CN103529507A - 偏振光相位差板以及激光加工机 - Google Patents

偏振光相位差板以及激光加工机 Download PDF

Info

Publication number
CN103529507A
CN103529507A CN201310261976.XA CN201310261976A CN103529507A CN 103529507 A CN103529507 A CN 103529507A CN 201310261976 A CN201310261976 A CN 201310261976A CN 103529507 A CN103529507 A CN 103529507A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarized light
laser
diffraction grating
polarizer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310261976.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103529507B (zh
Inventor
船冈幸治
吉冈淑江
曾田真之介
泷川靖弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013066202A external-priority patent/JP5936574B2/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN103529507A publication Critical patent/CN103529507A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103529507B publication Critical patent/CN103529507B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1833—Diffraction gratings comprising birefringent materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种制作容易且远红外光的透过光量损失少的透过型的偏振光相位差板以及使用了该偏振光相位差板的激光加工机。偏振光相位差板（100），在基板（102）的至少一方的主面上，由与基板（102）相同的材料形成排列了多个凸部（103）的具有一定的周期P的衍射光栅，利用衍射光栅的构造性双折射。衍射光栅的周期P在入射光的波长为λ、基板材料的折射率为n时，满足P＜λ/n。凸部（103）的截面形状从其底部到顶部形成为锥形状（106）。作为基板材料使用ZnS。

Description

偏振光相位差板以及激光加工机
技术领域
本发明涉及利用了由微小的周期构造产生的结构双折射的远红外光用的偏振光相位差板。另外，本发明涉及使用了该偏振光相位差板的激光(laser)加工机。
背景技术
作为对印制电路(print)基板等被加工物进行开孔加工等加工的以往的激光加工机，公知具有以下结构的激光加工机。将1束激光用第1偏振光分光器(beam splitter)分支为2束激光，一束激光经过反射镜(mirror)，而另一束激光通过第1检流计式扫描器(galvanometer scanner)在YZ这2个轴向上扫描，将2束激光导向第2偏振光分光器，然后用第2检流计式扫描器在XY这2个轴向上扫描，对XY工作台(stage)上的被加工物进行加工。在此，构成如下光路：透过了第1偏振光分光器的激光被第2偏振光分光器反射，另一方面，被第1偏振光分光器反射了的激光透过第2偏振光分光器。该激光加工机通过使2束激光分别进行扫描，能够同时对2个部位进行加工（例如参照专利文献1）。另外，这样的激光加工机的光源使用二氧化碳气体(gas)激光的情况是主流。
但是，在上述以往的激光加工机中，照射于被加工物的2束激光为彼此的偏振光方向以90°不同的直线偏振光，所以根据被加工物的材质的不同，存在由激光的直线偏振光成分导致加工孔成为椭圆的课题。另外，存在根据由哪束激光加工，而使得椭圆加工孔的长轴方向不同的课题。像这样加工孔变为椭圆的现象在被加工物为铜箔的情况下显著。
为了应对这样的课题，考虑了在第2偏振光分光器与检流计(galvanometer)之间的光路插入市场上销售的反射型的相位差板来进行圆偏振光化，但是，第1检流计式扫描器从Fθ透镜(lens)偏离折回光路的量，所以用第1检流计式扫描器能够扫描的范围变小。另外，透镜像差变大、加工品质恶化。
因此，希望通过设置透过型的偏振光相位差板，来将直线偏振光的激光圆偏振光化或椭圆偏振光化。作为偏振光相位差板，已知利用由微小的周期构造产生的结构双折射的偏振光相位差板（例如，专利文献2～4等）。尤其是，在专利文献2、3中，将凸部设为锥(taper)形，抑制菲涅耳(Fresnel)反射。在专利文献4中，作为基板材料使用能够使远红外光透过的硒化锌（ZnSe），在表面使用YF3，由此降低菲涅耳反射。
在制造利用了材料的双折射特性的偏振光相位差板的情况下，作为能够使远红外光透过的材料，可举出硫化镉（CdS）。
【专利文献1】国际公开第2003/082510号
【专利文献2】日本特开2007－178793号公报
【专利文献3】日本特开2005－044429号公报
【专利文献4】日本特开2011－232551号公报
【专利文献5】日本特开2006－258914号公报
【专利文献6】日本特开2008－096892号公报
【专利文献7】日本特开2008－279597号公报
【专利文献8】日本特开2006－323059号公报
【专利文献9】日本特开2005－177788号公报
但是，硫化镉会因酸的混入而产生有毒的硫化氢，所以从制造场所、使用场所的环境对策的观点来看难以处理。
另外，在专利文献2中作为基板材料使用热塑性树脂，在专利文献3中作为基板材料使用玻璃(glass)，所以这些材料都吸收远红外光。
在专利文献4中，使用ZnSe，所以在加工时产生有毒气体。因此需要特殊的废弃设备，不能容易地进行加工。另外，层叠在表面的YF3，的吸收率高，所以在使高能量(energy)激光透过的情况下，由于吸收而温度上升，导致产生热透镜。热透镜是指如下现象，即，由于吸收而温度上升，光学元件内产生温度分布，产生透镜效果。在激光加工机的情况下，若产生热透镜，则导致光束(beam)的聚光点从被加工物表面偏离、加工品质恶化的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种制作容易且远红外光的透过光量损失少的透过型的偏振光相位差板。
另外，本发明的目的在于，提供一种激光加工机，在将1束激光分支为2束激光并对2个部位同时进行加工的方式中，能够形成正圆状的加工孔。
为了达成上述目的，本发明的一个方案是一种偏振光相位差板，在基板的至少一方的主面上，由与基板相同且单一的材料形成排列了多个凸部的具有一定的周期P的衍射光栅，所述偏振光相位差板利用所述衍射光栅的结构性双折射，其特征在于，所述衍射光栅的周期P，在入射光的波长为λ、基板材料的折射率为n时满足P＜λ/n，
所述凸部的截面形状从其底部到顶部形成为锥形，
作为基板材料使用ZnS。
在本发明中，优选在所述凸部的顶部形成有与基板的主面平行的平坦部。
在本发明中，优选在基板的两面分别形成有所述衍射光栅。
在本发明中，优选层叠了多个上述偏振光相位差板。
在本发明中，优选上述偏振光相位差板以衍射光栅的凸部相对的方式层叠。
在本发明中，优选衍射光栅的凸部是通过干蚀刻(dry etching)加工出的。
另外，本发明的另一个方案是一种激光加工机，通过第1偏振光分光器将从1个激光振荡器射出的激光分支成2束直线偏振光激光，用第2偏振光分光器将该2束直线偏振光激光汇集并使其射入到检流计式扫描器的反射镜，用检流计式扫描器进行扫描并照射于被加工物，对该被加工物的预定位置进行开孔加工，
该激光加工机的特征在于，在第2偏振光分光器与检流计式扫描器之间设有上述的偏振光相位差板。
根据本发明，能够得到远红外光的透过光量损失少的透过型的偏振光相位差板。另外，在利用了这样的偏振光相位差板的激光加工机中，能够实现品质高的激光加工。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的偏振光相位差板的立体图。
图2是表示偏振光相位差板的加工顺序的截面图。
图3是表示本发明的实施方式2的偏振光相位差板的截面图。
图4是表示本发明的实施方式3的偏振光相位差板的截面图。
图5是表示装载有本发明的偏振光相位差板的激光加工机的一个例子的构成图。
附图标记说明
1 激光振荡器、2 激光、3 延迟器、5 反射镜、
6 第1偏振光分光器、7、8 激光、
9 第2偏振光分光器、10 fθ透镜、
11 第1检流计式扫描器、12 第2检流计式扫描器、
13 被加工物、14 XY工作台、
100 偏振光相位差板、102 基板、103 凸部、104 上部平坦部、
105 底部平坦部、106 锥形、110 掩模、
111 凸部的长度方向。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的偏振光相位差板的立体图。偏振光相位差板100包括基板102和衍射光栅，所述衍射光栅在基板102的至少一方的主面上由与基板102相同且单一的材料形成。衍射光栅通过如下方式构成，即，与x方向平行地呈直线状延伸的多个凸部103沿着y方向以一定的周期P排列。
在光沿着z方向朝向这样的衍射光栅射入的情况下，与x方向的偏振光成分（TE偏振光）有关的有效折射率和与y方向的偏振光成分（TM偏振光）有关的有效折射率互不相同，产生所谓的构造性双折射。结果，在TE偏振光与TM偏振光之间产生传播速度差，相应于与该传播速度差对应的相位差（延迟(retardation)）而产生椭圆偏振光。在将该相位差设定为π/2的情况下，衍射光栅具有与将直线偏振光变换为圆偏振光、或将圆偏振光变换为直线偏振光的四分之一波长板同等的功能。另外，在将相位差设定为π的情况下，衍射光栅具有与将TE偏振光变换为TM偏振光、或将TM偏振光变换为TE偏振光的二分之一波长板同等的功能。
这样的衍射光栅的准确的延迟以及透过率，已知能够通过作为严密的电磁解析法的一种的RCWA法（严格耦合波法）大致准确地计算出。
在这样的微小周期构造中，入射光不衍射而作为“0次光”保持原样地透过的条件是周期P满足下述的式（1）的情况。
P＜λ／（max［n，ni］＋nj·sinΦmax）      …（1）
其中，λ是所使用的光的波长，Φ是光相对于偏振光相位差板的入射角度。另外，n是构成偏振光相位差板的基材的折射率，ni是入射侧的介质（空气）的折射率。由式（1）可知，若满足P＜λ/n，则即使是Φ＝0°的垂直入射光，也能够防止高次衍射光的损失。
凸部103的截面形状形成为从其底部到顶部以角度θ倾斜的锥形106。另外，在θ＝0°的情况下，成为没有锥度的片(lamellar)状。在凸部103的顶部形成有相对于基板102的主面平行的上部平坦部104。在凸部103的底部，以介于其与相邻的凸部103之间的方式，形成与基板102的主面平行的底部平坦部105。
接着，说明基板材料。作为供远红外光透过的代表性材料，并且作为加工时不会产生有毒物质的比较容易处理的材料，有锗（Ge，折射率n＝4.004）。下述表1示出了作为基板材料使用Ge时的设计数据(data)的一个例子。计算方法使用RCWA法（严密波结合法）。使用波长设为二氧化碳气体激光的9.29μm，空气的折射率为1。
【表1】
Ge、折射率n=4.004、周期P=2.31
延迟 λ／2 λ／4 λ／8
厚度H[μm] 4.76 2.13 1.60
填充系数 0.530 0.420 0.560
倾斜角度[deg] 79.00 17.50 31.86
凸部平坦部长度L[μm] 0.3 0.3 0.3
纵横比 3.9 2.2 1.2
Te反射率[%] 11.9 11.5 22.8
Tm反射率[%] 0.7 0.4 11.1
凸部103的截面形状为从其底部到顶部以角度θ倾斜的锥形106。图1所示的深度H为0～15[μm]，填充系数(filling factor)f为0～1，锥部的倾斜角度θ在0°～90°的范围内，将这3个参数(parameter)的组合以循环制进行计算，在满足延迟成为目标值、并且凸部103的上部平坦部104的尺寸Lt为0.3mm以上、并且底部平坦部105的尺寸Lｂ为0mm以上的条件的情况下，寻找Te反射率以及Tm反射率的高的一方最小的条件，将其结果示于表1。
填充系数f是凸部103的高度H的一半的位置（H/2）处的、凸部103的宽度W相对于周期P的比率，即，是f＝W/P的值。周期P在P＜λ/n的范围内，作为接近于λ/n的值设为2.31μm。
从表1可知，在作为基板材料使用Ge的情况下，在延迟为λ/2、λ/4、λ/8时，Te反射率远远超过5％，非常高。并且可知，Tm反射率在延迟为λ/8时变高。
通过在凸部103设置倾斜部来降低反射率，这是公知的，但是已知在远红外光中不能充分降低反射率。尤其是，在纵横比小、容易制造的λ/8等低相位差的情况下，Te反射率为20％以上，不足以实际使用。
远红外用材料与可见光用材料（折射率1.5左右）相比，折射率高、菲涅耳反射大、能量利用率低。尤其是相位差越小的相位差板，光栅深度H越浅，所以厚度方向的折射率变化变得急剧、反射率变高，其影响大。
接着，说明作为基板材料使用折射率n为2.2以下的材料、例如硫化锌（ZnS）的情况。使用与表1的Ge的情况相同的方法，对于ZnS寻找反射率最小的条件，其结果示于表2。这时，凸部103的上部平坦部104的尺寸Lt为0.3mm以上。周期P在P＜λ/n的范围内，作为接近于λ/n的值为4.22μm。
【表2】
ZnS、折射率n=2.2、周期P=4.22
延迟 λ／2 λ／4 λ／8
厚度[μm] 15.85 8.68 4.01
填充系数 0.479 0.529 0.460
倾斜角度[deg] 6.20 12.58 22.20
凸部平坦部长度L[μm] 0.3 0.3 0.3
纵横比 7.8 3.9 2.1
Te反射率[%] 0.9 1.1 1.4
Tm反射率[%] 0.4 0.1 0.8
从表2可知，在使用ZnS作为基板材料的情况下，在延迟为λ/2、λ/4、λ/8时，Te反射率以及Tm反射率都为1.4％以下，能够抑制得远远小于使用Ge的情况，能够得到能量利用效率好的远红外光用的相位差板。尤其是在纵横比较小、制造容易的λ/8等低相位差的情况下，Te反射率为1.4％，能够得到足以实用的相位差板。
在这样通过利用构造性双折射的相位差板使远红外光透过的情况下，材料的折射率高的构件多，所以为了抑制其菲涅耳反射，折射率的选择很重要。
另外，关于周期P，根据P＜λ/n的关系，在使用折射率为2.2以下的ZnS的情况下，周期P能够增大到4.22μm左右，具有能够使用磨削机械加工、或者利用了i线步进器(stepper)的光刻(photolithography)和蚀刻(etching)加工而比较容易进行加工的优点。
另外，ZnS加工时不会产生有毒气体，所以不需要特别的废弃物处理设备，能抑制设备投资。
另外，在使用ZnS的情况下，不需要如专利文献4那样在光栅表面设置YF3等层，所以成本降低。另外，ZnS的吸收系数为10－5［1/cm］，而YF3的吸收系数非常高、为10［1/cm］左右，所以通过不使用YF3层，能够防止由于吸收激光而产生热透镜。结果，即使在由于反射率高所以需要高能量的激光的铜箔加工中，也能实现高品质的加工。
接着，说明偏振光相位差板100的制造方法。在此，为了得到在凸部103的顶部设置平坦部104的构造，例示出了使用蚀刻工艺(etchingprocess)进行加工的情况。若在凸部103的顶部设置平坦部104，则在界面处的折射率变化变得不连续且急剧，所以有菲涅耳反射变大的可能，但是ZnS是在供远红外光透过的材料之中折射率比较小的材料，所以即使平坦部104的尺寸Lt为0.3μm左右，反射率也为1.4％以下，比较小，足以使用，这从上述解析结果已经明了。
加工顺序如图2（a）所示，在由ZnS构成的基板102的表面，使用光刻法使光致抗蚀剂(photoresist)形成图案(pattern)，设置与平坦部104的平面形状对应的掩模(mask)110。然后，如图2（ｂ）所示，使用掩模110对基板102进行蚀刻，最后将掩模110除去。
在使用干蚀刻的情况下，其课题是将锥形的角度精度高地加工成目标值。在此，使用成为大致各向同性干蚀刻的离子束铣(ion milling)装置，调整离子束(ion beam)向基板的入射角度，由此进行调整使得锥形的角度成为目标值。用实验确认了能够用该方法加工出表2的λ/8的相位差光栅的截面形状。
另外，也可以取代离子束铣，使用反应离子蚀刻(ion etching)（RIE）等各向异性干蚀刻进行加工。也可以选择蚀刻条件以使得也进行横向蚀刻、换言之进行各向同性的蚀刻，加工出越向上部宽度越窄的正锥形。具体而言，能够通过改变蚀刻气体的流量、压力，从各向异性的蚀刻条件选择出下挖(undercut)大的各向同性的蚀刻条件，由此决定锥角θ。
另一方面，在凸部103的顶部没有平坦部的形状的情况下，需要对锥形状106进行磨削加工，但是激光加工机的光学元件的直径为50mm左右，比较大，所以存在加工时间长、成本高的问题。与此相对，蚀刻加工能够将宽大的面一次就加工完，所以有加工时间短、比较廉价的优点。
实施方式2.
图3是表示本发明的实施方式2的偏振光相位差板的截面图。在实施方式1中，说明了在基板102的单面形成有衍射光栅的情况，但是在本实施方式中，偏振光相位差板100在基板102的两面具有由与基板102相同且单一的材料形成的衍射光栅。
位于基板102的上表面的衍射光栅以及位于基板102的下表面的衍射光栅是凸部103的位置、周期以及锥形相互一致的上下对称形状。通过这样的衍射光栅的两面设置，与单面设置相比，能够使偏振光相位差板100的延迟增加到2倍。
另外，通过作为基板材料使用硫化锌（ZnS），与实施方式1同样，能够得到反射率小、透过光量损失少的透过型的偏振光相位差板。
关于其制造方法，与实施方式1同样，能够使用离子束铣、反应离子蚀刻等干蚀刻。
实施方式3
图4是表示本发明的实施方式3的偏振光相位差板的截面图。在本实施方式中，使用2片实施方式1的偏振光相位差板100，以凸部103彼此相对的方式重合，由此构成层叠型的偏振光相位差板。接合方法可以使用粘接、热粘、机械压接等。
实施方式1的偏振光相位差板100的凸部露出到大气中，所以空气中浮游的异物等会附着到凸部与凸部之间的谷部中。一旦附着了异物，则难以将其去除。在附着有异物的状态下使高能量的激光通过的情况下，异物吸收光，光学元件产生温度分布，导致产生热透镜的问题。
在本实施方式中，将2片偏振光相位差板100以凸部103相对的方式重合，所以凸部103不会与大气接触，能够防止空气中浮游的灰尘等异物附着于凸部。结果，即使在高能量的激光通过的情况下，也能够防止热透镜的产生，能够在激光加工中实现高品质的加工。
另外，在激光通过层叠的偏振光相位差板的情况下，两次通过相同的衍射光栅，能使偏振光相位差板100的延迟增加到2倍。反过来说，在得到与使用1片偏振光相位差板相同的延迟的情况下，1个衍射光栅的延迟为一半就足够了。参照表2可知，延迟越小，则凸部的纵横比越小，所以衍射光栅的制造变得更容易。
以上说明了使用2片单面衍射光栅的偏振光相位差板（图1）进行层叠的例子，但也同样可以使用将3片以上的单面衍射光栅的偏振光相位差板（图1）层叠的结构、将2片以上的两侧衍射光栅的偏振光相位差板（图3）层叠的结构、将单面衍射光栅的偏振光相位差板（图1）和两侧衍射光栅的偏振光相位差板（图3）组合的结构，等等。
实施方式4.
图5是表示装载了本发明的偏振光相位差板的激光加工机的一个例子的结构图。激光加工机与专利文献1相同，为了对印制电路基板等被加工物进行开孔加工等加工，采用将1束激光分为2束激光并对2个部位同时进行加工的方式。
从CO2激光振荡器1输出的直线偏振光激光2通过延迟器(retarder)3转换为圆偏振光，经过反射镜5之后，通过第1偏振光分光器6分支为2束激光。一束激光7通过反射镜5，另一束激光8通过第1检流计式扫描器11而在YZ这2个轴向上扫描。2束激光7、8被导入第2偏振光分光器9而合流，通过第2检流计式扫描器12而在XY这2个轴向上扫描，通过fθ透镜10而聚光，对XY工作台14上的被加工物13进行加工。
构成如下的光路：透过了第1偏振光分光器6的激光7由第2偏振光分光器反射，另一方面，被第1偏振光分光器6反射了激光8透过第2偏振光分光器9。该激光加工机通过使2束激光分别扫描，能够同时进行2个部位的加工。
在这样的激光加工机中，通过第2偏振光分光器9和第2检流计式扫描器12之间的激光的偏振方向（7a以及8a）正交，在此处设置实施方式1～3的1/4波长的偏振光相位差板100并且进行定位，从而使凸部103的长度方向111（图1的x方向）相对于射入的2束激光7、8的偏振方向（7a以及8a）成45°的角度。
1/4波长的偏振光相位差板100将从第2偏振光分光器9射出的直线偏振光的激光7、8分别转换为圆偏振光激光。结果，在被加工物13上，照射2束圆偏振光激光7、8，能够形成正圆状的孔。
在本实施方式中，使用透过型的偏振光相位差板100，所以不需要延长第2偏振光分光器9与第2检流计式扫描器12之间的光路，也不会因像差导致加工品质降低。
另外，在使用偏振光相位差板100将直线偏振光转换为圆偏振光的情况下，理想的是λ/4的相位差，但是通过实验判明了即使圆偏振光度从λ/4波长偏离30％左右，也能够进行没有偏振光依存性的、正圆状的孔加工，并不限定于λ/4附近。当然，可以使用2片λ/8的相位差板来作为1/4波长板发挥作用，也可以如图3所示，在基板的两面实施λ/8的衍射光栅，整体作为1/4波长板发挥作用。
另外，在本实施方式中，说明了射入第1偏振光分光器6的激光是圆偏振光的情况，但是也可以使偏振方向相对于Y轴倾斜45°的直线偏振光射入第1偏振光分光器6。

Claims (7)

1.一种偏振光相位差板，在基板的至少一方的主面上，由与基板相同且单一的材料形成有排列了多个凸部的具有一定的周期P的衍射光栅，所述偏振光相位差板利用了所述衍射光栅的结构性双折射，其特征在于，
所述衍射光栅的周期P，在入射光的波长为λ、基板材料的折射率为n时满足P＜λ/n，
所述凸部的截面形状从其底部到顶部形成为锥形，
作为基板材料使用ZnS。
2.如权利要求1所述的偏振光相位差板，其特征在于，
在所述凸部的顶部形成有与基板的主面平行的平坦部。
3.如权利要求1或2所述的偏振光相位差板，其特征在于，
在基板的两面分别形成有所述衍射光栅。
4.一种偏振光相位差板，其特征在于，层叠了多个权利要求1～3中任一项所述的偏振光相位差板。
5.如权利要求4所述的偏振光相位差板，其特征在于，
以衍射光栅的凸部相对的方式进行层叠。
6.如权利要求1～3中任一项所述的偏振光相位差板，其特征在于，
衍射光栅的凸部是使用干蚀刻加工出的。
7.一种激光加工机，通过第1偏振光分光器将从1个激光振荡器射出的激光分支成2束直线偏振光激光，通过第2偏振光分光器将所述2束直线偏振光激光汇集并射入到检流计式扫描器的反射镜，通过检流计式扫描器进行扫描并照射于被加工物，对该被加工物的预定位置进行开孔加工，其特征在于，
在第2偏振光分光器与检流计式扫描器之间设有权利要求1～6中任一项所述的偏振光相位差板。
CN201310261976.XA 2012-07-06 2013-06-27 偏振光相位差板以及激光加工机 Active CN103529507B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-152143 2012-07-06
JP2012152143 2012-07-06
JP2013-066202 2013-03-27
JP2013066202A JP5936574B2 (ja) 2012-07-06 2013-03-27 偏光位相差板およびレーザ加工機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103529507A true CN103529507A (zh) 2014-01-22
CN103529507B CN103529507B (zh) 2016-05-25

Family

ID=49931656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310261976.XA Active CN103529507B (zh) 2012-07-06 2013-06-27 偏振光相位差板以及激光加工机

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101518122B1 (zh)
CN (1) CN103529507B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108475895A (zh) * 2016-01-18 2018-08-31 三菱电机株式会社 用于激光的功率平衡装置、激光加工装置
CN108627900A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 Jxtg能源株式会社 光学相位差构件、偏光变换元件、模板及光学相位差构件的制造方法
TWI686624B (zh) * 2018-01-26 2020-03-01 日商三菱電機股份有限公司 電流計式掃描器及雷射加工機
CN111479649A (zh) * 2017-12-20 2020-07-31 索尼公司 激光装置和激光处理方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105892139B (zh) * 2016-06-20 2019-02-01 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498728A (en) * 1982-03-01 1985-02-12 Balzers Aktiengesellschaft Optical element
US6128133A (en) * 1998-12-22 2000-10-03 Lucent Technologies Inc. Optical beamsplitter
CN1474730A (zh) * 2002-03-28 2004-02-11 三菱电机株式会社 激光加工装置
CN1569381A (zh) * 2000-01-28 2005-01-26 住友重机械工业株式会社 激光加工用掩模的制造方法
JP2005044429A (ja) * 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd 波長板、光ピックアップ装置及び光ディスク装置
CN1591045A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 三洋电机株式会社 波长板及使用其的光学装置
US7230762B1 (en) * 2005-12-28 2007-06-12 Enplas Corporation Polarization phase difference plate
EP2383589A1 (en) * 2010-04-28 2011-11-02 Osaka Prefecture University Public Corporation Optical component

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005177788A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工装置
WO2005101112A2 (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Nanoopto Corporation Optical films and methods of making the same
JP2006323059A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Konica Minolta Holdings Inc 構造性複屈折波長板及び波長板組合せ構造
JP2008008990A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Ricoh Co Ltd 波長板、画像投射装置、及び光ピックアップ装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498728A (en) * 1982-03-01 1985-02-12 Balzers Aktiengesellschaft Optical element
US6128133A (en) * 1998-12-22 2000-10-03 Lucent Technologies Inc. Optical beamsplitter
CN1569381A (zh) * 2000-01-28 2005-01-26 住友重机械工业株式会社 激光加工用掩模的制造方法
CN1474730A (zh) * 2002-03-28 2004-02-11 三菱电机株式会社 激光加工装置
JP2005044429A (ja) * 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd 波長板、光ピックアップ装置及び光ディスク装置
CN1591045A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 三洋电机株式会社 波长板及使用其的光学装置
US7230762B1 (en) * 2005-12-28 2007-06-12 Enplas Corporation Polarization phase difference plate
EP2383589A1 (en) * 2010-04-28 2011-11-02 Osaka Prefecture University Public Corporation Optical component

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108475895A (zh) * 2016-01-18 2018-08-31 三菱电机株式会社 用于激光的功率平衡装置、激光加工装置
CN108475895B (zh) * 2016-01-18 2021-07-02 三菱电机株式会社 用于激光的功率平衡装置、激光加工装置
CN108627900A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 Jxtg能源株式会社 光学相位差构件、偏光变换元件、模板及光学相位差构件的制造方法
CN111479649A (zh) * 2017-12-20 2020-07-31 索尼公司 激光装置和激光处理方法
TWI686624B (zh) * 2018-01-26 2020-03-01 日商三菱電機股份有限公司 電流計式掃描器及雷射加工機
CN111656250A (zh) * 2018-01-26 2020-09-11 三菱电机株式会社 电扫描器及激光加工机

Also Published As

Publication number Publication date
CN103529507B (zh) 2016-05-25
KR20140005796A (ko) 2014-01-15
KR101518122B1 (ko) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103529507A (zh) 偏振光相位差板以及激光加工机
CN110389401B (zh) 各向异性分子3d排列方法、图案化各向异性膜及光学元件
US6542298B1 (en) Method for manufacturing a polarization beam splitter
CN102565904B (zh) 利用光栅成像扫描光刻制备大尺寸光栅的方法
CN103460083B (zh) 光衍射元件及光学低通滤波器
JP2021131566A (ja) 透過型回折格子の製造方法
TW200521603A (en) High-transmissivity polarizing module constituted with sub-wavelength structure
CN102414585B (zh) 光学元件、偏振滤光器、光学隔离器和光学设备
CN103630953B (zh) 一种棱镜膜及其制备方法及装置
KR20130140201A (ko) 광 회절 소자, 광 픽업 및 광 회절 소자의 제조 방법
CN108663740A (zh) 基于电介质纳米砖超材料的线偏振光起偏器及制备方法
JP5206029B2 (ja) 液晶表示装置
US20090242110A1 (en) Method for manufacturing polarizer
CN108196325B (zh) 一种提高激光系统杂散光吸收能量密度的装置及方法
TW201915451A (zh) 多層材料加工裝置及其方法
JP5936574B2 (ja) 偏光位相差板およびレーザ加工機
CN104102009B (zh) 一种用于靶点焦斑整形和光束匀滑的激光设备
TWI620384B (zh) 雷射光用之功率平衡裝置及雷射加工裝置
CN210155357U (zh) 一种波长依赖型双功能全介质超表面结构
CN102200597A (zh) 空气隙式bbo激光偏光棱镜
CN203799128U (zh) 二维角度选择激光滤波器
CN103592777A (zh) 低截止频率混合空间滤波器
Miskiewicz et al. Progress on large-area polarization grating fabrication
CN203799129U (zh) 低截止频率混合空间滤波器
Amako et al. Beam delivery system with a non-digitized diffractive beam splitter for laser-drilling of silicon

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant