一种在使以固体放大器来放大脉冲光时的能量利用效率得到提高的同时，减轻固体放大器的发热损耗，比较低价且小型的激光光源装置，具备：种光源；将使用增益切换法从种光源输出的脉冲光放大的光纤放大器；进一步对其输出进行放大的固体放大器；对从固体放大器输出的脉冲光进行波长变换的非线性光学元件；配置在光纤放大器与固体放大器之间的去除ASE噪声的光开关元件；和控制部，其控制光开关元件，使得在来自种光源的脉冲光的输出期间允许光的传播，在与该输出期间不同的期间阻止光的传播，并周期性地或者间歇性地控制光纤放大器以及/或者固体放大器的激励用光源，使得在从种光源输出的脉冲光的输入前光纤放大器以及/或者固体放大器进行反转分布。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在各种激光器加工中使用的激光光源装置以及激光器脉冲光生成方法。
技术介绍
近年，激光被使用到各种加工当中。波长从532nm至1064nm附近的激光的能量强度大，适于使用到金属、玻璃等的切断或者焊接等各种加工中。此外，波长从200nm至350nm附近的深紫外区域的激光被使用到电子材料、复合材料的加工当中。输出波长比近红外区域短的激光的激光光源装置具备：输出近红外区域的波长的激光的种光源；对从种光源输出的激光进行放大的光放大器；以及将由光放大器放大后的激光的波长变换成作为目标的波长的非线性光学元件。并且，为了能得到脉冲宽度为数百微微秒以下且频率为数百兆赫以下的峰值功率大的激光器脉冲光而选择各种种光源，并使用各种光放大器等。以往，有如下构成的装置：使用重复频率为数十兆赫的模式同步激光器作为这样的种光源，通过对从该种光源输出的脉冲光进行分频从而得到数千赫的脉冲光。但是，模式同步激光器的振荡频率因温度、振动等环境要因而发生变动，很难将其值控制为适当，所以需要与使用受光元件等检测出的激光器脉冲光的振荡频率同步地进行分频，存在以下这样的问题：用于该用途的电路构成会很复杂、模式同步激光器的构成部件即过饱和吸收体容易劣化从而使长期稳定驱动很困难。因此，虽然考虑将能够进行脉冲光的振荡频率的控制的半导体激光器用在种光源中，但是从这样的半导体激光器输出的近红外的脉冲光的脉冲
能量非常小，小到数微微焦耳至数百微微焦耳，为了最终得到数十微焦耳至数十毫焦耳的脉冲能量的脉冲光，需要相比使用以往的种光源的情况而更大幅地进行放大。作为用于该用途的光放大器，适于使用掺铒光纤放大器、掺镱光纤放大器等光纤放大器、在钇铝石榴石中添加了钕的Nd：YAG、在钇钒酸盐中添加了钕的Nd：YVO4等固体放大器。在专利文献1、2中公开了将这样的光纤放大器和固体放大器组合而成的光放大器。如该专利文献1、2所示，对于光纤放大器以及固体放大器当中的任一者来说，为了利用激光器活性区域中的泵作用对与成为放大对象的激光相同波长的光进行放大，都需要具备激励用的光源。并且，通常，将半导体激光器用作这样的激励用的光源。在先技术文献专利文献专利文献1：JP特开2011-192831号公报专利文献2：WO2008/014331号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上所述，在将半导体激光器用在种光源中来取代模式同步激光器的情况下，为了得到大能量强度的激光器脉冲光，而需要使用单一或者多个光纤放大器以及固体放大器。在该情况下，在前级的光纤放大器作用下的放大过程中产生的自然放出光噪声(以下，记为“ASE噪声(Amplified Spontaneous Emission Noise)”)与来自种光源的脉冲光叠加，进而因啁啾现象、光纤内的自相位调制、拉曼散射等而被宽频化了的脉冲光会由后级的固体放大器放大，为了放大而注入到固体放大器的激励光的能量的一部分会在这样的噪声成分的放大中被无用地消耗掉，存在这样的问题在这样的状况下为了将脉冲光放大成规定强度，而需要在固体放大器中注入过剩的激励能量，不仅固体放大器的能量利用效率降低，发热也会变大，为了冷却而需要大型的冷却机构，存在部件成本等也增大这样的问
题。若脉冲光的频率比兆赫的位数大，则由于ASE噪声极微小所以不太成为问题，但是在脉冲光的振荡频率低于1兆赫的区域中必须充分考虑ASE噪声等的影响。进一步地，虽然根据用途的不同而期望输出单发或数赫兹的脉冲光，但是成为波长变换前的基准的脉冲光的宽频化以及ASE噪声的影响所导致的能量损失大，其实现很困难。本专利技术的目的在于，鉴于上述问题点，在使以固体放大器来放大脉冲光时的能量利用效率得到提高的同时，减轻固体放大器的发热损耗，提供一种比较低价且小型的激光光源装置。用于解决课题的手段为了达成上述的目的，本专利技术的激光光源装置的第一特征构成在于以下方面，如权利要求书的权利要求1记载的那样，是一种激光光源装置，具备：种光源，其通过增益切换法输出脉冲光；光纤放大器，其对从所述种光源输出的脉冲光进行放大；固体放大器，其对从所述光纤放大器输出的脉冲光进行放大；以及非线性光学元件，其对从所述固体放大器输出的脉冲光进行波长变换并输出，还具备：光开关元件，其配置在所述光纤放大器与所述固体放大器之间，允许或者阻止光从所述光纤放大器向所述固体放大器的传播；以及控制部，其构成为执行增益切换控制处理、激励控制处理、以及光开关控制处理，其中，在增益切换控制处理中，以规定的周期驱动所述种光源，在激励控制处理中，对所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器的激励用光源周期性地或者间歇性地进行控制，使得在从所述种光源输出的脉冲光的输入前所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器进行反转分布，在光开关控制处理中，对所述光开关元件进行控制，使得在来自所述种光源的脉冲光的输出期间允许光的传播，在与来自所述种光源的脉冲光的输出期间不同的期间阻止光的传播。根据上述构成，通过由控制部执行的增益切换控制处理、激励控制处理以及光开关控制处理，有助于波长变换元件中波长变换的频率成分的脉冲光被固体放大器等高效放大，发热损耗被减轻，所以大型的冷却机构也就不需要了，能够实现比较低价且小型的激光光源装置。具体来说，通过执行增益切换控制处理，从而以规定的周期驱动种光源而输出脉冲光。此外，通过执行激励控制处理，从而周期性地驱动光纤放大器以及/或者固体放大器的激励用光源，使得在该脉冲光输入至光纤放大器以及/或者固体放大器前得到成为能进行放大的能量状态的反转分布状态。因此，在脉冲光没有被输入时不会不必要地驱动激励用光源。并且，若执行光开关控制处理，则在来自种光源的脉冲光的输出期间经由光开关元件从光纤放大器向固体放大器传播脉冲光，在与该脉冲光的输出期间不同的期间阻止光纤放大器的输出光向固体放大器传播。由于在与该脉冲光的输出期间不同的期间ASE噪声向固体放大器的传播被阻止，所以避免了固体放大器的活性区域的能量被无用地消耗。即，该光开关元件作为在时间区域去除ASE噪声的滤波器起作用。其结果是，还能够提供一种以能量效率好的状态输出单发或数赫兹的脉冲光的激光光源装置。本专利技术的激光光源装置的第二特征构成在于以下方面，如权利要求书的权利要求2记载的那样，除了上述的第一特征构成以外，所述光开关元件由包含音响光学元件或者电光学元件的动态光学元件构成。作为光开关元件，优选使用通过超声波换能器(ultrasonic transducer)的接通或者断开来将1次衍射光接通或者断开的音响光学元件、利用EO调制的强度调制通过电场来将光接通断开的电光学元件等动态光学元件。本专利技术的激光光源装置的第三特征构成在于以下方面，如权利要求书的权利要求3记载的那样，除了上述的第一或者第二特征构成以外，所述控制部构成为以针对所述光开关元件的控制信号为基准来对所述种光源以及激励用光源进行控制。即使在光开关元件的响应性比种光源、激励用光源的响应性慢的情况下，通过生成以针对光开关元件的控制信号为基准来控制种光源的控制信号，从而就能够在适当的时期驱动光开关元件。本专利技术的激光光源装置的第四特征构成在于以下方面，如权利要求书的权利要求4记载的那样，除了上述的第一至第三中的任一特征构成以外，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光光源装置，具备：种光源，其通过增益切换法输出脉冲光；光纤放大器，其对从所述种光源输出的脉冲光进行放大；固体放大器，其对从所述光纤放大器输出的脉冲光进行放大；以及非线性光学元件，其对从所述固体放大器输出的脉冲光进行波长变换并输出，光开关元件，其配置在所述光纤放大器与所述固体放大器之间，允许或者阻止光从所述光纤放大器向所述固体放大器的传播；以及控制部，其构成为执行增益切换控制处理、激励控制处理、以及光开关控制处理，其中，在所述增益切换控制处理中，以规定的周期驱动所述种光源，在所述激励控制处理中，对所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器的激励用光源周期性地或者间歇性地进行控制，使得在从所述种光源输出的脉冲光的输入前所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器进行反转分布，在所述光开关控制处理中，对所述光开关元件进行控制，使得在来自所述种光源的脉冲光的输出期间允许光的传播，在与来自所述种光源的脉冲光的输出期间不同的期间阻止光的传播。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 JP 2014-0250111.一种激光光源装置，具备：种光源，其通过增益切换法输出脉冲光；光纤放大器，其对从所述种光源输出的脉冲光进行放大；固体放大器，其对从所述光纤放大器输出的脉冲光进行放大；以及非线性光学元件，其对从所述固体放大器输出的脉冲光进行波长变换并输出，光开关元件，其配置在所述光纤放大器与所述固体放大器之间，允许或者阻止光从所述光纤放大器向所述固体放大器的传播；以及控制部，其构成为执行增益切换控制处理、激励控制处理、以及光开关控制处理，其中，在所述增益切换控制处理中，以规定的周期驱动所述种光源，在所述激励控制处理中，对所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器的激励用光源周期性地或者间歇性地进行控制，使得在从所述种光源输出的脉冲光的输入前所述光纤放大器以及/或者所述固体放大器进行反转分布，在所述光开关控制处理中，对所述光开关元件进行控制，使得在来自所述种光源的脉冲光的输出期间允许光的传播，在与来自所述种光源的脉冲光的输出期间不同的期间阻止光的传播。2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：冈田穣治，折井庸亮，
申请(专利权)人：斯佩克卓尼克斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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