CN106687852B - 光照射装置和光照射方法 - Google Patents

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Abstract

光照射装置(1A)具有光源(10)、分散元件(20)、空间光调制器(30)和聚光元件(50)。分散元件(20)将从光源(10)输出的脉冲光分散并输出。分散元件(20)例如包括棱镜(21、22)。空间光调制器(30)对从分散元件(20)输出的光的相位谱或强度谱进行调制并输出。聚光元件(50)以分散的状态接收从空间光调制器(30)输出的光，并聚光于对象物(9)的表面或内部的共同的区域(聚光区域)内。由此，实现了聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形的光照射装置。

Description

光照射装置和光照射方法
技术领域
本发明的一个方面涉及光照射装置和光照射方法。
背景技术
通过使从光源输出的光在对象物的表面或内部聚光，从而能够在该对象物的该聚光区域中进行加工等。作为一种聚光技术，已知有称为Simultaneous spatial andtemporal focusing(同时空间时间聚焦)(以下称为“SSTF”)的技术(参照非专利文献1、2)。
SSTF是以下那样的技术。利用分散元件将具有一定的波长范围的脉冲光(例如超短脉冲激光)分散，根据波长向不同的光路输出光。然后，通过聚光元件，从分散元件输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于共同的区域。作为分散元件，例如可以使用衍射光栅对或棱镜对。通过对各衍射光栅或各棱镜的方位或位置进行调整，可以对到达聚光区域的各波长的光的时机进行设定。
在SSTF中，利用分散元件分散且通过聚光元件到达聚光区域的各波长的光不仅可以根据波长经不同的光路，而且可以根据波长在不同的时机到达聚光区域。因此，在聚光区域中，光能密度变高，另一方面，在到达聚光区域为止的光路中，光能密度变小，对对象物的影响降低。另外，能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整。
现有技术文献
专利文献
非专利文献
非专利文献1：G.Zhu,et al.,"Simultaneous spatial and temporal focusingof femtosecond pulses,"Opt.Express.,Vol.13,No.6,pp.2153-2159(2005)
非专利文献2：D.N.Vitek,et al.,"Temporally focused femtosecond laserpulses for low numerical aperture micromachining through opticallytransparent materials,"Opt.Express.,Vol.18,No.17,pp.18086-18094(2010)
发明内容
发明所要解决的课题
在现有的SSTF中，通过分散元件的调整能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整，但其调整的自由度低。另外，因光路具有的像差或波长分散等的影响，存在不能使聚光区域中的脉冲光的时间波形按照意图的情况。
本发明的一个方面是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形的光照射装置和光照射方法。
解决课题的技术手段
本发明的一个方面的光照射装置是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射装置，具有：(1)输出脉冲光的光源；(2)将从光源输出的脉冲光分散的分散元件；(3)对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制的空间光调制器；和(4)以分散的状态接收从空间光调制器输出的光并聚光于聚光区域的聚光元件。
本发明的一个方面的光照射方法是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射方法，(1)利用分散元件将脉冲光分散，(2)利用空间光调制器对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制，(3)利用聚光元件以分散的状态接收利用空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域。
在上述结构中，从光源输出的脉冲光利用分散元件分散，根据波长向不同的光路输出。向空间光调制器的调制面上的各像素输入与像素位置相对应的波长的光。利用空间光调制器，对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制，该调制后的光根据波长向不同的光路输出。然后，通过聚光元件，从空间光调制器输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于共同的区域。其后，聚光于该共同的区域的各波长的光根据波长经不同的光路而进行发散。
发明的效果
根据本发明的一个方面，聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形。
附图说明
图1是表示第一实施方式的光照射装置1A的结构的图。
图2是对聚光元件50的作用进行说明的图。
图3是表示距聚光位置的光轴方向的距离与脉冲宽度的关系的图。
图4是表示2次波长分散对脉冲宽度的影响的图。
图5是表示第二实施方式的光照射装置1B的结构的图。
图6是表示第三实施方式的光照射装置1C的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行详细地说明。其中，在附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的光照射装置1A的结构的图。第一实施方式的光照射装置1A具有光源10、分散元件20、空间光调制器30、控制部40和聚光元件50，向对象物9聚光照射光。
光源10输出脉冲光。该脉冲光具有一定的波长范围。光源10优选输出被准直的脉冲光，优选输出水平偏光的脉冲光。光源10优选为锁模式超短脉冲激光光源，例如为钛蓝宝石激光光源或光纤激光光源等。该脉冲光的中心波长由向对象物9照射光的目的决定，此外希望能够在空间光调制器30中对振幅或相位充分地进行调制。空间光调制器30为相位调制型时，从光源10输出的光的波长优选能够确保空间光调制器30中的相位调制宽度在π[rad]以上。
分散元件(分散光学元件)20将从光源10输出的脉冲光分散，根据波长向不同的光路输出光。所谓光的分散，是指将光在空间上按每个波长进行分离。分散元件20例如包括棱镜21、22。棱镜21、22各自的顶角相互相等时，则从光源10输出的脉冲光利用前段的棱镜21分散，分散的各波长的光利用后段的棱镜22向共同的方向输出。通过调整向棱镜21、22的光的入射角或棱镜21、22的间隔，能够对各波长的光路进行调整。
空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，根据波长向不同的光路输出该调制后的光。空间光调制器30也可以对光的相位谱和强度谱的两者进行调制。空间光调制器30是反射型的调制器，具有对输入的光的振幅或相位进行调制并输出该调制后的光的排列有多个像素的调制面。空间光调制器30对由分散元件20分散的光的相位谱和强度谱的两者或任一者进行调制，由此能够使由聚光元件50聚光的光在聚光区域中成为所希望的时间波形的脉冲光。
空间光调制器30能够根据从控制部40提供的驱动信号，针对输入的光，按照每个像素对振幅调制和相位调制的两者或任一者进行调制，并输出该调制后的光。空间光调制器30例如可以为使用电寻址型液晶元件的空间光调制器、使用光寻址型液晶元件的空间光调制器、可变形镜型空间光调制器等。空间光调制器30可以是只能进行振幅调制的空间光调制器，也可以是只能进行相位调制空间光调制器，还可以是能够进行振幅调制和相位调制的两者的空间光调制器。
聚光元件50使从空间光调制器30输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于对象物9的表面或内部的共同的区域(聚光区域)。聚光元件50例如为物镜，可以构成为包含1个或多个透镜。
接着，对控制部40进行详细地说明。控制部40具有控制处理器(控制回路)，执行对利用空间光调制器30进行的光的调制进行控制的功能。控制部40将用于驱动空间光调制器30的调制动作的驱动信号提供给空间光调制器30。控制部40可以是在空间光调制器30中专用的装置，也可以由计算机等通用的装置构成。另外，控制部40也可以分成专用装置和通用装置而构成。控制部40将用于驱动空间光调制器30的调制面的多个像素各自的振幅调制或相位调制的驱动信号提供给空间光调制器30。
控制部40提供给空间光调制器30的驱动信号根据计算机全息图(CGH：Computer-generated Holigram(例如开诺全息照片))，指示调制面的多个像素各自的振幅或相位的调制量。控制部40具有：输入来自外部的信号的键盘等的外部输入部；进行计算机全息图的计算等的计算部；存储计算机全息图等的存储部；根据在外部输入部或内部生成的信号等的输入而选择存储部所存储的计算机全息图的选择部；和根据由选择部选择的计算机全息图生成驱动信号并将该驱动信号提供给空间光调制器30的驱动部。由此，能够根据计算机全息图对空间光调制器30进行控制。
空间光调制器30所显示的计算机全息图优选是将用于对输入光的相位谱进行调制的相位调制用计算机全息图和用于对输入光的强度谱进行调制的强度调制用计算机全息图按照每个像素进行相加而得到的全息图。另外，根据需要，也可以将用于对在从光源10到达对象物9为止的光学系统中产生的光的波面的相位失真等进行修正的修正用计算机全息图按照每个像素相加。另外，也可以使用表示具有与衍射效率分布相对应的强度调制分布的进行了波长修正的闪耀光栅图案的计算机全息图作为强度修正用计算机全息图。
在使聚光的脉冲光的时间波形成为所希望的形状的情况下，需要对脉冲光的相位谱和强度谱的两者或任一者进行调整。因此，控制部40根据从光源10输出的脉冲光的时间波形的信息或在聚光区域中欲形成的脉冲光的时间波形的信息计算相位调制用计算机全息图或强度调制用计算机全息图，使基于计算出的相位调制用计算机全息图或强度调制用计算机全息图的计算机全息图显示于空间光调制器30。
在控制部40中生成驱动信号时，优选预先准备存储各像素中的调制量(像素值)与驱动信号值的关系的与波长相对应的查询表，参照该查询表求出与调制量相对应的驱动信号值。
优选控制部40预先保持存储了上述的修正用计算机全息图与温度的关系的温度信息表，参照该温度信息表求出与温度相对应的修正用计算机全息图。优选在对修正用计算机全息图进行存储时，对修正用计算机全息图进行数据压缩而存储。在这种情况下，在求出数据压缩后的修正用计算机全息图之后，需要对其进行数据解压的处理。
控制部40存储计算机全息图时，需要具有与其数据量相对应的足够容量的存储部。例如，计算机全息图为SVGA分辨率(800像素×600像素)的8比特数据时，在不进行数据压缩的情况下，1张计算机全息图的数据量是480千字节(＝800×600×8bit)。
接着，对该光照射装置1A的动作进行说明，并且对光照射方法进行说明。从光源10输出的脉冲光利用分散元件20分散，根据波长向不同的光路输出。向空间光调制器30的调制面上的各像素输入与像素位置相对应的波长的光。
利用空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，该调制后的光根据波长向不同的光路输出。然后，通过聚光元件50，从空间光调制器30输出的各波长的光根据波长经不同的光路并聚光于对象物9的表面或内部的共同的区域(聚光区域)。之后，聚光于该共同的区域的各波长的光根据波长经不同的光路而发散。
这样，在光照射装置1A中，如图2所示，利用分散元件20分散且通过聚光元件50到达聚光区域的各波长的光不仅能够根据波长经不同的光路，而且能够根据波长在不同的时机到达聚光区域。因此，在聚光区域中，光能密度变高，另一方面，在到达聚光区域的光路中，光能密度变小，对对象物的影响降低。另外，能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整。
另外，本实施方式的光照射装置1A利用空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，因此聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高，能够容易地实现所希望的时间波形。例如，在聚光区域中存在欲形成的脉冲光的时间波形(即，所希望的时间波形)的情况下，空间光调制器30能够根据基于从光源10输出的脉冲光的时间波形和所希望的时间波形计算出的调制图案，对光的相位谱或强度谱进行调制。该调制图案也可以是控制部40所计算或选择的计算机全息图。
另外，优选本实施方式的光照射装置1A通过利用空间光调制器30对光的相位谱或强度谱进行调制而对聚光元件50的聚光特性的波长依赖性进行补偿，另外，优选对作为聚光元件50的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。通过进行这样的补偿，能够更可靠地实现所希望的时间波形。
图2是对聚光元件50的作用进行说明的图。在图2中，表示向作为聚光元件50的透镜输入并聚光的波长λ1～λN的光的光路。如图2所示，在SSTF中，通过聚光元件50到达聚光区域的各波长的光根据波长经不同的光路。
图3是表示距聚光位置的光轴方向的距离与脉冲宽度的关系的图。在图3中，将聚光元件50的焦点距离设为1.8mm、3.0mm和9.0mm的各值。图4是表示2次波长分散对脉冲宽度带来的影响的图。它们是将透镜瞳面上的直径设为0.1mm、将中心波长设为800nm、将最小脉冲宽度设为70fs、通过计算而求出的值。最终的聚光点上的脉冲宽度可以通过这些参数的相关关系而计算出。在使用焦点距离比较长的透镜作为聚光元件50的情况下，聚光位置附近的脉冲宽度没有较大的不同。然而，在使用如物镜等那样焦点距离短的透镜作为聚光元件50的情况下，对脉冲宽度的影响显著，因此严密的相位控制变得极为重要。空间光调制器30能够对该波长分散进行精密地控制。
作为聚光元件50的透镜因折射率的波长依赖性而具有色像差时，根据波长焦点距离也不同，因而聚光特性变差。利用折射能力的透镜由光学玻璃或特殊塑料等制作，其折射率根据波长而不同。因此，即使使用相同的透镜，焦点距离也根据波长而不同(色分散)，所以聚光区域的大小或位置产生差异。另外，通常对透镜的表面施以反射降低涂层，有时该涂层的吸收、反射具有波长依赖性。
空间光调制器30考虑作为聚光元件50的透镜的色像差或涂层的吸收、反射的特性的影响，对光的相位谱或强度谱进行调制。在设定单透镜作为聚光元件50的情况下，将透镜的两个面各自的曲率半径设为r1、r2，并将波长λ下的透镜的折射率设为n(λ)时，波长λ下的焦点距离f(λ)由以下的式得到。空间光调制器30能够对曲率半径和折射率的两者或任一者进行调整并进行补偿。
f(λ)＝{n(λ)－1}(1/r1－1/r2)
聚光元件50等的光学系统的波长分散的补偿量可以预先测量而求出，也可以当时测量而求出，还可以通过计算而求出。进行测量时，可以使用强度的变动、Autocorrelation(自相关)、FROG、Pump and probe(泵浦-探测)等方法。
Auto correlation是对超短脉冲的脉冲宽度进行测量的代表性的方法。在该方法中，在分散元件之前，设置具有将光进行二分割后使之再次合波并对一方的分割光的光程进行调整的延迟回路的机构，并在聚光位置附近配置非线性光学晶体。然后，在使光程发生各种变化时，对在非线性光学晶体中发生的高次谐波的强度进行测量，由此对其脉冲宽度进行测定。在其他的测量方法中也一样。另外，通过引入该延迟回路，也能够进行利用Pumpand probe法的测量。
在构成光照射装置1A的聚光元件50等的光学部件中，有时发生预想不到的波面像差。可以利用预先使用波面传感器的波面测量或干涉测量、实时测量、计算中的任一种推定补偿量。进行测量时，为了抑制来自光源10的宽范围的波长的影响，优选利用带通滤波器选择波长，或者，优选使用其它光源作为探针进行测量。另外，希望空间光调制器30所显示的计算机全息图添加考虑了波长的补偿。
在位于对象物9的周围的物质与对象物9之间折射率或波长分散特性不同的情况下，在聚光于对象物9的内部时，有时因其界面或内部的结构而产生色像差或波面像差。这在利用数值孔径高的透镜等进行强聚光的情况下特别显著。在这种情况下，优选利用空间光调制器30对在透镜中发生的波长分散或吸收、反射的影响进行补偿。
在相对于空间光调制器30倾斜地入射出射光的情况下，有时在短波长侧和长波长侧光程不同。在这种情况下，空间光调制器30优选利用倾斜相位等对光程差进行补偿。
如上所述，本实施方式的光照射装置1A在聚光区域中，光能密度变高，另一方面，在到达聚光区域的光路中，光能密度变小，对对象物的影响降低。另外，能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整。因此，本实施方式的光照射装置1A即使在用于对象物9的内部的加工的情况下，也能够进行更微细的加工。
本实施方式的光照射装置1A利用空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，因此聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高，能够容易地实现所希望的时间波形。特别是本实施方式的光照射装置1A优选利用空间光调制器30对聚光元件50的聚光特性的波长依赖性进行补偿，另外，优选对作为聚光元件50的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。通过进行这样的补偿，即使聚光元件50是高数值孔径的透镜，也能够更可靠地实现所希望的时间波形。
本实施方式的光照射装置1A通过同时控制分散元件20和空间光调制器30的两者，能够宽动态范围且高精度地实现波长分散补偿。
今后，即使进行空间光调制器的高像素化、大型化，本实施方式的光照射装置1A也能够应对。另外，本实施方式的光照射装置1A不需要具有机械式的可动部，对振动等是稳定的。
(第二实施方式)
图5是表示第二实施方式的光照射装置1B的结构的图。第二实施方式的光照射装置1B特别适合于对象物9的加工。第二实施方式的光照射装置1B除了第一实施方式的光照射装置1A的结构以外，还具有光扫描装置60和台90。
台90保持对象物9。优选台90能够对对象物9的位置或方位进行调整，优选能够对x轴、y轴、z轴、θ轴、α轴和β轴中的任一轴以上进行调整。位置或方位的调整可以利用电动进行，也可以利用手动进行。
光扫描装置60设置在空间光调制器30与聚光元件50之间的光路上，能够使利用聚光元件50聚光光的区域(聚光区域)移动(扫描)。作为光扫描装置60，例如为加尔瓦诺镜(Galvano mirror)。
第二实施方式的光照射装置1B按照以下的方式动作。从光源10输出的脉冲光利用分散元件20分散，根据波长向不同的光路输出。向空间光调制器30的调制面上的各像素输入与像素位置相对应的波长的光。
利用空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，该调制后的光根据波长向不同的光路输出。然后，从空间光调制器30输出的各波长的光，在利用光扫描装置60反射后，利用聚光元件50根据波长经不同的光路，聚光于由台90保持的对象物9的表面或内部的共同的区域(聚光区域)。通过以聚光区域的位置成为所希望的位置的方式对光扫描装置60进行控制，能够针对对象物9在所希望的区域内进行聚光并进行加工。另外，第二实施方式的光照射装置1B通过利用台90移动对象物9的位置或方位，也可以针对对象物9在所希望的区域(聚光区域)内进行聚光并进行加工。
第二实施方式的光照射装置1B发挥与第一实施方式的光照射装置1A相同的效果。第二实施方式的光照射装置1B特别适合于对象物9的加工，能够进行对象物9的表面或内部的微细加工，还能够在聚光区域中以所希望的时间波形聚光光，因此能够抑制对象物9的表背面损伤或修正内部吸收效果。
(第三实施方式)
图6是表示第三实施方式的光照射装置1C的结构的图。第三实施方式的光照射装置1C特别适合于对象物9的显微镜观察。第三实施方式的光照射装置1C除了第二实施方式的光照射装置1B的结构以外，还具有分束器61、透镜62、透镜63和检测部64。
分束器61设置在光扫描装置60与聚光元件50之间的光路上，使从光扫描装置60到达的光向聚光元件50透过，使从聚光元件50到达的光向透镜62反射。
透镜62、63设置在分束器61与检测部64之间的光路上。透镜62、63与透镜50一起，使因向对象物9的聚光照射而由对象物9发生的光聚光于检测部64的受光面上，或者，将从光源10输出的光在对象物9上被聚光的区域在检测部64的受光面上成像。
检测部64接收由对象物9发生且经透镜50、62、63的光并进行检测。检测部64可以是对受光强度进行检测的光电二极管或雪崩光电二极管、光电倍增管等的光检测器，也可以是对一维或二维的光强度分布进行检测的CCD图像传感器或CMOS图像传感器等的光检测器。
第三实施方式的光照射装置1C按照以下的方式动作。从光源10输出的脉冲光利用分散元件20分散，根据波长向不同的光路输出。向空间光调制器30的调制面上的各像素输入与像素位置相对应的波长的光。
利用空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，该调制后的光根据波长向不同的光路输出。然后，从空间光调制器30输出的各波长的光利用光扫描装置60反射，透过分束器61后，利用聚光元件50根据波长经不同的光路，聚光于由台90保持的对象物9的表面或内部的共同的区域。
因向对象物9的聚光照射而由对象物9发生的光经透镜50、分束器61、透镜62和透镜63，由检测部64接收。其中，作为由对象物9发生的光，是荧光或磷光等的发光或来自聚光区域的反射光等。利用该检测部64对因向对象物9照射从光源10输出的光而由对象物9发生的光的强度进行检测，或者，对由对象物9发生的光的强度分布进行检测。通过以聚光区域的位置成为所希望的位置的方式对光扫描装置60进行控制，能够针对对象物9在所希望的区域内进行聚光，能够利用检测部64对该区域进行观察。另外，通过利用台90移动对象物9的位置或方位，能够针对对象物9在所希望的区域内进行聚光，也可以利用检测部64对该区域进行观察。
第三实施方式的光照射装置1C发挥与第一、第二实施方式的光照射装置1A、1B相同的效果。第三实施方式的光照射装置1C适合于对象物9的显微镜观察，可以用作用于实现对象物9的深部观察的多光子显微镜。另外，第三实施方式的光照射装置1C也可以用作利用多光子吸收的共焦荧光显微镜、利用多光子吸收的半导体故障分析装置、非染色显微分光装置等。
(变形例)
本发明并不限定于上述实施方式，能够有各种变形。
在上述实施方式中，分散元件20由1对棱镜构成。但是，分散元件20可以由1对反射型或透过型的衍射光栅构成，也可以由衍射光栅和透镜的组合构成。另外，分散元件20也可以使用1个棱镜或1个衍射光栅、其他的衍射光学元件。在任一种情况下，分散元件都能够将从光源10输出的脉冲光分散，根据波长向不同的光路输出光，还能够将各波长的光向共同的方向输出。由衍射光栅和透镜的组合构成的分散元件在利用衍射光栅将脉冲光分散后，能够利用透镜使该分散的各波长的光成为平行光。
在上述实施方式中，空间光调制器30是反射型的。但是，空间光调制器30也可以是透过型的。
也可以在光路的中途设置开口。开口选择性地输出光的光束截面中规定的截面区域的光。开口的目的例如在于，用于匹配光轴或切出区域的控制(在使光束的使用口径匹配光学系统等时使用)、光束形状的变更(不限于圆形，可变更为矩形等的任意形状)、或者预先限制强度分布。优选能够对开口的设置位置进行调整，另外，也优选能够对开口区域的大小或形状进行调整。开口可以是傅立叶掩模，也可以是具有透过率分布那样的强度掩模。
在光源10与空间光调制器30之间的光路、空间光调制器30与对象物9之间的光路、或者空间光调制器30与检测部64之间的光路等中，也可以插入滤波器、分色镜、扩大缩小光学系统等的一般性的光学部件。也可以预先测定或实时测定由这些光学部件发生的波长分散，并利用空间光调制器30对该波长分散进行补偿。
在空间光调制器30中显示表示闪耀光栅图案的强度调制用计算机全息图的情况下，不仅向对象物9照射利用该闪耀光栅图案强度调制的特定次数的衍射光，也发生特定次数以外的次数的衍射光(包括0次光)。特定次数以外的次数的衍射光是不需要的光，因此优选不向对象物9照射该不需要的光，或者，优选即使向对象物9照射该不需要的光也不会产生实质损害。
为了不向对象物9照射不需要的光，可以利用透镜使由空间光调制器30调制的光聚光，并在该透镜的聚光点的附近配置开口或刀口等，从而遮断不需要的光，或者，也可以利用设置于空间光调制器30的后段的4f光学系统对特定次数的光选择性地进行准直。为了即使向对象物9照射不需要的光也不会产生实质损害，可以使向对象物9照射的不需要的光分散，使不需要的光的能量密度变小。
上述实施方式的光照射装置是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射装置，构成为具有：(1)输出脉冲光的光源；(2)将脉冲光分散的分散元件；(3)对该分散的光的相位谱或强度谱进行调制的空间光调制器；和(4)以分散的状态接收利用空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域的聚光元件。
上述实施方式的光照射方法是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射方法，构成为(1)利用分散元件将脉冲光分散，(2)利用空间光调制器对该分散的光的相位谱或强度谱进行调制并输出，(3)利用聚光元件以分散的状态接收利用空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域。
在上述结构的光照射装置中，优选构成为空间光调制器对光的相位谱或强度谱进行调制，由此对聚光元件的聚光特性的波长依赖性进行补偿。另外，在光照射装置中，优选构成为空间光调制器为了对聚光元件的聚光特性的波长依赖性进行补偿而对光的相位谱或强度谱进行调制。同样地，在上述结构的光照射方法中，优选构成为利用空间光调制器对光的相位谱或强度谱进行调制，由此对聚光元件的聚光特性的波长依赖性进行补偿。
另外，在上述结构的光照射装置中，优选构成为空间光调制器对作为聚光元件的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。同样地，在上述结构的光照射方法中，优选构成为利用空间光调制器对作为聚光元件的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。
另外，在上述结构的光照射装置中，优选构成为空间光调制器根据基于从光源输出的脉冲光的时间波形和聚光区域中的光的时间波形计算出的调制图案对光的相位谱或强度谱进行调制。同样地，在上述结构的光照射方法中，优选构成为利用空间光调制器，根据基于脉冲光的时间波形和聚光区域中的光的时间波形计算出的调制图案，对光的相位谱或强度谱进行调制。
产业上的可利用性
本发明能够作为聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形的光照射装置和光照射方法而利用。
符号的说明
1A、1B、1C…光照射装置；9…对象物；10…光源；20…分散元件；21、22…棱镜；30…空间光调制器；40…控制部；50…聚光元件；60…光扫描装置；61…分束器；62、63…透镜；64…检测部；90…台。

Claims (8)

1.一种光照射装置，其特征在于，
具有：
输出脉冲光的光源；
将所述脉冲光分散的分散元件；
对所述分散的光的相位谱进行调制的相位调制型的空间光调制器；和
以分散的状态接收由所述空间光调制器调制的光并根据波长经不同的光路聚光于聚光区域，在所述聚光区域上成为根据所述空间光调制器所进行的调制而调整了的时间波形的脉冲光的聚光元件。
2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
所述空间光调制器为了补偿所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性而对所述分散的光的相位谱进行调制。
3.如权利要求2所述的光照射装置，其特征在于，
所述空间光调制器对作为所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述空间光调制器根据基于所述脉冲光的时间波形和所述聚光区域中的光的时间波形计算出的调制图案，对所述分散的光的相位谱进行调制。
5.一种光照射方法，其特征在于，
利用分散元件，将脉冲光分散，
利用相位调制型的空间光调制器，对所述分散的光的相位谱进行调制并输出，
利用聚光元件，以分散的状态接收利用所述空间光调制器调制的光并根据波长经不同的光路聚光于聚光区域，在所述聚光区域上成为根据所述空间光调制器所进行的调制而调整了的时间波形的脉冲光。
6.如权利要求5所述的光照射方法，其特征在于，
通过利用所述空间光调制器对所述分散的光的相位谱进行调制，从而对所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性进行补偿。
7.如权利要求6所述的光照射方法，其特征在于，
利用所述空间光调制器，对作为所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。
8.如权利要求5～7中任一项所述的光照射方法，其特征在于，
利用所述空间光调制器，根据基于所述脉冲光的时间波形和所述聚光区域中的光的时间波形计算出的调制图案，对所述分散的光的相位谱进行调制。
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