[发明专利]激光装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求同一申请人于2010年6月28日提交的临时申请No.61/359032的优先权，该临时申请的内容通过引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及配置成放大脉冲种子光和输出放大了的脉冲激光的激光装置。

背景技术

具有种子光源和光放大部分的MOPA（主振荡功率放大器）配置的激光装置被配置为在光放大部分中对从种子光源输出的种子光进行放大并且输出放大了的光。

优选使用的光放大部分是例如包括作为光放大介质的其中芯掺杂有稀土元素（例如，镱、铒、钕、铥、钬、铽等）的光纤的配置。当稀土掺杂光纤被用作光放大介质时，具有许多优点，例如，由于泵浦光和激光被限制在光纤中，因此变得容易处理，由于具有良好的热辐射，因此无需大规模的冷却设备，等等。

在作为光放大介质的光纤中掺杂剂的稀土元素中的Yb（镱）具有很高的转化效率。为此，Yb掺杂光纤被广泛用作高功率放大光纤。与其他稀土元素一样，Yb也是通过供给泵浦光而被激发，没有被吸收的剩余泵浦光从放大光纤的另一端输出。

美国专利No.5,867,305中的图5公开了喷射泵浦光脉冲并使脉冲泵浦光的一端与单个喷射信号（种子光）脉冲的一端重合的配置。该配置中，喷射信号（种子光）的各脉冲对应于泵浦光的各脉冲。美国专利No.5,867,305没有公开在种子光从脉冲操作切换到CW操作时泵浦光输出调节的相关内容。

发明内容

发明人对上述传统技术进行了研究，并发现了以下问题。

具体地，MOPA配置的激光装置能够获得高功率、高品质的脉冲激光。为此，在诸如加工和医用之类的应用中对MOPA配置的激光装置的需求日益增大。在这些应用中，工件包括要用连续重复脉冲激光照射处理的部分和不需要用激光照射处理的部分。该情况下，必须在某一时间开始从激光装置输出脉冲激光，并且在另一时间停止输出。存在利用确定的开始时间和停止时间的常规作业，也存在根据测量工件时的需要确定激光的照射位置和照射时间的情况。无论哪种情况，都需要激光装置能够在激光束的照射和结束之间进行瞬时改变。但是，在这种利用重复脉冲的连续照射处理期间的操作中（或在脉冲操作状态中），激光处理随着速度的增加而变得更加困难，激光照射状态很快地被切换到禁止激光处理的状态，片刻后，激光装置再次很快地被切换到能够进行激光处理的状态，已提出了许多相关方法。

作为基本配置，发明人提出了这样的处理：使种子光源在MOPA配置的光纤激光装置中进行直接调制控制以便解决上述快速切换的困难，从而用重复频率的连续脉冲光（下文中将其称为重复光脉冲）（应用脉冲操作状态的激光）来照射工件，以对其进行处理。在对象的不需要被处理的部分处停止用脉冲操作状态的激光进行照射，取而代之，对其应用CW操作状态的激光，从而实现非处理的状态。通过在重复光脉冲的CW操作和脉冲操作之间进行快速切换，能够实现处理状态和非处理状态之间的快速切换。但是，发明人发现了该方法中的新问题，即，在从脉冲操作切换到CW操作时，MOPA配置的放大光纤可能出现破损的现象。

为了解决上述问题而完成了本发明，因此，本发明的目的是提供一种激光装置，其具有在执行脉冲激光输出的开始和结束时实现快速响应同时又能有效抑制对光放大介质的损坏的结构。

根据本发明的激光装置包括种子光源、泵浦源、光放大部分、脉冲调制器、泵浦功率控制器、和主控制器。种子光源能够输出脉冲光和CW光中的任一种来作为种子光。泵浦源输出CW光作为泵浦光。光放大部分接收泵浦光和种子光，并且对种子光进行放大。脉冲调制器将种子光源调制到重复脉冲操作状态或CW操作状态的操作状态。泵浦功率控制器对馈送至光放大部分的泵浦光的功率进行调节。主控制器输出信号来指示脉冲调制器和泵浦功率控制器中的控制定时。特别地，在光放大部分的光入射端处的种子光从脉冲光切换至CW光之前，泵浦功率控制器在脉冲调制器使种子光源维持在重复脉冲操作状态的期间根据从主控制器输出的信号的定时将从泵浦源输出的泵浦光的功率减小到预定功率以下。