JP4779421B2 - LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD - Google Patents
LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- JP4779421B2 JP4779421B2 JP2005126300A JP2005126300A JP4779421B2 JP 4779421 B2 JP4779421 B2 JP 4779421B2 JP 2005126300 A JP2005126300 A JP 2005126300A JP 2005126300 A JP2005126300 A JP 2005126300A JP 4779421 B2 JP4779421 B2 JP 4779421B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- intensity
- distribution shape
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、例えば、被照射物の加工に利用されるレーザ発光装置、当該レーザ発光装置に備えられるレーザ駆動装置、並びにレーザ駆動方法に関する。 The present invention relates to, for example, a laser light emitting device used for processing an object to be irradiated, a laser driving device provided in the laser light emitting device, and a laser driving method.
近年、溶接、溶着、焼入れなどのレーザ加工分野において、ガスレーザやＹＡＧなどの固体レーザから、高出力半導体レーザへの置き換えが進んでいる。また、半導体レーザは、医療への応用が期待されている。 In recent years, in laser processing fields such as welding, welding, and quenching, a solid laser such as a gas laser or YAG has been replaced with a high-power semiconductor laser. In addition, semiconductor lasers are expected to be applied to medicine.
半導体レーザに電流を注入し、発振開始電流を超えると、レーザ発振が始まる。注入電流をさらに増加させると光出力が増加していくが、注入電流がある値になると光出力が減少する。この現象は、半導体レーザの出力端面（チップ端面）の光出力が過大になることにより、出力端面が光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）を受けることに起因する。 When current is injected into the semiconductor laser and the oscillation start current is exceeded, laser oscillation starts. When the injection current is further increased, the light output increases, but when the injection current reaches a certain value, the light output decreases. This phenomenon is attributed to the fact that the output end face is subjected to optical damage (COD: Catastrophic Optical Damage) due to excessive light output of the output end face (chip end face) of the semiconductor laser.
このＣＯＤの発生を防止するため、通常、ＣＯＤが起こる光出力の半分程度に、最大定格出力が設定される。この最大定格出力の範囲内で、ユーザにより半導体レーザが使用される。 In order to prevent the occurrence of COD, the maximum rated output is usually set to about half of the optical output where COD occurs. A semiconductor laser is used by the user within the range of the maximum rated output.
ところで、上記したレーザ加工分野などでは、最大定格出力の範囲内で半導体レーザを使用した場合であっても、被照射物からの反射光が戻り光として半導体レーザへ再入射し、この戻り光によって半導体レーザが劣化あるいは故障するという問題があった。 By the way, in the laser processing field described above, even when a semiconductor laser is used within the range of the maximum rated output, the reflected light from the irradiated object re-enters the semiconductor laser as return light, and this return light causes There was a problem that the semiconductor laser deteriorated or failed.
このため、半導体レーザからのレーザ光と、光ファイバの入射端面での反射による戻り光を光路分離し、遮蔽板により半導体レーザへの戻り光を遮断する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、半導体レーザから出射されるレーザ光を遮蔽板で遮蔽しないようにする必要があるため、遮蔽板により戻り光をカットするには限界がある。
以上のように、レーザ加工分野に高出力半導体レーザを適用する場合には、ユーザの使用状況や、被照射物の種類に応じて戻り光の光量が大きく異なるため、半導体レーザへの戻り光の光量が予測できず、半導体レーザの端面破壊を抑制することが困難な状況にある。 As described above, when a high-power semiconductor laser is applied to the laser processing field, the amount of return light varies greatly depending on the use situation of the user and the type of irradiated object. The amount of light cannot be predicted, and it is difficult to suppress the end face destruction of the semiconductor laser.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーザ素子の劣化や破壊の発生を低減することができるレーザ駆動装置、レーザ発光装置およびレーザ駆動方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a laser driving device, a laser light emitting device, and a laser driving method capable of reducing the occurrence of degradation and destruction of a laser element.
上記の目的を達成するため、本発明のレーザ駆動装置は、レーザ素子から出射されたレーザ光の一部を受光する受光部と、前記レーザ素子から出射された前記レーザ光が被照射物で反射して前記レーザ素子の出力端面に戻る戻り光の影響で変化する、当該レーザ素子から出射されるレーザ光の光強度の分布形状を、前記受光部から得られる前記レーザ素子の出力特性から求め、求めた分布形状を、前記戻り光がない場合の基準の分布形状と比較し、当該２つの分布形状の類似性を判定する制御部と、前記求めた分布形状が、前記基準の分布形状に対する類似の許容範囲を超えた場合に、前記レーザ素子へ供給する駆動電流を変更する駆動部とを有する。
本発明では好適に、前記制御部は、前記受光部で受光したレーザ光の前記分布形状を表す強度関数を求め、求めた強度関数を規格化し、当該規格化した強度関数と、前記基準の分布形状を表し予め規格化された光分布の強度関数との内積を算出し、算出した内積の大きさが所定の範囲内か否かで前記類似性を判定する。
In order to achieve the above object, a laser driving device of the present invention includes a light receiving unit that receives a part of laser light emitted from a laser element, and the laser light emitted from the laser element is reflected by an irradiated object. Then, the distribution shape of the light intensity of the laser light emitted from the laser element, which changes due to the return light returning to the output end face of the laser element, is obtained from the output characteristics of the laser element obtained from the light receiving unit, The obtained distribution shape is compared with the reference distribution shape in the absence of the return light, and the control unit for determining the similarity between the two distribution shapes, and the obtained distribution shape is similar to the reference distribution shape. And a drive unit that changes the drive current supplied to the laser element when the allowable range is exceeded.
Preferably, in the present invention, the control unit obtains an intensity function representing the distribution shape of the laser light received by the light receiving unit, normalizes the obtained intensity function, the normalized intensity function, and the reference distribution An inner product with an intensity function of a light distribution that represents a shape and is normalized in advance is calculated, and the similarity is determined based on whether the calculated inner product is within a predetermined range.
上記の目的を達成するため、本発明のレーザ駆動方法は、前記レーザ素子からレーザ光が被照射物へ照射され、当該レーザ光が前記被照射物で反射して前記レーザ素子の出力端面に戻る戻り光の影響で変化する、当該レーザ素子から出射されるレーザ光を受光するステップと、前記受光により得られる前記レーザ素子の出力特性から、前記レーザ光の光強度の分布形状を求め、求めた分布形状を、前記戻り光がない場合の基準の分布形状と比較し、当該２つの分布形状の類似性を判定するステップと、前記求めた分布形状が、前記基準の分布形状に対する類似の許容範囲を超えた場合に、前記レーザ素子へ供給する駆動電流を変更するステップとを有する。
本発明では好適に、前記類似性を判定するステップでは、受光した前記レーザ光の前記分布形状を表す強度関数を求め、求めた強度関数を規格化し、当該規格化した強度関数と、前記基準の分布形状を表し予め規格化された光分布の強度関数との内積を算出し、算出した内積の大きさが所定の範囲内か否かで前記類似性を判定する。
In order to achieve the above object, according to the laser driving method of the present invention, a laser beam is irradiated from the laser element onto the irradiated object, the laser beam is reflected by the irradiated object and returns to the output end face of the laser element. The distribution shape of the light intensity of the laser light is obtained from the step of receiving the laser light emitted from the laser element, which changes due to the influence of the return light, and the output characteristics of the laser element obtained by the light reception. The step of comparing the distribution shape with a reference distribution shape in the absence of the return light to determine the similarity between the two distribution shapes, and the obtained distribution shape is a similar allowable range with respect to the reference distribution shape. A drive current to be supplied to the laser element is exceeded.
Preferably in the present invention, in the step of determining the similarity, an intensity function representing the distribution shape of the received laser light is obtained, the obtained intensity function is normalized, the normalized intensity function, and the reference An inner product with an intensity function of a light distribution that represents a distribution shape and is standardized in advance is calculated, and the similarity is determined based on whether the calculated inner product is within a predetermined range .
上記の本発明では、レーザ素子の出力特性を光強度の分布形状から検出する。 In the above invention, it detect the output characteristics of the laser element from the distribution shape of the light intensity.
レーザ素子の出力特性を検出する方法では、レーザ素子から出射されたレーザ光の一部が受光部により受光される。制御部では、受光部により検出された出力特性と、予め設定された基準出力特性とが比較され、出力特性が許容範囲内に収まっているか否かが判定される。出力特性が許容範囲を超えた場合には、駆動部からレーザ素子へ供給する駆動電流が変更される。 In the method of detecting the output characteristics of the laser element, a part of the laser light emitted from the laser element is received by the light receiving unit. The control unit compares the output characteristic detected by the light receiving unit with a preset reference output characteristic, and determines whether or not the output characteristic is within an allowable range. When the output characteristics exceed the allowable range, the drive current supplied from the drive unit to the laser element is changed.
本発明によれば、レーザ素子の劣化や破壊の発生を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the deterioration and destruction of the laser element.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るレーザ発光装置１の構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser
本実施形態に係るレーザ発光装置１は、レーザ駆動装置２と、半導体レーザ（レーザ素子）３と、光学系４とを有する。レーザ駆動装置２は、受光部２１と、記憶部２２と、制御部２３と、駆動部２４とを有する。
The laser
半導体レーザ３は、レーザ駆動装置２から供給される駆動電流Ｉｏｐに応じて、レーザ光Ｌ１を出射する。半導体レーザ３は、例えばＷクラスの出力をもつ高出力のブロードエリア型レーザからなる。駆動電流Ｉｏｐが大きければ大きいほど、半導体レーザ３から出射されるレーザ光Ｌ１の出力は大きくなる。
The
半導体レーザ３から出射されたレーザ光Ｌ１を被照射物１０へ導くために、光学系４が設けられている。光学系４は、ビームスプリッタ４１と、レンズ４２，４３とを有する。ビームスプリッタ４１は、本発明における光学素子に相当する。ただし、光学系４の構成に限定はなく、レーザ発光装置１の用途に応じて種々の変更が可能である。例えば、レンズ４３と被照射物１０との間に光ファイバを設けてもよい。これは、以降の実施形態についても同様である。
An
ビームスプリッタ４１は、半導体レーザ３から出射されたレーザ光Ｌ１を、受光部２１へ入射するレーザ光Ｌ２と、被照射物１０へ入射するレーザ光Ｌ３とに分離する。すなわち、ビームスプリッタ４１に入射したレーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４１により反射されるレーザ光Ｌ２と、ビームスプリッタ４１を通過するレーザ光Ｌ３とに分離される。
The
レンズ４２，４３は、ビームスプリッタ４１を通過したレーザ光Ｌ３を被照射物１０へ集光する。これにより、被照射物１０に対して加工等が施される。
The
被照射物１０により反射されたレーザ光（戻り光）Ｌ４は、レンズ４２，４３およびビームスプリッタ４１を通過して半導体レーザ３の端面に再入射する。このとき、半導体レーザ３は、戻り光Ｌ４の影響を受けて、その出力特性に変化が生じる。
The laser light (return light) L4 reflected by the
受光部２１は、ビームスプリッタ４１により分離されたレーザ光Ｌ２を受光して、その出力特性に応じた信号を制御部２３へ出力する。出力特性としては、例えば、光出力のノイズや、近視野像あるいは遠視野像、またはスペクトラムがある。受光部２１は、例えば、フォトダイオード、フォトディテクタアレイ、光スペクトラムアナライザにより構成される。これらの機器を用いたより詳細な例については、後述の実施形態で説明する。
The
記憶部２２には、半導体レーザ３の基準出力特性と、変動許容量を記憶する。基準出力特性とは、戻り光がない状態での半導体レーザ３の出力特性である。変動許容量は、基準出力特性に対して許容できる出力特性の変動量である。基準出力特性としては、例えば、光出力のノイズや、近視野像あるいは遠視野像、またはスペクトラムがある。
The
制御部２３は、記憶部２２に記憶された基準出力特性と、受光部２１により検出された半導体レーザ３の出力特性とを比較して、半導体レーザ３の出力特性が、変動許容量を超えて基準出力特性からずれているか否かを判定する。
The
基準出力特性からの半導体レーザ３の出力特性のずれが変動許容量を超えていない場合、すなわち許容範囲内の場合には、駆動電流Ｉｏｐを変更することなく、そのまま使用が継続される。
When the deviation of the output characteristic of the
基準出力特性からの半導体レーザ３の出力特性のずれが変動許容量を超えている場合、すなわち許容範囲を超えている場合には、制御部２３は、駆動部２４へ制御信号を出力する。
When the deviation of the output characteristic of the
駆動部２４は、制御部２３からの制御信号に応じて、半導体レーザ３へ供給する駆動電流Ｉｏｐを変更する。
The
次に、上記の本実施形態に係るレーザ発光装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the laser
レーザ駆動装置２から半導体レーザ３に駆動電流Ｉｏｐが供給されると、半導体レーザ３により駆動電流Ｉｏｐに応じたレーザ光Ｌ１が出射される。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４１によりレーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ３とに分離される。
When the driving current Iop is supplied from the
レーザ光Ｌ２は受光部２１に受光され、受光部２１によりレーザ光Ｌ２の出力特性に応じた信号が、制御部２３に出力される。レーザ光Ｌ３は、レンズ４２，４３を通過して被照射物１０に照射され、被照射物１０に対して加工等が施される。被照射物１０からの反射光は、戻り光Ｌ４として半導体レーザ３に入射する。
The laser light L2 is received by the
このとき、半導体レーザ３は戻り光Ｌ４の影響を受けて、レーザ光Ｌ１の出力特性に変化が生じる。この結果、受光部２１により検出されるレーザ光Ｌ２の出力特性に変化が生じる。
At this time, the
制御部２３において、記憶部２２に記憶された基準出力特性と、受光部２１により検出された半導体レーザ３の出力特性とが比較されて、半導体レーザ３の出力特性が、変動許容量を超えて基準出力特性からずれているか否かが判定される。
In the
変動許容量を超えている場合には、制御部２３から駆動部２４へ制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更（停止を含む）される。駆動電流Ｉｏｐの変更方法としては、駆動電流Ｉｏｐを下げるか、駆動電流Ｉｏｐの供給を遮断するかの２通りがある。
When the fluctuation allowable amount is exceeded, a control signal is output from the
以上のように、本実施形態に係るレーザ駆動装置２、レーザ発光装置１およびレーザ駆動方法によれば、半導体レーザ３からの出力特性を受光部２１により検出し、検出された出力特性と基準出力特性とを制御部２３により比較している。戻り光Ｌ４の影響により半導体レーザ３からの出力特性が変化して変動許容量を超えた場合には、駆動電流Ｉｏｐを変更して、半導体レーザ３の光出力を調整するので、半導体レーザ３の端面劣化や端面破壊を防止することができる。
As described above, according to the
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係るレーザ発光装置１の構成を示す図である。第２実施形態では、第１実施形態における受光部２１としてフォトダイオード２１ａを採用する例について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the laser
光学系４は、ビームスプリッタ（光学素子）４１と、レンズ４２，４３と、レンズ４４とを有する。レンズ４４は、ビームスプリッタ４１により反射されたレーザ光Ｌ２をフォトダイオード２１ａへ結像する。ただし、光学系４の構成に限定はなく、レーザ発光装置１の用途に応じて種々の変更が可能である。
The
記憶部２２は、半導体レーザ３の基準出力特性としての基準ノイズと、変動許容量を記憶する。基準ノイズとは、戻り光がない状態での半導体レーザ３の光出力のノイズである。変動許容量は、基準ノイズに対して許容できるノイズの変動量である。
The
制御部２３は、フォトダイオード２１ａにより検出された光出力の時間的変動に基づいて光出力のノイズを求め、ノイズと基準ノイズとを比較して、ノイズが許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
The
以下に、戻り光がない状態の光出力の基準ノイズと、戻り光がある場合の光出力のノイズの例について説明する。 In the following, an example of the reference noise of the light output in the absence of the return light and the noise of the light output in the presence of the return light will be described.
図３（ａ）は、駆動電流Ｉｏｐを一定とした場合における半導体レーザ３の光出力の時間変動を示す図である。図３（ａ）において、横軸は時間、縦軸は光出力を示す。
FIG. 3A is a diagram showing temporal variation of the optical output of the
図３（ａ）に示すように、戻り光がない場合であっても、駆動電流Ｉｏｐを一定とした場合に半導体レーザ３の光出力は一定とならず、時間的に変化している。光出力は、直流成分ＤＣと、交流成分ＡＣとに分けられる。直流成分ＤＣとは、光出力の時間平均である。交流成分ＡＣとは、直流成分を中心とした光出力の変化の振幅（変動成分）である。ＡＣ／ＤＣが、ノイズとなる。
As shown in FIG. 3A, even when there is no return light, when the drive current Iop is constant, the optical output of the
図３（ｂ）は、駆動電流Ｉｏｐとノイズとの関係を示す図である。Ｎ１は戻り光がない場合において半導体レーザ３の光出力から算出される基準ノイズを示す。Ｎ２は戻り光がある場合に半導体レーザ３の光出力から算出されるノイズを示す。なお、Ｎ２は、戻り光率を６８％に設定した場合に得られたノイズである。
FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the drive current Iop and noise. N1 indicates a reference noise calculated from the light output of the
図３（ｂ）に示すように、戻り光がない場合の基準ノイズＮ１は、駆動電流Ｉｏｐの増加とともに減少していく。これに対して、戻り光がある場合のノイズＮ２は、所定の駆動電流Ｉｏｐまでは基準ノイズＮ１に追従するように減少するものの、途中から増加していくことがわかる。図中の点Ｄにおいて、半導体レーザ３の端面破壊が発生した。
As shown in FIG. 3B, the reference noise N1 when there is no return light decreases as the drive current Iop increases. On the other hand, it can be seen that the noise N2 in the presence of return light decreases from the reference noise N1 up to a predetermined drive current Iop, but increases from the middle. At point D in the figure, end face destruction of the
このように、駆動電流Ｉｏｐの増加とともに半導体レーザ３の光出力が増加するため、戻り光量も増加する。戻り光量が増加すると半導体レーザ３の出力特性が影響を受けて、ノイズＮ２が基準ノイズＮ１よりも増加することがわかる。半導体レーザ３の端面劣化や、端面破壊を防止するため、例えば、変動許容量を基準ノイズＮ１の１．３倍に設定する。
Thus, since the optical output of the
次に、上記の本実施形態に係るレーザ発光装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the laser
レーザ駆動装置２から半導体レーザ３に駆動電流Ｉｏｐが供給されると、半導体レーザ３により駆動電流Ｉｏｐに応じたレーザ光Ｌ１が出射される。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４１によりレーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ３とに分離される。
When the driving current Iop is supplied from the
レーザ光Ｌ２はレンズ４４を通過してフォトダイオード２１ａに受光され、フォトダイオード２１ａによりレーザ光Ｌ２の出力に応じた信号が、制御部２３に出力される。レーザ光Ｌ３は、レンズ４２，４３を通過して被照射物１０に照射され、被照射物１０に対して加工等が施される。被照射物１０からの反射光は、戻り光Ｌ４として半導体レーザ３に入射する。戻り光Ｌ４の影響を受けて、半導体レーザ３から出射されるレーザ光Ｌ１のノイズに変化が生じる。
The laser beam L2 passes through the
制御部２３では、まず、フォトダイオード２１ａにより検出される光出力の時間的変動に基づいて、光出力の直流成分ＤＣと交流成分ＡＣを算出し、ノイズ（ＡＣ／ＤＣ）を求める。
First, the
そして、記憶部２２に記憶された基準ノイズと、算出されたノイズとが比較されて、半導体レーザ３の光出力のノイズが、変動許容量を超えて基準ノイズからずれているか否かが判定される。変動許容量は、例えば基準ノイズの１．３倍に設定する。
And the reference noise memorize | stored in the memory |
変動許容量を超えている場合には、制御部２３から駆動部２４へ制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更される。駆動電流Ｉｏｐの変更方法としては、駆動電流Ｉｏｐを下げるか、駆動電流Ｉｏｐの供給を遮断するかの２通りがある。
When the allowable fluctuation amount is exceeded, a control signal is output from the
本実施形態に係るレーザ駆動装置２、レーザ発光装置１およびレーザ駆動方法では、フォトダイオード２１ａにより検出される光出力の時間的変動に基づいて、制御部２３により光出力のノイズが算出される。そして、算出されたノイズと基準ノイズとが制御部２３により比較される。半導体レーザ３からの光出力のノイズが、変動許容量を超えた場合には、制御部２３により制御信号が駆動部２４に出力されて、駆動部２４から供給される駆動電流Ｉｏｐが変更される。以上のようにして、半導体レーザ３の光出力を調整するので、半導体レーザ３の端面劣化や端面破壊を防止することができる。
In the
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係るレーザ発光装置１の構成を示す図である。第３実施形態では、第１実施形態における受光部２１としてフォトディテクタアレイ２１ｂを採用する例について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the laser
フォトディテクタアレイ２１ｂは、フォトダイオードが二次元に配置され、各フォトダイオードからの出力を取り出せるようにしたものである。フォトディテクタアレイ２１ｂとしては、ＣＣＤ撮像素子や、ＣＭＯＳ撮像素子などがある。
The
光学系４は、ビームスプリッタ（光学素子）４１と、レンズ４２，４３と、レンズ４４とを有する。レンズ４４は、ビームスプリッタ４１により反射されたレーザ光Ｌ２をフォトディテクタアレイ２１ｂへ結像する。ただし、光学系４の構成に限定はなく、レーザ発光装置１の用途に応じて種々の変更が可能である。
The
記憶部２２は、半導体レーザ３の基準出力特性としての基準光強度分布と、変動許容量を記憶する。基準光強度分布とは、戻り光がない状態での半導体レーザ３の近視野像あるいは遠視野像である。変動許容量は、基準光強度分布に対して許容できる光強度分布の変動量である。
The
近視野像（ニアフィールドパターン：ＮＦＰ）とは、半導体レーザ３の出力端面での光強度分布である。また、遠視野像（ファーフィールドパターン：ＦＦＰ）とは、半導体レーザ３から十分に遠い距離でのレーザ光の光強度分布である。本実施形態では、レンズ４４によりフォトディテクタアレイ２１ｂの焦点が半導体レーザ３の出力端面にくるように設定する。これにより、フォトディテクタアレイ２１ｂでは半導体レーザ３の近視野像が検出される。なお、近視野像を検出する例について説明するが、近視野像と遠視野像とはフーリエ変換により変換可能なため、どちらの像を用いてもよい。
The near-field image (near field pattern: NFP) is a light intensity distribution at the output end face of the
制御部２３は、フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出された近視野像あるいは遠視野像の光強度分布と、基準光強度分布とを比較して、光強度分布が許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
The
次に、制御部２３による処理の詳細について説明する。
Next, details of processing by the
図５（ａ）は、戻り光がない状態の半導体レーザ３の出力端面の近視野像であり、図５（ｂ）は、戻り光がある状態の半導体レーザ３の出力端面の近視野像である。
FIG. 5A is a near-field image of the output end face of the
図５（ａ）に示すように、戻り光がない状態での半導体レーザ３の出力端面の近視野像は、半導体レーザ３の発光層の形状を反映した１つのパターンとなる。これに対して、戻り光が大きくなると、図５（ｂ）に示すように、近視野像のパターンがいくつかに分かれるといった出力特性の変化が生じる。図５（ｂ）では、近視野像のパターンが２つに分かれた例を示す。
As shown in FIG. 5A, the near-field image of the output end face of the
図６（ａ）は、図５（ａ）の近視野像の光強度分布（基準光強度分布）を示す図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）の近視野像の光強度分布を示す図である。図６では、横軸が発光層の幅方向における位置を示し、縦軸が光強度を示す。図６（ｂ）に示す光強度分布は、フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出される。
6A is a diagram showing the light intensity distribution (reference light intensity distribution) of the near-field image of FIG. 5A, and FIG. 6B is the light of the near-field image of FIG. 5B. It is a figure which shows intensity distribution. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the position in the width direction of the light emitting layer, and the vertical axis indicates the light intensity. The light intensity distribution shown in FIG. 6B is detected by the
図６（ａ）に示す基準光強度分布と、図６（ｂ）に示す光強度分布の比較は、以下のようにして行う。 Comparison of the reference light intensity distribution shown in FIG. 6A and the light intensity distribution shown in FIG. 6B is performed as follows.
基準光強度分布は、強度関数ｆ（ｘ）で表され、記憶部２２に記憶させておく。ただし、強度関数ｆ（ｘ）は、下記式（１）により規格化されている。また、強度関数ｆ（ｘ）は駆動電流Ｉｏｐに依存するため、駆動電流Ｉｏｐ毎に記憶部２２に記憶させておく。
The reference light intensity distribution is represented by an intensity function f (x) and is stored in the
フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出された近視野像の光強度分布は、強度関数ｇ（ｘ）で表される。ただし、強度関数ｇ（ｘ）は、下記式（２）により規格化される。
The light intensity distribution of the near-field image detected by the
そして、下記式（３）により、上記の強度関数ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の内積Ｓ１を演算する。 Then, the inner product S1 of the intensity functions f (x) and g (x) is calculated by the following equation (3).
内積Ｓ１が１のときは、強度関数ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）が一致している場合であり、戻り光による影響はない。例えば、変動許容量を０．８に設定した場合には、Ｓ１＜０．８のときに、駆動電流Ｉｏｐを変更する。 When the inner product S1 is 1, it is a case where the intensity functions f (x) and g (x) coincide with each other, and there is no influence by the return light. For example, when the variation allowable amount is set to 0.8, the drive current Iop is changed when S1 <0.8.
以上の演算処理が、フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出された光強度分布と、基準光強度分布とを比較して、光強度分布が許容範囲内に収まっているか否かを判定する処理に相当する。
The above arithmetic processing corresponds to processing for comparing the light intensity distribution detected by the
次に、上記の本実施形態に係るレーザ発光装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the laser
レーザ駆動装置２から半導体レーザ３に駆動電流Ｉｏｐが供給されると、半導体レーザ３により駆動電流Ｉｏｐに応じたレーザ光Ｌ１が出射される。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４１によりレーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ３とに分離される。
When the driving current Iop is supplied from the
レーザ光Ｌ２はレンズ４４を通過してフォトディテクタアレイ２１ｂに受光され、フォトディテクタアレイ２１ｂにより半導体レーザ３の出力端面の近視野像の光強度分布に応じた信号が、制御部２３に出力される。レーザ光Ｌ３は、レンズ４２，４３を通過して被照射物１０に照射され、被照射物１０に対して加工等が施される。被照射物１０からの反射光は、戻り光Ｌ４として半導体レーザ３に入射する。戻り光Ｌ４の影響を受けて、半導体レーザ３の近視野像の光強度分布に変化が生じる。
The laser beam L2 passes through the
制御部２３では、まず、フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出される光強度分布と記憶部２２に記憶された基準光強度分布とを比較して、その形状類似性を判定する。この方法としては、上記したように、記憶部２２に記憶された基準光強度分布を強度関数ｆ（ｘ）とし、フォトディテクタアレイ２１ｂにより検出される光強度分布を強度関数ｇ（ｘ）として、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の内積Ｓ１を演算する。
First, the
そして、算出された内積Ｓ１が、記憶部２２に記憶された変動許容量を超えてずれている（下回っている）か否かが判定される。変動許容量は、例えば０．８に設定する。
Then, it is determined whether or not the calculated inner product S1 deviates (becomes below) the allowable variation stored in the
変動許容量を超えている場合には、制御部２３から駆動部２４へ制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更される。駆動電流Ｉｏｐの変更方法としては、駆動電流Ｉｏｐを下げるか、駆動電流Ｉｏｐを遮断するかの２通りがある。
When the allowable fluctuation amount is exceeded, a control signal is output from the
本実施形態に係るレーザ駆動装置２、レーザ発光装置１およびレーザ駆動方法では、フォトディテクタアレイ２１ｂにより半導体レーザ３の出力端面の光強度分布（近視野像）が検出され、制御部２３により当該光強度分布と基準光強度分布とが比較される。半導体レーザ３の出力端面の光強度分布が、変動許容量を超えた場合には、制御部２３により制御信号が駆動部２４に出力されて、駆動部２４から供給される駆動電流Ｉｏｐが変更される。以上のようにして、半導体レーザ３の光出力を調整するので、半導体レーザ３の端面劣化や端面破壊を防止することができる。
In the
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係るレーザ発光装置１の構成を示す図である。第４実施形態では、第１実施形態における受光部２１として光スペクトラムアナライザ２１ｃを採用する例について説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the laser
光スペクトラムアナライザ２１ｃは、光のスペクトラム（スペクトル）を検出するものである。これにより、光の波長毎の強度分布が得られる。光スペクトラムアナライザ２１ｃでは、入射光をプリズムあるいは回折格子に入射させて、入射光を波長毎に分離して、各波長の光の強度を検出する。 The optical spectrum analyzer 21c detects a light spectrum. Thereby, intensity distribution for every wavelength of light is obtained. In the optical spectrum analyzer 21c, incident light is incident on a prism or a diffraction grating, the incident light is separated for each wavelength, and the intensity of light of each wavelength is detected.
光学系４は、ビームスプリッタ（光学素子）４１と、レンズ４２，４３と、レンズ４４とを有する。レンズ４４は、ビームスプリッタ４１により反射されたレーザ光Ｌ２を光スペクトラムアナライザ２１ｃへ結像する。ただし、光学系４の構成に限定はなく、レーザ発光装置１の用途に応じて種々の変更が可能である。
The
記憶部２２は、半導体レーザ３の基準出力特性としての基準スペクトラムと、変動許容量を記憶する。基準スペクトラムとは、戻り光がない状態に得られるレーザ光Ｌ２のスペクトラムである。変動許容量は、基準スペクトラムに対して許容できるスペクトラムの変動量である。
The
制御部２３は、光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出されたスペクトラムと、基準スペクトラムとを比較して、スペクトラムが許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
The
次に、制御部２３による処理の詳細について説明する。
Next, details of processing by the
図８（ａ）は、戻り光がない状態におけるレーザ光（より詳細には、レーザ光Ｌ２）の基準スペクトラムであり、図８（ｂ）は、戻り光がある状態のレーザ光Ｌ２のスペクトラムである。図８では、横軸が波長を示し、縦軸が光強度を示す。図８（ａ）に示す基準スペクトラムは記憶部２２に記憶され、図８（ｂ）に示すスペクトラムは光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出される。
FIG. 8A shows a reference spectrum of laser light (more specifically, laser light L2) in the absence of return light, and FIG. 8B shows a spectrum of laser light L2 in the presence of return light. is there. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the light intensity. The reference spectrum shown in FIG. 8A is stored in the
図８（ａ）に示すように、戻り光がない状態でのレーザ光のスペクトラムは、通常、１つのピークをもつ。これに対して、戻り光が大きくなると、図８（ｂ）に示すように、スペクトラムは複数のピークをもつといった出力特性の変化が生じる。図８（ｂ）では、スペクトラムが３つのピークをもつ例を示す。 As shown in FIG. 8A, the spectrum of laser light in the absence of return light usually has one peak. On the other hand, when the return light increases, the output characteristics change such that the spectrum has a plurality of peaks, as shown in FIG. 8B. FIG. 8B shows an example in which the spectrum has three peaks.
図８（ａ）に示す基準スペクトラムと、図８（ｂ）に示すスペクトラムの比較は、第３実施形態と同様にして行うことができる。この場合には、上記式（１）〜（３）におけるｆ（ｘ）をｆ（λ）とし、ｇ（ｘ）をｇ（λ）とする。 Comparison of the reference spectrum shown in FIG. 8A and the spectrum shown in FIG. 8B can be performed in the same manner as in the third embodiment. In this case, f (x) in the above formulas (1) to (3) is set to f (λ), and g (x) is set to g (λ).
すなわち、基準スペクトラムを強度関数ｆ（λ）として、記憶部２２に記憶させておく。ただし、強度関数ｆ（λ）は、規格化されている。規格化については、上記式（１）に示した通りである。また、強度関数ｆ（λ）は駆動電流Ｉｏｐに依存するため、駆動電流Ｉｏｐ毎に記憶部２２に記憶させておく。
That is, the reference spectrum is stored in the
光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出されたスペクトラムは、強度関数ｇ（λ）で表される。ただし、強度関数ｇ（λ）は、規格化される。規格化については、上記式（２）に示した通りである。 The spectrum detected by the optical spectrum analyzer 21c is represented by an intensity function g (λ). However, the intensity function g (λ) is normalized. The normalization is as shown in the above formula (2).
そして、上記の強度関数ｆ（λ）とｇ（λ）の内積Ｓ１を演算する。この内積Ｓ１については、上記式（３）に示した通りである。 Then, the inner product S1 of the intensity functions f (λ) and g (λ) is calculated. This inner product S1 is as shown in the above equation (3).
内積Ｓ１が１のときは、強度関数ｆ（λ）とｇ（λ）が一致している場合であり、戻り光による影響はない。例えば、変動許容量を０．８に設定した場合には、Ｓ１＜０．８のときに、駆動電流Ｉｏｐを変更する。 When the inner product S1 is 1, it is a case where the intensity functions f (λ) and g (λ) coincide with each other, and there is no influence by the return light. For example, when the variation allowable amount is set to 0.8, the drive current Iop is changed when S1 <0.8.
以上の演算処理が、光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出されたスペクトラムと、基準スペクトラムとを比較して、スペクトラムが許容範囲内に収まっているか否かを判定する処理に相当する。 The above arithmetic processing corresponds to processing for comparing the spectrum detected by the optical spectrum analyzer 21c with the reference spectrum to determine whether or not the spectrum is within the allowable range.
次に、上記の本実施形態に係るレーザ発光装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the laser
レーザ駆動装置２から半導体レーザ３に駆動電流Ｉｏｐが供給されると、半導体レーザ３により駆動電流Ｉｏｐに応じたレーザ光Ｌ１が出射される。レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４１によりレーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ３とに分離される。
When the driving current Iop is supplied from the
レーザ光Ｌ２はレンズ４４を通過して光スペクトラムアナライザ２１ｃに受光され、光スペクトラムアナライザ２１ｃによりレーザ光Ｌ２のスペクトラムに応じた信号が、制御部２３に出力される。レーザ光Ｌ３は、レンズ４２，４３を通過して被照射物１０に照射され、被照射物１０に対して加工等が施される。被照射物１０からの反射光は、戻り光Ｌ４として半導体レーザ３に入射する。戻り光Ｌ４の影響を受けて、半導体レーザ３から出射されるレーザ光のスペクトラムに変化が生じる。
The laser beam L2 passes through the
制御部２３では、まず、光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出されるスペクトラムと、記憶部２２に記憶された基準スペクトラムとを比較して、その形状類似性を判定する。この方法としては、上記したように、記憶部２２に記憶された基準スペクトラムを強度関数ｆ（λ）とし、光スペクトラムアナライザ２１ｃにより検出されるスペクトラムを強度関数ｇ（λ）として、ｆ（λ）とｇ（λ）の内積Ｓ１を演算する。
The
そして、算出された内積Ｓ１が、記憶部２２に記憶された変動許容量を超えてずれている（下回っている）か否かが判定される。変動許容量は、例えば０．８に設定する。
Then, it is determined whether or not the calculated inner product S1 deviates (becomes below) the allowable variation stored in the
変動許容量を超えている場合には、制御部２３から駆動部２４へ制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更される。駆動電流Ｉｏｐの変更方法としては、駆動電流Ｉｏｐを下げるか、駆動電流Ｉｏｐの供給を遮断するかの２通りがある。
When the allowable fluctuation amount is exceeded, a control signal is output from the
本実施形態に係るレーザ駆動装置２、レーザ発光装置１およびレーザ駆動方法では、光スペクトラムアナライザ２１ｃにより、半導体レーザ３から出射されたレーザ光Ｌ１の一部であるレーザ光Ｌ２のスペクトラムが検出され、制御部２３により当該スペクトラムと基準スペクトラムとが比較される。レーザ光Ｌ２のスペクトラムが、変動許容量を超えた場合には、制御部２３により制御信号が駆動部２４に出力されて、駆動部２４から供給される駆動電流Ｉｏｐが変更される。以上のようにして、半導体レーザ３の光出力を調整するので、半導体レーザ３の端面劣化や端面破壊を防止することができる。
In the
（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係るレーザ発光装置１の構成を示す図である。第１実施形態〜第４実施形態では、半導体レーザ３の出力特性をモニタする例について説明したが、第５実施形態では、戻り光の強度をモニタする例について説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the laser
光学系４は、ビームスプリッタ（光学素子）４５と、レンズ４２，４３とを有する。ビームスプリッタ４５は、本発明における光学素子に相当する。ただし、光学系４の構成に限定はなく、レーザ発光装置１の用途に応じて種々の変更が可能である。例えば、レンズ４３と被照射物１０との間に光ファイバを設けてもよい。
The
ビームスプリッタ４５は、半導体レーザ３への戻り光Ｌ４を、受光部２１へ入射する戻り光Ｌ５と、半導体レーザ３へ入射する戻り光Ｌ６とに分離する。すなわち、ビームスプリッタ４５に入射した戻り光Ｌ４は、ビームスプリッタ４５により反射される戻り光Ｌ５と、ビームスプリッタ４５を通過する戻り光Ｌ６とに分離される。
The
戻り光Ｌ４のうち、ビームスプリッタ４５を通過した戻り光Ｌ６は、半導体レーザ３の端面に再入射する。このとき、半導体レーザ３は、戻り光Ｌ６の影響を受けて、その出力に変化が生じる。
Of the return
受光部２１は、ビームスプリッタ４５により分離された戻り光Ｌ５を受光して、その出力特性に応じた信号を制御部２３へ出力する。出力特性としては、例えば光強度がある。受光部２１は、例えば、フォトダイオードにより構成される。
The
記憶部２２には、戻り光の許容光強度を記憶する。許容光強度とは、許容できる戻り光の光強度である。許容光強度は、駆動電流Ｉｏｐに依存するため、駆動電流Ｉｏｐ毎に設定される。
The
制御部２３は、記憶部２２に記憶された許容光強度と、受光部２１により検出された戻り光Ｌ５の光強度とを比較して、戻り光Ｌ５の光強度が、許容光強度を超えているか否かを判定する。
The
戻り光Ｌ５の光強度が、許容光強度を超えていない場合、すなわち許容範囲内の場合には、駆動電流Ｉｏｐを変更することなく、そのまま使用が継続される。 When the light intensity of the return light L5 does not exceed the allowable light intensity, that is, within the allowable range, the use is continued without changing the drive current Iop.
戻り光Ｌ５の光強度が、許容光強度を超えている場合、すなわち許容範囲を超えている場合には、制御部２３は、駆動部２４へ制御信号を出力する。
When the light intensity of the return light L5 exceeds the allowable light intensity, that is, exceeds the allowable range, the
駆動部２４は、制御部２３からの制御信号に応じて、半導体レーザ３へ供給する駆動電流Ｉｏｐを変更する。
The
次に、許容光強度の例について説明する。 Next, an example of allowable light intensity will be described.
図１０は、許容光強度を示す図である。図１０において、実線が戻り光の許容光強度を示し、破線が半導体レーザの出射光強度を示す。また、図１０では、横軸が駆動電流Ｉｏｐであり、縦軸が光強度である。 FIG. 10 is a diagram showing the allowable light intensity. In FIG. 10, the solid line indicates the allowable light intensity of the return light, and the broken line indicates the emitted light intensity of the semiconductor laser. In FIG. 10, the horizontal axis represents the drive current Iop, and the vertical axis represents the light intensity.
駆動電流Ｉｏｐを増加させていけば、半導体レーザ３から出射されるレーザ光の出力が増加するため、それだけ戻り光の光強度も増加する。しかしながら、駆動電流Ｉｏｐが比較的小さい領域では、戻り光の光強度が増加しても、半導体レーザ３の出力端面の劣化や破壊は生じない。このため、駆動電流Ｉｏｐが小さい領域では、駆動電流Ｉｏｐの増加に伴い許容光強度が大きくなるように設定される。
If the drive current Iop is increased, the output of the laser light emitted from the
ここで、駆動電流Ｉｏｐがある程度大きくなると、半導体レーザ３から出射されるレーザ光自体の出力が大きいため、それだけ許容できる戻り光の強度が低下する。すなわち、駆動電流Ｉｏｐが大きい領域では、小さい強度の戻り光であっても、半導体レーザ３の出力端面の劣化や破壊が生じる可能性が高くなる。このため、駆動電流Ｉｏｐが大きい領域では、駆動電流Ｉｏｐの増加に伴い許容光強度が小さく設定される。
Here, when the drive current Iop is increased to some extent, the output of the laser light itself emitted from the
次に、上記の本実施形態に係るレーザ発光装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the laser
レーザ駆動装置２から半導体レーザ３に駆動電流Ｉｏｐが供給されると、半導体レーザ３により駆動電流Ｉｏｐに応じたレーザ光Ｌ１が出射される。レーザ光Ｌ１のうちビームスプリッタ４５を通過したレーザ光Ｌ３が、レンズ４２，４３を通過して、被照射物１０に照射され、被照射物１０に対して加工等が施される。なお、ビームスプリッタ４５により反射されたレーザ光は、受光部２１へは入射しない。
When the driving current Iop is supplied from the
被照射物１０からの反射光は、戻り光Ｌ４としてビームスプリッタ４５に入射する。ビームスプリッタ４５に入射した戻り光Ｌ４は、受光部２１へ入射する戻り光Ｌ５と、半導体レーザ３に入射する戻り光Ｌ６とに分離される。戻り光Ｌ５は受光部２１に受光され、受光部２１により戻り光Ｌ５の強度に応じた信号が、制御部２３に出力される。
The reflected light from the irradiated
制御部２３において、記憶部２２に記憶された許容光強度と、受光部２１により検出された戻り光Ｌ５の光強度とが比較されて、戻り光Ｌ５の光強度が、許容光強度を超えているか否かが判定される。
The
許容光強度を超えている場合には、制御部２３から駆動部２４へ制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更される。駆動電流Ｉｏｐの変更方法としては、駆動電流Ｉｏｐを下げるか、駆動電流Ｉｏｐの供給を遮断するかの２通りがある。
When the allowable light intensity is exceeded, a control signal is output from the
本実施形態に係るレーザ駆動装置２、レーザ発光装置１およびレーザ駆動方法によれば、戻り光Ｌ４の一部である戻り光Ｌ５の光強度を受光部２１により検出し、検出された光強度と許容光強度とを制御部２３により比較している。戻り光Ｌ５の光強度が許容光強度を超えた場合には、制御部２３により駆動部２４に制御信号が出力されて、駆動部２４により駆動電流Ｉｏｐが変更される。以上のようにして、半導体レーザ３の光出力を調整するので、半導体レーザ３の端面劣化や端面破壊を防止することができる。
According to the
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、第３実施形態および第４実施形態では、近視野像と基準近視野像、およびスペクトラムと基準スペクトラムとを比較する演算処理の例について説明したが、これに限定されるものではない。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, in the third embodiment and the fourth embodiment, examples of arithmetic processing for comparing a near-field image and a reference near-field image, and a spectrum and a reference spectrum are described, but the present invention is not limited to this.
例えば、強度関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）は、離散化された関数ｆｉ，ｇｉでもよい。図１１に示すように、離散化された関数ｆｉでは、ｘｉ毎に光強度が与えられる。ｇｉについても同様である。この場合には、関数ｆｉは、下記式（４）により規格化され、関数ｇｉは、下記式（５）により規格化される。そして、関数ｆｉと関数ｇｉの内積Ｓ２は、下記式（６）により示される。 For example, the intensity functions f (x) and g (x) may be discretized functions fi and gi. As shown in FIG. 11, in the discretized function fi, the light intensity is given for each xi. The same applies to gi. In this case, the function fi is normalized by the following equation (4), and the function gi is normalized by the following equation (5). The inner product S2 of the function fi and the function gi is expressed by the following equation (6).
内積Ｓ２が１のときは、関数ｆｉとｇｉが一致している場合であり、戻り光による影響はない。例えば、変動許容量を０．８に設定した場合には、Ｓ２＜０．８のときに、駆動電流Ｉｏｐを変更する。 When the inner product S2 is 1, it is a case where the functions fi and gi match and there is no influence by the return light. For example, when the allowable fluctuation amount is set to 0.8, the drive current Iop is changed when S2 <0.8.
また、受光部２１の例として、フォトダイオード２１ａ、フォトディテクタアレイ２１ｂ、光スペクトラムアナライザ２１ｃを用いる例について説明したが、他の受光器を用いることも可能である。レーザ素子として、半導体レーザ以外のレーザ素子を用いることも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
Moreover, although the example using the
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１…レーザ発光装置、２…レーザ駆動装置、３…半導体レーザ、４…光学系、１０…被照射物、２１…受光部、２１ａ…フォトダイオード、２１ｂ…フォトディテクタアレイ、２１ｃ…光スペクトラムアナライザ、２２…記憶部、２３…制御部、２４…駆動部、４１…ビームスプリッタ、４２，４３…レンズ、４４…レンズ、４５…ビームスプリッタ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６…レーザ光、Ｉｏｐ…駆動電流
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記レーザ素子から出射された前記レーザ光が被照射物で反射して前記レーザ素子の出力端面に戻る戻り光の影響で変化する、当該レーザ素子から出射されるレーザ光の光強度の分布形状を、前記受光部から得られる前記レーザ素子の出力特性から求め、求めた分布形状を、前記戻り光がない場合の基準の分布形状と比較し、当該２つの分布形状の類似性を判定する制御部と、
前記求めた分布形状が、前記基準の分布形状に対する類似の許容範囲を超えた場合に、前記レーザ素子へ供給する駆動電流を変更する駆動部と
を有するレーザ駆動装置。 A light receiving portion for receiving a part of the laser light emitted from the laser element;
The distribution shape of the light intensity of the laser light emitted from the laser element, which changes due to the return light reflected from the irradiated object and returned to the output end face of the laser element. A control unit that determines from the output characteristics of the laser element obtained from the light receiving unit, compares the obtained distribution shape with a reference distribution shape in the absence of the return light , and determines the similarity between the two distribution shapes When,
And a driving unit configured to change a driving current supplied to the laser element when the obtained distribution shape exceeds a similar allowable range with respect to the reference distribution shape .
請求項１に記載のレーザ駆動装置。 The control unit obtains an intensity function representing the distribution shape of the laser light received by the light receiving unit, normalizes the obtained intensity function, and pre-standardizes the normalized intensity function and the reference distribution shape. Calculating the inner product of the calculated light distribution with the intensity function, and determining the similarity based on whether the calculated inner product is within a predetermined range.
The laser driving device according to claim 1 .
前記レーザ素子から出射されたレーザ光の一部を分離して前記撮像素子に結像させるレンズを含む光学素子を有し、An optical element including a lens that separates a part of laser light emitted from the laser element and forms an image on the imaging element;
２つの前記強度関数は、前記撮像素子における結像光の所定方向の位置を変数とする光強度の関数であるThe two intensity functions are functions of light intensity with the position of the imaging light in the imaging element in a predetermined direction as a variable.
請求項２に記載のレーザ駆動装置。The laser driving device according to claim 2.
請求項３に記載のレーザ駆動装置。 The optical element is set to be capable of capturing a near-field image in which the focal point of imaging of the imaging element is positioned on the output end face of the laser element, or a position where the focal point of imaging is away from the output end face It is set to be able to capture far-field images
The laser driving device according to claim 3 .
請求項４に記載のレーザ駆動装置。 The laser driving device according to claim 4, wherein when the inner product exceeds a fluctuation allowable amount, the driving unit reduces or cuts off the driving current .
前記レーザ素子から出射されたレーザ光の一部を分離して前記光スペクトラムアナライザに結像させるレンズを含む光学素子を有し、An optical element including a lens that separates a part of the laser light emitted from the laser element and forms an image on the optical spectrum analyzer;
２つの前記強度関数は、前記撮像素子における結像光の波長を変数とする光強度の関数であるThe two intensity functions are functions of light intensity with the wavelength of the imaging light in the image sensor as a variable.
請求項２に記載のレーザ駆動装置。The laser driving device according to claim 2.
請求項６に記載のレーザ駆動装置。 The laser driving device according to claim 6, wherein when the inner product exceeds a fluctuation allowable amount, the driving unit reduces or cuts off the driving current .
請求項１〜７の何れか一項に記載のレーザ駆動装置。The laser drive device according to any one of claims 1 to 7.
前記受光により得られる前記レーザ素子の出力特性から、前記レーザ光の光強度の分布形状を求め、求めた分布形状を、前記戻り光がない場合の基準の分布形状と比較し、当該２つの分布形状の類似性を判定するステップと、
前記求めた分布形状が、前記基準の分布形状に対する類似の許容範囲を超えた場合に、前記レーザ素子へ供給する駆動電流を変更するステップと
を有するレーザ駆動方法。 Laser emitted from the laser element, which is changed by the influence of the return light that is irradiated from the laser element to the irradiated object, and the laser beam is reflected by the irradiated object and returns to the output end face of the laser element. Receiving light, and
From the output characteristics of the laser element obtained by the light reception, the distribution shape of the light intensity of the laser light is obtained, and the obtained distribution shape is compared with a reference distribution shape in the absence of the return light, and the two distributions. Determining the similarity of shapes ;
Changing the drive current supplied to the laser element when the obtained distribution shape exceeds a similar allowable range with respect to the reference distribution shape .
請求項９に記載のレーザ駆動方法。The laser driving method according to claim 9.
請求項９または１０に記載のレーザ駆動方法。The laser driving method according to claim 9 or 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005126300A JP4779421B2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005126300A JP4779421B2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006303365A JP2006303365A (en) | 2006-11-02 |
| JP4779421B2 true JP4779421B2 (en) | 2011-09-28 |
Family
ID=37471266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005126300A Expired - Fee Related JP4779421B2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4779421B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102598438A (en) * | 2009-11-02 | 2012-07-18 | 矢崎总业株式会社 | Fault detection method for VCSEL, and fault detection device for same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1995835A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-11-26 | Heidelberger Druckmaschinen AG | Method of protecting a laser from damage through unwanted light entering a resonator |
| JP6019816B2 (en) * | 2012-06-28 | 2016-11-02 | 株式会社リコー | Surface emitting laser unit, optical scanning device, and image forming apparatus |
| EP3370311A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-05 | Koninklijke Philips N.V. | Method of determining operation conditions of a laser-based particle detector |
| DE112018007199T5 (en) * | 2018-04-02 | 2020-12-03 | Mitsubishi Electric Corporation | LASER DEVICE |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0479038A (en) * | 1990-07-20 | 1992-03-12 | Sony Corp | Optical recorder |
| JP3081569B2 (en) * | 1997-10-28 | 2000-08-28 | 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信研究所 | Method and apparatus for measuring return light quantity of semiconductor laser |
| JP4103242B2 (en) * | 1999-04-26 | 2008-06-18 | ソニー株式会社 | Light output control device and recording medium driving device |
-
2005
- 2005-04-25 JP JP2005126300A patent/JP4779421B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102598438A (en) * | 2009-11-02 | 2012-07-18 | 矢崎总业株式会社 | Fault detection method for VCSEL, and fault detection device for same |
| CN102598438B (en) * | 2009-11-02 | 2014-01-29 | 矢崎总业株式会社 | Fault detection method for VCSEL, and fault detection device for same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006303365A (en) | 2006-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230266119A1 (en) | Optical measurement device | |
| JP6373714B2 (en) | Direct diode laser processing apparatus and output monitoring method thereof | |
| JP7567955B2 (en) | Optical Measuring Device | |
| US10658809B2 (en) | Optical power monitoring device, laser device, and laser system | |
| JP6058166B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| US11081854B2 (en) | Laser oscillator monitoring control system | |
| US10069276B2 (en) | Method to tune emission wavelength of wavelength tunable laser apparatus and laser apparatus | |
| GB2458304A (en) | Process Monitoring | |
| US20160240998A1 (en) | Laser-frequency stabilizer and laser-frequency stabilization method | |
| JP4779421B2 (en) | LASER DRIVE DEVICE, LASER LIGHT EMITTING DEVICE, AND LASER DRIVE METHOD | |
| JP6766911B2 (en) | Optical measuring device | |
| JP2018047485A (en) | Apparatus and method for detecting laser return light in laser beam machine | |
| JP6436963B2 (en) | Detection equipment, fiber laser, fiber laser system | |
| US20190366476A1 (en) | Laser oscillator | |
| JP2020146689A (en) | Laser processing equipment | |
| JP7620794B2 (en) | Laser processing head and laser processing device | |
| JP6602443B2 (en) | Detection method and detection apparatus | |
| JP7070614B2 (en) | Optical measuring device | |
| US7564766B2 (en) | Laser drive device, laser light emitting device and laser driving method | |
| US8785837B2 (en) | Photoelectric barrier apparatus | |
| US6407375B1 (en) | Device monitor for multiple optical signals | |
| JP2024157431A (en) | Laser Processing Equipment | |
| JP2018022786A (en) | Damage detection apparatus and method in laser oscillator for laser processing machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080306 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100907 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100914 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101104 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110607 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110620 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |