[发明专利]光源驱动装置以及光纤激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动激励用激光二极管等半导体光源的光源驱动装置，以及具备该光源驱动装置的光纤激光装置。

背景技术

以往，在对金属板进行文字的刻印、金属的微小加工等的用途中，广泛使用光纤激光装置。光纤激光装置具备在纤芯中添加了稀土类元素的放大用光纤、出射激励光的激光二极管，通过利用激励光激励放大用光纤，来输出激光。

另外，光纤激光装置具备用于驱动激光二极管的激光二极管驱动装置。作为公开驱动激光二极管、发光二极管等半导体光源的光源驱动装置的文献，有专利文献1～3。

专利文献1公开了，在直流电源的输出电压比多个发光二极管的正向电压的合计高或者低的任一个情况下，也能够使恒定电流流过发光二极管的发光二极管驱动装置。另外，在专利文献1中还考虑了因温度引起的正向电压的变化、各个发光二极管每个的正向电压的偏差。另外，专利文献2公开了为了调整向多个发光二极管供给的电力，从输出侧进行反馈控制的发光二极管驱动装置。

并且，还开发出能够按照加工顺序自动地控制激光的输出ON/OFF的光纤激光装置。在这样的光纤激光装置中，除了使稳定地输出的激光为ON保持的运转以外，能够进行以某个周期（数百μsec～）使激光设为ON/OFF的运转，并且能够使该激光的输出按照光输出的每个ON期间进行变化。

图8是表示以往的光纤激光装置所具备的激光二极管驱动装置101的概略结构的框图。激光二极管驱动装置101是驱动串联连接的n个激光二极管LD1～LDn的装置，其具备DC电源102、电流驱动元件103、电流控制部104以及光纤激光控制部105。

DC电源102是恒压源，输出用于驱动激光二极管D1～LDn的电压Vcc。电流驱动元件103例如由N沟道型MOS晶体管构成，使电流If流过激光二极管LD1～LDn。

光纤激光控制部105基于预先设定的序列程序，将表示激光二极管LD1～LDn的光输出P以及输出持续时间t的序列控制信号赋予给电流控制部104。基于序列控制信号，电流控制部104向电流驱动元件103的栅极端子输出电流控制信号，控制电流驱动元件103的ON/OFF以及电流If的大小。

另外，在图8中，Rall表示由DC电源102、电流驱动元件103以及激光二极管LD1～LDn构成的电路中的、除去电流驱动元件103与激光二极管LD1～LDn之外的布线等的电阻。

这里，图9的（a）～（g）表示激光二极管LD1～LDn在ON期间T1输出光输出P1、在ON期间T2输出光输出P2（P1＜P2）时的、来自电流控制部104的电压控制信号、在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If等的波形。

图9的（a）表示电流控制部104输出的电流控制信号的波形（电流驱动元件103的栅极电压Vg）。光纤激光装置的光输出，由于与在激光二极管LD1～LDn中流动的电流值成正比例，因此电流控制信号的电压在ON期间T2与ON期间T1相比变高。

图9的（b）表示在激光二极管LD1～LDn中流动的电流If的波形。在ON期间T2内的向栅极端子施加的施加电压Vg2比ON期间T1内的向栅极端子施加的施加电压Vg1高，因此ON期间T2内的电流If2比ON期间T1内的电流If1大。因此，如图9的（c）所示，关于激光二极管LD1～LDn的正向电压，ON期间T2内的正向电压Vf2a比ON期间T1内的正向电压Vf1a高。同样地，如图9的（d）所示，关于电阻Rall中的电压下降，ON期间T2内的电压下降Rall×If2比ON期间T1内的电压下降Rall×If1大。

图9的（e）表示DC电源102的输出电压Vcc的波形。DC电源102因为是恒压源所以电压值Vcc0为恒定。因此，电流驱动元件103的被控制端子间电压（漏极－源极间电压，以下称为“端子间电压”）Vds在ON期间T1与ON期间T2内不同。

具体而言，若将ON期间T1内的电流驱动元件103的端子间电压设为Vds1a、则

Vds1a＝Vcc0－Vf1a－Rall×If1

成立。

另外，若将ON期间T2内的电流驱动元件103的端子间电压设为Vds2a、则

Vds2a＝Vcc0－Vf2a－Rall×If2

成立。

Vf1a＜Vf2a、Rall×If1＜Rall×If2，DC电源102的输出电压Vcc是恒定的，因此如图9的（f）所示，电流If为0以外的情况下，为

Vds1a＞Vds2a