共振器部のミラー素子側に配置される前方励起部とし、上記共振器部と出力部との間に後方励起部を配置し、前方励起部と後方励起部とから共振器部に励起光を入射させる双方向励起型のファイバレーザユニットを、ＦＬＵ２ａとして採用してもよい。
【００４８】
出力コンバイナ３は、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃから出射され光ファイバＦ１を通って入射する、例えばシングルモードのレーザ光を合波してマルチモードのレーザ光を生成し、光ファイバＦ２を介して出力部４に出力する。出力部４から出力されるレーザ光Ｌ０のモードは、ビーム径の大きい高出力のレーザ光を得たい場合は、マルチモードが適しており、ビーム径を小さくすることを高出力より優先する場合には、シングルモードが適している。
【００４９】
出力部４は、例えば光アイソレータを含んでいてもよい。光アイソレータは、加工対象５（対象物）に向かって進行する光を透過し、その進行する向きとは逆向きに戻る光の進入を抑制するように構成されている。したがって、光アイソレータは、加工対象５で反射された反射光Ｌ１に含まれる反射ストークス光が上記増幅用光ファイバへ逆戻りすることによって、増幅用光ファイバ内を導波する光のパワーが高まり、誘導ラマン散乱のラマンゲインが高まる不具合を抑えるので、ファイバレーザシステム１の耐反射性を向上させることができる。
【００５０】
電流源６ａ，６ｂ，６ｃは、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ対応して設けられ、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ備えているＬＤに駆動電流を供給する。制御部７は、電流源６ａ，６ｂ，６ｃが対応するＬＤに出力する駆動電流の大きさと、この駆動電流を電流源６ａ，６ｂ，６ｃが対応するＬＤに出力するときの出力開始タイミングとを制御する。駆動電流がパルス電流である場合には、パルス電流のパルス高、パルス幅及びパルス波形を変える制御信号を電流源６ａ，６ｂ，６ｃに出力する。
【００５１】
（レーザ光出力方法〜その１）
以上の構成を備えたファイバレーザシステム１が、加工対象５に対して、レーザ光Ｌ０を出力する方法の一例について、図２と、背景技術の説明において参照した図１２とに基づいて説明する。図２の（ａ）〜（ｃ）は、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃが出力する複数のレーザ光のパワーの時間的変化を示すグラフであり、図２の（ｄ）は、これら複数のレーザ光のパワーのピークの時間的並びを示すグラフであり、図２の（ｅ）は、これら複数のレーザ光を合波したレーザ光、すなわちレーザ光Ｌ０のパワーの時間的変化を示すグラフである。
【００５２】
図２の（ａ）に示すように、ＦＬＵ２ａは、時刻ｔ１からパワーが立ち上がるようにレーザ光を出射する。そのために、制御部７は、電流源６ａに駆動開始を指示し、電流源６ａは、ＦＬＵ２ａのＬＤに駆動電流の供給を開始する。そのパワーの時間的変化の詳細は、図１２を参照して説明したように、駆動電流の供給開始時刻である時刻０（駆動開始時刻）から時刻ｔ１の遅延を経て、パワーが急激に立ち上がり、急峻なピークＰ１を形成する。続いて、パワーが急激に低下した後、緩やかに上昇して設定パワーＰ２に収束する。なお、遅延時間である時刻ｔ１は、駆動電流の大きさ（パルス電流の場合にはパルス高）とＦＬＵ２ａの共振器部の特性とによって定まるパラメータであり、予め時刻ｔ１を測定しておくことができる。
【００５３】
次に、制御部７は、電流源６ｂに駆動開始を指示する。これにより、図２の（ｂ）に示すように、電流源６ｂは、時刻０から所定時間Ｔｓを経た時刻（駆動開始時刻）においてＦＬＵ２ｂのＬＤに駆動電流の供給を開始する。この結果、ＦＬＵ２ｂは、時刻ｔ２からパワーが立ち上がるレーザ光を出射する。ＦＬＵ２ｂの共振器部も、駆動電流の供給開始から時刻ｔ１の遅延を持つとすると、この時刻ｔ２は、ｔ２＝Ｔｓ＋ｔ１の関係を満たす。時刻ｔ２が所望の長さになるように、所定時間Ｔｓを予め決めておくことができる。
【００５４】
続いて、同様に、制御部７は、電流源６ｃに駆動開始を指示する。これにより、図２の（ｃ）に示すように、電流源６ｃは、時刻０から所定時間Ｔｓの２倍に等しい時間２Ｔｓを経た時刻（駆動開始時刻）において、ＦＬＵ２ｃのＬＤに駆動電流の供給を開始する。この結果、ＦＬＵ２ｃは、時刻ｔ３からパワーが立ち上がるレーザ光を出射する。ＦＬＵ２ｃの共振器部も、駆動電流の供給開始から時刻ｔ１の遅延を持つとすると、この時刻ｔ３は、ｔ３＝２Ｔｓ＋ｔ１の関係を満たす。
【００５５】
こうして、図２の（ｄ）に示すように、ＦＬＵ２ａから時刻ｔ１において最初にレーザ光が出射された後、ＦＬＵ２ｂ，２ｃから所定時間Ｔｓずつ遅れたタイミングで順番にレーザ光が出射される。その後、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃから出射された複数のレーザ光は、出力コンバイナ３０で合波され、図２の（ｅ）に示すパワーを持つマルチモード光となって、加工対象５に照射される。
【００５６】
このように、本実施形態に係るレーザ光出力方法では、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりを、所定時間Ｔｓずつ順次ずらすので、複数のレーザ光のピークの発生を所定時間Ｔｓずつ順次ずらしながら、上記複数のレーザ光を出力させることができる。したがって、各ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃが出力する各レーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすことができる。この結果、複数のレーザ光を合波して生成したレーザ光において、レーザ光のパワーの複数のピークが同時に重なることを回避することができる。
【００５７】
例えば、各ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃが出力する各レーザ光のピーク（ｐ）が設定パワーの１．５倍だとすると、出力コンバイナ３が出力するレーザ光のパワーのピーク（Ｐ）は設定パワーの１．１７倍に低減される。つまり、各ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの設定パワーが１ｋｗであり、上記ピーク（ｐ）が１．５ｋｗだとすると、ファイバレーザシステム１では、設定パワーが３ｋｗであり、上記ピーク（Ｐ）が約３．５ｋｗになる。
【００５８】
これにより、ファイバレーザシステム１の内部を導波する光のパワーのピークが同時に重なり、設計時に想定したパワーを瞬間的に上回る不具合を回避することができる。したがって、出力コンバイナ３の後段に配置された光ファイバＦ２におけるラマンゲインの大きさが、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの発振状態を不安定化させるレベルを超えることを回避できる。この結果、ファイバレーザシステム１を立ち上げるときの信頼性を高めることができる。なお、加工対象５からの反射光Ｌ１の一部がファイバレーザシステム１の内部に戻ったとしても、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりが所定時間Ｔｓずつ順次ずらされているため、反射光Ｌ１のピークが同時に重なることを回避することができる。
【００５９】
なお、上記所定時間Ｔｓは、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの各レーザのパワーが立ち上がるときに発生するピークのうち、パワーが最大となるピーク（最大ピーク）の半値幅に相当する時間Ｔ１（図１２参照）以上であることが好ましい。上記最大ピークを考える理由は、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの出力特性が必ずしも同じではないからである。ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの出力特性が同じである場合には、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃのいずれかで発生するピークに基づいて時間Ｔ１を決めることができる。所定時間Ｔｓを上記最大ピークの半値幅に相当する時間Ｔ１以上に設定することにより、複数のピーク同士の重なりを回避することができる。時間Ｔ１は、例えば１〜５μｓである。
【００６０】
ここで、ＦＬＵの数をＭ個とし、レーザ光を用いて加工対象５を加工するプロセスが要求するレーザ光のパワーの立ち上がりに要する時間がＴ２（図２の（ｅ）参照）であるとする。そうすると、上記所定時間Ｔｓは、時間Ｔ２を（Ｍ−１）で除した時間未満に設定され、Ｔ１≦Ｔｓ＜Ｔ２／（Ｍ−１）という条件を満足することが好ましい。また、駆動電流の供給開始からレーザパワーが立ち上がるまでに時刻ｔ１の遅延が生じるので、Ｔ１≦Ｔｓ≦（Ｔ２−ｔ１）／（Ｍ−１）という条件を満足することがより好ましい。
【００６１】
レーザ光を用いて対象物を加工する場合に、要求されるレーザ光のパワーの立ち上げ時間（Ｔ２）は、およそ２０〜３０μｓである。そこで、例えば、Ｔ２を３０μｓとし、時刻ｔ１が図１２に示すように１０μｓとし、ピークの半値幅に対応した時間Ｔ１を５μｓとすると、５μｓ≦Ｔｓ≦（３０μｓ−１０μｓ）／（Ｍ−１）を満たすＭは、Ｍ≦５となる。したがって、この例では、ＦＬＵの数を５基まで増やすことができる。
【００６２】
なお、上記の例では、各ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの全てから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、制御部７が電流源６ａ〜６ｃを制御するやり方を説明した。しかし、複数のＦＬＵに含まれる少なくとも２つのＦＬＵから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように制御部７が電流源６ａ〜６ｃを制御してもよい。この場合にも、レーザ光のパワーの複数のピークのうち少なくとも２つのピークが同時刻に重なることを回避することができるので、合波して生成されたレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現するピークが過大になることを抑制できる。
【００６３】
（変形例）
上記実施形態では、複数のレーザ光のパワーごとに発生するピークのうち、最大ピークの半値幅に相当する時間として、時間Ｔ１を規定したが、時間Ｔ１の規定の仕方を変えてもよい。例えば、図１２に示すように、レーザパワーがピークＰ１を経て急激に減衰した後の極小値に対応する時間と、立ち上がり開始時間との差に相当する時間Ｔ３を時間Ｔ１に置き換えてもよい。
【００６４】
（レーザ光出力方法〜その２）
上記実施形態では、レーザ光のパワーの立ち上がり時刻に着目したレーザ光出力方法を説明した。しかし、他のレーザ光出力方法として、各ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃが出力する各レーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、制御部７が各電流源６ａ〜６ｃを制御してもよい。その具体例を図３〜図７を参照して以下に説明する。
【００６５】
（所定時間の設定例１）
図３は、時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間ｘ）の一設定例を説明的に示すグラフである。なお、図３の縦軸は、後述するピークＰｅ１，Ｐｅ２の値で規格化してある 。このことは、後述する図４〜図７の縦軸においても同様である。
【００６６】
図３に示すように、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃが出力する３つのレーザ光のうち、時間的に隣り合って発現するピークＰｅ１、Ｐｅ２を持つ２つのレーザ光のパワーＰｗ１，Ｐｗ２に着目する。パワーＰｗ１，Ｐｗ２は、各ピークＰｅ１、Ｐｅ２の発現後に定常レベルＰｓに収束する。時間的に前後して発現する２つのピークＰｅ１、Ｐｅ２のうち、ピークＰｅ１は先に発現する第１ピークであり、パワーＰｗ１は、第１ピークを有するレーザ光のパワーとしての第１パワーである。ここで、パワーＰｗ１が立ち上がって、時刻ｔ10において定常レベルＰｓ（第１定常レベル）に達してから、ピークＰｅ１を経て、再び時刻ｔ11において定常レベルＰｓに減衰するまでの時間をＴ４とする。この場合、上記所定時間ｘを時間Ｔ４以上に設定する。すなわち、所定時間ｘが時間Ｔ４以上となるように、制御部７が各電流源６ａ〜６ｃのうち該当する２つの電流源を制御する。時間Ｔ４は時刻ｔ10及び時刻ｔ11を測定することによって、予め定めておくことができる。
【００６７】
これにより、時間的に隣接して発現する２つのピークＰｅ１、Ｐｅ２は、所定時間ｘとしての時間Ｔ４以上のずれを持つので、２つのピークＰｅ１、Ｐｅ２が同時刻に重なることを確実に回避することができる。
【００６８】
なお、図３では、パワーＰｗ１，Ｐｗ２がこの順に立ち上がり、かつ各波形を同じように描いているが、パワーの立ち上がりのタイミング及び波形の相同性は本質的ではない。すなわち、パワーＰｗ１，Ｐｗ２のどちらが先に立ち上がるかについては任意であり、パワーＰｗ１，Ｐｗ２が同時に立ち上がっても構わない（このことを、パワー立ち上げのタイミングに関する非制限条件１とする）。さらに、ｘ≧Ｔ４が満足される限り、電流源をオンにしてからその電流源に対応するレーザ光のパワーが立ち上がり始めるまでの遅延時間、レーザ光のパワーが立ち上がる速度、到達するピークの大きさ、及び定常レベルの大きさなどの特性がファイバレーザユニット毎に異なっていてもよい（このことを、ファイバレーザユニットの特性に関する非制限条件２とする）。
【００６９】
なお、本設定例においては、ピークＰｅ１及びピークＰｅ２の値が等しい場合を一例として説明した。しかし、後述する各設定例を含む本実施形態のファイバレーザシステム１において、ピークＰｅ１及びピークＰｅ２の値の各々は、異なるように構成されていてもよく、それぞれの大小関係も限定されるものではない。
【００７０】
（所定時間の設定例２）
図４は、時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間ｘ）の他の設定例を説明的に示すグラフである。この設定例では、所定時間ｘはパワーＰｗ１の時間変化のみによって規定される。図４に示すように、パワーＰｗ１は、立ち上がった後、時刻ｔ12においてピークＰｅ１に達し、その後一旦減衰してから再上昇し、時刻ｔ13において定常レベルＰｓに収束している。この場合に、時刻ｔ12と時刻ｔ13との時間間隔をＴ５とすると、所定時間ｘを時間Ｔ５以上に設定する。時間Ｔ５は、パワーＰｗ１がピークＰｅ１に達してから、定常レベルＰｓに収束するまでの時間と言い換えられる。
【００７１】
図１２にレーザ光のパワーの典型的な時間的変化を示したように、時間Ｔ５を設定例１の時間Ｔ４と比べると、Ｔ５＞Ｔ４という大小関係になることが一般的である。したがって、設定例２によれば、時間的に前後して発現する２つのピーク同士の時間間隔を一層長く確保することができる。なお、図４では、パワーＰｗ２がパワーＰｗ１よりも後で立ち上がり、パワーＰｗ２の方がパワーＰｗ１より広いピーク幅（パワーが立ち上がってからピークを経て減衰するのに要する時間）を持っているように描いているが、前述した非制限条件１及び２は、設定例２にもあてはまる。
【００７２】
（所定時間の設定例３）
図５は、時間的に前後して発現する２つのピークの時間間隔（所定時間）のさらに他の設定例を説明的に示すグラフである。
【００７３】
この設定例３では、電流源６ａ，６ｂ，６ｃの特性が互いに同じとみなすことができ、かつＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの特性も互いに同じとみなせるとしている。このため、各パワーＰｗ１，Ｐｗ２は、対応する電流源がオンになってから立ち上がるまでの遅延時間、立ち上がりの速度、到達するピークＰｅ１，Ｐｅ２のレベル、ピークＰｅ１，Ｐｅ２から一旦減衰した後、上昇して定常レベルに収束する経過状態、及び当該定常レベルの大きさを含む各特性を同じとみなす。
【００７４】
この設定例３では、所定時間ｘを定めるにあたって、パワーがピークの半値に達してから当該ピークに達するまでの時間に着目する。具体的には、パワーＰｗ１は、時刻ｔ14においてピークＰｅ１の半値に達し、時刻ｔ15においてピークＰｅ１に達している。この場合、時刻ｔ14と時刻ｔ15との時間間隔をＴaとする。パワーＰｗ２も、時刻ｔ16においてピークＰｅ２の半値に達し、時刻ｔ17においてピークＰｅ２に達しているので、時刻ｔ16と時刻ｔ17との時間間隔をＴAとする。
【００７５】
この場合に、所定時間ｘを時間Ｔaと時間ＴAの合計時間以上に設定する。すなわち、ｘ≧Ｔa＋ＴAを満足するように、所定時間ｘを設定する。なお、パワーＰｗ１の波形とパワーＰｗ２の波形とは合同なので、設定例３では、Ｔa＝ＴAとなるため、ｘ≧２Ｔaを満足するように、所定時間ｘを設定するとも言える。
【００７６】
パワーＰｗ１の波形とパワーＰｗ２の波形とは合同であって、ｘ＝２Ｔaを満足する場合、図５に示すように、パワーＰｗ２は、パワーＰｗ１がピークＰｅ１に達すると同時に、立ち上がることになる。したがって、設定例３では、ｘ≧２Ｔaを満足することによって、パワーＰｗ２は、パワーＰｗ１がピークＰｅ１に達して以降に立ち上がることになるので、ピークＰｅ１の大きさがパワーＰｗ２から全く影響を受けずに済む。この結果、時間的に隣接して発現する２つのピークが同時に重なることを確実に回避することができる。
【００７７】
（所定時間の設定例４）
設定例３では、電流源６ａ，６ｂ，６ｃ及びＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの各特性を同じとみなすとしたが、設定例３のｘ≧Ｔa＋ＴAを満足するという条件を保持したままで、上記特性を同じとせずに、前述した非制限条件１及び２をあてはめることもできる。その一例を設定例４としてさらに説明する。
【００７８】
図６は、図５に示す時間間隔（所定時間）の設定の仕方において、先に発現するピークよりも後に発現するピークが広い幅を持つ場合を示すグラフである。ピークＰｅ１（第１ピーク）よりもピークＰｅ２（第２ピーク）の方が広い幅を持っているので、前述した時間ＴAは時間Ｔaよりも当然に長くなっている。この場合でも、所定時間ｘを時間Ｔaと時間ＴAの合計時間以上に設定することによって、所定時間ｘを設定例４の場合より、一層長く設定することができる。したがって、時間的に隣接して発現する２つのピークが同時に重なることを確実に回避することができる。
【００７９】
（所定時間の設定例５）
設定例４では、先に発現するピークよりも後に発現するピークが広い幅を持つ場合について説明したが、先に発現するピークが後に発現するピークよりも広い幅を持っていてもよい。この場合を設定例５として説明する。
【００８０】
図７は、図５に示す時間間隔（所定時間）の設定の仕方において、先に発現するピークが後に発現するピークより広い幅を持つ場合を示すグラフである。ピークＰｅ１がピークＰｅ２より広い幅を持っているので、前述した時間Ｔaは時間ＴAよりも当然に長くなっている。この場合でも、所定時間ｘを時間Ｔaと時間ＴAの合計時間以上に設定することによって、所定時間ｘを設定例４の場合より、一層長く設定することができる。また、この設定例５では、パワーＰｗ２は、パワーＰｗ１がピークＰｅ１に達して以降に立ち上がることになるので、ピークＰｅ１の大きさがパワーＰｗ２から全く影響を受けずに済む。したがって、時間的に隣接して発現する２つのピークが同時に重なることを確実に回避することができる。
【００８１】
〔第２の実施形態〕
実施形態１では、電流源６ａ，６ｂ，６ｃが各ＬＤに与える駆動電流の大きさは同じであることを前提として、各駆動開始時刻に差を持たせている。これに対し、電流源６ａ，６ｂ，６ｃが各ＬＤに与える駆動電流の大きさ（パルス電流の場合にはパルス高）を異ならせるように、制御部７が電流源６ａ，６ｂ，６ｃを駆動してもよい。この制御は、駆動電流の大きさが大きいほど、ＬＤから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりが早くなること、言い換えると、大パワーのレーザ光のピーク出現時刻は、小パワーのレーザ光のピーク出現時刻より早くなるという原理に基づいている。
【００８２】
駆動電流の大きさとＬＤから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がり時間との関係は、予め測定して求めておくことができる。したがって、制御部７は、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃから出力されるレーザ光のパワーの立ち上がりに現れるピークが、上記所定時間Ｔｓのずれを持つように、電流源６ａ，６ｂ，６ｃを制御すればよい。より具体的には、制御部７は、電流源６ａ，６ｂ，６ｃの順番に駆動電流が小さくなるように、電流源６ａ，６ｂ，６ｃを制御すればよい。
【００８３】
〔第３の実施形態〕
以下にＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃにおいて、上述したＳＲＳ（誘導ラマン散乱）の生じ易さの違いを評価し、その評価結果に応じて、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの駆動を所定時間Ｔｓずつずらす場合に、駆動開始の順序を決めるやり方を説明する。
【００８４】
本願発明者が見出したことであるが、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃのうちある１つにてＳＲＳが生じると、このＳＲＳが生じたＦＬＵ内を導波するストークス光が、出力コンバイナ３や光ファイバＦ２等におけるレーリー散乱やフレネル反射等によって、あるいは、加工対象５で反射されてファイバレーザシステム１内に戻ったストークス光が出力コンバイナ３等を通じて、別のＦＬＵ内に到達する。これにより、当該別のＦＬＵにおいてストークス光の種光となる光のパワーが大きくなるため、当該別のＦＬＵでもＳＲＳが生じる。結果として、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの全てについて、ＳＲＳが生じる。従って、システム全体として耐反射性の高い（ＳＲＳによるストークス光の波長での発振が生じ難い）ファイバレーザシステムを実現するためには、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃそれぞれでの耐反射性を評価したうえで、最も耐反射性が低い（上記の発振が生じ易い）ＦＬＵの耐反射性を、他のＦＬＵの耐反射性さと同程度にまで高める制御が必要になる。
【００８５】
上記のような制御を行うためには、各ＦＬＵ（ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃそれぞれ）の耐反射性を評価する必要がある。ただし、評価すべき耐反射性は、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態における各ＦＬＵの耐反射性である。なぜなら、ファイバレーザシステム１において各ＦＬＵで生じる上記の発振は、上述したように他のＦＬＵにて発生したストークス光が関与する現象だからである。あるＦＬＵの耐反射性を、そのＦＬＵをファイバレーザシステム１から切り離した状態で個別に評価する従来の評価方法を用いている限り、耐反射性の高いファイバレーザシステム１を実現することは困難である。
【００８６】
以下、具体的に説明する。図１に示すＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃと出力コンバイナ３との接続に用いられる光ファイバＦ１は、シングルモード（または、いわゆる疑似シングルモード）の光ファイバである。出力コンバイナ３と出力部４とを接続する光ファイバＦ２は、シリカガラス製のマルチモードファイバである。これらの光ファイバは、一般に、１ｍあたり１０−５％程度の光の反射率を有している。上記ファイバレーザシステム１内を導波する光と、上記複数のレーザ光を合波したレーザ光を用いて加工する加工対象５から戻る反射光とによってストークス光の再帰的な増幅が生じ、ＳＲＳによるストークス光の波長での発振が顕著に発生する。そして、上記発振の発生によって、レーザ光が当該シリカガラスに入射することによって生じるストークス光のパワーが増大されることとなる。
【００８７】
図８は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃ及びその周辺の概略図である。ＦＬＵ２ａ〜２ｃは同じ構成を備えているので、ＦＬＵ２ａについて説明する。図８に示すように、ＦＬＵ２ａは、上記光ファイバＦ１を介して出力コンバイナ３と接続されており、励起光源（発光素子）２１と、ポンプコンバイナ２３と、増幅用光ファイバ２５と、ミラーとして機能する高反射ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）２４と、ハーフミラーとして機能する低反射ＦＢＧ２６と、レーザ光測定部２８と、ストークス光測定部２９とを備えている。ＦＬＵ２ａは、増幅用光ファイバ２５の高反射ＦＢＧ（ミラー）２４と低反射ＦＢＧ（ハーフミラー）２６とに挟まれた区間を共振器とした共振器型ファイバレーザとして機能する。マルチモードの光ファイバＦ２と同じく、増幅用光ファイバ２５および光ファイバＦ１は、シリカガラス製のコアを有しており、このコアにてレーザ光を伝搬させる。
【００８８】
ポンプコンバイナ２３から増幅用光ファイバ２５までを接続する光ファイバは、増幅用光ファイバ２５と同様の構成であってもよい。ただし、ポンプコンバイナ２３から増幅用光ファイバ２５までを接続する光ファイバのコアには活性元素は添加されていない。
【００８９】
増幅用光ファイバ２５は、コアに活性元素（希土類元素等）が添加されたダブルクラッドファイバである。増幅用光ファイバ２５の一端には、高反射ＦＢＧ２４が形成されており、増幅用光ファイバ２５の他端には、低反射ＦＢＧ２６が形成されている。高反射ＦＢＧ２４は、増幅用光ファイバ２５にて発生したレーザ光を反射するように構成されている。レーザ光の発振波長における高反射ＦＢＧ２４の反射率は、例えば９９％以上である。低反射ＦＢＧ２６は、増幅用光ファイバ２５にて発生したレーザ光の一部を反射し、残りの部分を透過するように構成されている。レーザ光の発振波長における低反射ＦＢＧ２６の反射率は、高反射ＦＢＧ２４の反射率よりも低く設定されており、例えば１０％である。励起光源２１は、増幅用光ファイバ２５に供給する励起光の光源であり、ポンプコンバイナ２３を介して増幅用光ファイバ２５に接続されている。
【００９０】
ＦＬＵ２ａでは、励起光源２１からの励起光が、ポンプコンバイナ２３を介して増幅用光ファイバ２５の第１クラッドに入射する。そして、増幅用光ファイバ２５の第１クラッドを導波する励起光が、コアを通過する際、コアに添加された活性元素を反転分布状態に遷移させる。反転分布状態に遷移した活性元素は、自然放出光を種光として、誘導放出の連鎖を起こす。誘導放出されたレーザ光は、高反射ＦＢＧ２４と低反射ＦＢＧ２６との間で反射を繰り返すことで再帰的に増幅される。
【００９１】
レーザ光測定部２８は、低反射ＦＢＧ２６と出力コンバイナ３との間に設けられており、増幅用光ファイバ２５の低反射ＦＢＧ２６側出力に含まれる（低反射ミラーを透過した）レーザ光のパワーを測定するものである。
【００９２】
ストークス光測定部２９は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれから同時に出射されたレーザ光によって生じるストークス光であって、ＦＬＵ２ａを伝搬するストークス光のパワーを測定するものである。ストークス光測定部２９は、高反射ＦＢＧ２４に対して増幅用光ファイバ２５の反対側（ミラーに対して出力側と反対側）に設けられており、ＦＬＵ２ａの高反射ＦＢＧ２４側出力に含まれる（高反射ミラーを透過した）ストークス光のパワーを測定する。
【００９３】
制御部７は、演算部７１と制御処理部７２とを備えている。演算部７１は、低反射ＦＢＧ２６を透過したレーザ光のパワーに対する高反射ＦＢＧ２４を透過したストークス光のパワーの比率を、レーザ光測定部２８の測定結果とストークス光測定部２９の測定結果とに基づいて算出する。また、制御処理部７２は、上記比率が最も大きいものを含む少なくとも１つのファイバレーザをＦＬＵ２ａ〜２ｃから選択すると共に、選択されたファイバレーザから出射されるレーザ光のパワーを下げるパワーダウン制御を実行することによって、各ＦＬＵ２ａ〜２ｃについての上記比率の最大値を低下させる。
【００９４】
制御部処理部７２は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、その励起光を発光する各励起光源２１に供給する電流値を調節することによって、レーザ光のパワーを調節する。これにより、レーザ光のパワーを容易に調節することができる。
【００９５】
ここからは、レーザ光測定部２８及びストークス光測定部２９を用いた、ＦＬＵ２ａの耐反射性評価方法について説明を行う。ファイバレーザシステム１全体を動作させた（すなわち、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれから同時にレーザ光を出射した）状態におけるＦＬＵ２ａの耐反射性（ＳＲＳによるストークス光の波長での発振の生じ難さ）は、レーザ光測定部２８の測定結果に対するストークス光測定部２９の測定結果の比率によって求められる。ここで、ファイバレーザの耐反射性とは、ファイバレーザから出射されるレーザ光のパワーに対する、ファイバレーザを伝搬するストークス光のパワーの比率である。下記の理由により当該比率が小さい（すなわち、当該ストークス光のパワーが小さい）場合、ファイバレーザの耐反射性が高いと言える。すなわち、ストークス光のパワーが、レーザ光のパワーに対して小さいということは、同じレーザ光のパワーであってもラマンゲイン(レーザ光からストークス光へエネルギーが移る度合)が小さく、ストークス光の損失が大きいということを意味する。つまり、加工対象５から同じ反射率でレーザ光が戻ってきても、上記の発振の閾値が大きいので、発振しにくいことになる。なお、上記の発振によるストークス光のパワーの増幅において、ラマンゲインＧ∝ｅｘｐ（レーザ光のパワー×ファイバ長／当該ファイバの実効コア面積）となるため、レーザ光のパワーをあげるとラマンゲインが大きくなり、小さい反射であっても上記の発振が生じ、レーザ光の発振が不安定になる。従って、当該比率が小さい場合、ファイバレーザの耐反射性が高いと言える。ファイバレーザシステム１において、ＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれの耐反射性が互いに異なる原因として例えば、増幅用光ファイバ２５または各光ファイバＦ１の長さまたは損失が互いに異なること、あるいは出力コンバイナ３でのレーザ光の分岐比や損失が互いに異なることが挙げられる。換言すれば、当該ＦＬＵ２ａの耐反射性は、（ストークス光測定部２９の測定結果）／（レーザ光測定部２８の測定結果）の解によって求められる。この比率（解）が小さいほど、ＦＬＵ２ａの耐反射性は高いと言える。
【００９６】
ストークス光が、レーザ光に対して大きいということは、同じレーザパワーでもラマンゲインが大きい（レーザ光からストークス光へのパワーの移りが大きい）、言い換えるとストークス光の損失が小さいということを意味する。つまり対象から同じ反射率でパワーが戻ってきても、ストークス光において損失≦利得の関係が生じやすく、発振閾値が低いため、発振しやすいということになる。すなわちＳＲＳによるストークス光の波長での発振が生じやすく、耐反射性が低いと言える。
【００９７】
例えば、レーザ光測定部２８の測定結果、換言すれば、ＦＬＵ２ａから出射されるレーザ光のパワーが１ｋＷであるとする。また、例えば、ストークス光測定部２９の測定結果、換言すれば、ファイバレーザシステム１全体を動作させる際にＦＬＵ２ａを伝搬するストークス光のパワーが０．０００１４Ｗであるとする。このとき、演算部７１によって、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態におけるＦＬＵ２ａの耐反射性は、０．０００１４／１０００＝１．４×１０−７と評価することができる。
【００９８】
レーザ光測定部２８及びストークス光測定部２９のそれぞれは、所望以外の周波数を有する光を遮断するフィルタ部材を有していてもよい。より具体的には、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、レーザ光測定部２８は、対応するＦＬＵ２ａ〜２ｃのいずれかの発振波長の光を選択的に透過する波長選択フィルタを有しており、ストークス光測定部２９は、対応するＦＬＵ２ａ〜２ｃのいずれかの発振波長にラマンシフトに相当する波長を加算した波長の光を選択的に透過する波長選択フィルタを有していてもよい。これにより、レーザ光測定部２８及びストークス光測定部２９が、それぞれ、レーザ光及びストークス光を精度よく測定することができる。
【００９９】
なお、ファイバレーザシステム１においては、ＦＬＵ２ｂ，２ｃについても、ＦＬＵ２ａと同等の耐反射性評価方法を実施することができる。ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、上述した耐反射性評価方法を実施することによって、ファイバレーザシステム１の耐反射性評価方法を実現することができる。
【０１００】
ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについては、上記比率が大きいほど、ＳＲＳが生じ易いと言える。演算部７１が上記比率を求めることによって、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態における、各ＦＬＵ２ａ〜２ｃでのＳＲＳの生じ易さを定量的に評価することができる。
【０１０１】
ここからは、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれを用いた、ファイバレーザシステム１の耐反射性向上方法について、図１０を参照して説明を行う。図１０は、ファイバレーザ２〜４の、レーザ光のパワーと、ストークス光のパワー／レーザ光のパワー（耐反射性）との関係の一例を示すグラフである。まず、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態における、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれの耐反射性を評価する。
【０１０２】
なお、ファイバレーザシステム１が出射するレーザ光のパワーが３ｋＷであるとする。また、ファイバレーザシステム１の耐反射性向上前の段階において、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれが出射するレーザ光のパワー（各ＦＬＵ２ａ〜２ｃのレーザ光測定部２８の測定結果）が１ｋＷであるとする。また、ファイバレーザシステム１の耐反射性向上前の段階において、ファイバレーザシステム１全体を動作させた際にＦＬＵ２ａ〜２ｃを伝搬するストークス光のパワー（ＦＬＵ２ａ〜２ｃのストークス光測定部２９の測定結果）が、それぞれ、０．０００１４Ｗ（ＦＬＵ２ａ）、０．０２Ｗ（ＦＬＵ２ｂ）、０．０７２Ｗ（ＦＬＵ２ｃ）であるとする。
【０１０３】
演算部７１によって、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態における、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの耐反射性は、それぞれ、０．０００１４／１０００＝１．４×１０−７（ＦＬＵ２ａ）、０．０２／１０００＝２×１０−５（ＦＬＵ２ｂ）、０．０７２／１０００＝７．２×１０−５（ＦＬＵ２ｃ）と評価される。この場合、下記の理由により、ＦＬＵ２ｃの耐反射性が、ＦＬＵ２ａの耐反射性及びＦＬＵ２ｂの耐反射性より低いことに起因して、ＦＬＵ２ａ及び２ｂの耐反射性が７．２×１０−５程度にまで劣化してしまう虞がある。すなわち、耐反射性の低いＦＬＵ２ｃにおいてＳＲＳによりストークス光のパワーが顕著になると、そのストークス光が出力コンバイナ３を介して耐反射性の高いＦＬＵ２ａおよび２ｂにも導かれる。結果として、耐反射性の高いＦＬＵ２ａおよび２ｂにおいても、耐反射性の低いＦＬＵ２ｃと同様、ＳＲＳによるストークス光の波長での発振が生じレーザ発振が不安定になってしまう。本実施の形態において、「耐反射性の高いファイバレーザ」というのはあくまでもストークス光のパワーが小さい状態を維持することができるというものに過ぎない。「耐反射性の低いファイバレーザ」により強制的に「耐反射性の高いファイバレーザ」におけるストークス光のパワーが大きい状態にされてしまうことは、「耐反射性の高いファイバレーザ」における耐反射性の劣化と同等であると言える。
【０１０４】
ところで、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの耐反射性は、そのファイバレーザから出射されるレーザ光のパワーが大きいほど、低く（悪く）なり、そのファイバレーザから出射されるレーザ光のパワーが小さいほど、高く（良く）なる。なぜなら、ＳＲＳによって生じるストークス光のパワーは、レーザ光のパワーに対して指数関数的に増大するためである。また、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの全てから出射されるレーザ光のパワーが互いに同じであることは必須ではない。つまり、たとえファイバレーザシステム１が出射するレーザ光のパワーが３ｋＷであることが必須であっても、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれが出射するレーザ光のパワーを１ｋＷに均一化することは必須ではない。
【０１０５】
したがって、ファイバレーザシステム１において、制御処理部７２は、少なくとも上記比率が最も高い（耐反射性が最も低い）ＦＬＵ２ｃが出射するレーザ光のパワーを小さくして（パワーダウン制御）、各ＦＬＵ２ａ〜２ｃについての上記比率の最大値を低下させる。これにより、ファイバレーザシステム１全体としての耐反射性を高めることが可能である。
【０１０６】
図１０のグラフに従って、例えば、ファイバレーザシステム１の耐反射性を向上させるべく、制御処理部７２は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃが出射するレーザ光のパワーを、それぞれ、１．１８５ｋＷ、０．９３ｋＷ、０．８８５ｋＷとする。これにより、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれの耐反射性がおよそ４×１０−６に均一化され、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのうちある１つの耐反射性が極端に低くなることを防ぐことができる。結果、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの全てについて、耐反射性の劣化が誘発されてしまうことを防ぐことができるため、ファイバレーザシステム１の耐反射性の向上を図ることができる。なお、このとき、ＦＬＵ２ａ（選択されなかったファイバレーザ）が出射するレーザ光のパワーを大きくしており（パワーアップ制御）、ＦＬＵ２ｂおよび２ｃ（選択されたファイバレーザ）が出射するレーザ光のパワーを小さくしている（パワーダウン制御）。ただし、パワーバランスの調節後において、ＦＬＵ２ａの耐反射性およびＦＬＵ２ｂの耐反射性が、パワーバランス調整前のＦＬＵ２ｃの耐反射性を下回ることのないようにしている。これにより、システム全体としてのパワーの低下量を抑えながら、システム全体としての耐反射性の改善が図られる。システム全体としてのパワーの低下を抑える必要が無い場合、当該パワーアップ制御については省略可能である。
【０１０７】
また、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれの耐反射性を（ここでは、およそ４×１０−６に）均一化させることは必須でない。すなわち、制御処理部７２は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれの耐反射性が所定以上となるように、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれから出射されるレーザ光のパワーを調節してもよい。ここでは、４×１０−６より大きく、且つ、７．２×１０−５より小さい所定値を設定し、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれの上記比率が当該所定値以下となるようにしてもよい。換言すれば、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのうち、上記比率が予め定められた値（当該所定値）を超えるものを選択し、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのうち選択されたものから出射されるレーザ光のパワーを下げるパワーダウン制御を実行してもよい。この場合であっても、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの全てについて、耐反射性の劣化が誘発されてしまうことを防ぐことができるため、ファイバレーザシステム１の耐反射性の向上を図ることができる。
【０１０８】
ファイバレーザシステム１によれば、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、レーザ光測定部２８の測定結果とストークス光測定部２９の測定結果との関係に基づいて、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれにおけるＳＲＳの生じ易さを評価することが可能となる。これにより、ファイバレーザシステム１全体を動作させた状態における、各ＦＬＵ２ａ〜２ｃでのＳＲＳの生じ易さを評価することが可能となる。
【０１０９】
ＦＬＵ２ａ〜２ｃは、互いに同じ構成を有しており、換言すれば、互いに同じファイバレーザ自身におけるストークス光測定部２９の配置関係を有している。これにより、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、互いに同じ条件によってストークス光のパワーを測定することができる。
【０１１０】
図９は、ファイバレーザシステム１の、特に制御処理部７２を用いた耐反射性評価方法及び耐反射性向上方法の流れを示すフローチャートである。なお、説明を簡潔にするために、図９については、レーザ光測定部２８によってＦＬＵ２ａ〜２ｃの低反射ＦＢＧ２６側出力におけるレーザ光のパワーを測定する工程（レーザ光測定工程）と、ストークス光測定部２９によってＦＬＵ２ａ〜２ｃの高反射ＦＢＧ２４側出力におけるストークス光のパワーを測定する工程（ストークス光測定工程）との終了後における各ステップを示している。
【０１１１】
まず、演算部７１は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれについて、低反射ＦＢＧ２６を透過したレーザ光のパワーに対する高反射ＦＢＧ２４を透過したストークス光のパワーの比率を、レーザ光測定部２８の測定結果とストークス光測定部２９の測定結果とに基づいて算出することによってファイバレーザ自身の耐反射性を評価する（ステップＳ１：評価工程）。
【０１１２】
続いて、制御処理部７２は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのそれぞれから出射されるレーザ光のパワーを調節する。具体的には、上記比率が最も大きいものを含む少なくとも１つをＦＬＵ２ａ〜２ｃから選択すると共に、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのうち選択されたものから出射されるレーザ光のパワーを下げるパワーダウン制御を実行することによって、各ＦＬＵ２ａ〜２ｃについての上記比率の最大値を低下させる（ステップＳ２：パワー調節工程）。
【０１１３】
ファイバレーザシステム１は、ＦＬＵ２ａ〜２ｃの全てにレーザ光測定部２８及びストークス光測定部２９を備えた構成であるが、当該構成は必須でない。すなわち、例えば、ＦＬＵ２ａ〜２ｃのうち、ファイバレーザシステム１の耐反射性評価及び耐反射性向上を実現するために考慮する必要のないものについては、レーザ光測定部２８及びストークス光測定部２９を備えていなくてもよい。
【０１１４】
上述したように、レーザ光を用いて加工対象５を加工する場合、加工対象５にレーザ光を照射し始めた時から、加工対象５がレーザ光のエネルギーによって溶融する前の状態まで、すなわち、加工開始時において、加工対象５は、最も高い反射率を持つ。したがって、加工対象５が最も高い反射率を持つ加工開始時には、誘導ラマン散乱を抑制する性能、すなわち耐反射性が高い光学系に含まれるレーザ光源、すなわちＦＬＵを立ち上げることが好ましい。
【０１１５】
そこで、上述した耐反射性の評価を行い、耐反射性が高い方（第３ファイバレーザユニット）から低い方（第４ファイバレーザユニット）へＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃを順位付けすることができる。例えば、耐反射性の評価を行った結果、耐反射性が高い方から低い方へ、相対的にＦＬＵ２ａ，２ｂ，２ｃの順番になったとすると、ＦＬＵ２ａを最初に立ち上げ、ＦＬＵ２ｂ，２ｃの順に、所定時間Ｔｓずつずらして立ち上げることが好ましい。
【０１１６】
また、加工対象５の加工開始時には、レーザ光のパワーを大きくすることによって、溶融が始まる時間を短くすることが好ましい。したがって、加工対象５の加工開始に合わせて最初に立ち上げるＦＬＵ２ａの出力を、他のＦＬＵ２ｂ，２ｃの出力よりも高くすることが好ましい。なお、ＦＬＵの出力が高いほど、ファイバレーザシステムの内部を導波する光のパワーのピークが大きくなるため、誘導ラマン散乱のラマンゲインを高めることになる。しかし、最初に立ち上げるＦＬＵ２ａは、上記のとおり耐反射性が最も高いため、ＦＬＵ２ａの立ち上げ中に、レーザの発振が不安定になる事態を招く可能性が最も小さいので、ＦＬＵ２ａの出力を最も大きくすることは合理的である。
【０１１７】
さらに、最初に立ち上げるＦＬＵ２ａのみで加工対象５を溶融させることができれば、その後では、加工対象５からの反射光の強度が著しく弱まるので、その状態で他のＦＬＵ２ｂ，２ｃを立ち上げても、レーザ発振が不安定になりにくい。
【０１１８】
以上説明した各実施形態において、ＬＤは、温度が上がると同じ大きさの駆動電流に対する出力が落ちるという温度依存性を持っている。このため、加工対象５に対するレーザ光の照射時間が経過するのに伴って、ＬＤの温度が上がっても出力が落ちないようにする制御を制御部７が行うことが好ましい。
【０１１９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  ファイバレーザシステム
２ａ  ＦＬＵ（ファイバレーザユニット、第３ファイバレーザユニット）
２ｂ  ＦＬＵ（ファイバレーザユニット、第４ファイバレーザユニット）
２ｃ  ＦＬＵ（ファイバレーザユニット、第４ファイバレーザユニット）
３  出力コンバイナ（コンバイナ）
５  加工対象（対象物）
６ａ，６ｂ，６ｃ  電流源
７  制御部
Ｐ１  ピーク
Ｐｅ１  ピーク（第１ピーク）
Ｐｅ２  ピーク（第２ピーク）
Ｐｗ１  パワー（第１パワー）
Ｐｗ２  パワー（第２パワー）
Ｐｓ  定常レベル（第１定常レベル）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔa，ＴA，Ｔ４，Ｔ５  時間
Ｔｓ  所定時間
ｘ  所定時間
【図１】
2017092420.tif 000003
【図２】
2017092420.tif 000004
【図３】
2017092420.tif 000005
【図４】
2017092420.tif 000006
【図５】
2017092420.tif 000007
【図６】
2017092420.tif 000008
【図７】
2017092420.tif 000009
【図８】
2017092420.tif 000010
【図９】
2017092420.tif 000011
【図１０】
2017092420.tif 000012
【図１１】
2017092420.tif 000013
【図１２】
2017092420.tif 000014
【図１３】
2017092420.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月14日(2016.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備えた、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項２】
上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが立ち上がって上記第１定常レベルに達してから、上記第１ピークを経て、再び上記第１定常レベルに減衰するまでの時間（Ｔ４）以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項３】
上記複数のレーザ光の各パワーは、上記ピークの発現後に定常レベルに収束し、
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、上記第１パワーが収束する定常レベルを第１定常レベルとすると、上記所定時間は、上記第１パワーが上記第１ピークに達してから、上記第１定常レベルに収束するまでの時間（Ｔ５）以上である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のファイバレーザシステム。
【請求項４】
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記第１パワーが立ち上がって上記第１ピークの半値に達してから上記第１ピークに達するまでの時間をＴaとし、上記第２パワーが立ち上がって上記第２ピーク
の半値に達してから上記第２ピークに達するまでの時間をＴAとすると、
上記所定時間は、Ｔa及びＴAの合計時間以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項５】
上記複数のレーザ光における、時間的に前後して発現する２つのピークのうち、先に発現するピークを第１ピークとし、該第１ピークを有するレーザ光のパワーを第１パワーとし、後に発現するピークを第２ピークとし、該第２ピークを有するレーザ光のパワーを第２パワーとし、上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記第１ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第１ファイバレーザユニットとし、上記第２ピークを有するレーザ光を出力するファイバレーザユニットを第２ファイバレーザユニットとすると、
上記第１パワーが上記第１ピークに達した時または達した後に、上記第２パワーが立ち上がるように、前記制御部は、上記第１ファイバレーザユニットに対応する前記電流源と、上記第２ファイバレーザユニットに対応する前記電流源とをそれぞれ制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項６】
上記制御部は、上記複数のファイバレーザユニットの全てから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずつ順次ずらすように、上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバレーザシステム。
【請求項７】
上記複数の電流源が、対応する上記励起光源に上記駆動電流の供給を開始する供給開始時刻を、所定時間ずつ順次ずらすように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のファイバレーザシステム。
【請求項８】
複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備え、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットは、誘導ラマン散乱を抑制する耐反射性を備えた第１ファイバレーザユニットと、上記耐反射性が上記第１ファイバレーザユニットより相対的に低い第２ファイバレーザユニットとを含んでおり、
上記第１ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給を、上記第２ファイバレーザユニットの上記励起光源に対する上記駆動電流の供給より先に開始することによって、上記第１ファイバレーザユニットから先にレーザ光が出力されるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項９】
複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備え、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットは、第１ファイバレーザユニットと、上記第１ファイバレーザユニットより相対的に耐反射性が低い第２ファイバレーザユニットとを含んでおり、
上記第２ファイバレーザユニットが立ち上がる時に発現するピークより先に上記第１ファイバレーザユニットが立ち上がる時に発現するピークが発現するように、上記制御部は上記第１ファイバレーザユニット及び上記第２ファイバレーザユニットの各々を立ち上げる、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項１０】
上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のファイバレーザシステム。
【請求項１１】
複数のファイバレーザユニットと、
上記複数のファイバレーザユニットから出力された複数のレーザ光を合波するコンバイナと、
上記複数のファイバレーザユニットがそれぞれ備えている励起光源に駆動電流を供給するように、上記複数のファイバレーザユニットのそれぞれに対応して設けられた複数の電流源と、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらすように、上記複数の電流源を制御する制御部と、を備え、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットは、予め順序を定められており、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々が立ち上がる時に発現する各ピークの順序が予め定められた上記順序になるように、上記制御部は上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々を立ち上げる、
ことを特徴とするファイバレーザシステム。
【請求項１２】
上記順序は、耐反射性の高い順に定められており、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットのうち、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のファイバレーザシステム。
【請求項１３】
上記複数のファイバレーザユニットのうち、上記耐反射性が最も高いファイバレーザユニットの出力が最も高くなるように、上記制御部は上記複数の電流源を制御する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のファイバレーザシステム。
【請求項１４】
複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、
上記複数のファイバレーザユニットに含まれる少なくとも２つのファイバレーザユニットから出力されるレーザ光のパワーが立ち上がる時に発現する各ピークを、所定時間ずらす、
ことを特徴とするレーザ光出力方法。
【請求項１５】
複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、
上記複数のファイバレーザユニットのうち少なくとも２つのファイバレーザユニットの耐反射性を評価する工程と、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々が立ち上がる時に発現する各ピークの順序が上記耐反射性の高い順序になるように、上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々を立ち上げる工程と、を含んでいる、
ことを特徴とするレーザ光出力方法。
【請求項１６】
複数のファイバレーザユニットの各々を駆動して出力された複数のレーザ光を合波したレーザ光として出力するレーザ光出力方法において、
上記複数のファイバレーザユニットのうち少なくとも２つのファイバレーザユニットの順序を定める工程と、
上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々が立ち上がる時に発現する各ピークの順序が予め定められた上記順序になるように、上記少なくとも２つのファイバレーザユニットの各々を立ち上げる工程と、を含んでいる、
ことを特徴とするレーザ光出力方法。