JP2002283085A - Laser device - Google Patents

Laser device

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JP2002283085A
JP2002283085A JP2001386233A JP2001386233A JP2002283085A JP 2002283085 A JP2002283085 A JP 2002283085A JP 2001386233 A JP2001386233 A JP 2001386233A JP 2001386233 A JP2001386233 A JP 2001386233A JP 2002283085 A JP2002283085 A JP 2002283085A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high quality laser beam in which the intensity distribution is uniform and a ripple or the like is not included at a working point. SOLUTION: An aspherical lens is provided at the outside of a resonator of a laser oscillator, the curvature element of the aspherical lens is a sum of a convergent curvature element which is uniform on the whole plane and a divergent curvature element which is proportional to the distribution of the beam intensity at the lens position, and a beam transmitting optical system, which is provided for guiding the laser beam transmitted from the aspherical lens to the machining point, copies the focal point position corresponding to the covergent spherical curvature element of the aspherical lens onto the machining point.

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】本発明はレーザ装置に関し、
特にレーザビームの強度分布を均一にするビーム成形機
能を備えたレーザ装置に関するものである。
The present invention relates to a laser device,
In particular, the present invention relates to a laser device having a beam shaping function for making the intensity distribution of a laser beam uniform.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、例えば佐藤他、“CO2 レーザ
加工技術”、日刊工業新聞社(1992)に示された従
来のレーザ装置を示す図である。図において、11はレ
ーザ発振器、12はレーザ発振器11から出射されるレ
ーザビーム、16はビーム成形を行なうインテグレーシ
ョンミラーである。
BACKGROUND ART FIG. 6, for example Sato others, "CO 2 laser processing technology", is a diagram showing a conventional laser device shown in Nikkan Kogyo Shimbun (1992). In the figure, reference numeral 11 denotes a laser oscillator, 12 denotes a laser beam emitted from the laser oscillator 11, and 16 denotes an integration mirror for performing beam shaping.

【0003】従来のレーザ装置は以上のように構成され
ており、レーザ発振器11から出射されるレーザビーム
12は、安定型共振器によって発生するラゲールもしく
はエルミートガウシアンモードであることが多い。大出
力の場合には、不安定型共振器を用いたリング状のビー
ムが用いられる場合もある。表面焼入れや穴開け加工に
おいては、このようなビーム形状ではなく、平坦な強度
分布を有するフラットビームが要求されることが多い。
このような用途のために、ビーム形成を行なう光学系と
してインテグレーションミラー16が用いられている。
このインテグレーションミラー16の他にもフライアイ
レンズやカライドスコープ等のビームインテグレータが
用いられる場合もある。インテグレーションミラー16
に入射したレーザビームは、一旦多数に分割され、所定
の位置において重ね合わされることによって、均一な強
度分布を有するビームに成形される。
A conventional laser device is configured as described above, and a laser beam 12 emitted from a laser oscillator 11 is often in a Laguerre or Hermite Gaussian mode generated by a stable resonator. In the case of a large output, a ring-shaped beam using an unstable resonator may be used. In surface quenching and drilling, a flat beam having a flat intensity distribution is often required instead of such a beam shape.
For such an application, an integration mirror 16 is used as an optical system for forming a beam.
In addition to the integration mirror 16, a beam integrator such as a fly-eye lens or a kaleidoscope may be used. Integration mirror 16
Is once divided into a large number and superimposed at a predetermined position to form a beam having a uniform intensity distribution.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ装置においては、空間的コヒーレンシーの高いレー
ザビームを重ね合わせるために、成形後のビームは巨視
的には均質化されるものの、微視的には干渉効果によっ
てリップルが発生し、加工不具合を引き起こすという問
題点がある。また、インテグレータを通過した後のビー
ム品質が大きく劣化し、発散角が大きくなり、ビーム伝
送系に口径の大きなものが必要になる、焦点深度が浅い
などの問題点があった。
In such a conventional laser apparatus as described above, the formed beam is macroscopically homogenized in order to superimpose the laser beam having high spatial coherency, but the microscopic beam is formed. In general, there is a problem that a ripple occurs due to an interference effect and causes a processing defect. Further, the beam quality after passing through the integrator is greatly deteriorated, the divergence angle is increased, a beam transmission system having a large aperture is required, and the depth of focus is small.

【0005】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたものであり、強度分布が均一で発散角が小
さくリップル等を含まない良質のビームを生成するとと
もに、ビームを利用する際の自由度を大きくとることが
できるレーザ装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to generate a high-quality beam having a uniform intensity distribution, a small divergence angle, and free from ripples and the like. It is an object of the present invention to provide a laser device capable of increasing a degree of freedom.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0007】本発明の第1の構成であるレーザ装置にお
いては、レーザビームの光路上に少なくとも1面が非球
面形状を有する一枚の非球面レンズを設け、この非球面
レンズは、滑らかな曲面を有するとともに、その曲率は
全面に渡って均一に存在する収束性球面曲率成分と局所
的な発散性曲率成分の和であり、上記局所的発散性曲率
成分は、上記非球面レンズ上における上記レーザビーム
のビーム強度分布に比例するものであり、上記非球面レ
ンズからのレーザビームを加工点へ導くよう設けられた
ビーム伝送光学系が、上記非球面レンズの収束性球面曲
率成分に対応する焦点位置を上記加工点に転写するビー
ム伝送光学系であるようにしたものである。
In the laser device according to the first aspect of the present invention, a single aspheric lens having at least one aspheric surface is provided on the optical path of the laser beam, and the aspheric lens has a smooth curved surface. And the curvature is the sum of a convergent spherical curvature component and a local divergent curvature component that exist uniformly over the entire surface, and the local divergent curvature component is the laser on the aspheric lens. The beam position is proportional to the beam intensity distribution of the beam, and a beam transmission optical system provided to guide the laser beam from the aspheric lens to a processing point has a focal position corresponding to the convergent spherical curvature component of the aspheric lens. Is a beam transmission optical system for transferring the light beam to the processing point.

【0008】本発明の第2の構成であるレーザ装置にお
いては、ビーム伝送光学系を、レーザビームの拡大、縮
小を行なうズーム光学系としたものである。
In the laser apparatus according to the second configuration of the present invention, the beam transmission optical system is a zoom optical system that expands and contracts a laser beam.

【0009】本発明の第3の構成であるレーザ装置にお
いては、レーザビームは一枚の部分反射鏡を含むレーザ
共振器より発生されるレーザビームであって、上記レー
ザ共振器を構成する上記部分反射鏡の外面を非球面形状
とし、共振器の上記部分反射鏡と非球面レンズを一体化
したものである。
In a laser device having a third configuration according to the present invention, the laser beam is a laser beam generated by a laser resonator including one piece of partial reflecting mirror, and the laser beam forming the laser resonator. The outer surface of the reflecting mirror has an aspherical shape, and the partial reflecting mirror of the resonator and the aspherical lens are integrated.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0011】実施の形態1.図1は本発明の実施の形態
1であるレーザ装置の構成を示す図であり、図におい
て、11はレーザ発振器、12はレーザ発振器11から
出射されるレーザビーム、13は非球面レンズであっ
て、全面に渡って均一に存在する収束性球面曲率成分
と、設置位置におけるビーム強度分布に比例する局所的
な発散性曲率成分の和を曲率とする滑らかな曲面を有す
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. In the drawing, 11 is a laser oscillator, 12 is a laser beam emitted from the laser oscillator 11, and 13 is an aspheric lens. Has a smooth curved surface whose curvature is a sum of a convergent spherical curvature component existing uniformly over the entire surface and a local divergent curvature component proportional to the beam intensity distribution at the installation position.

【0012】上記のように構成されたレーザ装置におい
て、非球面レンズ13の曲率が、全面に渡って均一に存
在する収束性球面曲率成分と、非球面レンズ13上にお
けるビーム強度分布に比例する局所的な発散性曲率成分
の和であるため、局所的な各点におけるビームはビーム
強度分布に比例する発散性曲率成分に応じて拡大される
ことになる。この結果、収束性球面曲率成分に対応する
焦点位置において、局所的な各点を起源とするビームは
等しいパワー密度に揃えられることになる。ここで、非
球面レンズ13が滑らかな曲面を有することから、局所
的な各点を起源とするビームは重なり合うことなく、ち
ょうど接し合うように配置されることになる。結果とし
て、収束性球面曲率成分に対応する焦点位置において均
一な強度分布を有するビームが得られる。このビーム
は、ビームの重ね合わせによるリップル等は存在せず、
発散角も非常に小さいものとなる。
In the laser device configured as described above, the curvature of the aspherical lens 13 is locally proportional to the convergent spherical curvature component existing uniformly over the entire surface and the beam intensity distribution on the aspherical lens 13. The beam at each local point is expanded according to the divergent curvature component that is proportional to the beam intensity distribution. As a result, at the focal position corresponding to the convergent spherical curvature component, the beams originating from the local points are made to have the same power density. Here, since the aspheric lens 13 has a smooth curved surface, beams originating from local points are arranged so as to be in contact with each other without overlapping. As a result, a beam having a uniform intensity distribution at the focal position corresponding to the convergent spherical curvature component is obtained. This beam has no ripple due to beam superposition,
The divergence angle is also very small.

【0013】図2に、非球面レンズ13によるレーザビ
ーム強度の均一化の原理を説明する。非球面レンズの均
一な収束性球面曲率成分の収束パワーをP+ 、ビーム強
度分布に比例する局所的な発散性曲率成分のパワーをP
-(r) 、非球面レンズ位置でのビーム強度分布をD
1(r) 、収束性球面曲率成分に対応する焦点位置におけ
るビーム強度分布をD2(r) 、同焦点位置からビームの
収束位置までの距離をf′(r)とすると、f+ =1/P
+ ,f(r)=1/(P+−P-(r)),f′(r)=M
(r)・f(r)として、非球面レンズの構成から、 P-(r)=KD1(r) (Kは比例定数) ………(1) ビーム強度比の幾何学的関係から、 D2(r)=D1(r)/M(r) ………(2) と表すことができ、 M(r)=f′(r)/f(r)=(f(r)−f+))/f(r)=P-(r)/P+ ……(3) の関係から、 D2(r)=D1(r)/M(r)=(P-(r)/K)/(P-(r)/P+)=P+/K=const of r ……(4) が成立つ。すなわち、局所的発散パワーP-(r) が非球
面レンズ位置のビーム強度分布D1(r) に比例していれ
ば、非球面レンズからf+ の位置でのビーム強度分布D
2(r) は均一となる。この関係は任意のKについて成立
ち、Kの値を変えると均一ビームの得られる位置(f
+ )でのビーム断面径が変わる。
FIG. 2 illustrates the principle of making the laser beam intensity uniform by the aspheric lens 13. The convergence power of the uniform convergent spherical curvature component of the aspherical lens is P + , and the power of the local divergent curvature component proportional to the beam intensity distribution is P
- (r), the beam intensity distribution at the position of the aspherical lens is D
Assuming that 1 (r), the beam intensity distribution at the focal position corresponding to the convergent spherical curvature component is D 2 (r), and the distance from the focal position to the beam convergence position is f ′ (r), f + = 1 / P
+, F (r) = 1 / (P + -P - (r)), f '(r) = M
As (r) · f (r), from the configuration of the aspherical lens, P (r) = KD 1 (r) (K is a proportional constant) (1) From the geometric relationship of the beam intensity ratio, D 2 (r) = D 1 (r) / M (r) (2) where M (r) = f ′ (r) / f (r) = (f (r) − f +)) / f (r ) = P - (r) / P + ...... ( from the relationship of 3), D 2 (r) = D 1 (r) / M (r) = (P - (r) / K) / (P - ( r) / P +) = P + / K = const of r ...... (4) is true. That is, the local divergence power P - if (r) is long in proportion to the beam intensity distribution D 1 (r) of the aspherical lens position, the beam intensity distribution at the position of f + aspherical lens D
2 (r) becomes uniform. This relationship holds for an arbitrary K, and when the value of K is changed, a position (f
+ ) The beam cross section diameter changes.

【0014】実施の形態2.図3は本発明の実施の形態
2であるレーザ装置の構成を示す図であり、図におい
て、21はレーザ共振器を構成する全反射鏡、22は同
じくレーザ共振器を構成する部分反射鏡、23はビーム
を制限する開口である。
Embodiment 2 FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a total reflection mirror that forms a laser resonator; Reference numeral 23 denotes an aperture for limiting a beam.

【0015】実施の形態1においては、レーザ共振器か
ら離れた位置に均一化を行なう非球面レンズを設置した
が、図3に示すように部分反射鏡22の外面をビーム均
一化を行う非球面形状としてもよい。共振器の部分透過
鏡とビーム均一化を行う非球面レンズを一体化すること
によって、非球面レンズとレーザビーム軸のアライメン
トが不要になり、安定したビーム成形が得られる。ま
た、部品点数の削減により、装置の簡略化が図れる。
In the first embodiment, the aspherical lens for homogenizing is installed at a position distant from the laser resonator. However, as shown in FIG. It may be shaped. By integrating the partial transmission mirror of the resonator and the aspherical lens for uniformizing the beam, alignment of the aspherical lens and the laser beam axis becomes unnecessary, and stable beam shaping can be obtained. Further, the apparatus can be simplified by reducing the number of parts.

【0016】参考例1.図4は本発明に関連した参考例
1であるレーザ装置の構成を示す図である。図におい
て、1はレーザ共振器を構成する全反射鏡、2は同じく
レーザ共振器を構成する部分反射鏡、3はビームを制御
する開口である。
Reference Example 1 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a laser device that is a first embodiment related to the present invention. In the figure, 1 is a total reflection mirror constituting a laser resonator, 2 is a partial reflection mirror also constituting a laser resonator, and 3 is an aperture for controlling a beam.

【0017】上記のように構成されたレーザ装置は、全
反射鏡1および部分反射鏡2は凹球面鏡であり、その曲
率および設置間隔は共焦点の負枝不安定型共振器を構成
するとともに、拡大率は1に近い値に設定されている。
共焦点の負枝不安定型共振器においては、1点から出た
光が共振器を一周したとき再び1点に収束する再起的共
役点に開口3を設置すれば、開口3で制限されたレーザ
ビームは、共振器を周回することによって開口3内部の
ビームの拡大像を開口3の位置に再起的に結像する。こ
のとき、拡大作用が繰り返され、開口3中央部にあった
光が開口3全体に拡がることによって、開口3の位置に
おいて均一な強度分布を有するビームが成立する。この
ビームは位相の揃った単一モードであり、ビームの重ね
合わせによるリップル等は存在せず、回折限界の品質を
有する。このレーザビームを部分反射鏡2から取り出
し、外部に設けたレンズ等による光学系を用いて、開口
3の像をワーク上に転写することによって均一な強度分
布を有するビームを利用することが可能となる。また、
上記から明かなように、開口の形を選ぶことによって、
例えば四角形等の任意の形状のビームを利用することが
可能である。
In the laser device configured as described above, the total reflection mirror 1 and the partial reflection mirror 2 are concave spherical mirrors, and the curvature and the installation interval constitute a confocal negative branch unstable resonator and are enlarged. The rate is set to a value close to one.
In a confocal negative branch unstable type resonator, if the aperture 3 is set at a recursive conjugate point where light emitted from one point converges again to one point when the light goes around the resonator, the laser limited by the aperture 3 The beam recursively forms an enlarged image of the beam inside the aperture 3 at the position of the aperture 3 by orbiting the resonator. At this time, the expanding action is repeated, and the light existing at the center of the opening 3 spreads over the entire opening 3, so that a beam having a uniform intensity distribution at the position of the opening 3 is established. This beam is a single mode with a uniform phase, has no ripple due to superposition of beams, and has a diffraction-limited quality. By taking out this laser beam from the partial reflecting mirror 2 and transferring the image of the aperture 3 onto the work using an optical system such as a lens provided outside, a beam having a uniform intensity distribution can be used. Become. Also,
As is clear from the above, by choosing the shape of the opening,
For example, a beam having an arbitrary shape such as a square can be used.

【0018】実施の形態3.図5は本発明の実施の形態
3であるレーザ装置の構成を示す図であり、図におい
て、11はレーザ発振器、12はレーザ発振器11から
出射されるレーザービーム、17はズーム転写光学系を
構成するレンズ群、18はレーザビームの照射対象とな
るワークである。
Embodiment 3 FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a third embodiment of the present invention. In the drawing, 11 is a laser oscillator, 12 is a laser beam emitted from the laser oscillator 11, and 17 is a zoom transfer optical system. A lens group 18 is a work to be irradiated with a laser beam.

【0019】一般に、均一強度分布を有するレーザビー
ムは光軸上の1点でのみ実現されるものであって空間伝
搬とともに形が崩れる。このため、照射点を自由な位置
に設定することに制限がある。ここで、結像光学系を利
用し、均一なビーム強度分布を有する点15をワーク1
8上へ転写することによって、照射点を自由な位置に設
定することができるとともに、拡大もしくは縮小転写に
よって照射ビームの大きさ、照射パワー密度を調整する
ことが可能となり、加工の自由度を大きくとることがで
きる。ここでは、非球面レンズを使用して均一ビームを
得る例を示したが、負枝不安定型共振器を使用した場合
でも同様である。
In general, a laser beam having a uniform intensity distribution is realized only at one point on the optical axis, and its shape collapses with spatial propagation. For this reason, there is a limitation in setting the irradiation point to a free position. Here, using the imaging optical system, a point 15 having a uniform beam intensity distribution
8, the irradiation point can be set at a free position, and the size or irradiation power density of the irradiation beam can be adjusted by enlargement or reduction transfer, thereby increasing the degree of freedom of processing. Can be taken. Here, an example in which a uniform beam is obtained using an aspherical lens has been described, but the same applies to the case where a negative branch unstable resonator is used.

【0020】実施の形態4.前記の構成のレーザ装置を
CO2 レーザで構成すると、CO2 レーザは比較的発振
波長が長いため、レーザ共振器の製作に高精度を要さ
ず、特にビーム均一化を行なう非球面レンズを用いる構
成においては、非球面レンズの製作精度がいらないとい
う利点がある。例えば、可視のレーザに対して20倍程
度の製作裕度があり、光学研摩によらず一般的な機械加
工で充分な精度を得ることができる。また、共振器内の
ビーム径を大きくできるため、負枝不安定型共振器を用
いる構成においては共振器内の開口を照射するビームの
密度を低くすることが可能となる。
Embodiment 4 When configuring the laser device structure of the a CO 2 laser, CO 2 laser is relatively oscillation wavelength is long, without requiring high precision in the fabrication of the laser resonator, in particular using an aspherical lens to perform beam homogenization In the configuration, there is an advantage that the manufacturing accuracy of the aspherical lens is not required. For example, there is a manufacturing margin about 20 times that of a visible laser, and sufficient precision can be obtained by general machining without using optical polishing. Further, since the beam diameter in the resonator can be increased, in the configuration using the negative branch unstable type resonator, the density of the beam irradiating the opening in the resonator can be reduced.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明の第1の構成に係るレーザ装置に
よれば、レーザビームの光路上に少なくとも1面が非球
面形状を有する一枚の非球面レンズを設け、この非球面
レンズは、滑らかな曲面を有するとともに、その曲率は
全面に渡って均一に存在する収束性球面曲率成分と局所
的な発散性曲率成分の和であり、上記局所的発散性曲率
成分は、上記非球面レンズ上における上記レーザビーム
のビーム強度分布に比例するようにし、上記非球面レン
ズからのレーザビームを加工点へ導くよう設けられたビ
ーム伝送光学系が、上記非球面レンズの収束性球面曲率
成分に対応する焦点位置を上記加工点に転写するビーム
伝送光学系であるようにしたので、少ない部品点数によ
り、加工点において強度分布が均一でリップル等を含ま
ないレーザビームが得られるいう効果が得られる。
According to the laser apparatus of the first configuration of the present invention, one aspheric lens having at least one aspheric surface is provided on the optical path of the laser beam. While having a smooth curved surface, its curvature is the sum of a convergent spherical curvature component and a local divergent curvature component that are uniformly present over the entire surface, and the local divergent curvature component is a component on the aspherical lens. The beam transmission optical system provided so as to be proportional to the beam intensity distribution of the laser beam in the above, and to guide the laser beam from the aspheric lens to a processing point corresponds to the convergent spherical curvature component of the aspheric lens. Since the beam transmission optical system transfers the focal position to the processing point, the laser beam with a uniform intensity distribution at the processing point and free of ripples etc. It says the effect obtained is obtained.

【0022】本発明の第2の構成に係るレーザ装置によ
れば、ビーム伝送光学系を、レーザビームの拡大、縮小
を行うズーム光学系としたので、強度分布が均一で発散
角が小さくリップル等を含まないレーザビームが得られ
るとともに、レーザビームが均一な強度分布となる位置
を自由に設定することができ、ビーム断面の大きさを自
由に変えることができるという効果が得られる。
According to the laser device of the second aspect of the present invention, since the beam transmission optical system is a zoom optical system for expanding and contracting the laser beam, the intensity distribution is uniform, the divergence angle is small, the ripple and the like are reduced. Is obtained, the position where the laser beam has a uniform intensity distribution can be freely set, and the size of the beam cross section can be freely changed.

【0023】本発明の第3の構成に係るレーザ装置によ
れば、レーザビームは一枚の部分反射鏡を含むレーザ共
振器より発生されるレーザビームであって、上記レーザ
共振器を構成する上記部分反射鏡の外面を非球面形状と
し、共振器の上記部分反射鏡と非球面レンズを一体化し
たので、強度分布が均一で発散角が小さくリップル等を
含まないレーザビームが得られるとともに、アライメン
トが簡略化され、部品点数が削減できるという効果が得
られる。
According to the laser device of the third aspect of the present invention, the laser beam is a laser beam generated by a laser resonator including a single partial reflecting mirror, and the laser beam forming the laser resonator. Since the outer surface of the partial reflector is made aspherical and the above-mentioned partial reflector and the aspheric lens of the resonator are integrated, a laser beam having a uniform intensity distribution, a small divergence angle, and free from ripples, etc. can be obtained and alignment Is simplified and the number of parts can be reduced.

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

【図1】 本発明の実施の形態1であるレーザ装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 非球面レンズによるレーザビーム強度の均一
化の原理を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of making the laser beam intensity uniform by an aspherical lens.

【図3】 本発明の実施の形態2であるレーザ装置の構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】 本発明に関連する参考例1であるレーザ装置
の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a laser device that is a first embodiment related to the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態3であるレーザ装置の構
成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 従来のレーザ装置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 全反射鏡、2,22 部分反射鏡、3,23
開口、11 レーザ発振器、12 レーザビーム、1
3 非球面レンズ、16 インテグレーションミラー、
17 ズームレンズ、18 ワーク。
1,21 Total reflection mirror, 2,22 Partial reflection mirror, 3,23
Aperture, 11 laser oscillator, 12 laser beam, 1
3 aspherical lens, 16 integration mirror,
17 zoom lens, 18 work.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/10 H01S 3/10 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/10 H01S 3/10 Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームの光路上に少なくとも1面
が非球面形状を有する一枚の非球面レンズを設け、この
非球面レンズは、滑らかな曲面を有するとともに、その
曲率は全面に渡って均一に存在する収束性球面曲率成分
と局所的な発散性曲率成分の和であり、上記局所的発散
性曲率成分は、上記非球面レンズ上における上記レーザ
ビームのビーム強度分布に比例するものであり、上記非
球面レンズからのレーザビームを加工点へ導くよう設け
られたビーム伝送光学系が、上記非球面レンズの収束性
球面曲率成分に対応する焦点位置を上記加工点に転写す
るビーム伝送光学系であることを特徴とするレーザ装
置。
1. An aspherical lens having at least one aspherical surface on an optical path of a laser beam. The aspherical lens has a smooth curved surface and the curvature is uniform over the entire surface. Is the sum of the convergent spherical curvature component and the local divergent curvature component present in the local divergent curvature component is proportional to the beam intensity distribution of the laser beam on the aspheric lens, A beam transmission optical system provided to guide a laser beam from the aspheric lens to a processing point is a beam transmission optical system that transfers a focal position corresponding to a convergent spherical curvature component of the aspheric lens to the processing point. A laser device, comprising:
【請求項2】 ビーム伝送光学系は、レーザビームの拡
大、縮小を行うズーム光学系であることを特徴とする請
求項1に記載のレーザ装置。
2. The laser apparatus according to claim 1, wherein the beam transmission optical system is a zoom optical system that expands and contracts a laser beam.
【請求項3】 レーザ共振器を構成する部分反射鏡の外
面を非球面形状とし、この非球面形状は、滑らかな曲面
を有するとともに、その曲率は全面に渡って均一に存在
する収束性球面曲率成分と局所的な発散性曲率成分の和
であり、上記局所的発散性曲率成分は、上記レーザ共振
器内の上記部分反射鏡上におけるレーザビームのビーム
強度分布に比例するものであることを特徴とするレーザ
装置。
3. The partial reflecting mirror constituting the laser resonator has an aspheric outer surface. The aspheric surface has a smooth curved surface, and its curvature is uniform over the entire surface. Component and a local divergent curvature component, wherein the local divergent curvature component is proportional to a beam intensity distribution of the laser beam on the partial reflector in the laser resonator. Laser device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006315053A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Hitachi Zosen Corp Laser beam machining method and device
US7348517B2 (en) * 2004-08-05 2008-03-25 Fanuc Ltd Laser cutting apparatus with a high quality laser beam
US7608799B2 (en) 2003-12-05 2009-10-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Solid-state laser processing apparatus and laser welding process
WO2012080883A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Bystronic Laser Ag Laser beam machining device and a process of laser machining comprising a single lens for light focussing
JP2012168333A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Hamamatsu Photonics Kk Optical system for laser beam shaping and wavefront control
DE102004047037B4 (en) * 2003-10-31 2018-06-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Aspheric single lens homogenizer with a function of reducing tilt error
RU2674916C2 (en) * 2014-10-13 2018-12-14 Эвана Текнолоджис, Уаб Laser treatment method for dividing or scribing substrate by forming wedge-like damaged structures

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004047037B4 (en) * 2003-10-31 2018-06-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Aspheric single lens homogenizer with a function of reducing tilt error
US7608799B2 (en) 2003-12-05 2009-10-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Solid-state laser processing apparatus and laser welding process
US7348517B2 (en) * 2004-08-05 2008-03-25 Fanuc Ltd Laser cutting apparatus with a high quality laser beam
JP4647388B2 (en) * 2005-05-13 2011-03-09 日立造船株式会社 Laser processing method and apparatus
JP2006315053A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Hitachi Zosen Corp Laser beam machining method and device
WO2012080883A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Bystronic Laser Ag Laser beam machining device and a process of laser machining comprising a single lens for light focussing
CN103260813A (en) * 2010-12-16 2013-08-21 百超激光股份公司 Laser beam machining device and a process of laser machining comprising a single lens for light focussing
JP2014503359A (en) * 2010-12-16 2014-02-13 バイストロニック レーザー アクチェンゲゼルシャフト Laser beam machining apparatus and laser machining method with single optical focusing lens
CN103260813B (en) * 2010-12-16 2016-08-10 百超激光股份公司 The method processed including the signal-lens laser beam machining device focused on for light and laser engine
EP3693122A1 (en) 2010-12-16 2020-08-12 Bystronic Laser AG Laser beam machining device comprising a single lens for light focussing
US11154948B2 (en) 2010-12-16 2021-10-26 Bystronic Laser Ag Laser beam machining device and a process of laser machining comprising a single lens for light focussing
JP2012168333A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Hamamatsu Photonics Kk Optical system for laser beam shaping and wavefront control
RU2674916C2 (en) * 2014-10-13 2018-12-14 Эвана Текнолоджис, Уаб Laser treatment method for dividing or scribing substrate by forming wedge-like damaged structures

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