特許 6807811 レーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6807811

(24)【登録日】2020年12月10日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】レーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/06 20060101AFI20201221BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20201221BHJP

   H01S 3/0941 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/06

   H01S5/40

   H01S3/0941

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-140386(P2017-140386)

(22)【出願日】2017年7月19日

(65)【公開番号】特開2019-21819(P2019-21819A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2018年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(72)【発明者】

【氏名】阪本 真一

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１５６２２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７１６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２２４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５２９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のレーザダイオードを有する光源と、
前記複数のレーザダイオードに最大の駆動電流が印加されてから前記駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールド部と、
前記複数のレーザダイオードに前記最大の駆動電流が印加されてから前記光源から出射する光のパワーの前記所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールド部と、
前記駆動電流の大きさと前記光のパワーの大きさと前記光源の劣化度との関係を記憶するメモリと、
前記メモリを参照して、前記駆動電流ピークホールド部に保持されている前記駆動電流の前記所定期間内における最大値と、前記光パワーピークホールド部に保持されている前記光のパワーの前記所定期間内における最大値とから、前記劣化度を推定する劣化度推定部と、
を備え、
前記所定期間は、前記複数のレーザダイオードに印加される前記駆動電流のタイミングと、当該駆動電流によって前記光源から出射する光のタイミングとが互いにずれる期間よりも長い期間である
ことを特徴とするレーザ装置。

【請求項2】

前記所定期間は１時間以上２４時間以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項3】

前記メモリは、前記劣化度と前記光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を更に記憶し、
前記メモリを参照して、推定された前記劣化度から前記使用限界となるまでの時間を更に推定する使用限界時間推定部を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。

【請求項4】

制御部と、
前記複数のレーザダイオードに電流を印加する駆動電源部と、
前記光源から出射する光のパワーをモニタする光パワーモニタ部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する場合に、前記光源から出射する前記光のパワーが前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する前における前記光のパワーを超えない範囲で前記駆動電流を大きくするよう前記駆動電源部を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項5】

制御部と、
前記複数のレーザダイオードに電流を印加する駆動電源部と、
前記光源から出射する光のパワーをモニタする光パワーモニタ部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する場合に、前記光源から出射する前記光のパワーが前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する前における前記光のパワーと同等になるように前記駆動電源部を制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項6】

前記駆動電流ピークホールド部は、前記所定期間経過後に当該所定期間内に記憶した前記駆動電流の最大値を消去し、
前記光パワーピークホールド部は、前記所定期間経過後に当該所定期間内に記憶した前記光のパワーの最大値を消去する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項7】

前記光源は、前記複数のレーザダイオードから出射する光により励起される活性元素が添加された増幅用光ファイバを更に有する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項8】

前記光源から出射する光により励起される活性元素が添加された増幅用光ファイバを更に備え、
前記駆動電流ピークホールド部は、前記増幅用光ファイバに入射する前の前記光のパワーの最大値を保持する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ装置。

【請求項9】

レーザ装置の光源の劣化度推定方法であって、
前記光源は複数のレーザダイオードを有し、
前記複数のレーザダイオードに最大の駆動電流が印加されてから前記駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールドステップと、
前記複数のレーザダイオードに前記最大の駆動電流が印加されてから前記光源から出射する光のパワーの前記所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールドステップと、
前記駆動電流の大きさと前記光のパワーの大きさと前記光源の劣化度との関係を記憶するメモリを参照して、前記駆動電流ピークホールドステップで保持された前記駆動電流の前記所定期間内における最大値と、前記光パワーピークホールドステップで保持された前記光のパワーの前記所定期間内における最大値とから、前記劣化度を推定する劣化度推定ステップと、
を備え、
前記所定期間は、前記複数のレーザダイオードに印加される前記駆動電流のタイミングと、当該駆動電流によって前記光源から出射する光のタイミングとが互いにずれる期間よりも長い期間である
ことを特徴とするレーザ装置の光源の劣化度推定方法。

【請求項10】

前記所定期間は１時間以上２４時間以下である
ことを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置の光源の劣化度推定方法。

【請求項11】

前記メモリは、前記劣化度と前記光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を更に記憶し、
推定された前記劣化度から前記使用限界となるまでの時間を更に推定する使用限界時間推定ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のレーザ装置の光源の劣化度推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザダイオードを用いた光源の劣化の状態を適切に検出し得るレーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、レーザ加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。このため、ファイバレーザ装置は、加工機と組み合わされて使用されることがある。

【0003】

ファイバレーザ装置では、一般的に励起光源として複数のレーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。レーザダイオードは様々な原因により故障したり出力が弱くなったりする場合がある。ファイバレーザ装置における一部のレーザダイオードが故障したり出力が低下したりすると、他のレーザダイオードから出射する光のパワーが大きくされる等の手段により、励起光源を継続的に使用する場合がある。しかし、励起光源からの光のパワーが一定の割合以上低下する場合、励起光源を交換しなくてはならない場合や、ファイバレーザ装置が使用限界を迎えたものとして当該ファイバレーザ装置を交換しなくてはならない場合がある。従って、励起光源の劣化度を推定したいとの要請がある。

【0004】

下記特許文献１には、励起光源の劣化度を判定することができる光増幅器が記載されている。この光増幅器では、初期状態におけるレーザダイオード等の励起光源素子の駆動電流と出射する励起光のパワーとの関係と、一定時間使用した後の状態における励起光源素子の駆動電流と出射する励起光のパワーとの関係とを比較する。この比較結果から励起光源素子の劣化度を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４５３２２４９号明細書

【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、レーザダイオード等の励起光源素子の駆動電流と出射する励起光のパワーとの関係が用いられて、それぞれの励起光源素子の劣化度が判定される。しかしレーザダイオードに印加される駆動電流のタイミングと、レーザダイオードから出射する光のタイミングとが互いにずれて一致しない場合がある。従って、大きな駆動電流がレーザダイオードに印加されるタイミングにおいて、常にパワーの大きな光が励起光源から出射するとは限らず、小さな駆動電流がレーザダイオードに印加されるタイミングでパワーの大きな光が励起光源から出射するタイミングや、大きな駆動電流がレーザダイオードに印加されるタイミングでパワーの小さな光が励起光源から出射するタイミングがある。従って、レーザダイオードに入力する駆動電流の大きさと励起光源から出射する光のパワーとの関係を単純に比較するのみでは、劣化度を判断するタイミングによって、励起光源が劣化していると判断されたり、励起光源が然程劣化していないと判断されたりする等といった具合に励起光源の劣化度の推定が不安定になり、当該劣化度を適切に推定することができないという懸念がある。このような懸念は、レーザダイオードを用いたレーザ装置であれば、ファイバレーザ以外のレーザ装置であっても想定し得る。

【0007】

そこで、本発明はレーザダイオードを用いた光源の劣化の状態を適切に推定し得るレーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法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】

上記課題を解決するため、本発明は、レーザ装置であって、複数のレーザダイオードを有する光源と、前記複数のレーザダイオードに印加される駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールド部と、前記光源から出射する光のパワーの前記所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールド部と、前記駆動電流の大きさと前記光のパワーの大きさと前記光源の劣化度との関係を記憶するメモリと、前記メモリを参照して、前記駆動電流ピークホールド部に保持されている前記駆動電流の前記所定期間内における最大値と、前記光パワーピークホールド部に保持されている前記光のパワーの前記所定期間内における最大値とから、前記劣化度を推定する劣化度推定部と、を備えることを特徴とするものである。

【0009】

上記のように、レーザダイオードに印加される駆動電流のタイミングと、レーザダイオードから出射する光のタイミングとが互いにずれて一致しない場合がある。従って、レーザダイオードに印加される駆動電流の大きさが最大になるタイミングと、複数のレーザダイオードを有する光源から出射する光のパワーが最大になるタイミングとは、一致しない場合がある。つまり、最大の駆動電流がレーザダイオードに印加されて、所定時間経過してから当該最大の駆動電流により最大のパワーの光が出射する場合がある。このため、駆動電流の大きさが最大になるタイミングと光のパワーが最大になるタイミングとが一致しない場合であっても、駆動電流の大きさの最大値と光源から出射する光のパワーの最大値とは概ね対応する。従って、本発明のように、所定期間内における駆動電流の最大値と光のパワーの最大値とから光源の劣化度が推定されることにより、光源の劣化の状態を適切に推定することができる。なお、駆動電流の最大値や光のパワーの最大値には、スパイクノイズ等により瞬間的に流れる大きな電流や、意図しない発振等により瞬間的に出射する尖塔値の高い光等は含まれない。

【0010】

また、前記メモリは、前記劣化度と前記光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を更に記憶し、前記レーザ装置は、前記メモリを参照して、推定された前記劣化度から前記使用限界となるまでの時間を更に推定する使用限界時間推定部を更に備えることが好ましい。

【0011】

光源の劣化の状態が適切に推定されたとしても、推定された劣化度に基づいて、レーザ装置の使用限界までの時間を使用者が把握することは困難である。しかし、上記のように、光源の劣化度から予め定められた使用限界となるまでの時間が推定されることで、レーザ装置の使用者は、光源が使用限界となるまでの時間を容易に把握することができ、予備の光源等を適切な時期に準備することができる。

【0012】

また、前記レーザ装置は、制御部と、前記複数のレーザダーオードに電流を印加する駆動電源部と、前記光源から出射する光のパワーをモニタする光パワーモニタ部と、を更に備え、前記制御部は、前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する場合に、前記光源から出射する前記光のパワーが前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する前における前記光のパワーを超えない範囲で前記駆動電流を大きくするよう前記駆動電源部を制御することが好ましい。

【0013】

この場合、光源における複数のレーザダイオードの幾つかが劣化して、光源から出射する光のパワーが低下する場合であっても、駆動電流が大きくなるように駆動電源部が制御されることで、レーザ装置から出射する光のパワーが不足することを抑制することができる。また、駆動電流が大きくなることで、駆動電流ピークホールド部に保持される駆動電流の最大値は更新される。一方、光パワーピークホールド部に保持される光のパワーの最大値は、光パワーモニタ部から光のパワーの低下を示す信号が入力する前のままとなる。光源が劣化する場合、出射される光のパワーが一定であっても駆動電流が大きくなる。従って、このレーザ装置によれば、光源の劣化の状態をより適切に推定することができる。

【0014】

また、前記レーザ装置は、制御部と、前記複数のレーザダーオードに電流を印加する駆動電源部と、前記光源から出射する光のパワーをモニタする光パワーモニタ部と、を更に備え、前記制御部は、前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する場合に、前記光源から出射する前記光のパワーが前記光パワーモニタ部から前記光のパワーの低下を示す信号が入力する前における前記光のパワーと同等になるように前記駆動電源部を制御することが好ましい。

【0015】

このように制御することで、レーザ装置から出射する光のパワーが不足することをより抑制することができる。また、出射する光のパワーが光のパワーの低下を示す信号が入力する前と同じになるように駆動電流が大きくされることで、駆動電流ピークホールド部に保持される駆動電流の最大値は更新される。従って、光源の劣化の状態をより適切に推定することができる。

【0016】

また、前記駆動電流ピークホールド部は、前記所定期間経過後に当該所定期間内に記憶した前記駆動電流の最大値を消去し、前記光パワーピークホールド部は、前記所定期間経過後に当該所定期間内に記憶した前記光のパワーの最大値を消去することが好ましい。

【0017】

このように所定期間経過後に駆動電流の最大値や光のパワーの最大値が消去されることで、駆動電流ピークホールド部や光パワーピークホールド部内の一時記憶部の容量を小さくすることができる。また、使用者が低出力の動作に切り替えて長期間運用する場合であっても、メモリフルとなることを抑制して現状でのレーザダイオード劣化度を診断することができる。

【0018】

また、前記光源は、前記複数のレーザダイオードから出射する光により励起される活性元素が添加された増幅用光ファイバを更に有することが好ましい。

【0019】

この場合、光源はファイバレーザ装置から形成され、複数のレーザダイオードは励起光を出射する励起光源部となる。このような光源では、複数のレーザダイオードから出射する光が活性元素を励起して、励起された活性元素から放出される光が増幅用光ファイバから出射する。この場合、レーザダイオードから出射する光が直接光源から出射する場合と比べて、レーザダイオードに電流を印加するタイミングと光源から光が出射するタイミングとが、よりずれる傾向にある。しかし、駆動電流の最大値と光のパワーの最大値とから光源の劣化度が推定される本発明のレーザ装置によれば、上記のような増幅用光ファイバを有する場合であっても、光源の劣化の状態を適切に推定することができる。

【0020】

また、前記レーザ装置は、前記光源から出射する光により励起される活性元素が添加された増幅用光ファイバを更に備え、前記駆動電流ピークホールド部は、前記増幅用光ファイバに入射する前の前記光のパワーの最大値を保持することとしても良い。

【0021】

この場合、光源から出射する光が増幅用光ファイバの活性元素を励起するため、光源は励起光源と理解することができ、レーザ装置全体としてファイバレーザ装置が構成される。このような場合であっても、光源の劣化の状態を適切に推定することができる。また、この場合、他のモニタを組み合わせることにより、よりファイバレーザ全体の故障個所を推定することが可能となる。

【0022】

また、上記課題を解決するため、本発明は、レーザ装置の光源の劣化度推定方法であって、前記光源は複数のレーザダイオードを有し、前記複数のレーザダイオードに印加される駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールドステップと、前記光源から出射する光のパワーの前記所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールドステップと、前記駆動電流の大きさと前記光のパワーの大きさと前記光源の劣化度との関係を記憶するメモリを参照して、前記駆動電流ピークホールドステップで保持された前記駆動電流の前記所定期間内における最大値と、前記光パワーピークホールドステップで保持された前記光のパワーの前記所定期間内における最大値とから、前記劣化度を推定する劣化度推定ステップと、を備えることを特徴とするものである。

【0023】

このようなレーザ装置の光源の劣化度推定方法によれば、所定期間内における駆動電流の最大値と光のパワーの最大値とから光源の劣化度が推定されることにより、光源の劣化の状態を適切に推定することができる。

【0024】

また、前記メモリは、前記劣化度と前記光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を更に記憶し、レーザ装置の光源の劣化度推定方法は、推定された前記劣化度から前記使用限界となるまでの時間を更に推定する使用限界時間推定ステップを更に備えることが好ましい。

【0025】

このようなレーザ装置の光源の劣化度推定方法によれば、レーザ装置の使用者は、光源が使用限界となるまでの時間を把握することができ、予備の光源等を適切な時期に準備することができる。

【発明の効果】

【0026】

以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオードを用いた光源の劣化の状態を適切に推定し得るレーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１実施形態におけるレーザ装置を示す図である。

【図2】メモリに記憶されている駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源の劣化度との関係を模式的に示す図である。

【図3】メモリに記憶されている劣化度と光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を模式的に示す図である。

【図4】プロセッサの動作を示すフローチャートである。

【図5】光源が劣化する場合に、制御部が駆動電源部を制御して駆動電流を増加させる場合において、駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源の劣化度との関係を模式的に示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態におけるレーザ装置を示す図である。

【図7】本発明の第３実施形態におけるレーザ装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明に係るレーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0029】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるレーザ装置を示す図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ装置１は、光源２と、光パワーモニタ部３０と、駆動電源部４１と、駆動電流モニタ部４２と、プロセッサ５０と、メモリ５６とを主な構成として備える。

【0030】

光源２は、励起光を出射する励起光源部２０と、励起光源部２０から出射する励起光が入射し、励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバ１３と、増幅用光ファイバ１３の一端に接続される光ファイバ１２と、光ファイバ１２に設けられる高反射率ＦＢＧ１６と、光ファイバ１２に励起光を入射するためのコンバイナ１０と、増幅用光ファイバ１３の他端に接続される光ファイバ１４と、光ファイバ１４に設けられる低反射率ＦＢＧ１７と、を主な構成として備える。増幅用光ファイバ１３と高反射率ＦＢＧ１６と低反射率ＦＢＧ１７とで共振器が形成され、光源２はファイバレーザ装置から構成されていると理解することができる。

【0031】

励起光源部２０は、複数のレーザダイオード２１から構成され、増幅用光ファイバ１３に添加される活性元素を励起する波長の励起光を出射する。励起光源部２０のそれぞれのレーザダイオード２１は、励起光用光ファイバ２５に接続されており、レーザダイオード２１から出射する光は、それぞれのレーザダイオード２１に光学的に接続される励起光用光ファイバ２５を伝搬する。励起光用光ファイバ２５としては、例えば、マルチモードファイバを挙げることができ、この場合、励起光は励起光用光ファイバ２５をマルチモード光として伝搬する。なお、後述のように増幅用光ファイバ１３に添加される活性元素がイッテルビウムである場合、励起光の波長は、例えば、９１５ｎｍとされる。

【0032】

増幅用光ファイバ１３は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲む内側クラッドと、内側クラッドの外周面を被覆する外側クラッドと、外側クラッドの外周面を被覆する被覆層とから構成されている。増幅用光ファイバ１３のコアを構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素、及び、励起光源部２０から出射する光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記イッテルビウムの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。また、増幅用光ファイバ１３の内側クラッドを構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。なお、コアに屈折率を上昇させる元素が添加されない場合には、クラッドは例えばフッ素等の屈折率を低下させる元素が添加された石英から成る。また、増幅用光ファイバ１３の外側クラッドを構成する材料としては、例えば、内側クラッドより屈折率の低い樹脂が挙げられ、増幅用光ファイバ１３の被覆層を構成する材料としては、例えば、外側クラッドを構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂が挙げられる。増幅用光ファイバ１３は、主に基本モードの光を伝搬するシングルモードファイバとされるが、パワーの大きな信号光が増幅用光ファイバのコアを伝搬可能なように、コアの直径がマルチモードファイバのコアと同様とされつつも、主に基本モードの光を伝搬する構成とされてもよい。あるいは、増幅用光ファイバ１３は、コアを伝搬する光のビーム品質を維持しつつ数モードの光を伝搬するフューモードファイバとされても良く、ビーム品質にこだわらない場合マルチモードファイバとされても良い。

【0033】

光ファイバ１２は、コアに活性元素が添加されていない点を除き増幅用光ファイバ１３と同じ構成とされる。光ファイバ１２は、コアの中心軸が増幅用光ファイバ１３のコアの中心軸と合わされて、増幅用光ファイバ１３の一端に接続されている。従って、増幅用光ファイバ１３のコアと光ファイバ１２のコアとが光学的に結合し、増幅用光ファイバ１３の内側クラッドと光ファイバ１２の内側クラッドとが光学的に結合している。

【0034】

また、高反射率ＦＢＧ１６は、光ファイバ１２のコアに設けられている。こうして高反射率ＦＢＧ１６は、増幅用光ファイバ１３の一端側に設けられている。高反射率ＦＢＧ１６は、光ファイバ１２の長手方向に沿って一定の周期で屈折率が高くなる部分が繰り返されることで構成されている。この周期が調整されることにより、高反射率ＦＢＧ１６は、励起状態とされた増幅用光ファイバ１３の活性元素が放出する光のうち特定波長の光を反射する。高反射率ＦＢＧ１６は、上述のように増幅用光ファイバ１３に添加される活性元素がイッテルビウムである場合、例えば波長が１０６０ｎｍの光を例えば９９％以上の反射率で反射する。

【0035】

また、コンバイナ１０において、光ファイバ１２の内側クラッドに励起光用光ファイバ２５のコアが接続されている。こうして、励起光源部２０と接続される励起光用光ファイバ２５と増幅用光ファイバ１３の内側クラッドとは、光ファイバ１２の内側クラッドを介して、光学的に結合される。

【0036】

光ファイバ１４は、活性元素が添加されていないことを除いて増幅用光ファイバ１３のコアと同様のコアと、当該コアの外周面を隙間なく囲み増幅用光ファイバ１３の内側クラッドと同様の構成のクラッドと、クラッドの外周面を被覆する被覆層とから構成されている。光ファイバ１４は、増幅用光ファイバ１３の他端に接続されており、増幅用光ファイバ１３のコアと光ファイバ１４のコアとが光学的に結合している。

【0037】

また、低反射率ＦＢＧ１７は光ファイバ１４のコアに設けられている。こうして低反射率ＦＢＧ１７は、増幅用光ファイバ１３の他端側に設けられている。低反射率ＦＢＧ１７は、光ファイバ１４の長手方向に沿って一定の周期で屈折率が高くなる部分が繰り返されており、高反射率ＦＢＧ１６が反射する光の少なくとも一部の波長の光を高反射率ＦＢＧ１６よりも低い反射率で反射するように構成されている。低反射率ＦＢＧ１７は、例えば、高反射率ＦＢＧ１６が反射する光と同じ波長の光を５０％の反射率で反射するように構成されている。従って、上記のように高反射率ＦＢＧ１６が波長１０６０ｎｍの光を反射する場合、低反射率ＦＢＧ１７を当該波長の光の一部が透過して、透過した光は光ファイバ１４から出射する。

【0038】

従って、本実施形態では、光ファイバ１４の低反射率ＦＢＧ１７を含む少なくとも一部までが光源２とされる。

【0039】

また、光ファイバ１４の増幅用光ファイバ１３側と反対側には、カプラ１５が設けられており、カプラ１５において、デリバリファイバである光ファイバ１８及びモニタ用ファイバである光ファイバ１９が、光ファイバ１４に接続されている。なお、光ファイバ１４と光ファイバ１８とは一体とされ一つの光ファイバから構成されていても良い。光ファイバ１４を伝搬する光の大部分はカプラ１５において光ファイバ１８に伝搬し、光ファイバ１４を伝搬する光のうち一定の割合の光がカプラ１５において光ファイバ１９に分岐する。

【0040】

光ファイバ１９には、光パワーモニタ部３０が接続されている。光パワーモニタ部３０は受光素子３１とＡ／Ｄ変換部３２とを有する。受光素子３１は、フォトダイオード等で構成され、光ファイバ１９から出射する光のパワーに応じた電圧を出力する。また、Ａ／Ｄ変換部３２は、受光素子３１に電気的に接続されており、入力する電圧に基づく信号を出力する。従って、光パワーモニタ部３０からは、光ファイバ１９を伝搬する光のパワーに基づく信号が出力される。光ファイバ１９を伝搬する光は、上記の通り光ファイバ１４を伝搬する光のうち一定の割合の光であるため、光パワーモニタ部３０からは、光ファイバ１４を伝搬する光のパワーに基づく信号が出力されることになる。このため光パワーモニタ部３０は、光源２から出射する光のパワーをモニタするものと理解することができる。なお、光パワーモニタ部３０は、光源２から出射する光のパワーをモニタするものであれば、上記構成に限らない。

【0041】

なお、本実施形態では、カプラ１５により光ファイバ１４を伝搬する光の一部が分岐され、光パワーモニタ部３０で光のパワーがモニタされたが、カプラ１５が用いられず光ファイバ１４を伝搬する光のレイリー光をモニタするレイリーモニタにより、光ファイバ１４を伝搬する光のパワーがモニタされても良い。

【0042】

光パワーモニタ部３０にはプロセッサ５０が電気的に接続されている。プロセッサ５０には、駆動電源部４１が電気的に接続されている。駆動電源部４１は、プロセッサ５０から受ける信号に基づいて、光源２の励起光源部２０の複数のレーザダイオード２１に所定の電流を印加する。

【0043】

また、駆動電源部４１から光源２の励起光源部２０に至る電気的な経路には駆動電流モニタ部４２が電気的に接続されている。駆動電流モニタ部４２は、駆動電源部４１が複数のレーザダイオード２１に印加する電流の大きさをモニタする。駆動電流モニタ部４２は、プロセッサ５０に電気的に接続されており、駆動電源部４１が複数のレーザダイオード２１に印加する電流の大きさに基づく信号をプロセッサ５０に入力する。

【0044】

プロセッサ５０は、制御部５１と、駆動電流ピークホールド部５２と、光パワーピークホールド部５３と、劣化度推定部５４と、使用限界時間推定部５５と、を有する。また、プロセッサ５０には、メモリ５６が電気的に接続されている。

【0045】

制御部５１は、駆動電源部４１やプロセッサ５０内の制御部５１以外のブロックの制御を行う。

【0046】

駆動電流ピークホールド部５２は、例えば内部メモリとコンパレータとを含んで構成され、駆動電流モニタ部４２から入力する駆動電流の電流値の最大値を保持する。なお、この内部メモリがメモリ５６の一部で代用されても良い。本実施形態では、駆動電流ピークホールド部５２は、所定期間毎にリセットされ、所定期間経過後毎に保持している駆動電流の最大値を消去する。従って、駆動電流ピークホールド部５２は、複数のレーザダイオード２１に印加される駆動電流の所定期間内における最大値を保持する。この消去は、駆動電流ピークホールド部５２が所定期間毎に行っても良く、制御部５１が所定期間毎に駆動電流ピークホールド部５２を制御して行っても良い。また、この所定期間は、特に限定されないが、例えば、１時間から２４時間とされる。

【0047】

光パワーピークホールド部５３は、例えば内部メモリとコンパレータとを含んで構成され、光パワーモニタ部３０から入力する光パワーの最大値を保持する。なお、この内部メモリがメモリ５６の一部で代用されても良い。上記のように光パワーモニタ部３０は、光源２から出射する光のパワーをモニタするものと理解することができるため、光パワーモニタ部３０から入力する光パワーの最大値を記憶する光パワーピークホールド部５３は、光源２から出射する光のパワーの最大値を保持すると理解することができる。本実施形態では、光パワーピークホールド部５３は、駆動電流ピークホールド部５２がリセットされる上記の所定期間毎にリセットされ、所定期間経過後毎に保持している光のパワーの最大値を消去する。従って、光パワーピークホールド部５３は、光源２から出射する光のパワーの所定期間内における最大値を保持する。この消去は、光パワーピークホールド部５３が所定期間毎に行っても良く、制御部５１が所定期間毎に光パワーピークホールド部５３を制御して行っても良い。また、光パワーピークホールド部５３がリセットされる所定期間は、駆動電流ピークホールド部５２がリセットされる所定期間と同じとされる。

【0048】

劣化度推定部５４は、メモリ５６を参照して、駆動電流ピークホールド部５２に保持されている駆動電流の最大値と、光パワーピークホールド部５３に保持されている光のパワーの最大値とから、光源２の劣化度を推定する。

【0049】

従って、メモリ５６には、駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源の劣化度との関係が記憶されている。図２は、メモリ５６に記憶されている駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係を模式的に示す図である。図２において、横軸は励起光源部２０の複数のレーザダイオード２１に印加される駆動電流の大きさを示し、縦軸は光源２から出射する光のパワーを示している。図２では、実線が励起光源部２０の複数のレーザダイオード２１の効率が低下していない状態での駆動電流の大きさと光のパワーの大きさとを示し、破線が励起光源部２０の複数のレーザダイオード２１が１０％の劣化度である状態での駆動電流の大きさと光のパワーの大きさとを示している。この劣化度とは、それぞれのレーザダイオード２１が劣化していない状態で複数のレーザダイオード２１に印加されるべき駆動電流が、光源２が劣化した複数のレーザダイオード２１に印加される場合に、光源２から出射される光のパワーの低下の度合いを示す。従って、この劣化度は、光源２の効率の低下と所定の関係にある。例えば、光源２の励起光源部２０が１０個のレーザダイオード２１を備えているとして、１個のレーザダイオード２１からの光のパワーが０％となり、他のレーザダイオードが劣化せずに光のパワーが１００％で光を出射する場合、光源２の劣化度は１０％となる。この場合、複数のレーザダイオード２１の故障したレーザダイオード２１の比率、すなわち故障比率と等しくなる。また、例えば、当初の駆動電流が光源２の複数のレーザダイオード２１に印加されている状態で、それぞれの複数のレーザダイオード２１からの光のパワーが１０％低下する場合、光源２の劣化度は１０％となる。図２から明らかなように、光源２から一定のパワーの光が出射する場合、励起光源部２０の複数のレーザダイオード２１に印加される駆動電流は、光源２が劣化していない状態よりも光源２が劣化している状態の方が大きくなる。なお、図２では、光源２が劣化している例として、劣化度が１０％の場合のみが記載されているが、メモリ５６には、例えば、光源２の劣化度が０％，５％，１０％，１５％，２０％，２５％の場合の駆動電流の大きさと光のパワーの大きさとの関係が記憶されている。

【0050】

劣化度推定部５４は、駆動電流ピークホールド部５２に保持されている駆動電流の最大値、及び、光パワーピークホールド部５３に保持されている光のパワーの最大値を読み出す。そして、読みだした駆動電流の最大値と光のパワーの最大値との関係が、メモリ５６に記憶されているどの劣化度に近いかを判断する。例えば、劣化度推定部５４は、光源２から出射する光のパワーが５ｋＷであり、駆動電流が９．５Ａである場合、図２から全てのレーザダイオード２１が劣化することなく動作していると推定しその結果を出力する。また、例えば、劣化度推定部５４は、光源２から出射する光のパワーが５ｋＷであり、駆動電流が１０．５Ａである場合、図２から光源２の劣化度が１０％であると推定しその結果を出力する。

【0051】

また、使用限界時間推定部５５は、メモリ５６を参照して、劣化度推定部５４で推定された光源２の劣化度から光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間を推定する。

【0052】

従って、メモリ５６には、光源２の劣化度と、光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係が記憶されている。図３は、メモリ５６に記憶されている劣化度と光源が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を模式的に示す図である。図３において、横軸は光源２の劣化度を示し、縦軸は光源２から出射する光の大きさを示している。図３に示すように、本実施形態では、光源２は、全てのレーザダイオード２１が劣化することなく動作している場合に１２万時間後に使用限界を迎えるとされており、光源２の劣化度が１０％である場合には４万時間後に使用限界を迎えるとされており、光源２の劣化度が１５％である場合には２万時間後に使用限界を迎えるとされており、そして、光源２の劣化度が２５％である場合には使用限界を迎えた状態とされている。

【0053】

使用限界時間推定部５５は、劣化度推定部５４が出力する光源２の劣化度にかかる信号を読み、劣化度推定部５４の推定結果が光源２の劣化度が１０％であるという結果であれば、光源２の使用限界までの時間が４万時間であると推定し、劣化度推定部５４の推定結果が光源２の劣化度が２５％以上であるという結果であれば、光源２は使用限界を迎えているとしてその結果を出力する。

【0054】

なお、特に図示していないが、劣化度推定部５４で推定された光源２の劣化度や、使用限界時間推定部５５された光源２の使用限界まで時間は、モニタ等の出力部に出力されて可視化されることが好ましい。

【0055】

次にレーザ装置１の動作について説明する。

【0056】

まず、制御部５１が駆動電源部４１を制御して、駆動電源部４１は所定の駆動電流を励起光源部２０のそれぞれのレーザダイオード２１に印加する。すると、それぞれのレーザダイオード２１から励起光が出射する。励起光源部２０から出射した励起光は、励起光用光ファイバ２５から光ファイバ１２の内側クラッドを介して、増幅用光ファイバ１３の内側クラッドに入射する。増幅用光ファイバ１３の内側クラッドに入射した励起光は主に内側クラッドを伝搬して、増幅用光ファイバ１３のコアを通過する際にコアに添加されている活性元素を励起する。励起状態とされた活性元素は、特定の波長の自然放出光を放出する。この自然放出光は、増幅用光ファイバ１３のコアを伝搬して、一部の波長の光が高反射率ＦＢＧ１６により反射され、反射された光のうち低反射率ＦＢＧ１７が反射する波長の光が低反射率ＦＢＧ１７で反射されて、高反射率ＦＢＧ１６と低反射率ＦＢＧ１７との間、すなわち共振器内を往復する。この光は、増幅用光ファイバ１３のコアを伝搬するときに誘導放出により増幅され、レーザ発振状態となる。そして、増幅された光のうち一部の光は、低反射率ＦＢＧ１７を透過して光ファイバ１４から出射する。光ファイバ１４から出射する光の殆どはカプラ１５において光ファイバ１８に伝搬して、光ファイバ１８から出射する。こうして、レーザ装置１から光が出射する。

【0057】

次にレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法及び光源２の使用限界時間推定方法について説明する。

【0058】

図４は、光源２の劣化度推定方法及び光源２の使用限界時間推定方法を示すフローチャートである。

【0059】

上記のように、駆動電源部４１から所定の駆動電流が励起光源部２０のそれぞれのレーザダイオード２１に印加されると、駆動電流モニタ部４２が当該駆動電流を検知して、駆動電流の大きさにかかる信号をプロセッサ５０に入力する。プロセッサ５０に駆動電流の大きさにかかる信号が入力すると、駆動電流ピークホールドステップＳＴ１において、制御部５１は駆動電流ピークホールド部５２を制御する。制御部５１に制御される駆動電流ピークホールド部５２は、駆動電流ピークホールド部５２が所定期間内において既に保持している駆動電流の最大値と、駆動電流モニタ部４２から入力した駆動電流の大きさとを比較する。比較の結果、駆動電流モニタ部４２から入力した駆動電流の大きさが、駆動電流ピークホールド部５２が既に保持している駆動電流の最大値よりも大きければ、駆動電流ピークホールド部５２は、駆動電流モニタ部４２から入力した駆動電流の大きさを新たに駆動電流の最大値として保持する。一方、比較の結果、駆動電流モニタ部４２から入力した駆動電流の大きさよりも駆動電流ピークホールド部５２が既に保持している駆動電流の最大値が大きければ、駆動電流ピークホールド部５２は、今まで保持していた駆動電流の最大値をそのまま保持する。なお、スパイクノイズ等を排除するため、駆動電流モニタ部４２は、ローパスフィルタを有して、例えば時間幅が１０μｓ以下の駆動電流のピークを検知しないようにすることが好ましい。あるいは、駆動電流ピークホールド部５２が、駆動電流の最大値となる時間幅が所定の時間、例えば１０μｓ以下である場合には、スパイクノイズであるとして駆動電流の最大値として扱わないよう制御されてもよい。

【0060】

また、上記のように光源２から光が出射すると、光ファイバ１４を伝搬する光の多くはカプラ１５においてデリバリファイバである光ファイバ１８に伝搬するが、光ファイバ１４を伝搬する光のうち一定の割合の光が、光ファイバ１９に伝搬する。光ファイバ１９に伝搬した光は受光素子３１で受光される。受光素子３１は受光した光のパワーに基づく電圧を出力して当該電圧はＡ／Ｄ変換部３２に入力する。Ａ／Ｄ変換部３２は、入力する電圧に基づく信号を出力し、当該信号はプロセッサ５０に入力する。従って、上記のようにＡ／Ｄ変換部３２を含む光パワーモニタ部３０からは、光ファイバ１９を伝搬する光のパワーに基づく信号が出力される。上記のように、この信号は、光ファイバ１４を伝搬する光のパワーに基づく信号でもある。プロセッサ５０に光ファイバ１４を伝搬する光のパワーに基づく信号が入力すると、光パワーピークホールドステップＳＴ２において、制御部５１は光パワーピークホールド部５３を制御する。制御部５１に制御された光パワーピークホールド部５３は、光パワーピークホールド部５３が所定期間内において既に保持している光のパワーの最大値と、光パワーモニタ部３０から入力した光のパワーの大きさとを比較する。比較の結果、光パワーモニタ部３０から入力した光のパワーの大きさが、光パワーピークホールド部５３が既に保持している光のパワーの最大値よりも大きければ、光パワーピークホールド部５３は、光パワーモニタ部３０から入力した光のパワーの大きさを新たに光のパワーの最大値として保持する。一方、比較の結果、光パワーモニタ部３０から入力した光のパワーの大きさよりも、光パワーピークホールド部５３が既に保持している光のパワーの最大値が大きければ、光パワーピークホールド部５３は、今まで保持していた光のパワーの最大値をそのまま保持する。なお、尖塔値の高い意図しない光等を排除するため、光パワーモニタ部３０は、ローパスフィルタを有して、例えば時間幅が１０μｓ以下の光のピークを検知しないようにすることが好ましい。あるいは、光パワーピークホールド部５３が、光のパワーの最大値となる時間的な長さが所定の時間、例えば１０μｓ以下である場合には、意図しない光であるとして光のパワーの最大値として扱わないよう制御されてもよい。

【0061】

次に制御部５１は、劣化度推定ステップＳＴ３において、劣化度推定部５４を制御する。制御部５１に制御された劣化度推定部５４は、メモリ５６を参照して、駆動電流ピークホールド部５２に保持されている所定期間内における駆動電流の最大値と、光パワーピークホールド部５３に保持されている所定期間内における光のパワーの最大値とから、上記のように光源２の劣化度を推定する。なお、上記のように出力部が設けられる場合には、推定された光源２の劣化度は、当該出力部から出力される。

【0062】

次に制御部５１は、使用限界時間推定ステップＳＴ４において、使用限界時間推定部５５を制御する。制御部５１に制御された使用限界時間推定部５５は、メモリ５６を参照して、上記のように劣化度推定部５４で推定された光源２の劣化度から、光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間を推定する。なお、上記のように出力部が設けられる場合には、推定された光源２の使用限界までの時間は、当該出力部から出力される。

【0063】

こうして、本実施形態のレーザ装置１によれば、光源２の劣化度及び光源２の使用限界までの時間が推定される。

【0064】

このように推定された光源２の劣化度及び光源２が使用限界となるまでの時間は、所定期間内であれば、駆動電流ピークホールド部５２が保持している駆動電流の最大値、或いは、光パワーピークホールド部５３が保持している光のパワーの最大値が更新されない限り、更新されない。また、上記のように所定期間毎に駆動電流ピークホールド部５２及び光パワーピークホールド部５３はリセットされるため、リセット後において、再び、駆動電流ピークホールド部５２に駆動電流の最大値が保持されると共に、光パワーピークホールド部５３に光のパワーの最大値が保持される。従って、リセット後に、再び、光源２の劣化度及び光源２が使用限界となるまでの時間が推定される。

【0065】

次に、光源２が劣化することで光源２から出射する光のパワーが低下する場合のレーザ装置１の動作、レーザ装置１の光源２の劣化度推定方法及び光源２の使用限界時間推定方法について説明する。

【0066】

光源２の励起光源部２０における複数のレーザダイオード２１が劣化する場合、光源２から出射する光のパワーが低下する。すると、光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号がプロセッサ５０に入力する。本実施形態では、制御部５１は、光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号がプロセッサ５０に入力すると、光源２から出射する光のパワーが光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号が入力する前における光のパワーを超えない範囲で駆動電流を大きくするよう駆動電源部４１を制御する。

【0067】

図５は、光源２が劣化する場合に、制御部５１が駆動電源部４１を制御して駆動電流を増加させる場合において、駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係を模式的に示す図である。なお、図５では、光源２が劣化していない状態から１０％劣化する場合の例が示されている。上記のように駆動電源部４１が制御される状態では、駆動電源部４１は、図５において破線矢印で示すように電流の値が増加させる。この場合、図５において点線矢印で示すように全く駆動電流が増加されない場合と比べて、光源２から出射する光のパワーは増加する。しかし、本例の場合、光源２が劣化する前、すなわち光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号がプロセッサに入力する前と比べると、光源２から出射する光のパワーは小さくなっている。従って、駆動電流ピークホールド部５２に保持される駆動電流の最大値は更新されるが、光パワーピークホールド部５３に保持される光のパワーの最大値は、光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号が入力する前の状態のままとなる。しかし、駆動電流ピークホールド部５２に保持される駆動電流の最大値が更新されるため、図５において点線矢印で示すように全く駆動電流が増加されない場合と比べて、劣化度推定ステップＳＴ３において、劣化度推定部５４は光源２の劣化度を適切に推定することができ、使用限界時間推定ステップＳＴ４において、使用限界時間推定部５５は、光源２が使用限界となるまでの時間を正確に推定することができる。

【0068】

また、光源２の励起光源部２０における複数のレーザダイオード２１が劣化し、光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号がプロセッサ５０に入力する場合、光源２から出射する光のパワーが光パワーモニタ部３０から光のパワーの低下を示す信号が入力する前における光のパワーと同等になるように駆動電源部４１を制御することが好ましい。すなわち、制御部５１は、光のパワーの低下を示す信号がプロセッサ５０に入力すると駆動電源部４１から出力する電流を大きくすることで、光源２から出射する光のパワーが小さくなる状態が一時的となるようにフィードバック制御をおこなう。この場合、駆動電源部４１は、図５において実線矢印で示すように電流の値を増加する。このように制御されることで、光パワーピークホールド部５３に保持される光のパワーの最大値は変化しないが、駆動電流ピークホールド部５２に保持される駆動電流の最大値は更新される。従って、劣化度推定ステップＳＴ３において、劣化度推定部５４は光源２の劣化度をより適切に推定することができる。このため、使用限界時間推定ステップＳＴ４において、使用限界時間推定部５５は、光源２が使用限界となるまでの時間をより正確に推定することができる。

【0069】

以上説明したように、本実施形態のレーザ装置１は、複数のレーザダイオード２１を有する光源２と、複数のレーザダイオード２１に印加される駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールド部５２と、光源２から出射する光のパワーの当該所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールド部５３と、駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係を記憶するメモリ５６と、メモリ５６を参照して、駆動電流ピークホールド部５２に保持されている駆動電流の所定期間内における最大値と、光パワーピークホールド部５３に保持されている光のパワーの所定期間内における最大値とから、劣化度を推定する劣化度推定部５４とを備える。

【0070】

また、本実施形態のレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法では、複数のレーザダイオード２１に印加される駆動電流の所定期間内における最大値を保持する駆動電流ピークホールドステップＳＴ１と、光源２から出射する光のパワーの当該所定期間内における最大値を保持する光パワーピークホールドステップＳＴ２と、駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係を記憶するメモリ５６を参照して、駆動電流ピークホールドステップＳＴ１で保持された駆動電流の所定期間内における最大値と、光パワーピークホールドステップＳＴ２で保持された光のパワーの所定期間内における最大値とから、劣化度を推定する劣化度推定ステップＳＴ３とを備える。

【0071】

このような本実施形態のレーザ装置１やレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法によれば、レーザダイオードに印加される駆動電流の大きさが最大になるタイミングと、複数のレーザダイオードを有する光源から出射する光のパワーが最大になるタイミングとが、一致しない場合であっても、所定期間内における駆動電流の最大値と光のパワーの最大値とから光源の劣化度が推定されることにより、光源の劣化の状態を適切に推定することができる。

【0072】

また、本実施形態のレーザ装置１では、メモリ５６が、劣化度と光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間との関係を更に記憶し、レーザ装置１は、メモリ５６を参照して、推定された劣化度から当該使用限界までの時間を更に推定する使用限界時間推定部５５を更に備える。また、本実施形態のレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法では、推定された劣化度から光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間を更に推定する使用限界時間推定ステップＳＴ４を更に備える。

【0073】

光源２の劣化の状態が適切に推定されたとしても、推定された劣化度に基づいて、レーザ装置１の使用限界までの時間を使用者が把握することは困難である。しかし、本実施形態のように、光源２の劣化度から使用限界までの時間が推定されることで、レーザ装置１の使用者は、使用限界までの時間を容易に把握することができ、予備の光源等を適切な時期に準備することができる。

【0074】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

【0075】

図６は、本実施形態にかかるレーザ装置１を示す図である。図６に示すように、本実施形態のレーザ装置１では増幅用光ファイバ１３が光源２の外側に配置されており、光源２が第１実施形態の励起光源部２０と同様の構成とされる。

【0076】

光源２のそれぞれのレーザダイオード２１は、第１実施形態の励起光源部２０と同様に励起光用光ファイバ２５に接続されている。それぞれの励起光用光ファイバ２５は、第１実施形態と同様に、高反射率ＦＢＧ１６が形成された光ファイバ１２にコンバイナ１０において接続されている。光ファイバ１２のコンバイナ１０側と反対側の端部は、第１実施形態と同様に、増幅用光ファイバ１３に接続されている。増幅用光ファイバ１３の光ファイバ１２側と反対側の端部は、第１実施形態と同様に、低反射率ＦＢＧ１７が形成された光ファイバ１４に接続されている。光ファイバ１４の増幅用光ファイバ１３側と反対側は、デリバリファイバである光ファイバ１８に接続されている。

【0077】

本実施形態では、光ファイバ１２におけるコンバイナ１０と高反射率ＦＢＧ１６との間にカプラ１５が設けられている。光ファイバ１２を伝搬する光の大部分はカプラ１５においてそのまま光ファイバ１２を伝搬し続けるが、光ファイバ１２を伝搬する光のうち一定の割合の光がカプラ１５において光ファイバ１９に分岐する。

【0078】

本実施形態のレーザ装置１は、光源２と増幅用光ファイバ１３とを含んでファイバレーザ装置を構成している。つまり、第１実施形態のレーザ装置１では、増幅用光ファイバ１３から出射する光のパワーを光パワーモニタ部３０でモニタするのに対し、本実施形態のレーザ装置１では、光パワーモニタ部３０は増幅用光ファイバ１３に入射する前の光のパワーをモニタし、光パワーピークホールド部５３は増幅用光ファイバ１３に入射する前の光のパワーの所定期間内における最大値を保持する。このため、劣化度推定部５４が参照するメモリ５６に記憶される駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係は、第１実施形態におけるメモリ５６に記憶される駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係と異なる。なお、本実施形態においても、カプラ１５が用いられず光ファイバ１２を伝搬する光のレイリー光をモニタするレイリーモニタにより、光ファイバ１２を伝搬する光のパワーがモニタされても良い。

【0079】

このような本実施形態のレーザ装置１では、第１実施形態のレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法及び光源２の使用限界時間推定方法と同様にして、光源２の劣化度及び光源２が使用限界となるまでの時間を推定し得る。

【0080】

本実施形態のレーザ装置１によれば、励起光源部としての光源２の劣化度や使用限界時間を推定することができる。

【0081】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

【0082】

図７は、本実施形態にかかるレーザ装置１を示す図である。図７に示すように、本実施形態のレーザ装置１では、光源２が複数のレーザユニット２ａを備える。それぞれのレーザユニット２ａは、第１実施形態の光源２と同様の構成とされる。つまり本実施形態のレーザ装置１における光源２は、第１実施形態の光源２を複数有する構成とされる。ただし、本実施形態のレーザユニット２ａは、励起光源部２０がレーザダイオード２１を１つ以上有していれば良い。それぞれの光源２から光を出射するそれぞれの光ファイバ１４は、コンバイナ６０においてデリバリファイバである光ファイバ１８に接続される。

【0083】

本実施形態では、光ファイバ１８の途中にカプラ１５が設けられている。従って、光ファイバ１８を伝搬する光の大部分はカプラ１５においてそのまま光ファイバ１８を伝搬し続けるが、光ファイバ１８を伝搬する光のうち一定の割合の光がカプラ１５において光ファイバ１９に分岐する。

【0084】

上記のようにそれぞれのレーザユニット２ａは第１実施形態の光源２と同様の構成であるため、第１実施形態のレーザ装置１は１つのレーザユニットから出射する光のパワーを光パワーモニタ部３０でモニタすると理解できるのに対し、本実施形態のレーザ装置１では、複数のレーザユニット２ａから出射する光のパワーを光パワーモニタ部３０でモニタする。ただし、複数のレーザダイオード２１を有する光源２から出射する光のパワーを光パワーモニタ部３０でモニタする点において、第１実施形態のレーザ装置１も本実施形態のレーザ装置１も同様である。なお、本実施形態においても、カプラ１５が用いられず光ファイバ１８を伝搬する光のレイリー光をモニタするレイリーモニタにより、光ファイバ１８を伝搬する光のパワーがモニタされても良い。光パワーピークホールド部５３は複数のレーザユニット２ａから出射する光のパワーの所定期間内における最大値を保持する。このため、劣化度推定部５４が参照するメモリ５６に記憶される駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係は、第１実施形態におけるメモリ５６に記憶される駆動電流の大きさと光のパワーの大きさと光源２の劣化度との関係と異なる。

【0085】

このように光源２が複数のレーザユニット２ａから構成される場合であっても、第１実施形態のレーザ装置１の光源２の劣化度推定方法及び光源２の使用限界時間推定方法と同様にして、光源２の劣化度及び光源２が予め定められた使用限界となるまでの時間を推定し得る。

【0086】

以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。

【0087】

例えば、第１、第２実施形態において、増幅用光ファイバ１３、高反射率ＦＢＧ１６及び低反射率ＦＢＧ１７は必須の構成ではない。この構成が省略される場合、第１実施形態のレーザ装置１と第２実施形態のレーザ装置とは実質的に同じ構成となる。また、第３実施形態の各レーザユニット２ａが第２実施形態の光源２と同様の構成とされても良い。

【0088】

また、上記実施形態において、増幅用光ファイバ１３が用いられる場合であっても、高反射率ＦＢＧ１６及び低反射率ＦＢＧ１７は必須ではない。例えば、第１実施形態の光源２や第２実施形態のレーザ装置１や第３実施形態の各レーザユニット２ａが、励起光源部とは別に種光源部を有するＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator - Power Amplifier）型のファイバレーザ装置から構成されても良い。

【0089】

また、上記実施形態では、レーザ装置１が駆動電流モニタ部４２を有し、駆動電流モニタ部４２からの信号により駆動電流ピークホールド部５２は、駆動電流モニタ部４２から入力する駆動電流の電流値の最大値を保持するものとした。しかし、駆動電流モニタ部４２は必須ではなく、例えば、制御部５１が駆動電源部４１を制御するための信号に基づいて、駆動電流ピークホールド部５２は、駆動電流の最大値を保持するものとしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明によれば、レーザダイオードを用いた光源の劣化の状態を適切に推定し得るレーザ装置、レーザ装置の光源の劣化度推定方法が提供され、レーザ加工分野、医療分野等の様々な産業において利用可能である。

【符号の説明】

【0091】

１・・・レーザ装置
２・・・光源
２ａ・・・レーザユニット
１３・・・増幅用光ファイバ
１６・・・高反射率ＦＢＧ
１７・・・低反射率ＦＢＧ
２０・・・励起光源部
２１・・・レーザダイオード
３０・・・光パワーモニタ部
４１・・・駆動電源部
４２・・・駆動電流モニタ部
５０・・・プロセッサ
５１・・・制御部
５２・・・駆動電流ピークホールド部
５３・・・光パワーピークホールド部
５４・・・劣化度推定部
５５・・・使用限界時間推定部
５６・・・メモリ
ＳＴ１・・・駆動電流ピークホールドステップ
ＳＴ２・・・光パワーピークホールドステップ
ＳＴ３・・・劣化度推定ステップ
ＳＴ４・・・使用限界時間推定ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】