JP2002321081A - Laser irradiation apparatus and method - Google Patents

Laser irradiation apparatus and method

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JP2002321081A
JP2002321081A JP2001132690A JP2001132690A JP2002321081A JP 2002321081 A JP2002321081 A JP 2002321081A JP 2001132690 A JP2001132690 A JP 2001132690A JP 2001132690 A JP2001132690 A JP 2001132690A JP 2002321081 A JP2002321081 A JP 2002321081A
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JP
Japan
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laser beam
laser
optical path
path correction
transparent glass
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Pending
Application number
JP2001132690A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikito Ishii
幹人 石井
Kenichiro Nishida
健一郎 西田
Norihito Kawaguchi
紀仁 河口
Miyuki Masaki
みゆき 正木
Atsushi Yoshinouchi
淳 芳之内
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser irradiation apparatus and method capable of irradiating uniformly a work even with a coherence-rich laser light source. SOLUTION: The linearly polarized laser beam 24 half of which is rotated by 90 degrees relative to the electric field direction with the λ/2 polarization plate 25 does not interfere with the other half of the laser beam. With respect to the two kinds of laser beam not interfering with each other, by making them pass through light path compensation lenses 28, 29 comprising transparent glass plates 28a-28d having a length longer than the coherent length, the coherence effect is eliminated, thereby the interference between the laser beams is canceled. The linear beam having a uniform spectral density can be obtained by making such laser beams not having interference with each other pass through a homogenizer 32 and the series of lenses.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射装置及
びレーザ照射方法に関する。
[0001] The present invention relates to a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6(a)は従来のレーザ照射方法を適
用したレーザ照射装置の平面図であり、図6(b)は図
6(a)に示したレーザ照射装置から出射されるレーザ
光の断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 6A is a plan view of a laser irradiation apparatus to which a conventional laser irradiation method is applied, and FIG. 6B shows a laser beam emitted from the laser irradiation apparatus shown in FIG. It is sectional drawing of light.

【0003】このレーザ照射装置1は、円形断面形状の
レーザビーム2を出射するレーザ光源3と、レーザビー
ム2の幅を広げるエキスパンダ4と、複数のシリンドリ
カルレンズからなりエキスパンダ4で拡幅されたレーザ
ビーム5を分割して混合するホモジナイザ6と、ホモジ
ナイザ6を透過したレーザビーム7を集光するコンデン
サレンズ8と、コンデンサレンズ8で集光されたレーザ
ビーム9の幅を広げる重ね合わせレンズ系前群10と、
重ね合わせレンズ系前群10で拡幅されたレーザビーム
11を線形状にする重ね合わせレンズ系後群12と、線
形状のレーザビーム13を短軸方向に集光する短軸方向
集光レンズ14とで構成されている。
The laser irradiation apparatus 1 includes a laser light source 3 for emitting a laser beam 2 having a circular cross section, an expander 4 for expanding the width of the laser beam 2, and a plurality of cylindrical lenses. A homogenizer 6 for dividing and mixing the laser beam 5, a condenser lens 8 for condensing the laser beam 7 transmitted through the homogenizer 6, and a superposition lens system for expanding the width of the laser beam 9 condensed by the condenser lens 8. Group 10,
A superposition lens system rear group 12 for converting the laser beam 11 widened by the superposition lens system front group 10 into a linear shape, and a short axis direction condensing lens 14 for condensing a linear laser beam 13 in a short axis direction. It is composed of

【0004】このレーザ照射装置1が作動すると、レー
ザ光源3から出射される円形断面形状のレーザビーム2
が線状のレーザビーム(図6(b))が図示しない照射
対象物に照射される。
When the laser irradiation device 1 is operated, a laser beam 2 having a circular cross section emitted from a laser light source 3 is emitted.
A linear laser beam (FIG. 6B) is applied to an irradiation target (not shown).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
(a)に示した従来のレーザ照射装置1は、レーザ光源
3にYAGレーザ等のコヒーレント性の高い光源を用い
ると、レーザビームがホモジナイザ4を透過した後で干
渉作用が生じて照射対象物を均一に照射できないという
問題があった。
However, FIG.
In the conventional laser irradiation apparatus 1 shown in (a), when a light source having high coherence such as a YAG laser is used as the laser light source 3, an interference action occurs after the laser beam passes through the homogenizer 4, and the irradiation target is irradiated. There was a problem that irradiation could not be performed uniformly.

【0006】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、コヒーレント性の高いレーザ光源を用いても照射対
象物を均一に照射できるレーザ照射装置及びレーザ照射
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method capable of uniformly irradiating an irradiation object even using a laser light source having high coherence.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のレーザ照射装置は、レーザ光源から出射され
た円形断面形状のレーザビームを複数のシリンドリカル
レンズからなるホモジナイザとレンズ系とを用いて直線
断面形状に変形して照射対象物に照射するレーザ照射装
置において、円形断面形状で直線偏光のレーザビームを
出射するレーザ光源と、レーザビームを略半分横切るよ
うに配置されたλ/2偏光子板と、λ/2偏光子板を透
過したレーザビームと残りのレーザビームとの光路上に
並列に配置されレーザビームのコヒーレント長よりも長
い長さ分だけ順次長くした複数の透明ガラス板からなる
二組の光路補正レンズとを備えたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a laser irradiation apparatus according to the present invention uses a homogenizer comprising a plurality of cylindrical lenses and a lens system for emitting a laser beam having a circular cross section emitted from a laser light source. A laser light source that emits a linearly polarized laser beam with a circular cross section and a λ / 2 polarized light that is arranged to substantially cross the laser beam in a laser irradiation apparatus that irradiates an irradiation target with a linear cross section being deformed. And a plurality of transparent glass plates which are arranged in parallel on the optical path of the laser beam transmitted through the λ / 2 polarizer plate and the remaining laser beam and which are sequentially elongated by a length longer than the coherent length of the laser beam. And two sets of optical path correction lenses.

【0008】上記構成に加え本発明のレーザ照射装置の
光路補正レンズを構成する透明ガラス板の幅はホモジナ
イザを構成するシリンドリカルレンズの幅と等しくす
る。
In addition to the above configuration, the width of the transparent glass plate forming the optical path correction lens of the laser irradiation apparatus of the present invention is made equal to the width of the cylindrical lens forming the homogenizer.

【0009】上記構成に加え本発明のレーザ照射装置
は、両光路補正レンズの透明ガラス板を上面から見てレ
ーザビームの中央から端に向かって短くなるようにピラ
ミッド型に配置してもよい。
In addition to the above configuration, the laser irradiation apparatus of the present invention may be arranged in a pyramid shape such that the transparent glass plates of both optical path correction lenses become shorter from the center to the end of the laser beam when viewed from above.

【0010】上記構成に加え本発明のレーザ照射装置
は、一方の光路補正レンズの透明ガラス板の長さをレー
ザビーム中央から端に向かって短くなるように配置し、
他方の光路補正レンズの透明ガラス板の長さをレーザビ
ーム中央から端に向かって長くなるように配置してもよ
い。
In addition to the above configuration, the laser irradiation apparatus of the present invention is arranged such that the length of the transparent glass plate of one of the optical path correction lenses becomes shorter from the center of the laser beam to the end thereof.
The transparent glass plate of the other optical path correction lens may be arranged such that the length thereof increases from the center of the laser beam toward the end.

【0011】本発明のレーザ照射方法は、レーザ光源か
ら出射された円形断面形状のレーザビームを複数のシリ
ンドリカルレンズからなるホモジナイザとレンズ系とを
用いて直線断面形状に変形して照射対象物に照射するレ
ーザ照射方法において、レーザ光源から円形断面形状で
直線偏光のレーザビームを出射させ、そのレーザビーム
の半分をλ/2偏光子板に透過させて電場方向について
90度回転させ、残りの半分のレーザビームと共にレー
ザビームのコヒーレント長より長い長さ分だけ順次長く
した複数の透明ガラス板からなる二組の光路補正レンズ
を透過させてホモジナイザに入射させるものである。
According to the laser irradiation method of the present invention, a laser beam having a circular cross-sectional shape emitted from a laser light source is deformed into a linear cross-sectional shape by using a homogenizer composed of a plurality of cylindrical lenses and a lens system to irradiate an irradiation target. In the laser irradiation method, a linearly polarized laser beam having a circular cross-sectional shape is emitted from a laser light source, half of the laser beam is transmitted through a λ / 2 polarizer plate, rotated by 90 degrees in the direction of an electric field, and the other half is irradiated. The laser beam is transmitted through two sets of optical path correction lenses composed of a plurality of transparent glass plates sequentially longer by a length longer than the coherent length of the laser beam, and is incident on the homogenizer.

【0012】本発明によれば、直線偏光のレーザビーム
の半分をλ/2偏光子板で電場方向について90度回転
させることにより、元のレーザビーム、すなわち残りの
レーザビームと干渉しない。これら互いに干渉しない2
種類のビームをP偏光ビームとS偏光ビームとすると、
それぞれ独立した光路補正レンズに入射し、複数の透明
ガラス板の数からなるP偏光ビーム群とS偏光ビーム群
になる。それぞれのビーム群の中では光路補正レンズの
効果により干渉がなくなり、P偏光ビーム群とS偏光ビ
ーム群との間では偏光成分が90度異なることにより干
渉が起こらないので、全体としてレーザビーム同士の干
渉がないレーザビームとなる。
According to the present invention, half of the linearly polarized laser beam is rotated by 90 degrees in the direction of the electric field by the λ / 2 polarizer plate so that it does not interfere with the original laser beam, that is, the remaining laser beam. These do not interfere with each other 2
When the types of beams are a P-polarized beam and an S-polarized beam,
The light enters the independent optical path correction lenses, and becomes a P-polarized beam group and an S-polarized beam group composed of a plurality of transparent glass plates. In each of the beam groups, interference is eliminated by the effect of the optical path correction lens, and interference does not occur between the P-polarized beam group and the S-polarized beam group because the polarization components differ by 90 degrees. The laser beam has no interference.

【0013】このようなレーザビーム同士の干渉がない
レーザビームをホモジナイザとレンズ系とを透過させる
ことにより、均一な光強度の線状ビームを得ることがで
きる。完全に干渉を消すためには光路補正レンズを構成
する透明ガラス板の幅をホモジナイザを構成するシリン
ドリカルレンズの幅に等しくしなければならない。
By transmitting such a laser beam having no interference between laser beams through the homogenizer and the lens system, a linear beam having a uniform light intensity can be obtained. In order to completely eliminate the interference, the width of the transparent glass plate forming the optical path correction lens must be equal to the width of the cylindrical lens forming the homogenizer.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1(a)は本発明のレーザ照射方法を適
用したレーザ照射装置の一実施の形態を示す平面図であ
り、図1(b)は図1(a)に示したレーザ照射装置か
ら出射されるレーザ光の断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of a laser irradiation apparatus to which the laser irradiation method of the present invention is applied, and FIG. 1B is a plan view showing the laser irradiation apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a laser beam emitted from a laser beam.

【0016】このレーザ照射装置20は、円形断面形状
で直線偏光のレーザビーム21を出射するレーザ光源
(例えばYAG第二高調波レーザ)22と、レーザビー
ム21の幅を広げるエキスパンダ23と、エキスパンダ
23で拡幅されたレーザビーム24を略半分横切るよう
に配置されたλ/2偏光子板25と、λ/2偏光子板2
5を透過したレーザビーム26と残りのレーザビーム2
7との光路上に並列に配置された二組の光路補正レンズ
28、29と、光路補正レンズ28、29を透過したレ
ーザビーム30、31を分割して混合するホモジナイザ
32と、ホモジナイザ32を透過したレーザビーム33
を集光するコンデンサレンズ34と、コンデンサレンズ
34で集光されたレーザビーム35の幅を広げる重ね合
わせレンズ系前群36と、重ね合わせレンズ系前群36
で拡幅されたレーザビーム37を線形状にする重ね合わ
せレンズ系後群38と、線形状のレーザビーム39を短
軸方向に集光する短軸方向集光レンズ40とで構成され
ている。
The laser irradiation device 20 includes a laser light source (for example, a YAG second harmonic laser) 22 for emitting a linearly polarized laser beam 21 having a circular cross section, an expander 23 for expanding the width of the laser beam 21, and an expander 23. A λ / 2 polarizer plate 25 and a λ / 2 polarizer plate 2 arranged so as to cross substantially half the laser beam 24 widened by the panda 23.
5 and the remaining laser beam 2
7, two sets of optical path correction lenses 28 and 29 arranged in parallel on the optical path, laser beams 30 and 31 transmitted through the optical path correction lenses 28 and 29 are divided and mixed, and a homogenizer 32 is transmitted through the homogenizer 32. Laser beam 33
A condenser lens 34 for condensing the laser beam, a superposition lens system front group 36 for expanding the width of the laser beam 35 condensed by the condenser lens 34, and a superposition lens system front group 36.
And a short axis direction condensing lens 40 for condensing the linear laser beam 39 in the short axis direction.

【0017】図2は図1に示したレーザ照射装置に用い
られる光路補正レンズ周辺の平面図である。
FIG. 2 is a plan view around the optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus shown in FIG.

【0018】λ/2偏光子板25は入射したレーザビー
ムの偏光(電場方向)を90度回転させる光部品であ
り、例えばYAGレーザからのレーザビームがP偏光の
場合にはS偏光として出射するものである。λ/2偏光
子板25の幅Wpは光路補正レンズ28の幅より大きけ
ればよい。尚、λ/2偏光子板25は図では光路補正レ
ンズ28の入射側に配置されているが、光路補正レンズ
29の入射側に配置してもよい。
The λ / 2 polarizer plate 25 is an optical component for rotating the polarization (electric field direction) of the incident laser beam by 90 degrees. For example, when the laser beam from the YAG laser is P-polarized, it is emitted as S-polarized light. Things. The width Wp of the λ / 2 polarizer plate 25 may be larger than the width of the optical path correction lens 28. Although the λ / 2 polarizer plate 25 is disposed on the incident side of the optical path correction lens 28 in the drawing, it may be disposed on the incident side of the optical path correction lens 29.

【0019】光路補正レン28はP偏光を透過させるた
めの光部品であり、光路補正レンズ29はS偏光を透過
させるための光部品である。光路補正レンズ28はレー
ザビームのコヒーレント長よりも長い長さ分だけ順次長
くした複数の透明ガラス板28a、28b、28c、2
8dを並列に接合した光部品である。同様に光路補正レ
ンズ29はレーザビームのコヒーレント長よりも長い長
さ分だけ順次長くした複数の透明ガラス板29a、29
b、29cを並列に接合した光部品である。
The optical path correction lens 28 is an optical component for transmitting P-polarized light, and the optical path correction lens 29 is an optical component for transmitting S-polarized light. The optical path correction lens 28 includes a plurality of transparent glass plates 28a, 28b, 28c, and 2 that are sequentially elongated by a length longer than the coherent length of the laser beam.
8d are optical components joined in parallel. Similarly, the optical path correction lens 29 includes a plurality of transparent glass plates 29a and 29 sequentially elongated by a length longer than the coherent length of the laser beam.
b, 29c are optical components joined in parallel.

【0020】これらの光路補正レンズ28、29は、レ
ーザビームの光路内に、光路に平行に配置されており、
各透明ガラス板28a〜28d、29a〜29c内をレ
ーザビームがn本に分割されて透過するようになってい
る。各光路補正レンズ28、29を構成する透明ガラス
板28a〜28d、29a〜29cは中央から端に向か
って短くなるようにピラミッド型に配置されている。光
路補正レンズ28、29を構成する透明ガラス板28a
〜28d、29a〜29cの幅Mはホモジナイザ31を
構成するシリンドリカルレンズの幅Wcに等しくなって
いる。
These optical path correction lenses 28 and 29 are arranged in the optical path of the laser beam in parallel with the optical path.
Each of the transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c is divided into n laser beams and transmitted therethrough. The transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c constituting each of the optical path correction lenses 28 and 29 are arranged in a pyramid shape so as to become shorter from the center toward the ends. Transparent glass plate 28a constituting optical path correction lenses 28 and 29
To 28d and 29a to 29c are equal to the width Wc of the cylindrical lens constituting the homogenizer 31.

【0021】尚、Xは光路差(透明ガラス長)を示して
いる。
X indicates an optical path difference (transparent glass length).

【0022】図1(a)に示すYAGレーザ22からの
レーザビーム21は水平方向に出射されるので、照射対
象物の上面に照射する場合には、線状に変形されたレー
ザビームを反射鏡を用いて下方向に折り曲げて照射対象
物に照射してもよい。
Since the laser beam 21 from the YAG laser 22 shown in FIG. 1A is emitted in the horizontal direction, when irradiating the upper surface of the irradiation object, the linearly deformed laser beam is reflected by a reflecting mirror. And may be bent downward to irradiate the irradiation target.

【0023】このレーザ照射装置20が作動すると、Y
AGレーザ22からP偏光のレーザビーム21が出射さ
れる。細い外径(例えば数mm)のレーザビーム21は
エキスパンダ23によりホモジナイザ32の幅(例えば
数十mm)まで広げられる。拡幅された直線偏光のレー
ザビーム24のうち半分はλ/2偏光子板25に入射す
る。λ/偏光子板25を透過したレーザビームは偏光
(電場方向)が90度回転されてS偏光のレーザビーム
26となる。このS偏光のレーザビーム26は、元のレ
ーザビーム24、すなわち残りのレーザビーム27とは
偏光が90度異なるので互いに干渉しない。これら互い
に干渉しない2種類のレーザビーム26、27はそれぞ
れP偏光用の光路補正レンズ28及びS偏光用の光路補
正レンズ29に入射する。光路補正レンズ28を透過す
るビーム26は光路補正レンズ28にあるガラスの数の
ビーム本数からなるビーム束30となり、ホモジナイザ
32に入射する。このとき、ガラスの長さ分だけ光路が
長くなり、それぞれのビームはコヒーレント長より長い
距離の光路差が生じるので、コヒーレント性の影響がな
くなり、ビームは互いに干渉しなくなる。
When the laser irradiation device 20 operates, Y
A P-polarized laser beam 21 is emitted from the AG laser 22. The laser beam 21 having a small outer diameter (for example, several mm) is expanded by the expander 23 to the width of the homogenizer 32 (for example, several tens mm). Half of the widened linearly polarized laser beam 24 enters the λ / 2 polarizer plate 25. The laser beam transmitted through the λ / polarizer plate 25 is rotated by 90 degrees in polarization (electric field direction) to become an S-polarized laser beam 26. The S-polarized laser beam 26 does not interfere with the original laser beam 24, that is, the remaining laser beam 27, because the polarization is different by 90 degrees. These two types of laser beams 26 and 27 that do not interfere with each other are incident on an optical path correction lens 28 for P polarization and an optical path correction lens 29 for S polarization, respectively. The beam 26 transmitted through the optical path correction lens 28 becomes a beam bundle 30 composed of the number of glass beams in the optical path correction lens 28, and is incident on the homogenizer 32. At this time, the optical path becomes longer by the length of the glass, and an optical path difference is generated between the respective beams at a distance longer than the coherent length.

【0024】同様に、光路補正レンズ29を透過するビ
ーム27は光路補正レンズ29にあるガラスの数のビー
ム本数からなるビーム束31となり、ホモジナイザ32
に入射する。レーザビーム26、27は互いに干渉しな
いので、ビーム束30、31も互いに干渉しない。
Similarly, the beam 27 transmitted through the optical path correction lens 29 becomes a beam bundle 31 consisting of the number of glasses in the optical path correction lens 29, and a homogenizer 32
Incident on. Since the laser beams 26 and 27 do not interfere with each other, the beam bundles 30 and 31 also do not interfere with each other.

【0025】このようなレーザビーム同士の干渉がない
レーザビーム30、31をホモジナイザ32に透過さ
せ、コンデンサレンズ7、重ね合わせレンズ系前群9、
重ね合わせレンズ系後群11、短軸方向集光レンズ13
からなるレンズ系を透過させることにより均一な光強度
の線状ビームを得ることができる。
The laser beams 30, 31 having no interference between the laser beams are transmitted through the homogenizer 32, and the condenser lens 7, the superimposing lens system front group 9,
Superposition lens system rear group 11, short axis direction condensing lens 13
A linear beam having a uniform light intensity can be obtained by transmitting through a lens system consisting of

【0026】ここで、本レーザ照射装置20に用いられ
た2組の光路補正レンズ28、29は全体でピラミッド
型の形状を有しているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、各光路補正レンズ28、29内で透明ガラ
ス板28a〜28d、29a〜29cの配置を置き換え
てもよい。
Here, the two sets of optical path correction lenses 28 and 29 used in the laser irradiation apparatus 20 have a pyramid shape as a whole, but the present invention is not limited to this. The arrangement of the transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c may be replaced in each of the optical path correction lenses 28 and 29.

【0027】図3は本発明のレーザ照射装置に用いられ
る光路補正レンズ周辺の変形例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a modification around the optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus of the present invention.

【0028】図2に示した光路補正レンズとの相違点
は、透明ガラス板28a〜28d、29a〜29cを鋸
歯形状に配置した点である。
The difference from the optical path correction lens shown in FIG. 2 is that the transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c are arranged in a sawtooth shape.

【0029】すなわち、この光路補正レンズは、S偏光
用の光路補正レンズ28と、透明ガラス板29a〜29
cをレーザビームの中央から端に向かって長くなるよう
に配置したP偏光用の光路補正レンズ290とを接合し
たものである。
That is, this optical path correction lens is composed of an optical path correction lens 28 for S-polarized light and transparent glass plates 29a-29.
c is joined to an optical path correction lens 290 for P-polarization, which is arranged so as to be longer from the center to the end of the laser beam.

【0030】このような光路補正レンズ28、290を
用いても図2に示した光路補正レンズと同様の効果が得
られる。
The same effect as the optical path correction lens shown in FIG. 2 can be obtained by using such optical path correction lenses 28 and 290.

【0031】図4は本発明のレーザ照射装置に用いられ
る光路補正レンズ周辺の他の変形例を示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view showing another modification around the optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus of the present invention.

【0032】図2に示した光路補正レンズとの相違点
は、透明ガラス板28a〜28d、29a〜29cを平
行四辺形状に配置した点である。
The difference from the optical path correction lens shown in FIG. 2 is that the transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c are arranged in a parallelogram.

【0033】すなわち、この光路補正レンズは、S偏光
用の光路補正レンズ28と、透明ガラス板29a〜29
cをレーザビームの端から中央に向かって長くなるよう
に配置したP偏光用の光路補正レンズ291とを接合し
たものである。
That is, this optical path correction lens is composed of an optical path correction lens 28 for S-polarized light and transparent glass plates 29a-29.
The optical path correction lens 291 for P-polarized light, which is arranged so that c becomes longer from the end of the laser beam toward the center, is joined.

【0034】このような光路補正レンズ28、291を
用いても図2に示した光路補正レンズと同様の効果が得
られる。
The same effects as those of the optical path correction lens shown in FIG. 2 can be obtained by using such optical path correction lenses 28 and 291.

【0035】なお、本実施の形態では、λ/2偏光子板
25は光路補正レンズ28の最も長い透明ガラス板28
dの入射端面を覆うような位置に配置されているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、λ/2偏光子板
25の側面25aが破線Lで示す位置、すなわち最も長
い透明ガラス板28dの入射端面上にあればよい。ま
た、全透明ガラス板28a〜28d、29a〜29cの
数は7本であるが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、透明ガラス板の数が8本以上であってもよく、6
本以下であってもよい。
In this embodiment, the λ / 2 polarizer plate 25 is the longest transparent glass plate 28 of the optical path correcting lens 28.
However, the present invention is not limited to this, and the side surface 25a of the λ / 2 polarizer plate 25 is indicated by a broken line L, that is, the longest transparent glass. What is necessary is just to be on the entrance end face of the plate 28d. In addition, the number of all transparent glass plates 28a to 28d and 29a to 29c is seven, but the present invention is not limited to this, and the number of transparent glass plates may be eight or more.
It may be less than this.

【0036】ところで、本発明はλ/2偏光子板25と
2組の光路補正レンズ28、29とを用いてレーザビー
ム同士の干渉を防止するものであるが、λ/2偏光子板
25を用いずにレーザビームのコヒーレント長よりも長
い長さ分だけ順次長くした複数の透明ガラス板41a〜
41gを配置した光路補正レンズ41だけでレーザビー
ム同士の干渉を防止することが用いることが考えられる
(図5参照)。
The present invention uses the λ / 2 polarizer plate 25 and two sets of optical path correction lenses 28 and 29 to prevent interference between laser beams. A plurality of transparent glass plates 41a to 41g sequentially extended by a length longer than the coherent length of the laser beam without using
It is conceivable to use only the optical path correction lens 41 provided with 41g to prevent interference between laser beams (see FIG. 5).

【0037】しかしながら、このような光路補正レンズ
41だけでレーザビーム同士の干渉を防止しようとする
場合、光路補正レンズ41の長さX×nが図2に示した
光路補正レンズ28、29の長さX×n/2の約2倍と
なってしまう。これに対して本発明のレーザ照射装置は
図5に示した光路補正レンズ41の半分の長さでよいと
いう格別な効果を奏するものである。
However, when it is intended to prevent interference between laser beams only by such an optical path correction lens 41, the length X × n of the optical path correction lens 41 is set to the length of the optical path correction lenses 28 and 29 shown in FIG. It is about twice as large as X × n / 2. On the other hand, the laser irradiation apparatus of the present invention has a special effect that the length of the optical path correction lens 41 shown in FIG.

【0038】尚、図5は本発明の前提となったレーザ照
射装置に用いられる光路補正レンズの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus on which the present invention is based.

【0039】以上において、本発明によればλ/2偏光
子板と2組の光路補正レンズとを用いることにより、コ
ヒーレント性の高いレーザ光源を用いても照射対象物を
均一に照射することができる。
As described above, according to the present invention, by using a λ / 2 polarizer plate and two sets of optical path correction lenses, it is possible to uniformly irradiate an irradiation target even with a laser light source having high coherence. it can.

【0040】尚、レーザ光源から出射されるレーザビー
ムが線偏光でない場合(例えば円偏光)にはレーザ光源
の出射側にTFP(Thin Film Polari
zer:薄膜偏光素子、垂直偏光及び水平偏光のうちい
ずれか一方の偏光を反射し他方の偏光を透過する素子)
板を配置して線偏光のレーザビームのみ出射するように
すればよい。
When the laser beam emitted from the laser light source is not linearly polarized light (for example, circularly polarized light), TFP (Thin Film Polari) is provided on the emission side of the laser light source.
zer: a thin-film polarizing element, an element that reflects one of polarized light of vertical polarized light and horizontal polarized light and transmits the other polarized light)
What is necessary is just to arrange | position a board | plate and to make it emit only a linearly polarized laser beam.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0042】コヒーレント性の高いレーザ光源を用いて
も照射対象物を均一に照射できるレーザ照射装置及びレ
ーザ照射方法の提供を実現することができる。
It is possible to provide a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method that can uniformly irradiate an irradiation target even when a laser light source having high coherence is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明のレーザ照射方法を適用したレ
ーザ照射装置の一実施の形態を示す平面図であり、
(b)は(a)に示したレーザ照射装置から出射される
レーザ光の断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of a laser irradiation apparatus to which a laser irradiation method of the present invention is applied,
FIG. 2B is a cross-sectional view of a laser beam emitted from the laser irradiation device shown in FIG.

【図2】図1に示したレーザ照射装置に用いられる光路
補正レンズ周辺の平面図である。
FIG. 2 is a plan view around an optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus shown in FIG.

【図3】本発明のレーザ照射装置に用いられる光路補正
レンズ周辺の変形例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a modification around an optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus of the present invention.

【図4】本発明のレーザ照射装置に用いられる光路補正
レンズ周辺の他の変形例を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing another modified example of the vicinity of the optical path correction lens used in the laser irradiation apparatus of the present invention.

【図5】本発明の前提となったレーザ照射装置に用いら
れる光路補正レンズの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an optical path correction lens used in a laser irradiation device on which the present invention is based.

【図6】(a)は従来のレーザ照射方法を適用したレー
ザ照射装置の平面図であり、(b)は(a)に示したレ
ーザ照射装置から出射されるレーザ光の断面図である。
6A is a plan view of a laser irradiation apparatus to which a conventional laser irradiation method is applied, and FIG. 6B is a cross-sectional view of laser light emitted from the laser irradiation apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20 レーザ照射装置 2、5、7 、9 、12、13レーザビーム 3、22 レーザ光源 4、23 エキスパンダ 6、32 ホモジナイザ 8、34 コンデンサレンズ 10、36 重ね合わせレンズ系前群 12、38 重ね合わせレンズ系後群 14、40 短軸方向集光レンズ 25 λ/2偏光子板 28、29 光路補正レンズ 1,20 Laser irradiation device 2,5,7,9,12,13 Laser beam 3,22 Laser light source 4,23 Expander 6,32 Homogenizer 8,34 Condenser lens 10,36 Superposition lens system front group 12,38 Superposition lens system rear group 14, 40 Short axis direction condensing lens 25 λ / 2 polarizer plate 28, 29 Optical path correction lens

フロントページの続き (72)発明者 河口 紀仁 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 正木 みゆき 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 芳之内 淳 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 2H099 AA17 BA09 CA08 CA11 4E068 CB10 CD05 CD08 CD13 Continued on the front page (72) Inventor Kino Kawaguchi 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Miyuki 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Atsushi Yoshinouchi 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center F-term (reference) 2H099 AA17 BA09 CA08 CA11 4E068 CB10 CD05 CD08 CD13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光源から出射された円形断面形状
のレーザビームを複数のシリンドリカルレンズからなる
ホモジナイザとレンズ系とを用いて直線断面形状に変形
して照射対象物に照射するレーザ照射装置において、円
形断面形状で直線偏光のレーザビームを出射するレーザ
光源と、上記レーザビームを略半分横切るように配置さ
れたλ/2偏光子板と、該λ/2偏光子板を透過したレ
ーザビームと残りのレーザビームとの光路上に並列に配
置され上記レーザビームのコヒーレント長よりも長い長
さ分だけ順次長くした複数の透明ガラス板からなる二組
の光路補正レンズとを備えたことを特徴とするレーザ照
射装置。
1. A laser irradiation apparatus for irradiating a laser beam having a circular cross section emitted from a laser light source into a linear cross section using a homogenizer composed of a plurality of cylindrical lenses and a lens system, and irradiating an irradiation target with the laser beam. A laser light source that emits a linearly polarized laser beam having a circular cross-sectional shape, a λ / 2 polarizer plate disposed so as to substantially cross the laser beam, a laser beam transmitted through the λ / 2 polarizer plate, and the rest And two sets of optical path correction lenses comprising a plurality of transparent glass plates which are arranged in parallel on the optical path with the laser beam and are sequentially elongated by a length longer than the coherent length of the laser beam. Laser irradiation device.
【請求項2】 上記光路補正レンズを構成する透明ガラ
ス板の幅は上記ホモジナイザを構成するシリンドリカル
レンズの幅に等しい請求項1に記載のレーザ照射装置。
2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein a width of the transparent glass plate forming the optical path correction lens is equal to a width of a cylindrical lens forming the homogenizer.
【請求項3】 両光路補正レンズの透明ガラス板を上記
レーザビームの中央から端に向かって短くなるようにピ
ラミッド型に配置した請求項1または2に記載のレーザ
照射装置。
3. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the transparent glass plates of both optical path correction lenses are arranged in a pyramid shape so as to be shorter from the center of the laser beam toward the end.
【請求項4】 一方の光路補正レンズの透明ガラス板の
長さを上記レーザビーム中央から端に向かって短くなる
ように配置し、他方の光路補正レンズの透明ガラス板の
長さを上記レーザビーム中央から端に向かって長くなる
ように配置した請求項1または2に記載のレーザ照射装
置。
4. The transparent glass plate of one of the optical path correction lenses is arranged so that the length of the transparent glass plate becomes shorter from the center of the laser beam to the end, and the length of the transparent glass plate of the other optical path correction lens is set to be shorter than that of the laser beam. The laser irradiation device according to claim 1, wherein the laser irradiation device is arranged so as to be longer from a center to an end.
【請求項5】 レーザ光源から出射された円形断面形状
のレーザビームを複数のシリンドリカルレンズからなる
ホモジナイザとレンズ系とを用いて直線断面形状に変形
して照射対象物に照射するレーザ照射方法において、レ
ーザ光源から円形断面形状で直線偏光のレーザビームを
出射させ、そのレーザビームの半分をλ/2偏光子板に
透過させて電場方向について90度回転させ、残りの半
分のレーザビームと共に上記レーザビームのコヒーレン
ト長より長い長さ分だけ順次長くした複数の透明ガラス
板からなる二組の光路補正レンズを透過させて上記ホモ
ジナイザに入射させることを特徴とするレーザ照射方
法。
5. A laser irradiation method for deforming a laser beam having a circular cross section emitted from a laser light source into a linear cross section using a homogenizer including a plurality of cylindrical lenses and a lens system and irradiating an irradiation target with the laser beam. A laser beam of linearly polarized light having a circular cross section is emitted from a laser light source, half of the laser beam is transmitted through a λ / 2 polarizer plate, rotated by 90 degrees in the direction of the electric field, and the laser beam is emitted together with the other half of the laser beam. A laser irradiation method characterized by transmitting through two sets of optical path correction lenses composed of a plurality of transparent glass plates sequentially longer by a length longer than the coherent length of the above and entering the homogenizer.
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