CN110091079A - 激光装置 - Google Patents

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田中研太
河村让一
万雅史
冈田康弘
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Abstract

本发明提供一种激光装置，其能够维持稳定的光束分布。在激光束所通过的光束路径上配置有光学组件。鼓风机用于在内部包含光学组件的空间内产生大气的流动。

Description

激光装置
本申请主张基于2018年1月30日申请的日本专利申请第2018-013268号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种激光装置。
背景技术
已知有：在气密性的激光束传输路主体内填满非吸收性气体的激光束传输路(专利文献1)。专利文献1中公开的传输路主体具有沿着激光束的传输路径的形状，且其具有气密性。在传输路主体的靠近起点处设置有非吸收性气体的入口，靠近终点处设置有出口。
专利文献1：日本特开昭59-206804号公报
通常，在将激光束用于印刷电路板的钻孔加工等时，在激光束的路径上配置透镜、光圈等光束分布调整机构。然而，难以将这些光束分布调整机构在进行光轴调整后配置于气密性较高的传输路主体的内部。根据本申请发明人等的实验已查明，在将激光束的传输路径设为不具有气密性的开放的空间的情况下，有时无法获得稳定的光束分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够维持稳定的光束分布的激光装置。
根据本发明的一种观点，提供一种激光装置，其具有：
光学组件，其配置于激光束所通过的光束路径上；及
鼓风机，其用于在内部包含所述光学组件的空间内产生大气的流动。
通过将内部包含光学组件的空间设为大气状态，由于无需维持气密性，因此能够容易进行光学组件的光轴调整。并且，通过产生大气的流动，能够使光束分布长时间稳定化。
附图说明
图1是基于实施例的激光装置的示意图。
图2A及图2B分别是图1所示的基于实施例的激光装置的概略主视图及概略俯视图。
图3A是表示图1所示的基于实施例的激光装置的光检测器的位置处的光束分布的测定结果的灰度图及图表，图3B是表示在不产生大气的流动的状态下测定的光束分布的测定结果的灰度图及图表。
图4是基于另一实施例的激光装置的光学室的立体图。
图中：10-激光振荡器，11-光束扩展器，12-折射镜，13-光圈，14-折射镜，15-分支光学系统，16-折射镜，17A、17B-光束扫描器，18A、18B-透镜，19-光检测器，20A、20B-加工对象物，21-工作台，25-光学平台，26-基座，27-罩体，30-鼓风机，31-开口。
具体实施方式
下面，参考图1～图3B，对基于实施例的激光装置进行说明。
图1是基于实施例的激光装置的示意图。激光振荡器10输出激光束。作为激光振荡器10，可以使用输出实质上不被大气吸收的波长区域的激光束的激光振荡器，例如可以使用二氧化碳激光振荡器等。
在从激光振荡器10输出的激光束的光束路径上，配置有光束扩展器11、折射镜12、折射镜14、折射镜16、光圈13及分支光学系统15等光学组件。光束扩展器11改变从激光振荡器10输出的激光束的光束直径及束散角。通过了光束扩展器11的激光束被折射镜12反射而入射到光圈13。光圈13对激光束的光束截面进行整形。通过了光圈13的激光束被折射镜14反射而入射到分支光学系统15。从激光振荡器10至分支光学系统15为止的光束路径与水平面大致平行。
分支光学系统15将入射的激光束分支成两条光束路径。作为分支光学系统15，可以使用半透半反镜、偏振光束分离器等。
入射到折射镜12的激光束的一部分透过折射镜12而入射到光检测器19。光检测器19输出与入射的激光束的光强度相对应的电信号。光检测器19检测出的检测结果例如用于激光振荡器10的反馈控制、激光振荡器10的动作的正常性确认等。
被分支光学系统15分支并沿其中一个光束路径(朝向下方的光束路径)传播的激光束经由光束扫描器17A及透镜18A而入射到加工对象物20A。沿另一个光束路径(朝向水平方向的光束路径)传播的激光束被折射镜16朝向下方反射，之后经由光束扫描器17B及透镜18B而入射到加工对象物20B。光束扫描器17A、17B例如包含一对加尔瓦诺镜，且其具有沿二维方向扫描脉冲激光束的功能。透镜18A、18B分别将脉冲激光束聚光到加工对象物20A、20B的表面。另外，也可以构成为将光圈13成像于加工对象物20A、20B的表面上结构。
加工对象物20A、20B例如是印刷电路板，其保持于工作台21的保持面上。例如，通过使脉冲激光束入射于印刷电路板从而进行钻孔加工。工作台21的保持面例如设为水平。工作台21能够使加工对象物20A、20B沿水平面内的两个方向移动。作为工作台21，例如可以使用XY工作台。
鼓风机30用于在内部包括光束扩展器11、折射镜12、折射镜14、折射镜16、光圈13、分支光学系统15及光检测器19等光学组件的空间内产生大气的流动。作为鼓风机30，例如可以使用风扇。由此，在包括光束路径及光学组件的空间内产生大气的流动。
图2A及图2B分别是基于本实施例的激光装置的概略主视图及概略俯视图。
在基座26上支承有光学平台25及工作台21。在光学平台25上支承有光束扩展器11、折射镜12、折射镜14、折射镜16、光圈13、分支光学系统15及光检测器19等光学组件。在光学平台25的下方支承有光束扫描器17A、光束扫描器17B、透镜18A及透镜18B。鼓风机30在光学平台25之上的配置有光学组件的空间产生大气的流动。
接着，对采用基于上述实施例的激光装置的结构而能够获得的优异效果进行说明。
在上述实施例中，光束扩展器11、折射镜12、折射镜14、折射镜16、光圈13、分支光学系统15及光检测器19等光学组件配置于光学平台25(图2A、图2B)之上的空间。该空间开放于大气中，并未确保有气密性。因此，与将光学组件配置在气密性较高的空间内的结构相比，能够容易进行各种光学组件的光轴调整等。
接着，参考图3A及图3B，对产生大气的流动而能够获得的优异效果进行说明。
图3A是表示基于本实施例的激光装置的光检测器19的位置处的光束分布的测定结果的灰度图及图表。灰度图的左侧及下侧的图表分别表示通过光束截面的中心的纵向直线及横向直线上的光束分布。在本实施例中，随着时间的经过而稳定地获得了图3A所示的光束分布。
图3B是表示在未产生大气的流动而在配置有光学组件的空间的大气几乎静止的状态下测定的光束分布的灰度图及图表。在图3B的左侧的光束分布与右侧的光束分布中，光束分布随着时间经过而产生了变动。
从图3A及图3B所示的测定结果可知，通过在配置有光学组件的空间引起大气的流动，能够使光束分布稳定化。通过本申请发明人等的各种评价实验可知，当风速为0.2m/s以下时，无法获得使光束分布稳定的充分的效果。而且可知，为了获得使光束分布稳定的充分的效果，优选将风速设为0.5m/s以上。
接着，对通过产生大气的流动能够使光束分布稳定化的理由进行研究。光束路径上的大气会被激光束稍微加热。此时，若大气停滞，则光束路径的温度显著上升，在大气中会产生密度波动。随之，光的折射率也会产生变动。由于光束分布受到整个光束路径上的折射率分布的影响，因此可以认为光束分布在时间上及空间上变得不稳定。可以认为，若像本实施例那样产生大气的流动，则光束路径的局部温度上升而引起的大气的波动会消失，因此光束分布在时间意义上的稳定性得到提高。
接着，参考图4，对基于另一实施例的激光装置进行说明。以下，省略对与基于图1～图2B所示的实施例的激光装置的结构相同的结构的说明。
图4是基于本实施例的激光装置的光学室的立体图。罩体27覆盖光学平台25之上的容纳有光学组件的空间。例如，在俯视时，罩体27包括：侧壁，环绕于容纳有光学组件的空间；及顶板，堵住侧壁的上方。在罩体27的侧壁安装有鼓风机30。在鼓风机30的大气进入口安装有过滤器。在与安装有鼓风机30的侧壁对置的位置的侧壁设置有开口31。
鼓风机30使外部的大气导入到被罩体27包围的光学室内。导入到光学室内的大气在光学室内流动并通过开口31向外部流出。如此，鼓风机30具有对被罩体27包围的光学室的内部进行换气的功能。
接着，对采用基于图4所示的实施例的激光装置的结构而能够获得的优异效果进行说明。在图4所示的实施例中，通过从光学平台25拆卸罩体27，也能够容易进行光学组件的光轴调整。而且，能够抑制微粒进入配置有光学组件的光学室内。
上述各个实施例仅是示例，理所当然，在不同的实施例中示出的结构可以进行部分替换或组合使用。关于多个实施例的基于相同结构的相同的作用效果，部在每个实施例中逐一进行说明。而且，本发明并不限定于上述实施例。例如，本发明可以进行各种变更、改进及组合等，这对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (4)

1.一种激光装置，其特征在于，具有：
光学组件，其配置于激光束所通过的光束路径上；及
鼓风机，其用于在内部包含所述光学组件的空间内产生大气的流动。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，
还具有
罩体，其覆盖所述光束路径及配置有所述光学组件的空间，
所述鼓风机在被所述罩体覆盖的空间内产生大气的流动。
3.根据权利要求2所述的激光装置，其特征在于，
所述鼓风机对被所述罩体覆盖的空间进行换气。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光装置，其特征在于，
所述鼓风机在内部包含所述光学组件的空间内产生风速为0.5m/s以上的大气的流动。
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