專利名稱：激光加工裝置及激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工裝置及激光加工方法，特別涉及激光加工裝置生成激光的技術(shù)。
背景技術(shù)：
激光加工裝置廣泛用于各種加工。為了提高激光加工裝置的加工效率等的目的， 至今提出了各種使從激光加工裝置發(fā)出的激光實(shí)現(xiàn)多脈沖的方法。例如分別在專利文獻(xiàn)1(日本特開平11-221684號(hào)公報(bào)(日本專利第4132172號(hào)公報(bào)))、專利文獻(xiàn)2(日本特開平5-57464號(hào)公報(bào)(日本專利第2848052號(hào)公報(bào)))、專利文獻(xiàn) 3(日本特表2005-511314號(hào)公報(bào))中，公開了這樣的方法將一個(gè)光脈沖分割成多個(gè)光脈沖，并且，使這些光脈沖通過不同光路長(zhǎng)度的光路之后，再合成這些多個(gè)光脈沖。多個(gè)光脈沖的光路長(zhǎng)度相互不同，由此在多個(gè)光脈沖之間，產(chǎn)生與該光路長(zhǎng)度之差對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。 從而，能夠從一個(gè)光脈沖生成脈沖串(多脈沖)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-221684號(hào)公報(bào)(日本專利第4132172號(hào)公報(bào))專利文獻(xiàn)2 日本特開平5-57464號(hào)公報(bào)(日本專利第2848052號(hào)公報(bào))專利文獻(xiàn)3 日本特表2005-511314號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，在從上述的專利文獻(xiàn)1至專利文獻(xiàn)3中記載的脈沖串的生成方法中，在下面所說明的方面有改善的余地。首先，由于需要使多個(gè)光脈沖的光路長(zhǎng)度相互不同，因而使激光加工裝置大型化。 例如為了在兩個(gè)光脈沖之間設(shè)置IOns的時(shí)間間隔，所需的光路長(zhǎng)度之差是3m。其次，為了合成多個(gè)光脈沖，需要調(diào)整光學(xué)元件的光軸，使多個(gè)光脈沖的光軸完全一致。然而，由于需要調(diào)整大量光學(xué)元件的光軸，因而進(jìn)行調(diào)整需要費(fèi)工夫。進(jìn)而，存在光學(xué)元件的光軸受到周圍溫度或振動(dòng)影響而偏離的可能性。為了防止光學(xué)元件的光軸偏離， 激光加工裝置需要能夠承受環(huán)境變化的牢固結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，由于裝置結(jié)構(gòu)的制約，難以變更包含在脈沖串中的各光脈沖的條件。例如， 為了變更兩個(gè)光脈沖的時(shí)間間隔，必須變更各光脈沖的光路長(zhǎng)度的差分。然而，為了變更光路長(zhǎng)度，需要非常復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。由于一個(gè)光脈沖被分割為與光路個(gè)數(shù)相等的個(gè)數(shù)的光脈沖，因而包含在脈沖串中的光脈沖的個(gè)數(shù)為固定的個(gè)數(shù)。在多個(gè)光脈沖之間的功率的比例也是固定的比例。如上所述，在以往的激光加工裝置中，與從激光加工裝置輸出的脈沖串的控制相關(guān)的自由度少。因此，存在激光加工裝置不能夠?qū)崿F(xiàn)用戶所希望的加工的可能性。
本發(fā)明的目的是提供一種激光加工裝置以及使用該激光加工裝置的激光加工方法，該激光加工裝置能夠避免裝置大型化以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且，能夠輸出用于所希望的加工的激光(脈沖串)。用于解決問題的手段若總結(jié)本發(fā)明，則是一種激光加工裝置，該激光加工裝置具有種子光源，其發(fā)出種子光；激發(fā)光源，其發(fā)出激發(fā)光；光放大光纖，其通過接收種子光及激發(fā)光，來放大種子光。種子光源反復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，以作為種子光。多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔比脈沖串之間的間隔短。能夠變更光脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖寬度、振幅及間隔中的至少一個(gè)參數(shù)。優(yōu)選種子光源以規(guī)定的周期生成脈沖串。優(yōu)選種子光源包括半導(dǎo)體激光器。激光加工裝置還具有驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路使用對(duì)脈沖串的波形進(jìn)行定義的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器。優(yōu)選多個(gè)光脈沖照射到加工對(duì)象物的大致相同的位置。優(yōu)選光脈沖的脈沖寬度在20毫微秒(ns ；也即“納秒”)以下。優(yōu)選驅(qū)動(dòng)電路包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；放大器，其放大來自數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)；晶體管，其響應(yīng)于由放大器放大后的模擬信號(hào)，來控制供給至半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電路包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)；電流電壓轉(zhuǎn)換器，其將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；偏壓源，其生成偏壓；差動(dòng)放大器，其生成與電壓信號(hào)的電壓和偏壓之間的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)；晶體管，其響應(yīng)于由差動(dòng)放大器生成的信號(hào)，來控制供給至半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流。優(yōu)選偏壓源與輸入到偏壓源中的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的偏壓。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種激光加工方法，是一種激光加工裝置的激光加工方法，該激光加工裝置具有種子光源，其發(fā)出種子光；激發(fā)光源，其發(fā)出激發(fā)光；光放大光纖，其通過接收種子光及激發(fā)光，來放大種子光；掃描機(jī)構(gòu)，其用于使來自光放大光纖的出射光進(jìn)行掃描。該激光加工方法包括以下工序種子光生成工序，從種子光源反復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，以作為種子光；照射工序，使用掃描機(jī)構(gòu)，使來自光放大光纖的出射光照射在加工對(duì)象物上，由此在加工對(duì)象物的表面上形成所希望的圖案。多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔比脈沖串之間的間隔短。能夠變更光脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖寬度、振幅及間隔中的至少一個(gè)參數(shù)。在種子光生成工序中，根據(jù)加工對(duì)象物的加工位置來變更光脈沖的間隔。發(fā)明效果若采用本發(fā)明，則能夠?qū)崿F(xiàn)能夠避免裝置大型化以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的同時(shí)，能夠輸出用于所希望加工的激光(脈沖串)。


圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2A是作為本實(shí)施方式的光纖1、8的一例的單包層光纖的剖面圖。圖2B是作為本實(shí)施方式的光纖1、8的一例的單包層光纖的剖面圖。圖2C是作為本實(shí)施方式的光纖1、8的一例的雙包層光纖的剖面圖。
圖2D是作為本實(shí)施方式的光纖1、8的一例的雙包層光纖的剖面圖。圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的種子光的波形的圖。圖4是示出了對(duì)在圖1中示出的種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖 5A 是示出了從在圖 4 中示出的 FPGA(Field Programmable Gate Array 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)42輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出時(shí)刻的圖。圖5B是示出了從在圖4中示出的FPGA42輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出時(shí)刻的圖。圖5C是在圖4中示出的驅(qū)動(dòng)電流Iui的波形圖。圖6是示出了特定種子光的波形的圖，該特定種子光是指，將具有在圖5C中示出的波形的驅(qū)動(dòng)電流Iui供給至種子LD，由此從種子LD輸出的種子光。圖7是示出了以使包含在脈沖串中的多個(gè)光脈沖的峰值恒定的方式控制的種子光的波形的圖。圖8是示出了光放大光纖的放大率小的情況下的出射光(脈沖串)的功率波形的圖。圖9是示出了光放大光纖的放大率是中等程度的情況下的出射光(脈沖串)的功率波形的圖。圖10是示出了光放大光纖的放大率大的情況下的出射光(脈沖串)的功率波形的圖。圖11是示出了在對(duì)具有在圖9中示出的波形的種子光進(jìn)行放大的情況下，出射光 (脈沖串)的功率波形的圖。圖12是示出了對(duì)在圖1中示出的種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。圖13是在圖12中示出的電壓Vin的波形圖。圖14是由在圖12中示出的驅(qū)動(dòng)器21控制的電壓V111的波形圖。圖15是在電壓Vbias為0且電壓Vui的周期短的情況下的電流I111的波形圖。圖16是將電壓Vbias設(shè)定為規(guī)定值的情況下的電流I111的波形圖。圖17是示出了對(duì)種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。圖18是具有在圖17中示出的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器21的動(dòng)作的說明圖。圖19是示出了僅變更了脈沖間隔tp的情況下的加工實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖20是示出了由本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的加工例的圖。圖21A是以曲線圖形式示出了種子光的脈沖寬度和特定的放大光的峰值功率之間的關(guān)系的圖，該特定的放大光的峰值功率是指，在不發(fā)生受激布里淵散射(SBS)的范圍內(nèi)，盡量放大了種子光時(shí)的放大光的峰值功率(即SBS閾值)。圖21B是以圖表形式示出了放大光的脈沖寬度、峰值功率以及激發(fā)LD的驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系的圖。圖22是示出了在發(fā)生SBS時(shí)，利用從激光放大器出射的光脈沖在金屬表面上進(jìn)行打印的結(jié)果的圖。圖23是示出了本實(shí)施方式中，在不發(fā)生SBS的條件下，利用從激光加工裝置出射的激光(脈沖串)在金屬表面上進(jìn)行打印的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。此外，對(duì)圖中的相同或等同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說明。在本說明書中，“脈沖串”或“多脈沖”術(shù)語表示在時(shí)間軸上以某一時(shí)間間隔排列的多個(gè)光脈沖。另外，在本說明書中，“LD”術(shù)語表示半導(dǎo)體激光器(laser diode)。圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。參照?qǐng)D1，激光加工裝置100具有二級(jí)放大型的激光放大器。詳細(xì)而言，激光加工裝置100具有光纖1、8 ； 種子LD2 ；激發(fā)LD3、9A、9B ；隔離器(isolator) 4、6、11 ；帶通濾波器(BPF) 7 ；耦合器5、10 ； 端蓋12;驅(qū)動(dòng)器21、22、23A、23B。由這些要素構(gòu)成激光放大器。激光加工裝置100還具有激光束掃描機(jī)構(gòu)14、控制裝置20及輸入部25。光纖1、8是光放大光纖。在本實(shí)施方式中，光纖1、8是以石英為主成分的石英類光纖，但也可以是塑料光放大光纖。光纖1、8具有纖芯，其是光放大成分，且在該纖芯中添加了稀土類元素；金屬包層，其設(shè)在該纖芯的周圍。添加到纖芯中的稀土類元素的種類并不特別限定，例如有 Er (鉺)、％ (鐿)、Nd (釹)等。在下面說明稀土類元素是％的情況。每個(gè)光纖1、8，例如可以是在纖芯周圍設(shè)置了 1層金屬包層的單包層光纖，也可以是在纖芯周圍設(shè)置了 2層金屬包層的雙包層光纖。另外，光纖1、8可以是相同結(jié)構(gòu)(例如單包層光纖)的光纖，也可以是具有不同結(jié)構(gòu)的光纖(例如是單包層光纖和雙包層光纖) 的組合。圖2A 圖2D是示出了本實(shí)施方式的光纖1、8的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖2A及圖2B 是單包層光纖的一例的剖面圖，分別示出了與光纖延長(zhǎng)方向相垂直的方向及平行的方向的剖面。參照?qǐng)D2A及圖2B，單包層光纖包括纖芯31，在該纖芯31中添加了稀土類元素； 金屬包層32，其設(shè)在纖芯31的周圍，并且，其折射率比纖芯31低。由外皮34覆蓋金屬包層 32的外表面。圖2C及圖2D是雙包層光纖的一例的剖面圖，分別示出了與光纖延長(zhǎng)方向相垂直的方向及平行的方向的剖面。參照?qǐng)D2C及圖2D，雙包層光纖包括纖芯35，在該纖芯35中添加了稀土類元素； 第一金屬包層36，其設(shè)在纖芯35的周圍，并且，其折射率比纖芯35低；第二金屬包層37，其設(shè)在第一金屬包層36的周圍，并且，其折射率比第一金屬包層36低。由外皮38覆蓋第二金屬包層37的外表面。返回圖1，種子LD2是發(fā)出種子光的激光源。種子光的波長(zhǎng)例如是從1000 IlOOnm的范圍中選擇的波長(zhǎng)。驅(qū)動(dòng)器21向種子LD2反復(fù)施加脈沖狀的電流，由此對(duì)種子 LD2進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)。即，從種子LD2發(fā)出脈沖狀的種子光。從種子LD2出射的種子光通過隔離器4。隔離器4的功能在于，僅使單一方向的光透過，并遮斷向與該光相反的方向入射的光。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，隔離器4使來自種子LD2的種子光透過，并且，遮斷來自光纖1的返回光。由此，能夠防止來自光纖1的返回光入射至種子LD2。如果來自光纖1的返回光入射至種子LD2，則有可能導(dǎo)致種子LD2損壞，但通過設(shè)置隔離器4能夠防止這樣的問題。激發(fā)LD3是發(fā)出激發(fā)光的激發(fā)光源，所述激發(fā)光用于對(duì)添加在光纖1的纖芯中的稀土類元素的原子進(jìn)行激發(fā)。在稀土類元素是Yb的情況下，激發(fā)光的波長(zhǎng)例如是 940 士 lOnm。驅(qū)動(dòng)器22對(duì)激發(fā)LD3進(jìn)行CW驅(qū)動(dòng)(連續(xù)動(dòng)作)。耦合器5對(duì)來自種子LD2的種子光和來自激發(fā)LD3的激發(fā)光進(jìn)行合成(耦合)，并將合成后的光入射至光纖1。包含在纖芯中的稀土類元素的原子，吸收入射至光纖1的激發(fā)光，由此原子被激發(fā)。來自種子LD2的種子光在光纖1的纖芯中傳輸時(shí)，由于由被激發(fā)的原子使種子光引起受激發(fā)射，因而種子光被放大。在光纖1是單包層光纖的情況下，種子光及激發(fā)光均入射至纖芯。相對(duì)于此，在光纖1是雙包層光纖的情況下，種子光入射至纖芯，激發(fā)光則入射至第一金屬包層。雙包層光纖的第一金屬包層作為激發(fā)光的波導(dǎo)來發(fā)揮功能。在入射至第一金屬包層的激發(fā)光在第一金屬包層中傳輸?shù)倪^程中，在通過纖芯的模式下激發(fā)纖芯中的稀土類元素。隔離器6使由光纖1放大，且使從光纖1出射的種子光(光脈沖)通過的同時(shí)遮斷向光纖1返回的光。帶通濾波器7，使特定波段的光通過的同時(shí)，除掉與該特定波段不同的波段的光， 該特定波段包含從光纖1輸出的光脈沖的峰值波長(zhǎng)。激發(fā)LD9A、9B發(fā)出激發(fā)光，該激發(fā)光用于對(duì)包含在光纖8的纖芯中的稀土類元素的原子進(jìn)行激發(fā)。驅(qū)動(dòng)器23A、23B分別對(duì)激發(fā)LD9A、9B進(jìn)行CW驅(qū)動(dòng)。在圖1所示出的結(jié)構(gòu)中，第一階段的激發(fā)LD的個(gè)數(shù)是1，第二階段的激發(fā)LD的個(gè)數(shù)是2，但激發(fā)LD的個(gè)數(shù)并不限定于這些個(gè)數(shù)。耦合器10對(duì)通過了帶通濾波器7的光脈沖和來自激發(fā)LD9A、9B的激發(fā)光進(jìn)行合成，并將合成后的光入射至光纖8。通過與光纖1的光放大作用相同的作用，使入射至光纖 8的光脈沖放大。隔離器11，使從光纖8出射的光脈沖通過的同時(shí)，遮斷向光纖8返回的光。通過了隔離器11的光脈沖，從附帶在隔離器11上的光纖的端面出射至空氣中。為了防止將峰值功率高的光脈沖從光纖出射至空氣中時(shí)，在光纖的端面和空氣之間的境界面發(fā)生光脈沖損失，因而設(shè)置端蓋12。激光束掃描機(jī)構(gòu)14用于使來自激光放大器的出射光在二維方向上進(jìn)行掃描。雖未圖示，但激光束掃描機(jī)構(gòu)14例如也可以包括準(zhǔn)直透鏡、電流掃描儀、f θ透鏡等，該準(zhǔn)直透鏡用于將來自端蓋12的出射光即激光束的直徑調(diào)整為規(guī)定大小，該電流掃描儀用于使通過了準(zhǔn)直透鏡之后的激光束在加工對(duì)象物50的表面上進(jìn)行二維方向的掃描，該f θ透鏡用于使激光束會(huì)聚。在加工對(duì)象物50的表面上，使激光L在二維方向上進(jìn)行掃描，由此，對(duì)以金屬等作為坯料的加工對(duì)象物50的表面進(jìn)行加工。例如在加工對(duì)象物50的表面打印 (標(biāo)記)由文字或圖形等構(gòu)成的信息?？刂蒲b置20通過控制驅(qū)動(dòng)器21、22、23Α、23Β及激光束掃描機(jī)構(gòu)14，來整體控制激光加工裝置100的動(dòng)作。輸入部25例如接受來自用戶的信息(例如要在加工對(duì)象物50的表面上打印的文字、標(biāo)識(shí)等信息)，并將接收到的該信息發(fā)送至控制裝置20?？刂蒲b置20 例如基于來自輸入部25的信息，來控制驅(qū)動(dòng)器21、22、23A、23B的動(dòng)作開始及動(dòng)作結(jié)束，并且，在使驅(qū)動(dòng)器21、22、23A、2!3B動(dòng)作的期間(換言之，是從激光放大器出射光的期間)，控制激光束掃描機(jī)構(gòu)14的動(dòng)作。例如由執(zhí)行規(guī)定程序的個(gè)人計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制裝置20。就輸入部25而言，只要是用戶能夠輸入信息的裝置即可，沒有特別限定，例如能夠使用鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸面板等。如上所述，對(duì)種子LD進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)，并且，對(duì)激發(fā)LD進(jìn)行CW驅(qū)動(dòng)。其中，在種子 LD的非發(fā)光期間長(zhǎng)的情況下，控制裝置20優(yōu)選以在該非發(fā)光期間內(nèi)中斷輸出激發(fā)LD的方式，來控制驅(qū)動(dòng)器21、22、23A、23B。種子LD、激發(fā)LD、隔離器、帶通濾波器等的特性，因溫度而發(fā)生變化。因此，優(yōu)選在激光加工裝置內(nèi)配置溫度控制器，該溫度控制器用于恒定保持這些元件的溫度。圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的種子光的波形的圖。參照?qǐng)D3，在每個(gè)重復(fù)期間 tprd內(nèi)，從種子LD2輸出包含多個(gè)光脈沖的脈沖串即多脈沖。多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔 (脈沖間隔)是tp。例如基于加工對(duì)象物的坯料(金屬、樹脂等)、加工時(shí)間、加工質(zhì)量等加工對(duì)象物的加工條件，來設(shè)定重復(fù)期間tprd及脈沖間隔tp。例如從1 μ s Ims的范圍中選擇重復(fù)期間tprd。另一方面，脈沖間隔tp比重復(fù)期間tprd短，因而例如在Ins IOOns之間選擇脈沖間隔tp。由于脈沖間隔tp短，因而在構(gòu)成一個(gè)多脈沖的脈沖串中，一個(gè)脈沖和下一個(gè)脈沖之間的掃描距離非常短。因此，在基于前一個(gè)脈沖進(jìn)行加工的加工對(duì)象物表面上的加工痕跡的范圍內(nèi)，照射下一個(gè)脈沖，其結(jié)果，在加工對(duì)象物表面上，基于構(gòu)成一個(gè)多脈沖的脈沖串的加工痕跡連續(xù)相連。即，一個(gè)多脈沖構(gòu)成了照射加工對(duì)象物的大致同一位置的一個(gè)加
工單位。在圖3所示出的波形中，包含在脈沖串中的光脈沖的個(gè)數(shù)是3。然而，包含在脈沖串中的光脈沖的個(gè)數(shù)只要是多個(gè)即可，并不特別限定，而能夠任意地設(shè)定光脈沖的個(gè)數(shù)。另夕卜，重復(fù)期間tprd并不限定于固定值，也可以是變量值。本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置采用使用光放大光纖的MOPA (Master Oscillator and Power Amplifier :主控振蕩器和功率放大器)方式，并使用來自半導(dǎo)體激光器的光作為種子光。通過光纖1、8來放大由種子LD2生成的種子光，并從激光加工裝置 100輸出放大后的該種子光。由于種子LD2輸出包含多個(gè)光脈沖的脈沖串作為種子光，因而從激光加工裝置100輸出包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，換言之，輸出實(shí)現(xiàn)了多脈沖化的激光。通過由驅(qū)動(dòng)器21驅(qū)動(dòng)種子LD2，使種子LD2發(fā)出種子光(脈沖串)。利用驅(qū)動(dòng)器 21控制供給至種子LD2的電流，由此能夠相互獨(dú)立地控制由種子LD2生成的種子光(脈沖串)的重復(fù)周期tprd、包含在脈沖串中的脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖間隔tp、各光脈沖的峰值功率 (脈沖的振幅)、各光脈沖的脈沖寬度等多個(gè)參數(shù)。從激光加工裝置100輸出的激光，是利用光纖1、8放大后的種子光。通過控制與種子光相關(guān)的參數(shù)，能夠相互獨(dú)立控制與從激光加工裝置100輸出的激光(脈沖串)相關(guān)的多個(gè)參數(shù)(包含在脈沖串中的脈沖的個(gè)數(shù)、重復(fù)周期、脈沖間隔、各光脈沖的峰值功率(脈沖的振幅)、各光脈沖的脈沖寬度等)。若如上述那樣采用本發(fā)明的實(shí)施方式，則能夠從激光加工裝置100輸出脈沖串(多脈沖)作為激光。進(jìn)而，能夠相互獨(dú)立控制與從激光加工裝置100輸出的激光(脈沖串)相關(guān)的多個(gè)參數(shù)。因此，若采用本發(fā)明的實(shí)施方式，則能夠從激光加工裝置100輸出用于進(jìn)行所希望加工的激光(脈沖串)。在這里，在圖21A及圖21B中示出了通過實(shí)驗(yàn)求出的各光脈沖的脈沖寬度(半最大值全波)tw的優(yōu)選的值的結(jié)果。圖21A是以曲線圖形式示出了種子光的脈沖寬度和特定的放大光的峰值功率之間的關(guān)系的圖，該特定的放大光的峰值功率是指，在不發(fā)生受激布里淵散射(SBS)的范圍內(nèi)，盡量放大了種子光時(shí)的放大光的峰值功率(即SBS閾值)。圖21B是以圖表形式示出了放大光的脈沖寬度、峰值功率以及激發(fā)LD的驅(qū)動(dòng)電流之間的關(guān)系的圖。如圖21A及圖21B 所示，在脈沖寬度在20ns以下時(shí)，SBS閾值(峰值功率)急劇變大。因此，優(yōu)選將各脈沖光的脈沖寬度設(shè)定為20ns以下。圖22是示出了在發(fā)生SBS時(shí)，利用從激光放大器出射的光脈沖在金屬表面上進(jìn)行打印的結(jié)果的圖。圖23是示出了本實(shí)施方式的在不發(fā)生SBS的條件下，利用從激光加工裝置出射的激光(脈沖串)在金屬表面上進(jìn)行打印的結(jié)果的圖。參照?qǐng)D22及圖23，在發(fā)生 SBS的情況下，形成在金屬表面上的斑點(diǎn)的大小不均勻，并且，斑點(diǎn)的間距也不均勻?？煽紤]到這是因?yàn)?，因SBS而導(dǎo)致從激光放大器出射的光脈沖的能量不穩(wěn)定，或者，大部分入射光被反射而未進(jìn)入到介質(zhì)中。另一方面，在本實(shí)施方式中，由于能夠容易地設(shè)定脈沖寬度來使其滿足不發(fā)生SBS的條件，因而能夠在金屬表面上以均勻間距形成均勻大小的斑點(diǎn)。因此， 在加工(例如將文字或圖形打印在金屬表面上)金屬表面時(shí)，能夠進(jìn)行高質(zhì)量的加工。圖4是示出了對(duì)在圖1中示出的種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的一例的圖。參照?qǐng)D4，驅(qū)動(dòng)器21包括FPGA(Field Programmable Gate Array 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)42、D/A轉(zhuǎn)換器43、放大器(在圖中表示為“Amp”)44及驅(qū)動(dòng)部45。驅(qū)動(dòng)部45包括晶體管46及電阻47。存儲(chǔ)部41非易失性地存儲(chǔ)對(duì)種子光的波形進(jìn)行定義的波形數(shù)據(jù)(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))。 FPGA42是以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式來輸出從存儲(chǔ)部41輸出的波形數(shù)據(jù)D的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器。FPGA42 若接收到到來自控制裝置20 (圖1)的動(dòng)作信號(hào)，則從存儲(chǔ)部41輸出波形數(shù)據(jù)D，并且，基于該波形數(shù)據(jù)D來輸出時(shí)鐘脈沖信號(hào)DAC_clk和數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_data (數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))。FPGA42響應(yīng)于來自控制裝置20的停止信號(hào)而停止該動(dòng)作。此外，也可以將波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至控制裝置20，并由FPGA42從控制裝置20輸出波形數(shù)據(jù)。另外，也可以由FPGA42預(yù)先存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)。D/A (數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器43接收時(shí)鐘脈沖信號(hào)DAC_clk和數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_data， 并將數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_data所表示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)。D/A轉(zhuǎn)換器43優(yōu)選是適合于高速信號(hào)處理的D/A轉(zhuǎn)換器(高速D/A轉(zhuǎn)換器)。放大器44將來自D/A轉(zhuǎn)換器43的模擬信號(hào)即電流Idac轉(zhuǎn)換成在控制晶體管46 時(shí)需要的信號(hào)。對(duì)晶體管46的控制電極施加與從放大器44輸出的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓V,若晶體管46基于電壓Vui而導(dǎo)通，則會(huì)向種子LD2施加驅(qū)動(dòng)電流Ιω。若驅(qū)動(dòng)電流 Ild變得比閾值電流大，則種子LD2進(jìn)行激光振蕩而從種子LD2發(fā)出種子光。由于根據(jù)電壓 Vld來控制施加至晶體管46的電流，因而能夠控制驅(qū)動(dòng)電流Iui的強(qiáng)度。由此，控制種子光的強(qiáng)度。
此外，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)器21能夠根據(jù)用途來選擇多個(gè)波形數(shù)據(jù)。可以將多個(gè)波形數(shù)據(jù)保存至例如存儲(chǔ)部41的內(nèi)部以及控制裝置20的內(nèi)部。另外，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器只要是 FPGA即可，沒有特別限定，也可以是微處理器或ASIC(Application Specific Integrated Circuit :特定用途集成電路)等。圖5A及圖5B是具有在圖4中示出的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器21的動(dòng)作的說明圖。圖5A及圖5B是示出了從在圖4中示出的FPGA42輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出時(shí)刻的圖。圖5C是在圖 4中示出的驅(qū)動(dòng)電流I111的波形圖。參照?qǐng)D5A 圖5C及圖4，將向D/A轉(zhuǎn)換器43輸入的值(數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_data所表示的值)，設(shè)定為0和某一值(在圖5A及圖5B中是a f中的任意的值)。D/A轉(zhuǎn)換器 43根據(jù)具有周期t的時(shí)鐘脈沖信號(hào)DAC_clk的上升拐點(diǎn)及下降拐點(diǎn)，來讀入數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_ data所表示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將讀入的該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)。如圖5A所示，在輸入值 a f中的某一值(例如a)和其下一個(gè)值(例如b)之間，作為輸入值而夾著0。如圖5B所示，向D/A轉(zhuǎn)換器43輸入的值a f，按照從a至f的順序而變大。D/ A轉(zhuǎn)換器43、放大器44及驅(qū)動(dòng)部45基于該輸入值來進(jìn)行動(dòng)作。如圖5C所示，根據(jù)對(duì)它們的響應(yīng)性，驅(qū)動(dòng)電流Iui以其峰值隨時(shí)間經(jīng)過而變大的方式發(fā)生變化。此外，數(shù)據(jù)信號(hào)DAC_data的值為0的期間(與周期t相對(duì)應(yīng))，與在圖3中示出的脈沖間隔tp相對(duì)應(yīng)。另外，如圖5A所示，F(xiàn)PGA42例如在每個(gè)重復(fù)期間tprd，使數(shù)據(jù)信號(hào) DAC_data的值從a變化至f。由此，在每個(gè)重復(fù)期間tprd，從種子LD2生成脈沖串。圖6是示出了特定種子光的波形的圖，該特定種子光是指，將具有在圖5C中示出的波形的驅(qū)動(dòng)電流I111供給至種子LD，由此從種子LD輸出的種子光。參照?qǐng)D6，種子光波形的包絡(luò)線E相對(duì)于時(shí)間(t)而單調(diào)增加。只要相對(duì)于時(shí)間而單調(diào)增加即可，包絡(luò)線E不管是直線還是曲線都可以。控制種子光的強(qiáng)度，以使種子光波形的包絡(luò)線相對(duì)于時(shí)間而單調(diào)增加，由此將包含在從激光加工裝置輸出的脈沖串中的各脈沖的強(qiáng)度控制為恒定。圖7是示出了以使包含在脈沖串中的多個(gè)光脈沖的峰值恒定的方式進(jìn)行控制的種子光的波形的圖。參照?qǐng)D7，種子光的波形的包絡(luò)線E是相對(duì)于時(shí)間的傾斜度為0的直線。圖8 圖10是示出了使用光放大光纖對(duì)具有圖7示出的波形的種子光進(jìn)行放大之后，從光放大光纖出射的出射光(脈沖串)的波形的圖。圖8是示出了在光放大光纖的放大率小的情況下的出射光(脈沖串)的波形的圖。圖9是示出了光放大光纖的放大率是中等程度的情況下的出射光(脈沖串)的波形的圖。圖10是示出了在光放大光纖的放大率大的情況下的出射光(脈沖串)的波形的圖。此外，根據(jù)入射至光放大光纖的激發(fā)光的功率來決定光放大光纖的放大率。在圖8 圖10中示出了來自光放大光纖的出射光即多個(gè)光脈沖的波形的包絡(luò)線 (Ea Ec)。根據(jù)包絡(luò)線fe Ec的形狀可知，出射光脈沖的峰值功率逐漸降低，而與光纖的放大率無關(guān)。這是因?yàn)?，向光放大光纖入射脈沖串時(shí)，包含在脈沖串中的多個(gè)光脈沖依次被放大，由此蓄積在纖芯(稀土類元素的原子)中的能量逐漸衰減。蓄積在纖芯(稀土類元素的原子)中的能量越大，則光放大光纖的放大率越大，另一方面，由光放大光纖所放大的光脈沖的峰值功率的衰減程度變大。因此，在種子光脈沖的包絡(luò)線E為直線狀的情況下， 包絡(luò)線E的形狀隨著光放大光纖的放大率而大幅發(fā)生變化。
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如圖6所示，通過使種子光脈沖的包絡(luò)線E相對(duì)于時(shí)間而單調(diào)增加，能夠?qū)Τ錾涔獾姆逯倒β实慕档瓦M(jìn)行修正，其中，出射光的峰值功率的降低，是因光放大光纖的放大率降低而導(dǎo)致的。其結(jié)果，由于如在圖11示出那樣能夠使出射光的峰值功率穩(wěn)定，因而能夠?qū)⒊錾涔獠ㄐ蔚陌j(luò)線Ed設(shè)定為相對(duì)于時(shí)間的傾斜度為大致0的直線。此外，圖6示出了種子光波形的一例。多個(gè)光脈沖的包絡(luò)線的形狀，只要是能夠滿足用戶所希望的加工條件的規(guī)定形狀即可。從而，包絡(luò)線例如也可以是直線、與規(guī)定函數(shù)相對(duì)應(yīng)的曲線等。圖12是示出了對(duì)在圖1中示出的種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。參照?qǐng)D12，驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)與在圖4中示出的結(jié)構(gòu)不同點(diǎn)在于以下方面。首先，驅(qū)動(dòng)器21還具有電流一電壓轉(zhuǎn)換器(I/V) 61，其將從D/A轉(zhuǎn)換器43輸出的電流Idac轉(zhuǎn)換成電壓Vin ；偏壓源62，其生成偏壓Vbias。驅(qū)動(dòng)器21還具有差動(dòng)放大器44A，以代替放大器44。在電壓Vin比偏壓Vbias大的情況下，差動(dòng)放大器44A生成與(Vin-Vbias)相對(duì)應(yīng)的電壓％。偏壓源62例如由D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。偏壓源62根據(jù)來自外部(例如控制裝置20)的控制，能夠任意設(shè)定電壓Vbias。具體而言，偏壓源62根據(jù)輸入至偏壓源62的數(shù)據(jù)來生成電壓Vbias。通過控制電壓Vbias，能夠控制向晶體管46的控制電極施加的電壓 Vld以及向種子LD2供給的驅(qū)動(dòng)電流Ιω。圖13是在圖12中示出的電壓Vin的波形圖。參照?qǐng)D13，一個(gè)電壓脈沖的寬度(半最大值全波)是twl。通過將電壓Vin及電壓Vbias輸入至差動(dòng)放大器44A，電壓Vin的電平向負(fù)方向僅降低Vbias。從而，電壓V111的電平向負(fù)方向移動(dòng)(遷移)。圖14是由在圖12中示出的驅(qū)動(dòng)器21控制的電壓V111的波形圖。參照?qǐng)D14及圖 12，電壓V111的脈沖寬度是tw2(tw2 < twl)。S卩，隨著電壓V111的電平移動(dòng)，電壓Vui的脈沖
寬度變小。通過使電壓Vui的脈沖寬度變小，從而使驅(qū)動(dòng)電流Iui的脈沖寬度變小。通過使驅(qū)動(dòng)電流Iui的脈沖寬度變小，從而使包含在從種子LD2發(fā)出的種子光(脈沖串)中的多個(gè)光脈沖的各脈沖寬度變小。從而，能夠使包含在從激光加工裝置輸出的脈沖串中的多個(gè)光脈沖的各脈沖寬度變短。此外，能夠與多個(gè)光脈沖的脈沖寬度相獨(dú)立地控制重復(fù)周期tprd等其他參數(shù)。因此，例如能夠保持重復(fù)周期tprd不變，而僅變更光脈沖的脈沖寬度。圖15是在電壓Vbias為0且電壓V111的周期短的情況下的電流I111的波形圖。參照?qǐng)D16，若由于晶體管46的響應(yīng)等原因，導(dǎo)致電壓V111的周期變短，則在電流I111中生成偏離(offset)成分。圖16是將電壓Vbias設(shè)定為規(guī)定值的情況下的電流Iui的波形圖。參照?qǐng)D16，通過電壓Vbias，能夠使電流I111的電平僅移動(dòng)與電流Iui的偏離成分相對(duì)應(yīng)的電流I。f。即，能夠減少電流Iui的偏離成分。因此，即使種子光包含有偏離成分，也能夠使偏離成分變小。若采用圖12的結(jié)構(gòu)，則通過使電壓V111的脈沖寬度發(fā)生變化，來使種子光波形的振幅發(fā)生變化。但是，仍然根據(jù)激發(fā)光的功率來控制由光放大光纖放大的激光(脈沖串)的功率。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置中，也可以變更種子光波形的振幅。通過控制激發(fā)光的功率，能夠控制從激光加工裝置輸出的激光的功率(包含在脈沖串中的多個(gè)光脈沖的各峰值功率)。圖17是示出了對(duì)種子LD2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器21的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。參照?qǐng)D 17，驅(qū)動(dòng)器21具有與差動(dòng)放大器的輸入部相同的電路結(jié)構(gòu)。詳細(xì)而言，驅(qū)動(dòng)器21包括LD 接通(on)/斷開(off)信號(hào)生成電路51、包絡(luò)線生成電路52、電阻53、晶體管M及55、恒定電流電路部56。恒定電流電路部56包括晶體管57及電阻58。LD接通/斷開信號(hào)生成電路51輸出用于控制晶體管M的控制信號(hào)PLD以及用于控制晶體管55的控制信號(hào)/PLD?？刂菩盘?hào)PLD、/PLD是互補(bǔ)的信號(hào)。晶體管55與種子 LD2串聯(lián)連接。包絡(luò)線生成電路52輸出用于控制恒定電流電路部56 (晶體管57)的信號(hào)knv。圖18是具有在圖17中示出的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器21的動(dòng)作的說明圖。參照?qǐng)D18及圖 17，由于控制信號(hào)PLD、/PLD是互補(bǔ)的信號(hào)，因而晶體管M、55交替接通(on)。因此，晶體管 55在每個(gè)規(guī)定的重復(fù)期間接通(on)。還響應(yīng)于信號(hào)krw來控制向晶體管57施加的電流。 由此控制向恒定電流電路部56施加的電流。即，控制信號(hào)PLD、/PLD是通過具有圖17示出的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器21來具體實(shí)現(xiàn)特定條件的控制信號(hào)，該特定條件是指，能夠抑制因包含在光脈沖群中的多個(gè)光脈沖中的任意一個(gè)光脈沖而導(dǎo)致生成受激布里淵散射的規(guī)定條件。若接通(on)晶體管55，則在由種子LD2、晶體管55及恒定電流電路部56構(gòu)成的電流路徑中流動(dòng)驅(qū)動(dòng)電流Ιω。根據(jù)信號(hào)％1^來決定該電流的大小。由于在每個(gè)規(guī)定的重復(fù)期間接通(on)晶體管55，因而驅(qū)動(dòng)電流Iui是脈沖狀的電流。通過由包絡(luò)線生成電路52 將信號(hào)knv的波形設(shè)定為所希望的波形，將信號(hào)krw的波形反映到驅(qū)動(dòng)電流Iui的波形的包絡(luò)線的形狀上。從而，將信號(hào)krw的波形反映到從種子LD2出射的種子光的強(qiáng)度波形的包絡(luò)線形狀上。此外，能夠任意設(shè)定信號(hào)knv的波形，而并不限定于在圖18中示出的形狀。圖19是示出了使用本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置來進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的例子的圖。參照?qǐng)D19，在實(shí)驗(yàn)中將種子光(脈沖串)的脈沖間隔tp變更為7ns、35ns、70ns， 來在SUS(不銹鋼)及鐵的表面上進(jìn)行了打印。此外，在該實(shí)驗(yàn)中僅變更了種子光的脈沖間隔tp。通過使脈沖間隔變長(zhǎng)，能夠改變SUS的加工狀態(tài)，其結(jié)果，能夠使打印顏色從白色變化至黑色。如圖19所示，通過變更脈沖間隔tp，使得打印圖案的顏色在白色和黑色之間發(fā)生變化。因此，例如在激光掃描一次的期間內(nèi)，根據(jù)加工位置來變更脈沖間隔tp，由此能夠在加工對(duì)象物的表面上生成黑白圖案。通過應(yīng)用這樣的黑白圖案的生成方法，能夠通過一次表面加工而生成例如在圖20中示出那樣的包含白色打印部分和黑色打印部分兩者的二維代碼。在圖20中示出的代碼表示“QR Code”(注冊(cè)商標(biāo))這樣的字符串。在利用以往的加工方法在加工對(duì)象物(例如金屬)的表面上生成在圖20示出的二維代碼的情況下，首先，進(jìn)行用于使整個(gè)加工對(duì)象面成為白底(白色背景)的加工，接著進(jìn)行用于形成黑色圖案的加工。相對(duì)于此，在利用本發(fā)明的實(shí)施方式的激光加工裝置的情況下，預(yù)先生成與種子光的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)(種子光的波形數(shù)據(jù))。驅(qū)動(dòng)器21根據(jù)該數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)種子LD2。進(jìn)而，激光束掃描機(jī)構(gòu)14使由光纖1、8放大后的種子光在二維方向上進(jìn)行掃描。由此，能夠通過一次表面加工而生成包含白色打印部分和黑色打印部分兩者的圖案。因此，若采用本發(fā)明的實(shí)施方式，則能夠提高生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間(tact time)。若如上述那樣采用本發(fā)明的實(shí)施方式，則從種子LD2以規(guī)定的周期重復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，由此能夠從激光加工裝置100輸出脈沖串(實(shí)現(xiàn)了多脈沖化的激光)。為了從激光加工裝置輸出脈沖串，如果利用將一個(gè)光脈沖分成多個(gè)光脈沖并合成這些多個(gè)光脈沖的方法，則需要在各光脈沖的光路長(zhǎng)度之間設(shè)定差分，并且，需要使各光脈沖的光軸完全一致。因此，會(huì)導(dǎo)致激光加工裝置大型化，并且，其結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。然而，若采用本發(fā)明的實(shí)施方式，由于即使不利用那樣的方法，也能夠從激光加工裝置輸出所希望的用于加工的激光(脈沖串)，因而能夠避免激光加工裝置大型化，并且，能夠避免其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。進(jìn)而，若采用本發(fā)明的實(shí)施方式，則驅(qū)動(dòng)器21基于波形數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)種子LD2。通過變更波形數(shù)據(jù)，能夠相互獨(dú)立變更與種子光(脈沖串)相關(guān)的多個(gè)參數(shù)，因而能夠提高與種子光(脈沖串)的控制相關(guān)的自由度。從而，能夠提高與從激光加工裝置輸出的激光(脈沖串)的控制相關(guān)的自由度。例如，如圖19及圖20所示，通過僅變更與種子光相關(guān)的多個(gè)參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)而保持其他參數(shù)不變，就能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的加工。進(jìn)而，若采用本發(fā)明的實(shí)施方式，也可以通過變更從與種子光相關(guān)的多個(gè)參數(shù)中選擇出的任意個(gè)數(shù)的參數(shù)，來能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的加工。如上所述，能夠通過變更在驅(qū)動(dòng)器21中使用的波形數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)這樣的參數(shù)變更。此外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器21使用波形數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)種子LD2，由此種子 LD2以規(guī)定的周期生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串。其中，用于從種子光源以規(guī)定周期生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串的方法，并不限定如上述那樣的方法。例如，也可以通過使用光閘來接通/斷開由種子光源生成的連續(xù)光，來生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串作為種子光。通過重復(fù)接通/斷開光間，能夠生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串。進(jìn)而，通過使生成脈沖串的周期比接通/斷開光閘的周期更長(zhǎng)，能夠以規(guī)定周期生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，并且，能夠使多個(gè)光脈沖的時(shí)間間隔比規(guī)定周期更短。在該情況下，也能夠避免裝置大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且，能夠相互獨(dú)立控制多個(gè)光脈沖的時(shí)間間隔和生成脈沖串的周期。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本公開的實(shí)施方式是在全部點(diǎn)的例示而非限制。本發(fā)明的范圍并不由上述的說明來表示，而是由權(quán)利要求書來表示，意在包括在與權(quán)利要求書均勻的意思和范圍內(nèi)的全部變更。附圖標(biāo)記的說明1、8 光纖2 種子 LD3、9A、9B 激發(fā) LD4、6、11 隔離器5、10 耦合器7帶通濾波器12 端蓋14激光束掃描機(jī)構(gòu)20控制裝置21、22、23A、23B 驅(qū)動(dòng)器25輸入部31、35 纖芯32金屬包層
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36第一金屬包層37第二金屬包層34、38 外皮41存儲(chǔ)部42 FPGA43 D/A 轉(zhuǎn)換器44放大器44A差動(dòng)放大器45驅(qū)動(dòng)部46,54,55,57 晶體管47、53、58 電阻50加工對(duì)象物51 LD接通/斷開信號(hào)生成電路52包絡(luò)線生成電路56恒定電流電路部61電流一電壓轉(zhuǎn)換器62偏壓源100激光加工裝置E、Ea Ed包絡(luò)線L 激光
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，其特征在于， 具有種子光源(2)，其發(fā)出種子光， 激發(fā)光源(3、9A、9B)，其發(fā)出激發(fā)光，光放大光纖(1、8)，其通過接收所述種子光及所述激發(fā)光，來放大所述種子光； 所述種子光源(2)反復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串作為所述種子光； 所述多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔比所述脈沖串之間的間隔短； 該激光加工裝置能夠變更所述光脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖寬度、振幅及間隔中的至少一個(gè)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述種子光源(2)以規(guī)定的周期生成所述脈沖串。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述種子光源(2)包括半導(dǎo)體激光器；所述激光加工裝置還具有驅(qū)動(dòng)電路(21)，該驅(qū)動(dòng)電路(21)使用對(duì)所述脈沖串的波形進(jìn)行定義的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，來驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述多個(gè)光脈沖照射到加工對(duì)象物(50)的大致相同的部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述光脈沖的所述脈沖寬度在20毫微秒以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)電路(21)包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(43)，其將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)， 放大器(44)，其對(duì)來自所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(43)的所述模擬信號(hào)進(jìn)行放大， 晶體管(46)，其響應(yīng)于被所述放大器(44)放大后的所述模擬信號(hào)，來控制供給至所述半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3記載的激光加工裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)電路(21)包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(43)，其將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)， 電流電壓轉(zhuǎn)換器(61)，其將所述電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)， 偏壓源(62)，其生成偏壓，差動(dòng)放大器(44A)，其生成與所述電壓信號(hào)的電壓和所述偏壓之間的差分相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，晶體管(46)，其響應(yīng)于由所述差動(dòng)放大器(44A)生成的信號(hào)，來控制供給至所述半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7記載的激光加工裝置，其特征在于，所述偏壓源(62)生成與輸入到所述偏壓源(62)中的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的所述偏壓。
9.一種激光加工方法，利用激光加工裝置，該激光加工裝置具有 種子光源(2)，其發(fā)出種子光，激發(fā)光源(3、9A、9B)，其發(fā)出激發(fā)光，光放大光纖(1、8)，其通過接收所述種子光及所述激發(fā)光，來放大所述種子光， 掃描機(jī)構(gòu)(14)，其用于利用來自所述光放大光纖(1、8)的出射光來進(jìn)行掃描； 該激光加工方法的特征在于， 包括以下工序種子光生成工序，通過所述種子光源( 反復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串作為所述種子光，照射工序，使用所述掃描機(jī)構(gòu)(14)將來自所述光放大光纖(1、8)的所述出射光照射在加工對(duì)象物(50)上，由此在所述加工對(duì)象物(50)的表面上形成所希望的圖案； 所述多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔比所述脈沖串之間的間隔短； 能夠變更所述光脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖寬度、振幅及間隔中的至少一個(gè)參數(shù)； 在所述種子光生成工序中，根據(jù)所述加工對(duì)象物(50)的加工位置來變更所述光脈沖的間隔。
全文摘要
激光加工裝置(100)具有種子光源(2)，其發(fā)出種子光；激發(fā)光源(3、9A、9B)，其發(fā)出激發(fā)光；光放大光纖(1、8)，其通過接收所述種子光及所述激發(fā)光，來放大所述種子光。種子LD(2)反復(fù)生成包含多個(gè)光脈沖的脈沖串，以作為種子光。多個(gè)光脈沖之間的時(shí)間間隔比脈沖串之間的間隔短。進(jìn)而，能夠變更光脈沖的個(gè)數(shù)、脈沖寬度、振幅及間隔中的至少一個(gè)參數(shù)。
文檔編號(hào)H01S3/06GK102474064SQ20108002615
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者岡林隆文, 大垣龍男, 石津雄一, 福井浩 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社