光源驱动装置以及光纤激光装置制造方法及图纸

本发明专利技术的激光二极管驱动装置（1）具备输出用于驱动激光二极管（LD1～LDn）的电压的可变DC电源（3）、流过电流If的电流驱动元件（4）、控制电流驱动元件（4）的ON/OFF以及电流If的大小的电流控制部（5）以及控制可变DC电源（3）的输出电压的电源控制部（7）。电源控制部（7）基于存储于存储器部（8）的If－Vf特性数据（D2）、电压下降特性数据（D3）以及Vds设定数据（D4），以电流驱动元件（4）的端子间电压与电流If的大小无关地成为恒定的方式，控制可变DC电源（3）的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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I 3。专利文献I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。另夕卜，在专利文献I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0N/0FF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μ sec )使激光设为0N/0FF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η个激光二极管LDl 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Dl 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LDl 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LDl 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0N/0FF以及电流If的大小。另夕卜，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LDl LDn构成的电路中的、除去电流驱动元件103与激光二极管LDl LDn之外的布线等的电阻。这里，图9的(a) (g)表示激光二极管LDl LDn在ON期间Tl输出光输出P1、在ON期间T2输出光输出P2 (Pl < P2)时的、来自电流控制部104的电压控制信号、在激光二极管LDl 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LDl 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Tl相比变高。图9的(b)表示在激光二极管LDl 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Tl内的向栅极端子施加的施加电压Vgl高，因此ON期间T2内的电流If2比ON期间Tl内的电流Ifl大。因此，如图9的(c)所示，关于激光二极管LDl LDn的正向电压，ON期间T2内的正向电压Vf2a比ON期间Tl内的正向电压Vfla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Rail X If2比ON期间Tl内的电压下降Rail X If I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VccO为恒定。因此，电流驱动元件103的被控制端子间电压(漏极一源极间电压，以下称为“端子间电压”)Vds在ON期间Tl与ON期间T2内不同。具体而言，若将ON期间Tl内的电流驱动元件103的端子间电压设为VdslaJJ Vdsla = VccO — Vfla — Rail X Ifl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 = VccO - Vf2a - Rail X If2成立。Vfla < Vf2a、RallXIfl < RallXIf2，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O以外的情况下，为Vdsla > Vds2a。这样，在激光二极管驱动装置101中，若在激光二极管LDl LDn中流动的电流变化，则电流驱动元件103的端子间电压变化。由此，如图9的(g)所示，关于电流驱动元件103的消耗电力，ON期间T2内的消耗电力Vds2aXIf2与ON期间Tl内的消耗电力VdslaX If I之差变大。若电流驱动元件的消耗电力变大，则存在电流驱动元件因温度上升而产生故障的可能性。另外，电流驱动元件103无法控制在非饱和区域中流过激光二极管的电流的大小，因此端子间电压Vds必须是电流驱动元件103在饱和区域进行动作的值以上。与此相对，专利文献3公开了，作为驱动激光二极管的电源，使用可变电源，监视电流驱动元件的端子间电压，以监视的端子间电压成为规定的电压值的方式控制可变电源的输出的专利技术。由此，电流驱动元件的端子间电压无论激光二极管中流动的电流的大小如何而成为恒定，因此能够使电流驱动元件的消耗电力的变动幅度变小，能够减少电流驱动元件的消耗电力，并且抑制电流驱动元件中的发热。专利文献I :日本国公开专利公报“特开2006 - 210835号公报(公开日2006年8月10日)，，专利文献2 :国际公开第2004/057924号小册子(国际公开日2004年7月8日)专利文献3 :日本国公开专利公报“特开平6 - 275895号公报(公开日1994年9月30日)，，然而，在专利文献3所记载的专利技术中，基于被监视的电流驱动元件的端子间电压，对可变电源的输出进行反馈控制，因此在流过激光二极管的电流发生变化的瞬间，电流驱动元件的端子间电压变动，在电流驱动元件的端子间电压稳定之前，需要规定的时间。电流驱动元件被从非导通状态切换到导通状态的情况下，在激光二极管中流动的电流的增大时间取决于电流驱动元件的端子间电压，因此特别是如图9的(a)所示，对激光二极管进行脉冲驱动的情况下，在专利文献3所记载的专利技术中产生激光二极管的输出的增大变迟之类的问题。另外，在专利文献3中，为了对可变电源的输出进行反馈控制，往往需要另外设置电压监控电路、差动积分放大电路以及基准电压源这样的电路。因此，激光二极管驱动装置的电路规模变大。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述的问题点而做出的，其目的在于能够以简单的构成实现总是使半导体光源的输出的增大变快的光源驱动装置。为了解决上述的课题，本专利技术的光源驱动装置的特征在于，具备可变电源，其输 出用于驱动半导体光源的电压；电流驱动元件，其串联连接于上述半导体光源，使电流流过上述半导体光源；电流控制部，其控制上述电流驱动元件的0N/0FF以及上述电流的大小；以及电源控制部，其控制上述可变电源的输出电压，该光源驱动装置具备存储部，该存储部存储表示相对于上述电流的上述半导体光源的正向电压的特性的电流电压特性数据、以及电压下降特性数据，该电压下降特性数据表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.31 JP 2010-0841681.一种光源驱动装置，其特征在于，具备 可变电源，其输出用于驱动半导体光源的电压； 电流驱动元件，其串联连接于上述半导体光源，使电流流过上述半导体光源； 电流控制部，其控制上述电流驱动元件的ON/OFF以及上述电流的大小； 电源控制部，其控制上述可变电源的输出电压， 所述光源驱动装置具备存储部，该存储部存储表示相对于上述电流的上述半导体光源的正向电压的特性的电流电压特性数据；以及电压下降特性数据，该电压下降特性数据表示相对于上述电流的、由上述可变电源、上述半导体光源和上述电流驱动元件构成的电路上的除了上述半导体光源以及上述电流驱动元件之外的电阻中的电压下降的特性， 上述电流控制部在切换上述电流的大小时，在切换前的电流流动的第I期间与切换后的电流流动的第2期间之间，使上述电流驱动元件设为OFF， 上述电源控制部，在第I期间与第2期间之间的上述电流驱动元件被设为OFF的期间，基于上述各特性数据使上述输出电压变化，以使第I期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压与第2期间的上述电流驱动元件的被控制端子间电压之差，比上述输出电压在第I期间与第2期间是恒定时的上述差小。2.根据权利要求I所述的光源驱动装置，其特征在于， 上述电源控制部以上述被控制端子间电压与上述电流的大小无关地成为恒定的方式，控制上述输出电压。3.根据权利要求2所述的光源驱动装置，其特征在于， 上述被控制端子间电压是上述电流控制部能够控制上述电流的大小的最小电压。4.根据权利要求1、2或3...

【专利技术属性】
技术研发人员：霜越光太郎，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：
国别省市：