WO2017199508A1 - 光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステム - Google Patents

光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステム Download PDF

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吉隆 横山
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Definitions

  • the present invention relates to an optical power monitor device, a laser device, and a laser system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-097630 filed in Japan on May 16, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • fiber lasers have attracted attention in various fields such as the processing field, automobile field, and medical field.
  • This fiber laser is superior in beam quality and light condensing performance as compared with a conventional laser device (for example, a carbon dioxide laser device). For this reason, it has the outstanding characteristics, such as shortening processing time compared with the past, energy saving being possible, and being able to perform high quality fine processing easily.
  • the fiber laser does not require a spatial optical component, and therefore has advantages such as no problems such as alignment and no maintenance.
  • the oscillation state of the fiber laser becomes unstable when reflected light (for example, reflected light from the work surface of the workpiece) returns to the fiber laser.
  • the power of the output light may fluctuate and the processing characteristics may deteriorate.
  • unstable oscillation becomes random pulse oscillation, failure of the excitation light source, breakage of the fiber, and the like may be caused, which may cause failure of the fiber laser.
  • Patent Document 1 discloses a conventional apparatus and method for monitoring the power of reflected light. Specifically, the following Patent Document 1 discloses a first detector that detects output light leaking at a fusion splicing point of an optical fiber, and a second detection that detects reflected light leaking at a splicing splicing point. And using the relationship between the detection results of the first detector and the second detector obtained in advance under the condition where no reflected light is generated, the calculation of eliminating the influence of the output light from the detection result of the second detector An apparatus for monitoring the power of reflected light by performing the above is disclosed.
  • the size of the reflected light can be easily detected by using the apparatus disclosed in Patent Document 1 described above.
  • the relationship between the power of reflected light that actually returns to the fiber laser and the detection result of the second detector (detector that detects the reflected light) is obtained. Absent. For this reason, there is a possibility that the detected value is not quantitative, and if higher accuracy is required in the future, the request cannot be met.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical power monitor device, a laser device, and a laser system that can improve the monitoring accuracy of reflected light with a simple configuration. .
  • the optical power monitoring device of the present invention is a reflected light (L2) that is input to the optical fiber out of the reflected light of the output light (L1, L11) output from the optical fiber (F, F10).
  • a photodetector (21) that is disposed in the vicinity of the optical fiber and detects Rayleigh scattered light guided by the optical fiber; Using the first information (IF2) indicating the relationship between the output of the output light obtained in advance and the detection result of the photodetector in a situation where the reflected light does not occur, the detection result obtained by the photodetector And a calculation unit (22) for performing a calculation that excludes a component according to the output of the output light.
  • the arithmetic unit determines the relationship between the current supplied to the excitation light source of the output light obtained in advance under the condition where the reflected light is not generated and the output of the output light. Using the second information (IF1) shown, the output of the output light is obtained based on the current supplied to the excitation light source.
  • the calculation unit includes a storage unit (M) that stores the first information and the second information.
  • the arithmetic unit may calculate a difference between the second information newly obtained in a situation where the reflected light is not generated and the second information stored in the storage unit. And the calculation result is corrected using the difference.
  • the calculation unit masks the detection result of the photodetector at least one of a predetermined time after the supply of current to the excitation light source is started and a predetermined time after the supply is stopped.
  • the optical detector when the optical detector has a connection point (P), the optical detector is defined in advance in the longitudinal direction of the optical fiber from the connection point. It is arranged at a position separated by a distance.
  • the laser apparatus according to the present invention includes a laser apparatus (1, 2) including a transmission optical fiber (F) that functions as a transmission medium for transmitting light, and the power of reflected light (L2) input to the transmission optical fiber.
  • the optical power monitoring device monitors the power of reflected light input to the optical fiber.
  • the laser apparatus of the present invention further includes an excitation light source (EL) and an amplification optical fiber (F1) that functions as an amplification medium for light output from the excitation light source,
  • the fiber laser device transmits light from the amplification optical fiber through the transmission optical fiber.
  • the laser system according to the present invention includes a plurality of laser devices (31), a multiplexing device (32) that combines the light output from the plurality of laser devices, and the light combined by the multiplexing device.
  • a laser system comprising a wave output optical fiber (F10)
  • the power of the reflected light (L12) input to the output optical fiber is monitored as the power of the reflected light input to the optical fiber.
  • An optical power monitor device according to any one of the above is provided.
  • control is performed to reduce output of the plurality of laser devices.
  • a part (33) is further provided.
  • each of the plurality of laser devices is the laser device described above.
  • the detection result (of Rayleigh scattered light) obtained by the photodetector is used. Since the component corresponding to the output of the output light is excluded from the detection result), there is an effect that it is possible to improve the monitoring accuracy of the reflected light with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the laser apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser device 1 of this embodiment includes an optical fiber F (transmission optical fiber) that functions as a transmission medium, a current source 11, a current excitation laser 12, an optical power monitoring device 13, and an output control unit 14. Is provided.
  • Such a laser device 1 outputs the output light L1 (laser light) from the output end X1 of the optical fiber F under the control of the output controller 14, and the optical fiber F out of the reflected light of the output light L1.
  • the power of the reflected light L2 incident on the output terminal X1 is detected.
  • the wavelength of the output light L1 emitted from the laser device 1 is, for example, 1080 [nm].
  • the optical fiber F is a single clad fiber having a core and a clad surrounding the core.
  • This optical fiber F for example, an optical fiber having a core diameter of 50 [ ⁇ m] and a cladding diameter of 400 [ ⁇ m] can be used.
  • One end of the optical fiber F is optically coupled to the current excitation laser 12, and the other end is an output end X1 of the output light L1.
  • the current source 11 supplies an excitation current for exciting the current excitation laser 12 to the current excitation laser 12 under the control of the output control unit 14. Specifically, the current source 11 supplies an excitation current corresponding to the current control signal C ⁇ b> 1 output from the output control unit 14 to the current excitation laser 12.
  • the current control signal C1 from the output control unit 14 is output to the current source 11 and also to the optical power monitor device 13.
  • the current excitation laser 12 includes, for example, a plurality of semiconductor lasers, and is excited by the excitation current supplied from the current source 11 to output laser light.
  • the type and number of semiconductor lasers provided in the current excitation laser 12 are appropriately selected according to the wavelength and power of the output light L1.
  • the laser light output from the current excitation laser 12 enters the optical fiber F and enters the optical fiber F. Is guided by.
  • the optical power monitor device 13 includes a photodetector 21, a calculation unit 22, and a monitor signal output unit 23, and the optical fiber F out of the reflected light of the output light L1 output from the output end X1 of the optical fiber F.
  • the power of the reflected light L2 incident on the output terminal X1 is detected. That is, the optical power monitor device 13 detects the power of the reflected light L2 guided in the optical fiber F in the direction opposite to the output light L1 (from the output end X1 toward the current excitation laser 12).
  • the photodetector 21 is disposed in the vicinity of the optical fiber F and detects Rayleigh scattered light of light guided by the optical fiber F.
  • Rayleigh scattered light has a power corresponding to the power of the light guided by the optical fiber F regardless of the light guiding direction in the optical fiber F. For this reason, the photodetector 21 detects the Rayleigh scattered light according to the power of the output light L1 guided by the optical fiber F and the Rayleigh scattered light according to the power of the reflected light L2.
  • a PIN photodiode can be used as the photodetector 21, for example.
  • the photodetector 21 is arranged at a position spaced apart from the side surface of the optical fiber F by several [mm] (from the coating resin), for example.
  • the photodetector 21 can be arranged at any position as long as it can detect the Rayleigh scattered light of the light guided by the optical fiber F without being affected by disturbance (for example, stray light). Is possible.
  • the calculation unit 22 performs a predetermined calculation on the detection result obtained by the photodetector 21 to detect the power of the reflected light L2 incident on the output end X1 of the optical fiber F. Specifically, the calculation unit 22 obtains the power of the output light L1 based on the current control signal C1 from the output control unit 14, and the component corresponding to the power of the output light L1 from the detection result obtained by the photodetector 21. Is calculated to detect the power of the reflected light L2. The calculation unit 22 performs the above calculation using the current-light output characteristic information IF1 (second information) and the light detection characteristic information IF2 (first information) stored in the storage unit M such as a nonvolatile memory.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing examples of characteristic information used in the first embodiment of the present invention.
  • 2A is a graph showing an example of the current-light output characteristic information IF1
  • FIG. 2B is a graph showing an example of the light detection characteristic information IF2.
  • the current-light output characteristic information IF1 shown in FIG. 2A is information indicating the relationship between the pump current [A] supplied to the current pump laser 12 and the light output (power of the output light L1) [W] of the laser device 1.
  • It is. 2B (b) includes the light output (power of the output light L1) [W] of the laser device 1 and the output (monitor signal output) [V] of the light detector 21.
  • the light detection characteristic information IF2 can also be referred to as information indicating the relationship between the light output of the laser device 1 and the monitoring result of Rayleigh scattered light generated in the optical fiber F.
  • Pieces of characteristic information are obtained in advance using, for example, a power monitor in a situation where the reflected light of the output light L1 is not generated.
  • a power monitor that monitors the power of the output light L1 that is actually output from the laser device 1 is installed in a situation where no reflected light of the output light L1 is generated.
  • the monitoring result of the power monitor and the output of the light detector 21 (monitor output signal) are obtained while changing the excitation current supplied to the current excitation laser 12 by the current control signal C1 from the output control unit 14.
  • the current control signal C1 is associated with the monitor result of the power monitor, the current-light output characteristic information IF1 shown in FIG. 2A is obtained, and the monitor result of the power monitor and the output (monitor output signal) of the photodetector 21 are obtained.
  • the photodetection characteristic information IF2 shown in FIG. 2B (b) is obtained.
  • the excitation current and the light output have the following relationship. That is, when the excitation current is not more than a certain threshold current (several [A] or less), no laser oscillation occurs in the current excitation laser 12, and thus the light output is zero. When the excitation current becomes larger than the above threshold current, laser oscillation occurs in the current excitation laser 12, and the light output increases almost in proportion to the magnitude of the excitation current.
  • the calculation unit 22 uses such current-light output characteristic information IF1 to determine the power of the output light L1 based on the current control signal C1 from the output control unit 14.
  • the light output and the monitor signal output have a relationship in which the monitor signal output increases as the light output increases, and the monitor signal output decreases as the light output decreases.
  • the relationship between the light output and the monitor signal output is not completely proportional, and a deviation from the perfect proportional relationship is caused by the characteristics of the photodetector 21.
  • the calculation unit 22 uses such light detection characteristic information IF2 to perform a calculation that excludes a component corresponding to the power of the output light L1 from the detection result (monitor signal output) obtained by the light detector 21, and reflects the reflected light. Find the power of L2.
  • the monitor signal output unit 23 outputs information indicating the power of the reflected light L2 obtained by the calculation unit 22 to the outside.
  • the monitor signal output unit 23 includes a display device such as a liquid crystal display device, and displays information indicating the power of the reflected light L2 obtained by the calculation unit 22 on the display device.
  • the monitor signal output unit 23 includes an external output terminal, and outputs a signal (monitor signal) indicating the power of the reflected light L2 obtained by the calculation unit 22 from the external output terminal.
  • the output control unit 14 controls the power of the output light L1 output from the laser device 1. Specifically, the output control unit 14 controls the power of the output light L1 output from the laser device 1 by outputting a current control signal C1 to the current source 11 that supplies the excitation current to the current excitation laser 12. . The output control unit 14 controls the power of the output light L1 output from the laser device 1 based on an instruction input from an input unit (not shown).
  • the operation of the laser apparatus 1 having the above configuration will be described.
  • the current control signal C1 is output from the output control unit 14 to the current source 11, and the excitation current corresponding to the current control signal C1 is supplied to the current source 11.
  • the excitation current supplied to the current excitation laser 12 becomes larger than the above threshold current (several [A])
  • laser oscillation occurs in the current excitation laser 12 and laser light is output from the current excitation laser 12.
  • Laser light (output light L1) output from the current excitation laser 12 is incident on the optical fiber F from one end of the optical fiber F, guided by the optical fiber F, and then output from the output end X1 of the optical fiber F.
  • output light L1 output from the current excitation laser 12
  • a workpiece or the like is arranged in front of the output end X1
  • a part of the reflected light generated on the processed surface of the workpiece is input to the optical fiber F from the output end X as reflected light L2.
  • the reflected light L2 is guided by the optical fiber F in the direction opposite to the output light L1.
  • the output light L1 is guided by the optical fiber F in the right direction of the paper in FIG. 1, and the reflected light L2 is guided in the left direction of the paper in FIG.
  • the optical fiber F Rayleigh scattered light according to the power of the output light L1 and Rayleigh scattered light according to the power of the reflected light L2 are generated.
  • the photodetector 21 of the optical power monitor device 13 detects both Rayleigh scattered light corresponding to the power of the output light L1 and Rayleigh scattered light corresponding to the power of the reflected light L2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a change over time of the monitor signal output output from the photodetector in the first embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents monitor signal output.
  • the time when the operation of the laser device 1 is started is time 0 in the graph shown in FIG.
  • the monitor signal output suddenly increases when several [ ⁇ sec] has elapsed from the operation start time of the laser apparatus 1, and after about 15 [ ⁇ sec] has elapsed from the operation start time of the laser apparatus 1. It can be seen that the output is almost constant (about 3.3 [V]).
  • the calculation unit 22 uses the light detection characteristic information IF2 stored in the storage unit M to guide light guided by the optical fiber F. Is calculated to obtain the light intensity (the light intensity of the output light L1 and the reflected light L2). Further, the calculation unit 22 uses the current-light output characteristic information IF1 stored in the storage unit M to perform calculation for determining the light intensity of the output light L1 based on the current control signal C1 from the output control unit 14. .
  • FIGS. 4A to 4C are diagrams showing an example of a temporal change in light intensity obtained by calculation in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram showing temporal changes in the light intensities of the output light L1 and the reflected light L2 obtained using the light detection characteristic information IF2.
  • FIG. 4B is a diagram showing a change with time of the light intensity of the output light L1 obtained based on the current control signal C1 using the current-light output characteristic information IF1.
  • FIG. 4C shows the reflected light L2 obtained by the calculation of excluding the light intensity of the output light L1 obtained using the current-light output characteristic information IF1 from the light intensity obtained using the light detection characteristic information IF2. It is a figure which shows the time-dependent change of light intensity. 4A to 4C are the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG.
  • the light intensities of the output light L1 and the reflected light L2 rapidly increase at the time of several [ ⁇ sec] from the start of the operation of the laser apparatus 1 and reach a maximum of about 950 [W]. . Thereafter, the light intensities of the output light L1 and the reflected light L2 are reduced to about 800 [W], and are substantially constant (about 820 [W]) after about 15 [ ⁇ sec] from the operation start time of the laser device 1. It has become. Therefore, the temporal change in the light intensity of the output light L1 and the reflected light L2 obtained by the calculation unit 22 using the light detection characteristic information IF2 is substantially the same as the monitor signal output shown in FIG.
  • the light intensity of the output light L1 increases rapidly when several [ ⁇ sec] elapses from the operation start time of the laser device 1, and 5 [ ⁇ sec] from the operation start time of the laser device 1. After a certain amount of time, it is almost constant (800 [W]).
  • the light intensity of the reflected light L2 starts to increase at the time when the light intensity of the output light L1 becomes constant (at the time of about 5 [ ⁇ sec] from the operation start time of the laser device 1), After reaching 150 [W] at the maximum, it becomes almost 0 at the time of ten and several [ ⁇ sec] from the operation start time of the laser apparatus 1. After that, it is almost constant (about 30 [W]).
  • the light intensity of the reflected light L2 increases when about 5 [ ⁇ sec] elapses from the operation start time of the laser apparatus 1 although the intensity of the output light L1 becomes maximum (see FIG. 4B). This is because a large amount of reflected light L2 is input from the output end X to the optical fiber F because the surface state of the workpiece is almost flat. Thereafter, the light intensity of the reflected light L2 decreases because the surface state of the work changes as the work starts to be processed, and thereby the reflected light L2 input to the optical fiber F from the output end X decreases. is there. Thus, in this embodiment, it turns out that the reflected light L2 can be monitored accurately.
  • the light detection characteristic information IF2 is used to calculate the light intensity of the output light L1 and the reflected light L2 from the monitor output signal of the light detector 21, and the current-light output characteristic information IF1.
  • the light intensity of the reflected light L2 is calculated by excluding the light intensity of the output light L1 obtained using the current-light output characteristic information IF1 from the light intensity obtained using the light detection characteristic information IF2.
  • the strength is calculated. Thereby, since the reflected light L2 can be monitored with high accuracy, the monitoring accuracy of the reflected light L2 can be improved.
  • the calculation unit 22 obtains the light intensity of the reflected light L2 by performing the following calculations (A) to (C).
  • the calculation unit 22 may obtain the light intensity of the reflected light L2 by performing the following calculations (a) to (d), for example.
  • (A) Calculation for obtaining the light intensity of the output light L1 based on the current control signal C1 using the current-light output characteristic information IF1.
  • (B) The light output light L1 having the light intensity obtained in the above (a) is detected by a photodetector.
  • (C) The monitor output signal obtained in (b) above from the monitor output signal of the photodetector 21 is obtained by using the light detection characteristic information IF2 to obtain the monitor output signal that would be obtained if detected in 21. Calculation to be excluded (d) Calculation to convert the calculation result of (c) above into light intensity
  • the positional relationship between the fusion splicing point (connection point) of the optical fiber F and the photodetector 21 will be examined. Since Rayleigh scattered light is generated all over the optical fiber F, the light detector 21 can be arranged at an arbitrary position in the longitudinal direction of the optical fiber F when there is no fusion splicing point. . However, since the Rayleigh scattered light generated inside the optical fiber F has a low intensity, when a fusion splicing point exists, the photodetector 21 is arranged away from the fusion splicing point where a large amount of leakage light is generated. There is a need to.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a result obtained by obtaining a monitor output signal of the photodetector while changing the distance from the fusion splicing point.
  • the horizontal axis indicates the distance from the fusion splicing point
  • the vertical axis indicates the monitor output signal obtained from the photodetector 21.
  • the direction in which the distance from the fusion splice point increases is the direction in which the output light L1 travels.
  • a curve Q1 shown in FIG. 5 is a curve showing an actual measurement value of the monitor output signal obtained from the photodetector. Since the output light L1 travels in the direction from the left to the right in the drawing, the curve Q1 shifts from the position of the fusion splice point (position where the distance is 0 [mm]) to the right in the drawing as shown in FIG. A peak appears at the position (in the example shown in FIG. 5, the distance is about 4 [mm]). Further, since the leaked light from the fusion splicing point is not guided by the optical fiber F, as shown in FIG. 5, it is rapidly attenuated at a distance of about several [mm].
  • a curve Q2 shown in FIG. 5 is a curve obtained by fitting the attenuation portion of the monitor output signal (the portion where the monitor output signal decreases). This curve Q2 is obtained when the attenuation coefficient is 4 [cm ⁇ 1 ]. That is, it was found from the curve Q2 that the attenuation coefficient in the attenuation portion of the curve Q1 is 4 [cm ⁇ 1 ]. Further, referring to the curve Q2, it can be seen that the intensity of the leaked light from the fusion splicing point becomes almost zero at a position away from the peak position by about 10 mm or more.
  • the monitor output signal does not become 0, but has a value not less than a certain value indicated by a broken line in the figure.
  • This is considered to be a component of Rayleigh scattered light generated inside the optical fiber F. From the above, if the photodetector 21 is disposed at a position (a position separated by a predetermined distance) several [cm] away from the fusion splicing point of the optical fiber F in the longitudinal direction of the optical fiber F, the fusion is performed. It is considered that Rayleigh scattered light can be accurately detected without being affected by light leaked from the connection point.
  • the Rayleigh scattered light generated in the optical fiber F is generated when the light guided by the optical fiber F undergoes Rayleigh scattering inside the optical fiber F regardless of the core and the cladding of the optical fiber F.
  • Rayleigh scattered light is scattered light caused by minute refractive index fluctuations below the wavelength of the light, has no directivity, and is generated uniformly in all directions (however, if the scattered light is coupled to the waveguide mode, It will eventually have a direction).
  • the leaked light is light leaking out of the optical fiber out of the light leaking from the core to the clad at the discontinuous point such as the fusion splice point, and is not guided in the optical fiber.
  • This leaked light changes from guided light to non-guided light due to a refractive index discontinuity greater than or equal to the wavelength, and the spatial distribution of the light intensity is localized near the discontinuous point. There is directionality according to the traveling direction.
  • the light intensity of Rayleigh scattered light is, for example, about 1/10 of the peak value of leaked light.
  • the present embodiment is characterized in that the Rayleigh scattered light of the guided light guided by the core of the optical fiber F is detected by the photodetector 21, but this photodetector 21 is not affected by the leakage light. It is preferable to be installed at a position. Specifically, the photodetector 21 is installed at a position sufficiently separated in the longitudinal direction of the optical fiber F from the fusion splicing point or the like of the optical fiber F (for example, a position several [cm] away from the fusion splicing point or the like). It is preferable to do this.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 5865977
  • the leakage light is detected, and it can be said that the detection target is essentially different from the present embodiment in which Rayleigh scattered light is detected.
  • the relationship between the excitation current supplied to the current excitation laser 12 and the optical output of the laser apparatus 1 is obtained in advance as current-optical output characteristic information IF1.
  • the power of the reflected light L2 is obtained using the relationship. If a change in the characteristics of the laser device 1 (for example, a change over time) occurs, there is a possibility that the above relationship changes and the detection accuracy of the reflected light L2 deteriorates. In the present modification, the monitoring accuracy of the reflected light L2 is maintained even when the characteristics of the laser device 1 change as described above.
  • Current-light output characteristic information IF1 indicating a relationship with the power of L1 is newly obtained and stored in the storage unit M of the calculation unit 22.
  • the difference between the newly obtained current-light output characteristic information IF1 and the original current-light output characteristic information IF1 is obtained.
  • the calculation unit 22 performs a calculation for correcting the power of the reflected light L2 using the difference. By performing such correction, the monitoring accuracy of the reflected light L2 is maintained even if the characteristics of the laser device 1 change. Note that it is desirable to periodically perform processing for newly obtaining the current-light output characteristic information IF1.
  • ⁇ Second modification> In the laser apparatus 1 described above, a large current is supplied from the current source 11 to the current excitation laser 12 at a time immediately after the operation is started, whereby the light intensity of the output light L1 is increased as shown in FIG. 4B. Increases rapidly. If the power of the reflected light L2 is obtained using such a portion where the current changes suddenly, there is a possibility that the power of the reflected light L2 is erroneously detected. In the present modification, erroneous detection of the power of the reflected light L2 is suppressed by masking such a sudden change portion of the current.
  • the calculation unit 22 when the change of the current control signal C1 is detected and the amount of change exceeds a certain threshold, the calculation unit 22 performs a process of masking the current control signal C1.
  • the monitor signal output from the photodetector 21 is masked at least one of a certain time after the supply of current to the current excitation laser 12 is started and a certain time after the supply of current is stopped. Process. Note that while the current control signal C1 is masked or the monitor signal output is masked, the calculation unit 22 does not calculate the power of the reflected light L2. By performing such processing, erroneous detection of the power of the reflected light L2 can be suppressed.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the main configuration of the laser apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the laser device 2 of this embodiment includes an optical fiber F1 (amplification optical fiber) that functions as an amplification medium, an optical fiber F (transmission optical fiber) that functions as a transmission medium, a pumping light source EL, and light.
  • This is a fiber laser device including a power monitor device 13 and an output control unit 14.
  • Such a laser device 2 outputs the output light L1 (laser light) from the output end X1 of the optical fiber F, and the reflected light L2 incident on the output end X1 of the optical fiber F out of the reflected light of the output light L1. Detect the power of.
  • the optical fiber F1 functioning as an amplifying medium is a single clad fiber including a core to which an active element is added and a clad surrounding the core.
  • the optical fiber F1 amplifies light propagating through the core of the optical fiber F1 by an active element excited by excitation light supplied from the excitation light source EL.
  • fiber Bragg gratings G1 and G2 in which the refractive index of the core is periodically changed are formed. For this reason, the light propagating through the core of the optical fiber F1 is amplified while being repeatedly reflected by these two fiber Bragg gratings G1 and G2.
  • one end of the optical fiber F1 is fusion-connected to one end of the optical fiber F, and the connection point is a fusion connection point P.
  • the excitation light source EL includes, for example, a plurality of semiconductor lasers, and supplies excitation light to the optical fiber F under the control of the output control unit 14.
  • the optical power monitor device 13 is the same as the optical power monitor device 13 shown in FIG. However, in this embodiment, since the fusion splicing point P between the optical fibers F1 and F2 exists, the optical power monitoring device 13 is defined in advance in the longitudinal direction of the optical fiber F from the fusion splicing point P. It is arranged at a position separated by a certain distance (for example, a position separated by several [cm]). Specifically, the distance between the fusion splicing point P and the optical power monitoring device 13 is set to a distance that satisfies the above-described expression (1).
  • the output control unit 14 is the same as the output control unit 14 shown in FIG.
  • the operation of the laser apparatus 2 having the above configuration will be described.
  • the current control signal C1 is output from the output control unit 14 to the excitation light source EL, and thereby excitation light is output from the excitation light source EL.
  • the excitation light output from the excitation light source EL enters the optical fiber F1
  • the active element added to the core of the optical fiber F1 is excited.
  • the light propagating through the core of the optical fiber F1 is amplified by the active element excited while being reflected by the fiber Bragg gratings G1 and G2 formed in the optical fiber F1, and laser oscillation occurs.
  • Output light L1 which is light is output.
  • the output light L1 is output from the output end X1 after being guided by the optical fiber F.
  • a workpiece or the like is arranged in front of the output end X1, a part of the reflected light generated on the processed surface of the workpiece is input to the optical fiber F from the output end X as reflected light L2.
  • the reflected light L2 is guided by the optical fiber F in the direction opposite to the output light L1.
  • Rayleigh scattered light corresponding to the power of the output light L1 and Rayleigh scattered light corresponding to the power of the reflected light L2 are generated and detected by the photodetector 21 of the optical power monitor device 13.
  • the detection result is output to the calculation unit 22, and the same calculation as that of the first embodiment described above is performed to determine the power of the reflected light L2.
  • the laser device 2 of the present embodiment includes the optical fiber F1 and the like that function as an amplification medium, and the configuration is slightly different from the laser device 1 of the first embodiment.
  • the laser device 2 of the present embodiment includes the same optical power monitor device 13 as that of the laser device 1 of the first embodiment, and the same calculation as that of the first embodiment is performed. For this reason, also in this embodiment, since the reflected light L2 can be monitored with high accuracy, the monitoring accuracy of the reflected light L2 can be improved.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of a laser system according to the second embodiment of the present invention.
  • the laser system LS of this embodiment includes a plurality of laser devices 31, a combiner 32 (multiplexing device), an optical fiber F10 (output optical fiber), an optical power monitor device 13, and a control device 33 (control). Part).
  • Such a laser system LS outputs the output light L11 (laser light) from the output end X of the optical fiber F10, and among the reflected light of the output light L11, the reflected light L12 incident on the output end X of the optical fiber F. Detect the power of.
  • the laser device 31 is a device that outputs laser light under the control of the control device 33.
  • the laser device 31 any one of the laser device 1 shown in FIG. 1 and the laser device 2 shown in FIG. 6 can be used.
  • the laser device 31 is not limited to the laser device 1 shown in FIG. 1 and the laser device 2 shown in FIG. 6, and any device that outputs laser light can be used.
  • the combiner 32 optically couples the plurality of output lights L1 output from the plurality of laser devices 31.
  • the optical fibers F extending from each of the laser devices 31 are bundled to be one (one by melting and drawing), and the single optical fiber is formed. Is fusion spliced to one end of the optical fiber F10.
  • the optical fiber F10 is an optical fiber that functions as a transmission medium, and guides output light L11 (light obtained by optically combining a plurality of output lights L1 output from each of the laser devices 31 by the combiner 32). To do.
  • the output light L1 guided by the optical fiber F10 is output from the output end X of the optical fiber F10.
  • the optical power monitor device 13 is the same as the optical power monitor device 13 shown in FIG. However, as described above, since there is a fusion splicing point inside the combiner 32, the optical power monitoring device 13 is defined in advance in the longitudinal direction of the optical fiber F from the fusion splicing point inside the combiner 32. They are arranged at positions separated by a distance (for example, positions separated by several [cm]). Specifically, the distance between the fusion splicing point P and the optical power monitoring device 13 is set to a distance that satisfies the above-described expression (1).
  • the control device 33 refers to the power of the reflected light L12 monitored by the optical power monitor device 13 and sets the plurality of laser devices 31 so that the power of the output light L11 output from the output end X is constant.
  • the control device 33 outputs the output of the laser device 31 in order to protect the laser device 31 when the power of the reflected light L2 monitored by the optical power monitor device 13 exceeds a predetermined threshold value. Control to reduce.
  • the operation of the laser system LS shown in FIG. 7 is the same as that of the first embodiment except that the output light L1 output from the plurality of laser devices 31 is optically combined by the combiner 32 and output as L11. Since the operation of the laser device 1 of the embodiment and the operation of the laser device 2 of the second embodiment are substantially the same, the description thereof is omitted.
  • the laser system LS according to the present embodiment includes the same optical power monitor device 13 as that included in the laser device 1 according to the first embodiment and the laser device 2 according to the second embodiment. Calculations similar to those in the first and second embodiments are performed by detecting Rayleigh scattered light generated inside. For this reason, also in this embodiment, since the reflected light L12 can be monitored with high accuracy, the monitoring accuracy of the reflected light L12 can be improved.
  • the photodetector is used by using the previously obtained light detection characteristic information IF2 (information indicating the relationship between the output of the output light and the detection result of the photodetector). Since the component corresponding to the output of the output light is excluded from the detection result (the detection result of Rayleigh scattered light) obtained in step 1, the monitoring accuracy of the reflected light can be improved with a simple configuration. Further, since the light detection characteristic information IF2 is used, quantitative reflected light detection is possible. In the first to third embodiments described above, the output of the output light is obtained using the current-light output characteristic information IF1 (information indicating the relationship between the current and the output of the output light) obtained in advance. Therefore, the output of the output light can be easily obtained without requiring an additional configuration.
  • IF1 information indicating the relationship between the current and the output of the output light
  • the apparatus since the current-light output characteristic information IF1 and the light detection characteristic information IF2 obtained in advance are stored in the storage unit, the apparatus is installed and the operation is started. Immediately from the time, the reflected light can be monitored with high accuracy.
  • the photodetector is arranged at a position separated by a predetermined distance from the connection point of the optical fiber, so that the influence of leakage light received by the photodetector is affected. Therefore, the monitor accuracy can be maintained.
  • the reflected light can be monitored by each of the fiber laser devices, so that the amount of reflected light input to each of the fiber laser devices can be specified.
  • the optical fiber F1 is a single clad fiber including a core to which an active element is added and a clad surrounding the core has been described.
  • the present invention can also be applied when the optical fiber F1 is a double-clad fiber including a core to which an active element is added, an inner cladding that surrounds the core, and an outer cladding that surrounds the inner cladding. .
  • the optical power monitoring device of the present invention can be applied to laser devices other than the laser devices according to the first to third embodiments described above.
  • the present invention can be applied to a laser device in which a resonator is configured by a device other than an optical fiber, such as a semiconductor laser (DDL: Direct Diode Laser) or a disk laser, and the laser light emitted from the resonator is collected on the optical fiber. is there.
  • DDL Direct Diode Laser

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Abstract

本発明の光パワーモニタ装置は、光ファイバから出力される出力光の反射光のうち前記光ファイバに入力する反射光のパワーをモニタする光パワーモニタ装置であって、前記光ファイバの近傍に配置され、前記光ファイバによって導波される光のレイリー散乱光を検出する光検出器と、前記反射光が生じない状況下で予め得られた前記出力光の出力と前記光検出器の検出結果との関係を示す第１情報を用い、前記光検出器で得られた検出結果から前記出力光の出力に応じた成分を除外する演算を行う演算部とを備える。

Description

光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステム
　本発明は、光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステムに関する。
　本願は、２０１６年５月１６日に日本に出願された特願２０１６－０９７６３０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、加工分野、自動車分野、医療分野等の様々な分野において、ファイバレーザが注目されている。このファイバレーザは、従来のレーザ装置（例えば、炭酸ガスレーザ装置）に比べて、ビーム品質及び集光性に優れている。このため、従来に比べて加工時間を短縮することができる、省エネルギーを図ることができる、質の高い微細加工を容易に行うことができる、等の優れた特徴を有する。また、ファイバレーザは、空間光学部品が不要なため、アライメント等の問題がない、メンテナンスが不要である、等の利点もある。
　その一方で、ファイバレーザは、反射光（例えば、ワークの加工面からの反射光）がファイバレーザに戻ってしまうと発振状態が不安定になる。その結果、出力光のパワーが変動してしまい、加工特性が劣化する虞が考えられる。また、不安定な発振がランダムパルス発振になってしまうと、励起光源の故障、ファイバの破断等が引き起こされて、ファイバレーザが故障する可能性も考えられる。このような問題に対処するには、反射光のパワーをモニタして、発振状態が不安定になることを未然に防ぐ必要がある。
　以下の特許文献１には、反射光のパワーをモニタする従来の装置及び方法が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、光ファイバの融着接続点で漏れ出した出力光を検出する第１検出器と、融着接続点で漏れ出した反射光を検出する第２検出器とを設け、反射光が生じない状況下で予め得られた第１検出器及び第２検出器の検出結果の関係を用い、第２検出器の検出結果から出力光の影響を排除する演算を行うことで、反射光のパワーをモニタする装置等が開示されている。
日本国特許第５８６５９７７号公報
　ところで、上述した特許文献１に開示された装置等を用いれば、簡易的に反射光の大小を検出することが可能であると考えられる。しかしながら、上述した特許文献１に開示された装置等では、実際にファイバレーザに戻ってくる反射光のパワーと第２検出器（反射光を検出する検出器）の検出結果との関係を求めていない。このため、検出値に定量性がなく、今後、より高い精度が要求された場合には、その要求に応えることができない可能性も考えられる。
　ここで、上述した特許文献１に開示された装置等において、上記の関係を予め求めてしまえば、上述した精度向上の要求に応えられるとも考えられる。しかしながら、ファイバレーザが完成した後に、ファイバレーザに対して光を反射光として入射させて、上記の関係を求めることは、イレギュラーな接続を行ったうえでの装置評価といった、少なくない追加工数が必要となることが考えられる。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で反射光のモニタ精度の向上を図ることが可能な光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の光パワーモニタ装置は、光ファイバ（Ｆ、Ｆ１０）から出力される出力光（Ｌ１、Ｌ１１）の反射光のうち前記光ファイバに入力する反射光（Ｌ２、Ｌ１２）のパワーをモニタする光パワーモニタ装置（１３）において、前記光ファイバの近傍に配置され、前記光ファイバによって導波される光のレイリー散乱光を検出する光検出器（２１）と、前記反射光が生じない状況下で予め得られた前記出力光の出力と前記光検出器の検出結果との関係を示す第１情報（ＩＦ２）を用い、前記光検出器で得られた検出結果から前記出力光の出力に応じた成分を除外する演算を行う演算部（２２）と、を備える。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、前記演算部が、前記反射光が生じない状況下で予め得られた前記出力光の励起光源に供給される電流と前記出力光の出力との関係を示す第２情報（ＩＦ１）を用い、前記励起光源に供給されている電流に基づいて前記出力光の出力を求める。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、前記演算部が、前記第１情報及び前記第２情報を記憶する記憶部（Ｍ）を備える。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、前記演算部が、前記反射光が生じない状況下で新たに得られた前記第２情報と、前記記憶部に記憶された前記第２情報との差分を求め、該差分を用いて演算結果を補正する。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、前記演算部が、前記励起光源に対する電流の供給開始後の所定時間及び供給停止後の所定時間の少なくとも一方で前記光検出器の検出結果をマスクする。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、前記光検出器が、前記光ファイバが接続点（Ｐ）を有するものである場合には、該接続点から前記光ファイバの長手方向に予め規定された距離だけ離間した位置に配置される。
　本発明のレーザ装置は、光を伝送する伝送媒体として機能する伝送用光ファイバ（Ｆ）を備えるレーザ装置（１、２）において、前記伝送用光ファイバに入力する反射光（Ｌ２）のパワーを、前記光ファイバに入力する反射光のパワーとしてモニタする上記の何れかに記載の光パワーモニタ装置を備える。
　また、本発明のレーザ装置は、前記レーザ装置が、励起光源（ＥＬ）と、前記励起光源から出力される光に対して増幅媒体として機能する増幅用光ファイバ（Ｆ１）と、を更に備え、前記増幅用光ファイバからの光を前記伝送用光ファイバによって伝送するファイバレーザ装置である。
　本発明のレーザシステムは、複数のレーザ装置（３１）と、該複数のレーザ装置から出力される光を合波する合波装置（３２）と、該合波装置で合波された光を導波する出力光ファイバ（Ｆ１０）と、を備えるレーザシステム（ＬＳ）において、前記出力光ファイバに入力する反射光（Ｌ１２）のパワーを、前記光ファイバに入力する反射光のパワーとしてモニタする上記の何れかに記載の光パワーモニタ装置を備える。
　また、本発明のレーザシステムは、前記光パワーモニタ装置でモニタされる前記反射光のパワーが、予め規定された閾値を超えた場合に、前記複数のレーザ装置の出力を低下させる制御を行う制御部（３３）を更に備える。
　また、本発明のレーザシステムは、前記複数のレーザ装置の各々が、上記のレーザ装置である。
　本発明によれば、予め得られた第１情報（出力光の出力と光検出器の検出結果との関係を示す情報）を用いて、光検出器で得られた検出結果（レイリー散乱光の検出結果）から、出力光の出力に応じた成分を除外するようにしているため、簡素な構成で反射光のモニタ精度の向上を図ることができるという効果がある。
本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態で用いられる特性情報の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態で用いられる特性情報の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態において光検出器から出力されるモニタ信号出力の経時変化の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態において演算により求められた光強度の経時変化の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態において演算により求められた光強度の経時変化の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態において演算により求められた光強度の経時変化の一例を示す図である。 融着接続点からの距離を変えながら光検出器のモニタ出力信号を取得した結果の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態によるレーザシステムの要部構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態による光パワーモニタ装置、レーザ装置、及びレーザシステムについて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　図１は、本発明の第１実施形態によるレーザ装置の要部構成を示すブロック図である。
図１に示す通り、本実施形態のレーザ装置１は、伝送媒体として機能する光ファイバＦ（伝送用光ファイバ）、電流源１１、電流励起レーザ１２、光パワーモニタ装置１３、及び出力制御部１４を備える。このようなレーザ装置１は、出力制御部１４の制御の下で、光ファイバＦの出力端Ｘ１から出力光Ｌ１（レーザ光）を出力するとともに、出力光Ｌ１の反射光のうち、光ファイバＦの出力端Ｘ１に入射する反射光Ｌ２のパワーを検出する。尚、レーザ装置１から射出される出力光Ｌ１の波長は、例えば１０８０［ｎｍ］である。
　光ファイバＦは、コアと、コアを取り囲むクラッドとを備えるシングルクラッドファイバである。この光ファイバＦとしては、例えばコアの径が５０［μｍ］であり、クラッドの径が４００［μｍ］である光ファイバを用いることができる。この光ファイバＦは、一端が電流励起レーザ１２と光学的に結合されており、他端が出力光Ｌ１の出力端Ｘ１とされている。
　電流源１１は、出力制御部１４の制御の下で、電流励起レーザ１２を励起するための励起電流を電流励起レーザ１２に供給する。具体的に、電流源１１は、出力制御部１４から出力される電流制御信号Ｃ１に応じた励起電流を電流励起レーザ１２に供給する。尚、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１は、電流源１１に出力されるとともに光パワーモニタ装置１３にも出力される。
　電流励起レーザ１２は、例えば複数の半導体レーザを備えており、電流源１１から供給される励起電流によって励起されてレーザ光を出力する。尚、電流励起レーザ１２に設けられる半導体レーザの種類及び数は、出力光Ｌ１の波長及びパワーに応じて適宜選択される。ここで、上述の通り、電流励起レーザ１２の出力端には光ファイバＦの一端が結合されているため、電流励起レーザ１２から出力されたレーザ光は、光ファイバＦに入射して光ファイバＦによって導波される。
　光パワーモニタ装置１３は、光検出器２１、演算部２２、及びモニタ信号出力部２３を備えており、光ファイバＦの出力端Ｘ１から出力される出力光Ｌ１の反射光のうち、光ファイバＦの出力端Ｘ１に入射した反射光Ｌ２のパワーを検出する。つまり、光パワーモニタ装置１３は、光ファイバＦ内を、出力光Ｌ１とは逆向きに（出力端Ｘ１から電流励起レーザ１２に向けて）導波される反射光Ｌ２のパワーを検出する。
　光検出器２１は、光ファイバＦの近傍に配置され、光ファイバＦによって導波される光のレイリー散乱光を検出する。ここで、レイリー散乱光は、光ファイバＦ内における光の導波方向とは関係なく、光ファイバＦによって導波される光のパワーに応じたパワーを有する。このため、光検出器２１は、光ファイバＦによって導波される出力光Ｌ１のパワーに応じたレイリー散乱光、及び反射光Ｌ２のパワーに応じたレイリー散乱光を検出する。
　上記の光検出器２１としては、例えばＰＩＮフォトダイオードを用いることができる。
光検出器２１としてＰＩＮフォトダイオードを用いた場合には、光検出器２１は、例えば光ファイバＦの側面から（被覆樹脂から）数［ｍｍ］程度離間した位置に配置される。尚、光検出器２１は、外乱（例えば、迷光等）に影響されることなく、光ファイバＦによって導波される光のレイリー散乱光を検出できるのであれば、任意の位置に配置することが可能である。
　演算部２２は、光検出器２１で得られた検出結果に対して所定の演算を行って、光ファイバＦの出力端Ｘ１に入射した反射光Ｌ２のパワーを検出する。具体的に、演算部２２は、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１に基づいて出力光Ｌ１のパワーを求め、光検出器２１で得られた検出結果から出力光Ｌ１のパワーに応じた成分を除外する演算を行って、反射光Ｌ２のパワーを検出する。演算部２２は、不揮発性メモリ等の記憶部Ｍに記憶された電流－光出力特性情報ＩＦ１（第２情報）及び光検出特性情報ＩＦ２（第１情報）を用いて上記の演算を行う。
　図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第１実施形態で用いられる特性情報の一例を示す図である。尚、図２Ａが電流－光出力特性情報ＩＦ１の一例を示すグラフであり、図２Ｂが光検出特性情報ＩＦ２の一例を示すグラフである。図２Ａに示す電流－光出力特性情報ＩＦ１は、電流励起レーザ１２に供給される励起電流［Ａ］と、レーザ装置１の光出力（出力光Ｌ１のパワー）［Ｗ］との関係を示す情報である。また、図２Ｂ（ｂ）に示す光検出特性情報ＩＦ２は、レーザ装置１の光出力（出力光Ｌ１のパワー）［Ｗ］と、光検出器２１の出力（モニタ信号出力）［Ｖ］との関係を示す情報である。尚、光検出特性情報ＩＦ２は、レーザ装置１の光出力と、光ファイバＦで生ずるレイリー散乱光のモニタ結果との関係を示す情報ということもできる。
　これらの特性情報は、出力光Ｌ１の反射光が生じない状況下において、例えばパワーモニタを用いて予め得られたものである。具体的には、出力光Ｌ１の反射光が生じない状況下において、レーザ装置１から実際に出力される出力光Ｌ１のパワーをモニタするパワーモニタを設置する。そして、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１によって電流励起レーザ１２に供給する励起電流を変化させながら、パワーモニタのモニタ結果と光検出器２１の出力（モニタ出力信号）を得る。電流制御信号Ｃ１とパワーモニタのモニタ結果とを対応づけると、図２Ａに示す電流－光出力特性情報ＩＦ１が得られ、パワーモニタのモニタ結果と光検出器２１の出力（モニタ出力信号）とを対応づけると、図２Ｂ（ｂ）に示す光検出特性情報ＩＦ２が得られる。
　図２Ａを参照すると、励起電流と光出力とは以下の関係にある。つまり、励起電流がある閾電流（数［Ａ］程度）以下である場合には、電流励起レーザ１２でレーザ発振が起こらないため光出力は０である。励起電流が上記の閾電流よりも大になった場合には、電流励起レーザ１２でレーザ発振が起こり、励起電流の大きさにほぼ比例して光出力が増大する。演算部２２は、このような電流－光出力特性情報ＩＦ１を用い、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１に基づいて出力光Ｌ１のパワーを求める。
　図２Ｂを参照すると、光出力とモニタ信号出力とは、光出力の増大に伴ってモニタ信号出力も増大し、光出力の減少に伴ってモニタ信号出力も減少する関係にある。但し、光出力とモニタ信号出力との関係は、完全な比例関係にある訳ではなく、光検出器２１の特性によって完全な比例関係からのずれが生じている。演算部２２は、このような光検出特性情報ＩＦ２を用い、光検出器２１で得られた検出結果（モニタ信号出力）から出力光Ｌ１のパワーに応じた成分を除外する演算を行って反射光Ｌ２のパワーを求める。
　モニタ信号出力部２３は、演算部２２で求められた反射光Ｌ２のパワーを示す情報を外部に出力する。例えば、モニタ信号出力部２３は、液晶表示装置等の表示装置を備えており、演算部２２で求められた反射光Ｌ２のパワーを示す情報を表示装置に表示する。或いは、モニタ信号出力部２３は、外部出力端子を備えており、演算部２２で求められた反射光Ｌ２のパワーを示す信号（モニタ信号）を外部出力端子から外部に出力する。
　出力制御部１４は、レーザ装置１から出力される出力光Ｌ１のパワーを制御する。具体的に、出力制御部１４は、電流励起レーザ１２に励起電流を供給する電流源１１に対し、電流制御信号Ｃ１を出力することによってレーザ装置１から出力される出力光Ｌ１のパワーを制御する。尚、出力制御部１４は、不図示の入力部から入力される指示に基づいて、レーザ装置１から出力される出力光Ｌ１のパワーを制御する。
　次に、上記構成におけるレーザ装置１の動作について説明する。出力制御部１４に対する動作開始の指示等によって動作が開始されると、出力制御部１４から電流源１１に対して電流制御信号Ｃ１が出力され、電流制御信号Ｃ１に応じた励起電流が電流源１１から電流励起レーザ１２に供給される。電流励起レーザ１２に供給される励起電流が上述した閾電流（数［Ａ］程度）よりも大になると、電流励起レーザ１２においてレーザ発振が起こり、電流励起レーザ１２からレーザ光が出力される。
　電流励起レーザ１２から出力されたレーザ光（出力光Ｌ１）は、光ファイバＦの一端から光ファイバＦに入射し、光ファイバＦによって導波された後に、光ファイバＦの出力端Ｘ１から出力される。ここで、出力端Ｘ１の前方にワーク等が配置されている場合には、そのワークの加工面で生じた反射光の一部が、反射光Ｌ２として出力端Ｘから光ファイバＦに入力される。この反射光Ｌ２は、光ファイバＦによって出力光Ｌ１とは逆方向に導波される。
　このとき、光ファイバＦによって、図１の紙面右方向に出力光Ｌ１が導波されるとともに、図１の紙面左方向に反射光Ｌ２が導波される。これにより、光ファイバＦの内部では、出力光Ｌ１のパワーに応じたレイリー散乱光、及び反射光Ｌ２のパワーに応じたレイリー散乱光が生ずる。このため、光パワーモニタ装置１３の光検出器２１では、出力光Ｌ１のパワーに応じたレイリー散乱光、及び反射光Ｌ２のパワーに応じたレイリー散乱光の双方が検出される。
　図３は、本発明の第１実施形態において光検出器から出力されるモニタ信号出力の経時変化の一例を示す図である。尚、図３に示すグラフは、横軸に時間をとり、縦軸にモニタ信号出力をとってある。レーザ装置１の動作が開始された時点は、図３に示すグラフの時間０である。図３を参照すると、レーザ装置１の動作開始時点から数［μｓｅｃ］経過した時点でモニタ信号出力が急激に上昇し、レーザ装置１の動作開始時点から１５［μｓｅｃ］程度経過した後はモニタ信号出力がほぼ一定（３．３［Ｖ］程度）になっているのが分かる。
　このような経時変化を示すモニタ信号出力が演算部２２に入力されると、演算部２２では、記憶部Ｍに記憶された光検出特性情報ＩＦ２を用いて、光ファイバＦによって導波される光の光強度（出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度）を求める演算が行われる。また、演算部２２では、記憶部Ｍに記憶された電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１に基づいて出力光Ｌ１の光強度を求める演算が行われる。
　そして、光検出特性情報ＩＦ２を用いて求められた光強度から、電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて求められた出力光Ｌ１の光強度を除外する演算が行われる。これにより、反射光Ｌ２の光強度（パワー）が求められる。このようにして求められた反射光Ｌ２の光強度（パワー）を示す情報は、演算部２２からモニタ信号出力部２３に出力され、モニタ信号出力部２３に設けられた表示装置に表示され、或いはモニタ信号出力部２３に設けられた外部出力端子から外部に出力される。
　図４Ａ～図４Ｃは、本発明の第１実施形態において演算により求められた光強度の経時変化の一例を示す図である。図４Ａは、光検出特性情報ＩＦ２を用いて求められた出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度の経時変化を示す図である。図４Ｂは、電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて電流制御信号Ｃ１に基づいて求められた出力光Ｌ１の光強度の経時変化を示す図である。図４Ｃは、光検出特性情報ＩＦ２を用いて求められた光強度から、電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて求められた出力光Ｌ１の光強度を除外する演算により得られた反射光Ｌ２の光強度の経時変化を示す図である。尚、図４Ａ～図４Ｃに示すグラフの横軸は、図３に示すグラフの横軸と同じである。
　まず、図４Ａを参照すると、出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度は、レーザ装置１の動作開始時点から数［μｓｅｃ］経過した時点で急激に上昇して最大で９５０［Ｗ］程度になる。その後、出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度は、８００［Ｗ］程度まで低下して、レーザ装置１の動作開始時点から１５［μｓｅｃ］程度経過した後はほぼ一定（８２０［Ｗ］程度）になっている。このため、光検出特性情報ＩＦ２を用いて演算部２２で求められた出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度の経時変化は、図３に示すモニタ信号出力とほぼ同様の経時変化となる。
　次に、図４Ｂを参照すると、出力光Ｌ１の光強度は、レーザ装置１の動作開始時点から数［μｓｅｃ］経過した時点で急激に上昇し、レーザ装置１の動作開始時点から５［μｓｅｃ］程度経過した後はほぼ一定（８００［Ｗ］）になっている。続いて、図４Ｃを参照すると、反射光Ｌ２の光強度は、出力光Ｌ１の光強度が一定になる時点（レーザ装置１の動作開始時点から５［μｓｅｃ］程度の時点）において上昇し始め、最大で１５０［Ｗ］になった後、レーザ装置１の動作開始時点から十数［μｓｅｃ］の時点でほぼ０になり。その後は、ほぼ一定（約３０［Ｗ］）になっている。
　図４Ｃにおいて、レーザ装置１の動作開始時点から５［μｓｅｃ］程度経過した時点で反射光Ｌ２の光強度が上昇するのは、出力光Ｌ１の強度が最大になるものの（図４Ｂ参照）、ワークが加工されておらずワークの表面状態が平面に近い状態であることから、多くの反射光Ｌ２が出力端Ｘから光ファイバＦに入力されるためである。その後に、反射光Ｌ２の光強度が低下するのは、ワークが加工され始めることによってワークの表面状態が変化し、これにより出力端Ｘから光ファイバＦに入力される反射光Ｌ２が減るためである。このように、本実施形態では、精度良く反射光Ｌ２をモニタできていることが分かる。
　以上の通り、本実施形態では、光検出特性情報ＩＦ２を用いて、光検出器２１のモニタ出力信号から出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度を求める演算を行い、電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて、出力制御部１４からの電流制御信号Ｃ１に基づいて出力光Ｌ１の光強度を求める演算を行っている。そして、光検出特性情報ＩＦ２を用いて求められた光強度から、電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて求められた出力光Ｌ１の光強度を除外する演算を行うことで、反射光Ｌ２の光強度（パワー）を求めるようにしている。これにより、高い精度で反射光Ｌ２をモニタすることができるため、反射光Ｌ２のモニタ精度を向上させることができる。
　尚、上記実施形態では、演算部２２が、以下の（Ａ）～（Ｃ）に示す演算を行って反射光Ｌ２の光強度を求める例ついて説明した。
　（Ａ）光検出特性情報ＩＦ２を用いて光検出器２１のモニタ出力信号から出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度を求める演算
　（Ｂ）電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて電流制御信号Ｃ１に基づいた出力光Ｌ１の光強度を求める演算
　（Ｃ）出力光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光強度から出力光Ｌ１の光強度を除外する演算
　しかしながら、演算部２２は、例えば以下の（ａ）～（ｄ）に示す演算を行って、反射光Ｌ２の光強度を求めても良い。
　（ａ）電流－光出力特性情報ＩＦ１を用いて電流制御信号Ｃ１に基づいた出力光Ｌ１の光強度を求める演算
　（ｂ）上記（ａ）で得られた光強度の出力光Ｌ１を光検出器２１で検出したならば得られるであろうモニタ出力信号を、光検出特性情報ＩＦ２を用いて求める演算
　（ｃ）光検出器２１のモニタ出力信号から上記（ｂ）で得られたモニタ出力信号を除外する演算
　（ｄ）上記（ｃ）の演算結果を光強度に変換する演算
　次に、光ファイバＦの融着接続点（接続点）と光検出器２１との位置関係について検討する。レイリー散乱光は、光ファイバＦの至るところで生じているため、融着接続点が存在しない場合には、光検出器２１を光ファイバＦの長手方向における任意の位置に配置することが可能である。しかしながら、光ファイバＦの内部で生ずるレイリー散乱光は強度が低いため、融着接続点が存在する場合には、光検出器２１を大量の漏れ光が発生する融着接続点から離間させて配置する必要がある。
　図５は、融着接続点からの距離を変えながら光検出器のモニタ出力信号を取得した結果の一例を示す図である。尚、図５に示すグラフでは、横軸に融着接続点からの距離をとり、縦軸に光検出器２１から得られるモニタ出力信号をとってある。また、図５に示すグラフにおいて、融着接続点からの距離が大きくなる方向（紙面左から右に向かう方向）は、出力光Ｌ１が進む方向である。
　図５中に示す曲線Ｑ１は、光検出器から得られたモニタ出力信号の実測値を示す曲線である。紙面左から右に向かう方向に出力光Ｌ１が進んでいるため、曲線Ｑ１は、図５に示す通り、融着接続点の位置（距離が０［ｍｍ］となる位置）から紙面右方向にずれた位置（図５に示す例では、距離が４［ｍｍ］程度の位置）にピークが現れる。また、融着接続点からの漏れ光は、光ファイバＦによって導波されることはないため、図５に示す通り、数［ｍｍ］程度の距離で急激に減衰する。
　図５中に示す曲線Ｑ２は、モニタ出力信号の減衰部分（モニタ出力信号が低下する部分）をフィッティングして得られた曲線である。この曲線Ｑ２は、減衰係数を４［ｃｍ－１］としたときのものである。つまり、この曲線Ｑ２から、曲線Ｑ１の減衰部分における減衰係数は４［ｃｍ－１］であることが分かった。また、曲線Ｑ２を参照すると、融着接続点からの漏れ光は、ピーク位置から約１０［ｍｍ］程度以上離れた位置では強度がほぼ０になることが分かる。
　また、図５に示す曲線Ｑ１を参照すると、モニタ出力信号が０になることはなく、図中破線で示す一定以上の値になっていることが分かる。これは、光ファイバＦの内部で生ずるレイリー散乱光の成分であると考えられる。以上から、光ファイバＦの融着接続点から、光ファイバＦの長手方向に数［ｃｍ］離間した位置（予め規定された距離だけ離間した位置）に光検出器２１を配置すれば、融着接続点からの漏れ光の影響を受けることなく、レイリー散乱光を精度良く検出することができると考えられる。
　ここで、光ファイバＦで生ずるレイリー散乱光は、光ファイバＦのコア、クラッドを問わず、光ファイバＦによって導波される光が光ファイバＦの内部でレイリー散乱を受けることによって生ずるものである。尚、レイリー散乱光は、光の波長以下の微小な屈折率揺らぎに起因する散乱光で、方向性はなく、全方位に均一に発生する（但し、散乱光が導波モードに結合すれば、それは結果的に方向性を持つことになる）。
　これに対し、上記の漏れ光は、融着接続点等の不連続点でコアからクラッドに漏れ出した光のうち、光ファイバの外部に漏れ出した光であり、光ファイバ中を導波されない光である。この漏れ光は、波長程度以上の屈折率不連続性に起因して導波光から非導波光となるものであり、その光強度の空間分布は不連続点付近に局在するものとなり、導波光の進行方向に応じた方向性がある。尚、レイリー散乱光の光強度は、例えば漏れ光のピーク値の１／１０弱程度である。
　本実施形態では、光ファイバＦのコアによって導波される導波光のレイリー散乱光を光検出器２１で検出することを特徴としているが、この光検出器２１は、漏れ光の影響を受けない位置に設置されることが好ましい。具体的には、光ファイバＦの融着接続点等から光ファイバＦの長手方向に十分離れた位置（例えば、融着接続点等から数［ｃｍ］離れた位置）に光検出器２１を設置するのが好ましい。尚、前述した特許文献１（特許第５８６５９７７号公報）では、上述した漏れ光を検出しており、レイリー散乱光を検出する本実施形態とは、検出対象が本質的に異なると言える。
　〈第１変形例〉
　前述したレーザ装置１では、電流励起レーザ１２に供給される励起電流と、レーザ装置１の光出力（出力光Ｌ１のパワー）との関係を電流－光出力特性情報ＩＦ１として予め求めておき、この関係を用いて反射光Ｌ２のパワーを求めるようにしていた。レーザ装置１の特性の変化（例えば、経時変化）が生ずると、上記の関係が変化して反射光Ｌ２の検出精度が悪化する虞が考えられる。本変形例は、このようなレーザ装置１の特性の変化が生じても、反射光Ｌ２のモニタ精度を維持するようにしたものである。
　本変形例では、レーザ装置１の運用が開始された後に、出力光Ｌ１の反射光が生じない状況下において、電流励起レーザ１２に供給される励起電流と、レーザ装置１の光出力（出力光Ｌ１のパワー）との関係を示す電流－光出力特性情報ＩＦ１を新たに求めて演算部２２の記憶部Ｍに記憶しておく。そして、前述した実施形態と同様の演算を行って反射光Ｌ２のパワーを求めた後に、新たに求められた電流－光出力特性情報ＩＦ１と元の電流－光出力特性情報ＩＦ１との差分を求め、その差分を用いて反射光Ｌ２のパワーを補正する演算を演算部２２が行う。このような補正を行うことで、レーザ装置１の特性の変化が生じても、反射光Ｌ２のモニタ精度が維持される。尚、新たに電流－光出力特性情報ＩＦ１を求める処理は、定期的に行うのが望ましい。
　〈第２変形例〉
　前述したレーザ装置１では、動作が開始された直後の時点において、電流源１１から電流励起レーザ１２に対して大きな電流が供給され、これにより、図４Ｂに示す通り、出力光Ｌ１の光強度が急激に増加する。このような電流が急変する部分を用いて反射光Ｌ２のパワーを求めるようにすると、反射光Ｌ２のパワーが誤って検出される可能性が考えられる。本変形例は、このような電流の急変部分をマスクすることで、反射光Ｌ２のパワーの誤検出を抑制するものである。
　具体的に、本変形例では、電流制御信号Ｃ１の変化を検出し、変化量がある閾値を超えた場合に、演算部２２は、電流制御信号Ｃ１をマスクする処理を行う。或いは、電流励起レーザ１２に対する電流の供給が開始された後の一定時間、及び電流の供給が停止された後の一定時間の少なくとも一方で、光検出器２１から出力されるモニタ信号出力をマスクする処理を行う。尚、電流制御信号Ｃ１がマスクされている間、或いはモニタ信号出力がマスクされている間は、演算部２２で反射光Ｌ２のパワーを求める演算は行われない。このような処理を行うことで、反射光Ｌ２のパワーの誤検出を抑制することができる。
〔第２実施形態〕
　図６は、本発明の第２実施形態によるレーザ装置の要部構成を示すブロック図である。
尚、図６においては、図１に示す構成に相当する構成には、同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態のレーザ装置２は、増幅媒体として機能する光ファイバＦ１（増幅用光ファイバ）、伝送媒体として機能する光ファイバＦ（伝送用光ファイバ）、励起光源ＥＬ、光パワーモニタ装置１３、及び出力制御部１４を備えるファイバレーザ装置である。このようなレーザ装置２は、光ファイバＦの出力端Ｘ１から出力光Ｌ１（レーザ光）を出力するとともに、出力光Ｌ１の反射光のうち、光ファイバＦの出力端Ｘ１に入射する反射光Ｌ２のパワーを検出する。
　増幅媒体として機能する光ファイバＦ１は、活性元素が添加されたコアと、コアを取り囲むクラッドとを備えるシングルクラッドファイバである。この光ファイバＦ１は、励起光源ＥＬから供給される励起光によって励起された活性元素により、光ファイバＦ１のコアを伝播する光を増幅するものである。この光ファイバＦ１には、コアの屈折率を周期的に変化させたファイバブラッググレーティングＧ１，Ｇ２が形成されている。このため、光ファイバＦ１のコアを伝播する光は、これら２つのファイバブラッググレーティングＧ１，Ｇ２による反射が繰り返されつつ増幅される。尚、光ファイバＦ１の一端は、光ファイバＦの一端と融着接続されており、その接続点は融着接続点Ｐとされている。
　励起光源ＥＬは、例えば複数の半導体レーザを備えており、出力制御部１４の制御の下で光ファイバＦに対して励起光を供給する。光パワーモニタ装置１３は、図１に示す光パワーモニタ装置１３と同じものである。但し、本実施形態では、光ファイバＦ１と光ファイバＦ２との融着接続点Ｐが存在するため、光パワーモニタ装置１３は、融着接続点Ｐから、光ファイバＦの長手方向に予め規定された距離だけ離間した位置（例えば、数［ｃｍ］離間した位置）に配置される。具体的に、融着接続点Ｐと光パワーモニタ装置１３との距離は、前述した（１）式が成り立つ距離に設定される。出力制御部１４は、図１に示す出力制御部１４と同じものである。
　次に、上記構成におけるレーザ装置２の動作について説明する。出力制御部１４に対する動作開始の指示等によって動作が開始されると、出力制御部１４から励起光源ＥＬに対して電流制御信号Ｃ１が出力され、これにより励起光源ＥＬからは励起光が出力される。
励起光源ＥＬから出力された励起光が光ファイバＦ１に入射されると、光ファイバＦ１のコアに添加された活性元素が励起される。光ファイバＦ１のコアを伝播する光が、光ファイバＦ１に形成されたファイバブラッググレーティングＧ１，Ｇ２によって反射されつつ励起された活性元素により増幅されることによりレーザ発振が起こり、光ファイバＦ１からはレーザ光である出力光Ｌ１が出力される。
　この出力光Ｌ１は、光ファイバＦによって導波された後に出力端Ｘ１から出力される。
ここで、出力端Ｘ１の前方にワーク等が配置されている場合には、そのワークの加工面で生じた反射光の一部が、反射光Ｌ２として出力端Ｘから光ファイバＦに入力される。この反射光Ｌ２は、光ファイバＦによって出力光Ｌ１とは逆方向に導波される。光ファイバＦの内部では、出力光Ｌ１のパワーに応じたレイリー散乱光、及び反射光Ｌ２のパワーに応じたレイリー散乱光が生じ、光パワーモニタ装置１３の光検出器２１で検出される。この検出結果は、演算部２２に出力され、前述した第１実施形態と同様の演算が行われて、反射光Ｌ２のパワーが求められる。
　以上の通り、本実施形態のレーザ装置２は、増幅媒体として機能する光ファイバＦ１等を備えており、第１実施形態のレーザ装置１とは構成が若干異なっている。しかしながら、本実施形態のレーザ装置２は、第１実施形態のレーザ装置１が備える光パワーモニタ装置１３と同様のものを備えており、第１実施形態と同様の演算が行われている。このため、本実施形態においても、高い精度で反射光Ｌ２をモニタすることができるため、反射光Ｌ２のモニタ精度を向上させることができる。
〔第３実施形態〕
　図７は、本発明の第２実施形態によるレーザシステムの要部構成を示すブロック図である。図７に示す通り、本実施形態のレーザシステムＬＳは、複数のレーザ装置３１、コンバイナ３２（合波装置）、光ファイバＦ１０（出力光ファイバ）、光パワーモニタ装置１３、及び制御装置３３（制御部）を備える。このようなレーザシステムＬＳは、光ファイバＦ１０の出力端Ｘから出力光Ｌ１１（レーザ光）を出力するとともに、出力光Ｌ１１の反射光のうち、光ファイバＦの出力端Ｘに入射する反射光Ｌ１２のパワーを検出する。
　レーザ装置３１は、制御装置３３の制御の下で、レーザ光を出力する装置である。このレーザ装置３１としては、図１に示すレーザ装置１及び図６に示すレーザ装置２の何れのレーザ装置を用いることもできる。尚、レーザ装置３１としては、図１に示すレーザ装置１及び図６に示すレーザ装置２に限られる訳ではなく、レーザ光を出力するものであれば、任意のものを用いることができる。
　コンバイナ３２は、複数のレーザ装置３１から出力される複数の出力光Ｌ１を光学的に結合する。具体的に、コンバイナ３２の内部では、レーザ装置３１の各々から延びる光ファイバＦが束ねられて１本にされており（溶融延伸により１本にされており）、その１本にされた光ファイバが光ファイバＦ１０の一端に融着接続されている。光ファイバＦ１０は、伝送媒体として機能する光ファイバであり、出力光Ｌ１１（レーザ装置３１の各々から出力される複数の出力光Ｌ１をコンバイナ３２で光学的に結合して得られる光）を導波する。尚、光ファイバＦ１０によって導波された出力光Ｌ１は、光ファイバＦ１０の出力端Ｘから出力される。
　光パワーモニタ装置１３は、図１に示す光パワーモニタ装置１３と同じものである。但し、上述の通り、コンバイナ３２の内部には融着接続点が存在するため、光パワーモニタ装置１３は、コンバイナ３２の内部の融着接続点から、光ファイバＦの長手方向に予め規定された距離だけ離間した位置（例えば、数［ｃｍ］離間した位置）に配置される。具体的に、融着接続点Ｐと光パワーモニタ装置１３との距離は、前述した（１）式が成り立つ距離に設定される。
　制御装置３３は、光パワーモニタ装置１３でモニタされる反射光Ｌ１２のパワーを参照しつつ、出力端Ｘから出力される出力光Ｌ１１のパワーが一定となるように複数のレーザ装置３１を。また、制御装置３３は、光パワーモニタ装置１３でモニタされる反射光Ｌ２のパワーが、予め規定された閾値を超えた場合には、レーザ装置３１を保護するために、レーザ装置３１の出力を低下させる制御を行う。尚、図７に示すレーザシステムＬＳの動作は、複数のレーザ装置３１から出力された出力光Ｌ１がコンバイナ３２で光学的に結合されて出力されるＬ１１とされる点を除いては、第１実施形態のレーザ装置１の動作及び第２実施形態のレーザ装置２の動作とほぼ同じであるため、説明を省略する。
　以上の通り、本実施形態のレーザシステムＬＳは、第１実施形態のレーザ装置１及び第２実施形態のレーザ装置２が備える光パワーモニタ装置１３と同様のものを備えており、光ファイバＦ１０の内部で生ずるレイリー散乱光を検出して第１実施形態及び第２実施形態と同様の演算が行われている。このため、本実施形態においても、高い精度で反射光Ｌ１２をモニタすることができるため、反射光Ｌ１２のモニタ精度を向上させることができる。
　このように、上述した第１～第３実施形態では、予め得られた光検出特性情報ＩＦ２（出力光の出力と光検出器の検出結果との関係を示す情報）を用いて、光検出器で得られた検出結果（レイリー散乱光の検出結果）から、出力光の出力に応じた成分を除外するようにしているため、簡素な構成で反射光のモニタ精度の向上を図ることができる。また、光検出特性情報ＩＦ２を用いていることから、定量的な反射光検出が可能である。
　また、上述した第１～第３実施形態では、予め得られた電流－光出力特性情報ＩＦ１（電流と出力光の出力との関係を示す情報）を用いて、出力光の出力を求めているため、追加の構成を必要とすることなく、容易に出力光の出力を得ることができる。
　また、上述した第１～第３実施形態では、予め得られた電流－光出力特性情報ＩＦ１及び光検出特性情報ＩＦ２が記憶部に記憶されているため、装置が設置されて運用が開始された時点から直ちに、反射光を高い精度でモニタすることができる。
　また、上述した第１～第３実施形態では、記憶部に記憶された電流－光出力特性情報ＩＦ１と新たに得られた電流－光出力特性情報ＩＦ１との差分を用いて演算部の演算結果を補正しているため、電流と光出力との関係の経時変化が生じた場合でも、精度を維持することができる。
　また、上述した第１～第３実施形態では、電流の急変部分をマスクするようにしているため、誤検出を抑制することができる。
　また、上述した第１～第３実施形態では、光ファイバの接続点から予め規定された距離だけ離間した位置に光検出器を配置しているため、光検出器で受光される漏れ光の影響を少なくすることができ、これによりモニタ精度を維持することができる。
　また、上述した第１～第３実施形態では、励起光源及び第１，第２光ファイバを備える光ファイバレーザ装置に入力される反射光のモニタ精度の向上を図ることができる。
　また、上述した第３実施形態では、モニタされる反射光のパワーが閾値を超えた場合には、ファイバレーザ装置の出力を低下させているため、発振状態が不安定になることを未然に防ぐことができ、ファイバレーザが故障する事態を防止することができる。
　また、上述した第３実施形態では、ファイバレーザ装置の各々でも反射光をモニタすることができるため、ファイバレーザ装置の各々に入力される反射光の量を特定することが可能である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第２実施形態では、光ファイバＦ１が、活性元素が添加されたコアと、コアを取り囲むクラッドとを備えるシングルクラッドファイバである場合について説明した。しかしながら、光ファイバＦ１が、活性元素が添加されたコアと、コアを取り囲む内側クラッドと、内側クラッドを取り囲む外側クラッドとを備えるダブルクラッドファイバである場合も、本発明を適用することが可能である。
　また、本発明の光パワーモニタ装置は、上述した第１～第３実施形態によるレーザ装置以外のレーザ装置にも適用可能である。例えば、半導体レーザ（ＤＤＬ：Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｏｄｅ　Ｌａｓｅｒ）やディスクレーザのように、共振器が光ファイバ以外で構成され、共振器から射出されるレーザ光を光ファイバに集光するレーザ装置にも適用可能である。
１，２…レーザ装置、１３…光パワーモニタ装置、２１…光検出器、２２…演算部、３１…レーザ装置、３２…コンバイナ、３３…制御装置、ＥＬ…励起光源、Ｆ，Ｆ１，Ｆ１０…光ファイバ、ＩＦ１…電流－光出力特性情報、ＩＦ２…光検出特性情報、Ｌ１，Ｌ１１…出力光、Ｌ２，Ｌ１２…反射光、ＬＳ…レーザシステム、Ｍ…記憶部、Ｐ…融着接続点

Claims (11)

  1. 　光ファイバから出力される出力光の反射光のうち前記光ファイバに入力する反射光のパワーをモニタする光パワーモニタ装置において、
    　前記光ファイバの近傍に配置され、前記光ファイバによって導波される光のレイリー散乱光を検出する光検出器と、
    　前記反射光が生じない状況下で予め得られた前記出力光の出力と前記光検出器の検出結果との関係を示す第１情報を用い、前記光検出器で得られた検出結果から前記出力光の出力に応じた成分を除外する演算を行う演算部と、
    　を備える光パワーモニタ装置。
  2. 　前記演算部は、前記反射光が生じない状況下で予め得られた前記出力光の励起光源に供給される電流と前記出力光の出力との関係を示す第２情報を用い、前記励起光源に供給されている電流に基づいて前記出力光の出力を求める、請求項１に記載の光パワーモニタ装置。
  3. 　前記演算部は、前記第１情報及び前記第２情報を記憶する記憶部を備える、請求項２に記載の光パワーモニタ装置。
  4. 　前記演算部は、前記反射光が生じない状況下で新たに得られた前記第２情報と、前記記憶部に記憶された前記第２情報との差分を求め、該差分を用いて演算結果を補正する、請求項３に記載の光パワーモニタ装置。
  5. 　前記演算部は、前記励起光源に対する電流の供給開始後の所定時間及び供給停止後の所定時間の少なくとも一方で前記光検出器の検出結果をマスクする、請求項２又は請求項３に記載の光パワーモニタ装置。
  6. 　前記光検出器は、前記光ファイバが接続点を有するものである場合には、該接続点から前記光ファイバの長手方向に予め規定された距離だけ離間した位置に配置される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光パワーモニタ装置。
  7. 　光を伝送する伝送媒体として機能する伝送用光ファイバを備えるレーザ装置において、
    　前記伝送用光ファイバに入力する反射光のパワーを、前記光ファイバに入力する反射光のパワーとしてモニタする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光パワーモニタ装置を備えるレーザ装置。
  8. 　前記レーザ装置は、励起光源と、
    　前記励起光源から出力される光に対して増幅媒体として機能する増幅用光ファイバと、を更に備え、
    　前記増幅用光ファイバからの光を前記伝送用光ファイバによって伝送するファイバレーザ装置である、請求項７に記載のレーザ装置。
  9. 　複数のレーザ装置と、該複数のレーザ装置から出力される光を合波する合波装置と、該合波装置で合波された光を導波する出力光ファイバと、を備えるレーザシステムにおいて、
    　前記出力光ファイバに入力する反射光のパワーを、前記光ファイバに入力する反射光のパワーとしてモニタする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光パワーモニタ装置を備えるレーザシステム。
  10. 　前記光パワーモニタ装置でモニタされる前記反射光のパワーが、予め規定された閾値を超えた場合に、前記複数のレーザ装置の出力を低下させる制御を行う制御部を更に備える請求項９に記載のレーザシステム。
  11. 　前記複数のレーザ装置の各々は、請求項７又は請求項８に記載のレーザ装置である請求項９又は請求項１０に記載のレーザシステム。
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