JP2005007476A - Laser beam machining method and laser beam machining device - Google Patents

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哲夫 小島
Susumu Konno
進 今野
Junichi Nishimae
順一 西前
Shinsuke Yura
信介 由良
Kazutoshi Morikawa
和敏 森川
Atsuhiro Sono
淳弘 園
Yukio Sato
行雄 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably perform homogeneous machining without depending upon the polarization direction. <P>SOLUTION: By this laser beam machining, the fundamental wave laser beam 3 is passed through two non-linear optical crystals 1A, 1B for changing wavelength which are arranged in series and the changed wavelength laser beam 3C the wavelength of which is changed so that the polarization directions are different directions each other in the range of 45-90° irradiates a material 17 to be machined. This laser beam machining device is provided with the wavelength changing device for changing the wavelength which is provided with a laser beam source 2 for generating the fundamental wave laser beam and two non-linear optical crystals for changing the wavelength which are arranged in series and with which the wavelength is changed so that the polarization directions are different each other in the range of 45-90° with two respective non-linear optical crystals by passing the fundamental wave laser beam through that two nonlinear optical crystals and an irradiating device for irradiating the material to be machined with the changed wavelength laser beam, the wavelength of which is changed with the wavelength changing device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、波長変換されたレーザビームを被加工物に照射して被加工物を加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。   The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a wavelength-converted laser beam.

従来技術1.
従来のレーザ加工方法として、例えばアモルファスシリコンにレーザビームを照射して膜質を改善する方法においては、アモルファスシリコンにQスイッチYAGレーザの2倍波を照射するようにしていた(例えば、特許文献1参照。)。
Prior art
As a conventional laser processing method, for example, in a method of improving the film quality by irradiating a laser beam on amorphous silicon, the amorphous silicon is irradiated with a double wave of a Q-switched YAG laser (for example, see Patent Document 1). .)

従来技術2.
また、従来の別のレーザ加工方法として、例えばアモルファスシリコンにレーザビームを照射してアモルファスシリコンを結晶化する方法においては、YAGレーザの基本波、第2高調波、第3高調波、若しくは第4高調波を被処理体にレーザビームが照射された際の照射面の形状が線状になるようにレーザビームを加工して照射していた(例えば、特許文献2参照。)。
Prior art 2.
As another conventional laser processing method, for example, in a method of crystallizing amorphous silicon by irradiating a laser beam to amorphous silicon, the fundamental wave, second harmonic, third harmonic, or fourth of YAG laser is used. The laser beam is processed and irradiated so that the shape of the irradiated surface when the laser beam is irradiated to the object to be processed is linear (for example, refer to Patent Document 2).

特開昭63−314862号公報(第2頁、第1、3図)Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63-314862 (Page 2, Figures 1 and 3) 特開2001−144027号公報(第4−5頁、第2図)JP 2001-144027 A (page 4-5, FIG. 2)

従来のレーザ加工方法において、波長変換装置を備えた波長変換レーザ装置からの波長変換レーザビームを照射する場合においては、通常は、波長変換レーザ装置(波長変換装置)から発せられる波長変換レーザビームが直線偏光であったため、加工方向と偏光方向に依存して加工結果に差が生じるなどの問題があった。特に、アモルファスシリコンにレーザビームを照射してアニールすることによりポリシリコン化を行う加工においては、従来のレーザ加工方法によりポリシリコン化した基板を用いて薄膜トランジスタなどのデバイスを作成した場合に、レーザビームのスキャン方向と偏光方向の関係に依存して特性が異なるという問題があった。   In the conventional laser processing method, in the case of irradiating the wavelength conversion laser beam from the wavelength conversion laser device including the wavelength conversion device, the wavelength conversion laser beam emitted from the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) is usually Since it was linearly polarized light, there were problems such as a difference in processing result depending on the processing direction and the polarization direction. In particular, in a process for forming polysilicon by irradiating a laser beam to amorphous silicon and annealing it, when a device such as a thin film transistor is formed using a substrate that has been polysiliconized by a conventional laser processing method, the laser beam There is a problem that the characteristics differ depending on the relationship between the scan direction and the polarization direction.

本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、偏光方向に依存しない均質な加工を安定に実施することができるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides a laser processing method and a laser processing apparatus capable of stably performing homogeneous processing independent of the polarization direction. For the purpose.

本発明に係るレーザ加工方法は、基本波レーザビームを直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶に通し、上記2つの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射するものである。   In the laser processing method according to the present invention, a fundamental laser beam is passed through two nonlinear optical crystals for wavelength conversion arranged in series, and the polarization directions of the two nonlinear optical crystals are within a range of 45 ° to 90 ° with each other. The workpiece is irradiated with a wavelength-converted laser beam that has been wavelength-converted so as to have different directions.

本発明に係るレーザ加工装置は、基本波レーザビームを発生するレーザ光源と、直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶を有し上記基本波レーザビームを上記2つの非線形光学結晶に通してそれぞれの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換する波長変換装置と、上記波長変換装置により波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射する照射装置とを備えたものである。   A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser light source that generates a fundamental laser beam and two wavelength-converting nonlinear optical crystals arranged in series, and the fundamental laser beam is converted into the two nonlinear optical crystals. A wavelength conversion device that converts the polarization directions of the respective nonlinear optical crystals so that the directions of polarization are different from each other in a range of 45 ° to 90 °, and a wavelength-converted laser beam that has been wavelength-converted by the wavelength conversion device. And an irradiation device for irradiating an object.

以上のように、本発明によれば、基本波レーザビームを直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶に通し、上記2つの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射するので、偏光方向に依存しない均質な加工を安定に実施することができるという効果がある。   As described above, according to the present invention, the fundamental laser beam is passed through two nonlinear optical crystals for wavelength conversion arranged in series, and the polarization directions of the two nonlinear optical crystals are 45 ° to 90 ° to each other. Since the workpiece is irradiated with the wavelength-converted laser beam that has been wavelength-converted so as to have different directions in the range, there is an effect that uniform processing independent of the polarization direction can be stably performed.

また、基本波レーザビームを発生するレーザ光源と、直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶を有し上記基本波レーザビームを上記2つの非線形光学結晶に通してそれぞれの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換する波長変換装置と、上記波長変換装置により波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射する照射装置とを備えたので、偏光方向に依存しない均質な加工を安定に実施することができるという効果がある。   A laser light source that generates a fundamental laser beam; and two nonlinear optical crystals for wavelength conversion that are arranged in series, and the fundamental laser beam is passed through the two nonlinear optical crystals to each nonlinear optical crystal. A wavelength conversion device that converts wavelengths so that polarization directions are different from each other in a range of 45 ° to 90 °, and an irradiation device that irradiates a workpiece with a wavelength-converted laser beam wavelength-converted by the wavelength conversion device. Therefore, there is an effect that uniform processing independent of the polarization direction can be performed stably.

実施の形態1.
図1および図2は、本発明の実施の形態1によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図であり、より具体的には、図1はレーザ加工装置を示す側面図、図2(a)、(b)、および(c)はそれぞれ図1の波長変換用の非線形光学結晶を拡大して示す上面図、側面図、および斜視図である。
Embodiment 1 FIG.
1 and 2 are diagrams for explaining a laser processing method and a laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 1 is a side view showing the laser processing apparatus, and FIG. (A), (b), and (c) are the top view, side view, and perspective view which expand and show the nonlinear optical crystal for wavelength conversion of FIG. 1, respectively.

図1において、レーザ加工装置は、基本波レーザビーム3を発生するレーザ光源2と、直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶(以下、波長変換結晶と言うこともある。)1Aおよび1Bを有し基本波レーザビーム3を2つの非線形光学結晶1Aおよび1Bに通してそれぞれの非線形光学結晶1Aおよび1Bにより偏光方向が互いにおよそ90°異なる方向になるように波長変換する波長変換装置と、波長変換装置により波長変換された波長変換レーザビーム3Cを被加工物17に照射する照射装置とを備えている。   In FIG. 1, a laser processing apparatus includes a laser light source 2 for generating a fundamental wave laser beam 3 and two nonlinear optical crystals for wavelength conversion (hereinafter also referred to as wavelength conversion crystals) 1A arranged in series. Conversion device for converting the wavelength of the fundamental laser beam 3 through the two nonlinear optical crystals 1A and 1B so that the polarization directions of the nonlinear laser crystals 1A and 1B are different from each other by about 90 °. And an irradiation device for irradiating the workpiece 17 with the wavelength-converted laser beam 3C wavelength-converted by the wavelength conversion device.

波長変換装置は、波長変換結晶1Aおよび1Bと、基本波レーザビーム3を反射し、波長変換レーザビーム3Cを透過する分離ミラー6とを備えている。波長変換結晶1Aおよび1Bは、それぞれ温度調節器4Aおよび4B上にレーザ光源2の光軸に対して直列に並べて配置されており、分離ミラー6はミラーホルダー7上に配置されている。
レーザ光源2および波長変換装置で波長変換レーザ装置を構成しており、レーザ光源2、温度調節器4A、4B、およびミラーホルダー7は共通の基台5上に配置されている。
照射装置は、反射ミラー12、集光光学系14、および加工台18備えている。ミラー保持具13に保持された反射ミラー12および光学系保持具15に保持された集光光学系14は、固定治具16に保持されており、固定治具16は加工台18に固定されている。加工台18上にはシリコン、金属板、セラミック、プリント基板、グリーンシートなどの被加工物17が保持されている。
The wavelength conversion device includes wavelength conversion crystals 1A and 1B, and a separation mirror 6 that reflects the fundamental laser beam 3 and transmits the wavelength conversion laser beam 3C. The wavelength conversion crystals 1A and 1B are arranged in series with respect to the optical axis of the laser light source 2 on the temperature controllers 4A and 4B, respectively, and the separation mirror 6 is arranged on the mirror holder 7.
The laser light source 2 and the wavelength conversion device constitute a wavelength conversion laser device, and the laser light source 2, the temperature controllers 4 </ b> A and 4 </ b> B, and the mirror holder 7 are arranged on a common base 5.
The irradiation device includes a reflection mirror 12, a condensing optical system 14, and a processing table 18. The reflecting mirror 12 held by the mirror holder 13 and the condensing optical system 14 held by the optical system holder 15 are held by a fixing jig 16, and the fixing jig 16 is fixed to a processing table 18. Yes. A workpiece 17 such as silicon, a metal plate, a ceramic, a printed board, and a green sheet is held on the processing table 18.

レーザ光源2は例えばNd:YAG(ネオジウム・ヤグ)を活性媒質としてもち、ランダム偏光で波長1064nmの基本波レーザビーム3を発生する。なお、本発明で言う、ランダム偏光とは、偏光方向が直線偏光のように1方向に揃っていない偏光状態であり、複数の偏光方向成分が含まれている偏光状態や無偏光の状態を含む。
波長変換結晶1Aおよび1Bは、例えばリチウム・ボレイト(化学式:LiB、略称:LBO)等の非線形光学結晶からなる。
The laser light source 2 has, for example, Nd: YAG (neodymium yag) as an active medium, and generates a fundamental laser beam 3 having a wavelength of 1064 nm with random polarization. The random polarization referred to in the present invention is a polarization state in which the polarization direction is not aligned in one direction like linear polarization, and includes a polarization state including a plurality of polarization direction components and a non-polarization state. .
The wavelength conversion crystals 1A and 1B are made of nonlinear optical crystals such as lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 , abbreviation: LBO).

まず、図1により、波長変換レーザ装置(波長変換装置)の動作について説明する。レーザ光源2から発生され、波長変換の基本波となる基本波レーザビーム3は、前段の波長変換結晶1Aに入射し、その一部を高調波に波長変換された基本波・高調波混合レーザビーム3Aとなる。基本波・高調波混合レーザビーム3Aは、後段の波長変換結晶1Bに再び入射し、その基本波成分の一部を高調波に波長変換された基本波・高調波混合レーザビーム3Bとなる。基本波・高調波混合レーザビーム3Bは分離ミラー6に入射し、その基本波成分は反射されて図には記載していないダンパー等に入射し、その高調波成分のみが透過し、波長変換レーザビーム3Cとして波長変換レーザ装置(波長変換装置)の外部に取り出される。
このように、本実施の形態による波長変換レーザ装置(波長変換装置)では、基本波レーザビームを一方向に進行させて波長変換用の非線形光学結晶(波長変換結晶1A、1B)によって波長変換する。
First, the operation of the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) will be described with reference to FIG. A fundamental laser beam 3 generated from the laser light source 2 and serving as a fundamental wave for wavelength conversion is incident on the preceding wavelength conversion crystal 1A, and a part of the fundamental wave / harmonic mixed laser beam is wavelength-converted to a harmonic. 3A. The fundamental wave / harmonic mixed laser beam 3A is incident again on the wavelength conversion crystal 1B in the subsequent stage, and becomes a fundamental wave / harmonic mixed laser beam 3B in which a part of the fundamental wave component is wavelength-converted into a harmonic. The fundamental wave / harmonic mixed laser beam 3B is incident on the separation mirror 6, the fundamental wave component is reflected and incident on a damper or the like not shown in the figure, and only the harmonic component is transmitted, and the wavelength conversion laser. The beam 3C is extracted outside the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device).
Thus, in the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) according to the present embodiment, the fundamental wave laser beam travels in one direction, and wavelength conversion is performed by the wavelength conversion nonlinear optical crystal (wavelength conversion crystals 1A and 1B). .

次に、図2により、波長変換結晶1A、1Bの配置方法について詳細に説明する。ここでは、レーザ光源2としてランダム偏光で波長1064nmの基本波レーザビーム3を発生するNd:YAG(ネオジウム・ヤグ)レーザを用い、波長変換結晶1A、1Bとして、タイプ2位相整合により基本波レーザビーム3の一部を波長532nmの第2高調波に波長変換するリチウム・ボレイト(化学式:LiB、略称:LBO)結晶を用いる場合について示している。
この場合、リチウム・ボレイト結晶の結晶方位軸aに垂直で結晶方位軸bと結晶方位軸cからなる面9A、9B内の結晶方位軸cから約20.5°の方向に基本波レーザビーム3を通過させることにより基本波と第2高調波のタイプ2位相整合条件を満たし、ランダム偏光の基本波レーザビーム3の一部が波長変換されて結晶方位軸a方向に沿った直線偏光の第2高調波が発生する。
Next, the arrangement method of the wavelength conversion crystals 1A and 1B will be described in detail with reference to FIG. Here, an Nd: YAG (neodymium yag) laser that generates a fundamental wave laser beam 3 of random polarization and a wavelength of 1064 nm is used as the laser light source 2, and a fundamental wave laser beam is used as the wavelength conversion crystals 1A and 1B by type 2 phase matching. 3 shows a case where a lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 , abbreviation: LBO) crystal that converts a part of 3 into a second harmonic wave having a wavelength of 532 nm is used.
In this case, the fundamental wave laser beam 3 is oriented in the direction of about 20.5 ° from the crystal orientation axis c in the planes 9A and 9B formed by the crystal orientation axis b and the crystal orientation axis c perpendicular to the crystal orientation axis a of the lithium borate crystal. To satisfy the type 2 phase matching condition of the fundamental wave and the second harmonic, and a part of the randomly polarized fundamental wave laser beam 3 is wavelength-converted to obtain the second linearly polarized light along the crystal orientation axis a direction. Harmonics are generated.

本実施の形態においては、基本波レーザビームが先に通過する前段の波長変換結晶1Aと基本波レーザビームが後で通過する後段の波長変換結晶1Bとのレーザビーム通過方向の長さは異なり、前段の波長変換結晶1Aの長さより後段の波長変換結晶1Bの長さの方が長くなっている。
また、波長変換結晶1Aは結晶方位軸aが水平方向(図1の紙面に対し垂直方向)になるように配置され、波長変換結晶1Bは結晶方位軸aが垂直方向(図1の紙面に対し平行方向)になるように配置されている。このように、2つの波長変換結晶1A、1Bを直列に並べて用いる場合に、一方の波長変換結晶1Aに対し他方の波長変換結晶1Bの結晶方位軸をレーザビーム3の光軸を中心として90°回転させて配置する(すなわち、レーザビームの光軸方向から見て結晶方位軸が互いに90°異なる方向になるように配置する)ことにより、波長変換結晶1Aから発生する第2高調波の偏光方向と波長変換結晶1Bから発生する第2高調波の偏光方向が90°異なることになる。その結果、偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビーム3Cを発生する。
In the present embodiment, the length in the laser beam passing direction of the preceding wavelength conversion crystal 1A through which the fundamental laser beam passes first and the subsequent wavelength conversion crystal 1B through which the fundamental laser beam passes later are different, The length of the subsequent wavelength conversion crystal 1B is longer than the length of the previous wavelength conversion crystal 1A.
Further, the wavelength conversion crystal 1A is arranged so that the crystal orientation axis a is in the horizontal direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1), and the wavelength conversion crystal 1B is arranged in the vertical direction (with respect to the paper surface of FIG. 1). (Parallel direction). In this way, when two wavelength conversion crystals 1A and 1B are used in series, the crystal orientation axis of the other wavelength conversion crystal 1B is 90 ° with respect to one wavelength conversion crystal 1A with the optical axis of the laser beam 3 as the center. The direction of polarization of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1A by rotating (ie, arranging so that the crystal orientation axes are 90 ° different from each other when viewed from the optical axis direction of the laser beam) And the polarization direction of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1B differs by 90 °. As a result, wavelength conversion laser beams 3C whose polarization directions are different from each other by about 90 ° are generated.

次に、レーザ加工について説明する。波長変換レーザ装置(波長変換装置)から発生した波長変換レーザビーム3Cは、反射ミラー12により反射され、集光光学系15により被加工物17に集光照射され、被加工物17に対しアニール、表面改質、穴あけ、切断、溶接、トリミング等の加工を行う。   Next, laser processing will be described. The wavelength conversion laser beam 3C generated from the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) is reflected by the reflection mirror 12, focused on the workpiece 17 by the focusing optical system 15, and annealed to the workpiece 17. Processes such as surface modification, drilling, cutting, welding, trimming, etc.

以上説明したように、本実施の形態1においては、波長変換レーザ装置(波長変換装置)から発生する波長変換レーザビーム3Cは偏光方向が互いに90°異なるので、すなわち、波長変換レーザビーム3Cは水平方向(図1の紙面に対し垂直方向)の偏光成分と垂直方向(図1の紙面に対し平行方向)の偏光成分とを含み、ランダム偏光に近い偏光状態となるため、偏光方向に依存しない均質な(すなわち、偏光方向や加工点(場所)によらずに一定である)加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   As described above, in the first embodiment, the wavelength conversion laser beam 3C generated from the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) has a polarization direction different by 90 °, that is, the wavelength conversion laser beam 3C is horizontal. It includes a polarization component in the direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 1) and a polarization component in the vertical direction (parallel to the paper surface in FIG. 1). Therefore, there is an effect that it is possible to stably perform processing (that is, constant regardless of the polarization direction and the processing point (location)).

また、本実施の形態1では、波長変換レーザ装置(波長変換装置)は、波長変換結晶1Aから発生する第2高調波(波長変換レーザビーム)の偏光方向と波長変換結晶1Bから発生する第2高調波(波長変換レーザビーム)の偏光方向が90°異なることから、それぞれの第2高調波どうしの干渉は起こらないため、高出力な波長変換レーザビーム3Cを高効率かつ安定に発生することができる。このように、高出力な波長変換レーザビーム3Cを高効率にかつ安定に発生することができるため、長期間安定に精度良く均一な(すなわち、時間的に一定である)加工が効率よくできるという効果を奏する。   In the first embodiment, the wavelength conversion laser device (wavelength conversion device) includes the polarization direction of the second harmonic (wavelength conversion laser beam) generated from the wavelength conversion crystal 1A and the second direction generated from the wavelength conversion crystal 1B. Since the polarization directions of the harmonics (wavelength-converted laser beams) are different by 90 °, interference between the second harmonics does not occur, so that the high-power wavelength-converted laser beam 3C can be generated efficiently and stably. it can. As described above, since the high-power wavelength-converted laser beam 3C can be generated with high efficiency and stability, the processing can be efficiently performed stably and accurately for a long period of time (that is, constant in time). There is an effect.

さらに、波長変換結晶1Aに入射する基本波レーザビーム3のパワーよりも波長変換結晶1Bに入射する基本波・高調波混合レーザビーム3Aの基本波成分のパワーの方が小さくなるが、本実施の形態1においては、前段の波長変換結晶1Aにおけるレーザビーム通過方向の長さより、後段の波長変換結晶1Bにおけるレーザビーム通過方向の長さの方が長いため、前段の波長変換結晶1Aから発生する第2高調波のパワーと後段の波長変換結晶1Bから発生する第2高調波のパワーを近い値にすることができる。このように、前段の波長変換結晶1Aから発生する第2高調波のパワーと後段の波長変換結晶1Bから発生する第2高調波のパワーを近い値にすることができるので、波長変換レーザビーム3Cをよりランダム偏光に近い偏光状態にすることができ、偏光方向に依存しないより均質な加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   Further, the power of the fundamental wave component of the fundamental wave / harmonic mixed laser beam 3A incident on the wavelength conversion crystal 1B is smaller than the power of the fundamental laser beam 3 incident on the wavelength conversion crystal 1A. In the first embodiment, the length in the laser beam passing direction in the latter wavelength conversion crystal 1B is longer than the length in the laser beam passing direction in the first wavelength conversion crystal 1A. The power of the second harmonic and the power of the second harmonic generated from the subsequent wavelength conversion crystal 1B can be made close to each other. Thus, since the power of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1A at the front stage and the power of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1B at the rear stage can be made close to each other, the wavelength conversion laser beam 3C Can be brought into a polarization state closer to random polarization, and more uniform processing independent of the polarization direction can be stably performed.

以下では、具体的な実験例(実施例1と比較例1)を示して本実施の形態の効果についてさらに説明する。
実施例1.
レーザ光源2として、Qスイッチパルス発振しランダム偏光で波長1064nmの基本波レーザビーム3を発生するNd:YAG(ネオジウム・ヤグ)レーザを用いた。レーザビーム3の条件は、平均パワー529W、パルス繰り返し周波数4kHz、パルス幅40.4ns、ビーム品質M≒10であった。
波長変換結晶1Aおよび1Bとして、タイプ2位相整合により第2高調波を発生する、レーザビーム通過方向の長さが15mmおよび18mmであるリチウム・ボレイト(化学式:LiB)を用い、それぞれ基本波レーザビーム3の1/e半径0.54mmおよび0.52mmの位置に配置した。
Hereinafter, specific experimental examples (Example 1 and Comparative Example 1) will be shown to further explain the effects of the present embodiment.
Example 1.
As the laser light source 2, an Nd: YAG (Neodymium / Yag) laser that generates a fundamental laser beam 3 having a wavelength of 1064 nm by random polarization and oscillating a Q switch pulse was used. The conditions of the laser beam 3 were an average power of 529 W, a pulse repetition frequency of 4 kHz, a pulse width of 40.4 ns, and a beam quality M 2 ≈10.
As the wavelength conversion crystals 1A and 1B, lithium borates (chemical formula: LiB 3 O 5 ) having a length of 15 mm and 18 mm in the laser beam passing direction, which generate the second harmonic by the type 2 phase matching, are fundamental. The 1 / e 2 radii of the wave laser beam 3 were arranged at positions of 0.54 mm and 0.52 mm.

波長変換結晶1A、1Bの方向として、図2のように波長変換結晶1Aの結晶方位軸aが水平方向になるように配置し、波長変換結晶1Bの結晶方位軸aが垂直方向になるように配置した場合、第2高調波波長変換レーザビーム3Cの平均出力186Wが得られた。この第2高調波波長変換レーザビームを偏光分離してそれぞれのパワーを測定したところ、波長変換結晶1Aから発生した偏光成分のパワーは95W、波長変換結晶2Aから発生した偏光成分のパワーは91Wとほぼ同じパワーであり、波長変換レーザビーム3Cはランダム偏光に近い偏光状態であった。また、第2高調波波長変換レーザビーム3Cの平均出力の変動は約±1%と非常に安定であった。この波長変換レーザビーム3Cをアモルファスシリコンに照射してポリシリコン化を行ったところ、デバイスの特性は偏光方向に依存しなかった。   As the direction of the wavelength conversion crystal 1A, 1B, the crystal orientation axis a of the wavelength conversion crystal 1A is arranged in the horizontal direction as shown in FIG. 2, and the crystal orientation axis a of the wavelength conversion crystal 1B is in the vertical direction. When arranged, an average output of 186 W of the second harmonic wavelength conversion laser beam 3C was obtained. When the power of each of the second harmonic wavelength conversion laser beams was measured by polarization separation, the power of the polarization component generated from the wavelength conversion crystal 1A was 95 W, and the power of the polarization component generated from the wavelength conversion crystal 2A was 91 W. The wavelength conversion laser beam 3C had almost the same power and was in a polarization state close to random polarization. Further, the fluctuation of the average output of the second harmonic wavelength conversion laser beam 3C was very stable at about ± 1%. When amorphous silicon was irradiated with this wavelength conversion laser beam 3C to form polysilicon, the device characteristics did not depend on the polarization direction.

比較例1.
一方、比較例として、波長変換結晶1A、1Bの方向のみが実施例1と異なり、いずれの波長変換結晶1A、1Bにおいても結晶方位軸aが水平方向になるように配置した場合は、第2高調波波長変換レーザビーム3Cの平均出力は138Wであり、本実施例と比較して約23%低かった。また、第2高調波波長変換レーザビーム3Cの平均出力の変動は約±10%と非常に不安定であった。また、2つの波長変換結晶1A、1Bの結晶方位軸方向をそろえたため、波長変換レーザビーム3Cは直線偏光であった。この波長変換レーザビーム3Cをアモルファスシリコンに照射してポリシリコン化を行ったところ、スキャン方向と偏光方向の関係に依存してデバイスの特性に差があった。
Comparative Example 1
On the other hand, as a comparative example, only the direction of the wavelength conversion crystals 1A and 1B is different from that of Example 1, and in any wavelength conversion crystal 1A and 1B, when the crystal orientation axis a is arranged in the horizontal direction, The average output of the harmonic wavelength conversion laser beam 3C was 138 W, which was about 23% lower than that of the present example. Further, the fluctuation of the average output of the second harmonic wavelength conversion laser beam 3C was very unstable at about ± 10%. Further, since the crystal orientation axis directions of the two wavelength conversion crystals 1A and 1B were aligned, the wavelength conversion laser beam 3C was linearly polarized light. When the amorphous silicon was irradiated with this wavelength conversion laser beam 3C to form polysilicon, there was a difference in device characteristics depending on the relationship between the scan direction and the polarization direction.

本実験の結果、直線偏光ではなく、偏光方向が互いに90°異なる波長変換レーザビームを被加工物に照射することにより、偏光方向に依存しない均質な加工を安定に実施することができることが明らかになった。   As a result of this experiment, it is clear that uniform processing independent of the polarization direction can be performed stably by irradiating the workpiece with wavelength-converted laser beams whose polarization directions are different from each other by 90 ° instead of linearly polarized light. became.

なお、上記実施の形態1においては、波長変換結晶1Aの結晶方位軸aが水平方向になるように配置し、波長変換結晶1Bの結晶方位軸aが垂直方向になるように配置する場合について示したが、逆に波長変換結晶1Aの結晶方位軸aが垂直方向になるように配置し、波長変換結晶1Bの結晶方位軸aが水平方向になるように配置してもよく、要は、波長変換結晶1Aで発生する波長変換レーザビームの偏光方向と、波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの偏光方向が90°異なるように結晶を配置すればよく、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the wavelength conversion crystal 1A is arranged so that the crystal orientation axis a is in the horizontal direction, and the wavelength conversion crystal 1B is arranged so that the crystal orientation axis a is in the vertical direction. However, conversely, the wavelength conversion crystal 1A may be arranged so that the crystal orientation axis a is vertical, and the wavelength conversion crystal 1B may be arranged so that the crystal orientation axis a is horizontal. The crystal may be arranged so that the polarization direction of the wavelength conversion laser beam generated in the conversion crystal 1A and the polarization direction of the wavelength conversion laser beam generated in the wavelength conversion crystal 1B are 90 ° different from each other. An effect is obtained.

また、上記実施の形態1においては、偏光方向が互いに90°異なる波長変換レーザビームを被加工物17に照射する場合について説明したが、偏光方向は互いに交差する偏光成分を含みランダム偏光に近い偏光状態となればよいので、さらに、偏光方向は前段の波長変換結晶1Aで発生する波長変換レーザビームと後段の波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの干渉の影響が小さくなる程度に異なる角度であればよいので、正確に90°異なる方向にならなくてもよく、偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向であればよい。望ましくはおよそ90°(例えば85°ないし90°の範囲(干渉の影響による出力低下が10%以下となる。)、より好ましくは88°ないし90°の範囲(干渉の影響による出力低下が5%以下となる。))異なればよい。   In the first embodiment, the case where the workpieces 17 are irradiated with the wavelength conversion laser beams whose polarization directions are different by 90 ° from each other has been described. However, the polarization direction includes polarized light components that cross each other and is polarized light that is close to random polarization. In addition, the polarization direction is an angle that is different so that the influence of interference between the wavelength conversion laser beam generated in the preceding wavelength conversion crystal 1A and the wavelength conversion laser beam generated in the subsequent wavelength conversion crystal 1B is reduced. Therefore, the directions do not have to be different from each other by exactly 90 °, and the polarization directions may be different from each other in the range of 45 ° to 90 °. Desirably about 90 ° (for example, in the range of 85 ° to 90 ° (output decrease due to interference is 10% or less), more preferably in the range of 88 ° to 90 ° (output decrease due to interference is 5%). It will be as follows)))

また、2つの波長変換結晶1Aと1Bを、レーザビームの光軸方向から見て結晶方位軸が互いに90°異なる方向になるように配置したが、上記と同様に、正確に90°異なる方向にならなくてもよく、2つの波長変換結晶1Aと1Bの結晶方位軸は互いに45°ないし90°の範囲で異なればよい。望ましくはおよそ90°(例えば85°ないし90°の範囲、より好ましくは88°ないし90°の範囲)異なればよい。   In addition, the two wavelength conversion crystals 1A and 1B are arranged so that the crystal azimuth axes are different from each other by 90 ° when viewed from the optical axis direction of the laser beam. The crystal orientation axes of the two wavelength conversion crystals 1A and 1B may be different from each other within a range of 45 ° to 90 °. Desirably, it should be approximately 90 ° (for example, a range of 85 ° to 90 °, more preferably a range of 88 ° to 90 °).

なお、本発明では、2つの波長変換結晶1Aと1Bの結晶方位軸のなす角度の内小さい方の角度が45°である場合に2つの波長変換結晶1Aと1Bの結晶方位軸が45°異なると言い、波長変換結晶1Aにより波長変換された波長変換レーザビームの偏光方向と波長変換結晶1Bにより波長変換された波長変換レーザビームの偏光方向とのなす角度の内小さい方の角度が45°である場合に偏光方向が互いに45°異なるという。   In the present invention, when the smaller one of the angles formed by the crystal orientation axes of the two wavelength conversion crystals 1A and 1B is 45 °, the crystal orientation axes of the two wavelength conversion crystals 1A and 1B differ by 45 °. The angle between the polarization direction of the wavelength conversion laser beam converted by the wavelength conversion crystal 1A and the polarization direction of the wavelength conversion laser beam converted by the wavelength conversion crystal 1B is 45 °. In some cases, the polarization directions are 45 ° different from each other.

実施の形態2.
図3および図4は、本発明の実施の形態2によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図であり、より具体的には、図3はレーザ加工装置を示す側面図、図4は図3の波長変換結晶および波長板を拡大して示す斜視図である。
本実施の形態では、2つの波長変換結晶1A、1Bは、レーザビームの光軸方向から見て結晶方位軸aが互いに同方向になるように直列に配置されており、2つの非線形光学結晶1Aと1Bの間に波長変換されたレーザビームの偏光方向を90°回転させる偏光方向回転手段として波長板10が配置されている。他の構成は実施の形態1と同様であるので、以下では主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 2. FIG.
3 and 4 are diagrams for explaining a laser processing method and a laser processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. More specifically, FIG. 3 is a side view showing the laser processing apparatus, and FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the wavelength conversion crystal and the wave plate of FIG. 3.
In the present embodiment, the two wavelength conversion crystals 1A and 1B are arranged in series so that the crystal orientation axes a are in the same direction when viewed from the optical axis direction of the laser beam, and the two nonlinear optical crystals 1A. Wavelength plate 10 is disposed as a polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the laser beam whose wavelength is converted by 90 ° between 1 and 1B. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図3に示す波長変換レーザ装置において、基本波・高調波混合レーザビーム3Aの高調波成分の偏光方向を光軸を中心として90°回転させる波長板10は保持具11により保持され、波長変換結晶1Aと波長変換結晶1Bの間の基台5上に配置されている。波長板10は例えば1/2波長板からなり、その結晶方位軸が波長変換結晶1A、1Bの結晶方位軸aに対してレーザビーム3の光軸を中心として45°回転されている。   In the wavelength conversion laser device shown in FIG. 3, a wave plate 10 for rotating the polarization direction of the harmonic component of the fundamental wave / harmonic mixed laser beam 3A by 90 ° about the optical axis is held by a holder 11, and wavelength conversion crystal It is arrange | positioned on the base 5 between 1A and the wavelength conversion crystal 1B. The wave plate 10 is formed of, for example, a half-wave plate, and its crystal orientation axis is rotated by 45 ° around the optical axis of the laser beam 3 with respect to the crystal orientation axis a of the wavelength conversion crystals 1A and 1B.

図4は、レーザ光源2としてランダム偏光で波長1064nmの基本波レーザビーム3を発生するNd:YAG(ネオジウム・ヤグ)レーザを用い、波長変換結晶1A、1Bとしてタイプ2位相整合により基本波レーザビーム3の一部を波長532nmの第2高調波に波長変換するリチウム・ボレイト(化学式:LiB、略称:LBO)結晶を用いる場合について示しており、波長変換結晶1A、1Bとも結晶方位軸aが水平方向(図3の紙面に対し垂直方向)になるように配置されている。 FIG. 4 shows an Nd: YAG (Neodymium Yag) laser that generates a fundamental laser beam 3 of 1064 nm with random polarization as the laser light source 2, and a fundamental laser beam by type 2 phase matching as the wavelength conversion crystals 1A and 1B. 3 shows the case of using a lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 , abbreviation: LBO) crystal that converts a part of the wavelength to a second harmonic of a wavelength of 532 nm, and both the wavelength conversion crystals 1A and 1B have crystal orientation axes. They are arranged so that a is in the horizontal direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 3).

このように構成されたものにおいて、基本波・高調波混合レーザビーム3Aの高調波成分は1/2波長板10により偏光方向を光軸を中心に90°回転されて、波長変換結晶1Bに入射するため、波長変換結晶1Aから発生して波長変換結晶1Bに入射する第2高調波の偏光方向と波長変換結晶1Bから発生する第2高調波の偏光方向とが90°異なることになる。すなわち、波長変換レーザビーム3Cとして、偏光方向が互いにおよそ90°異なるレーザビームを発生する。
したがって、本実施の形態2においても実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。
In this configuration, the harmonic component of the fundamental / harmonic mixed laser beam 3A is rotated by 90 ° about the optical axis by the half-wave plate 10 and incident on the wavelength conversion crystal 1B. Therefore, the polarization direction of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1A and incident on the wavelength conversion crystal 1B is different from the polarization direction of the second harmonic generated from the wavelength conversion crystal 1B by 90 °. That is, as the wavelength conversion laser beam 3C, laser beams whose polarization directions are different from each other by about 90 ° are generated.
Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the second embodiment.

なお、上記実施の形態2においては、波長変換されたレーザビームの偏光方向をおよそ90°回転させる偏光方向回転手段として、1/2波長板10を用いる構成について示したが、1/2波長板10の代わりに旋光板や電気光学素子を用いてもよく、同様の効果が得られる。   In the second embodiment, the configuration using the half-wave plate 10 as the polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the wavelength-converted laser beam by about 90 ° has been described. An optical rotation plate or an electro-optical element may be used instead of 10, and the same effect can be obtained.

また、上記実施の形態2においては、レーザビームの光軸方向から見て2つの波長変換結晶1Aと1Bの結晶方位軸aを互いに同方向に配置する構成について示したが、互いに180°異なる方向になるように配置してもよく、上記実施の形態2と同様の効果がある。
また、波長変換結晶1Aと1Bの結晶方位軸の角度は、前段の波長変換結晶1Aで発生する波長変換レーザビームと後段の波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの干渉の影響が小さくなる程度であればよいので、正確に同方向あるいは正確に180°異なる方向にならなくてもよく、およそ同方向あるいはおよそ180°異なる方向であればよく、例えば同方向あるいは180°異なる方向から5°以内、望ましくは2°以内の範囲でずれていてもよい。
また、偏光方向回転手段についても同様であり、正確に90°回転させなくてもよく、45°ないし90°の範囲であればよい。望ましくはおよそ90°(例えば85°ないし90°の範囲、より好ましくは88°ないし90°の範囲)であればよい。
要は、実施の形態1の場合と同様に、被加工物に照射される波長変換レーザビーム3Cの偏光方向(すなわち、波長変換結晶1Aで発生して波長変換結晶1Bに入射する波長変換レーザビームの偏光方向と、波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの偏光方向)が互いに45°ないし90°の範囲で異なっていればよい。望ましくはおよそ90°(例えば85°ないし90°の範囲、より好ましくは88°ないし90°の範囲)異なっていればよい。
In the second embodiment, the configuration in which the crystal orientation axes a of the two wavelength conversion crystals 1A and 1B are arranged in the same direction as seen from the optical axis direction of the laser beam is shown. The same effect as in the second embodiment can be obtained.
Further, the angle between the crystal orientation axes of the wavelength conversion crystals 1A and 1B is less affected by interference between the wavelength conversion laser beam generated in the preceding wavelength conversion crystal 1A and the wavelength conversion laser beam generated in the subsequent wavelength conversion crystal 1B. It is not necessary for the direction to be exactly the same direction or exactly 180 degrees different from each other, and it is sufficient that the direction is approximately the same direction or approximately 180 degrees, for example, 5 degrees from the same direction or 180 degrees different directions. Within a range of preferably within 2 °.
The same applies to the polarization direction rotating means, and it does not have to be rotated exactly 90 °, and may be in the range of 45 ° to 90 °. Desirably, it may be approximately 90 ° (for example, in the range of 85 ° to 90 °, more preferably in the range of 88 ° to 90 °).
In short, as in the case of the first embodiment, the polarization direction of the wavelength conversion laser beam 3C irradiated to the workpiece (that is, the wavelength conversion laser beam generated by the wavelength conversion crystal 1A and incident on the wavelength conversion crystal 1B) And the polarization direction of the wavelength-converted laser beam generated in the wavelength conversion crystal 1B may be different from each other in the range of 45 ° to 90 °. Desirably, it should be approximately 90 ° (for example, a range of 85 ° to 90 °, more preferably a range of 88 ° to 90 °).

実施の形態3.
図5および図6は、本発明の実施の形態3によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図であり、より具体的には、レーザ加工装置の側面図である。
本実施の形態では、波長変換レーザビーム3Cを円偏光に変換する円偏光化手段として1/4波長板19を備えている。他の構成は実施の形態1と同様であるので、以下では主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 3 FIG.
5 and 6 are diagrams for explaining a laser processing method and a laser processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and more specifically, are side views of the laser processing apparatus.
In the present embodiment, a ¼ wavelength plate 19 is provided as circular polarization means for converting the wavelength conversion laser beam 3C into circularly polarized light. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

1/4波長板19は保持具20に固定され、基台5A上に配置されており、基台5Aは、基台5に固定されている。なお、図5では、基台5Aは基台5と別体に構成されているが、一体に構成されていてもよいのは言うまでもない。   The quarter wave plate 19 is fixed to the holder 20 and disposed on the base 5 </ b> A, and the base 5 </ b> A is fixed to the base 5. In FIG. 5, the base 5 </ b> A is configured separately from the base 5, but needless to say, it may be configured integrally.

このように構成されたものにおいて、波長変換装置(波長変換レーザ装置)から発せられる波長変換レーザビーム3Cは、1/4波長板19により円偏光に変換されて円偏光化された波長変換レーザビーム3Dとなる。具体的には、例えば波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分を1/4波長板19により右回りの円偏光とした場合、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分は1/4波長板19により左回りの円偏光となり、左右の円偏光が混在した波長変換レーザビーム3Dとなる。円偏光化された波長変換レーザビーム3Dは、反射ミラー12により反射され、集光光学系15により被加工物17に集光照射され、被加工物に対しアニール、表面改質、穴あけ、切断、溶接、トリミング等の加工を行う。   In such a configuration, the wavelength conversion laser beam 3C emitted from the wavelength conversion device (wavelength conversion laser device) is converted into circularly polarized light by the quarter wavelength plate 19 and circularly polarized, thereby converting the wavelength converted laser beam. 3D. Specifically, for example, when a component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C is converted into clockwise circular polarization by the quarter wavelength plate 19, the component is generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C. The component becomes counterclockwise circularly polarized light by the quarter wavelength plate 19, and becomes a wavelength conversion laser beam 3D in which left and right circularly polarized light are mixed. The circularly polarized wavelength-converted laser beam 3D is reflected by the reflecting mirror 12 and focused and irradiated on the workpiece 17 by the focusing optical system 15, and the workpiece is annealed, surface-modified, drilled, cut, Processing such as welding and trimming.

以上説明したように、本実施の形態3においては、上記実施の形態1の効果に加えて、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dが被加工物17に集光照射されるため、偏光方向に依存しないより均質な加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   As described above, in the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the circularly polarized wavelength-converted laser beam 3D is focused and irradiated on the workpiece 17, so the polarization direction There is an effect that it is possible to stably carry out a more uniform processing that does not depend on.

なお、図5では、実施の形態1によるレーザ加工装置に1/4波長板19を挿入した場合について示したが、図6に示すように、実施の形態2によるレーザ加工装置に1/4波長板19を挿入してもよく、同様の効果が得られる。   5 shows the case where the ¼ wavelength plate 19 is inserted into the laser processing apparatus according to the first embodiment, but as shown in FIG. 6, the ¼ wavelength is added to the laser processing apparatus according to the second embodiment. The plate 19 may be inserted, and the same effect can be obtained.

なお、波長変換レーザビームを円偏光に変換する手段は、1/4波長板19に限るものではなく、例えば電気光学素子であってもよい。   The means for converting the wavelength conversion laser beam into circularly polarized light is not limited to the quarter wavelength plate 19 and may be, for example, an electro-optic element.

実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図であり、より具体的には、レーザ加工装置の上面図である。
本実施の形態では、実施の形態1で示したレーザ加工装置に加えて、主に、以下のものを備えている。
まず、波長変換レーザビーム3Dの一部を透過する反射手段として、反射ミラー21、21Aを備えている。
さらに、反射ミラー21,21Aを透過した波長変換レーザビーム3E,3Fのビームパラメータ(パワー、ビームプロファイル(ビーム径)、ビーム品質、発散角)をモニタする手段であるビームモニタとして、パワーをモニタする手段であるパワーモニタ22、およびビームプロファイルをモニタする手段であるビームプロファイラ23を備えている。
またさらに、反射手段(反射ミラー21、21A)の前段に配置され、波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A,1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射手段の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段、すなわち、基本波レーザビームが先に通過する非線形光学結晶1Aから発生した波長変換レーザビームにおける反射手段の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合と、基本波レーザビームが後で通過する非線形光学結晶1Bから発生した波長変換レーザビームにおける反射手段の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段として、1/4波長板19を備えている。なお、1/4波長板19は実施の形態3で説明した波長変換レーザビーム3Cを円偏光に変換する円偏光化手段を兼ねている。
他の構成は実施の形態1と同様であるので、以下では主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a view for explaining a laser processing method and a laser processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and more specifically, a top view of the laser processing apparatus.
In this embodiment, in addition to the laser processing apparatus shown in Embodiment 1, the following are mainly provided.
First, reflecting mirrors 21 and 21A are provided as reflecting means that transmits part of the wavelength conversion laser beam 3D.
Further, the power is monitored as a beam monitor which is a means for monitoring the beam parameters (power, beam profile (beam diameter), beam quality, divergence angle) of the wavelength conversion laser beams 3E and 3F transmitted through the reflection mirrors 21 and 21A. A power monitor 22 as means and a beam profiler 23 as means for monitoring the beam profile are provided.
Still further, the reflecting surface of the reflecting means is arranged in the preceding stage of the reflecting means (reflecting mirrors 21 and 21A), and the polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C is changed with respect to the respective wavelength conversion laser beams generated from the respective nonlinear optical crystals 1A and 1B. Polarization state converting means for converting the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component to approximately the same, that is, reflecting means for the wavelength-converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1A through which the fundamental laser beam passes first The ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface, and the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface of the reflecting means in the wavelength-converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1B through which the fundamental laser beam passes later As a polarization state converting means for converting the ratio so that the ratio is approximately the same, a quarter wavelength plate 19 is provided. That. The quarter-wave plate 19 also serves as a circular polarization unit that converts the wavelength-converted laser beam 3C described in the third embodiment into circularly polarized light.
Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

1/4波長板19は保持具20に保持され、基台5上に配置されている。反射ミラー21、21Aはミラーホルダ7A、7Bに保持され基台5上の1/4波長板19の後に配置されている。パワーモニタ22は保持具20Aに保持され、反射ミラー21の背面側で基台5上に配置されている。ビームプロファイラ23は保持具20Bに保持され、反射ミラー21Aの背面側で基台5上に配置されている。   The quarter wave plate 19 is held by the holder 20 and is disposed on the base 5. The reflection mirrors 21 and 21A are held by the mirror holders 7A and 7B and are disposed behind the quarter-wave plate 19 on the base 5. The power monitor 22 is held by the holder 20 </ b> A and is disposed on the base 5 on the back side of the reflection mirror 21. The beam profiler 23 is held by the holder 20B, and is disposed on the base 5 on the back side of the reflecting mirror 21A.

照射装置は、反射ミラー12、集光光学系14、および加工台18Aを備えている。ミラー保持具13Aに保持された反射ミラー12、光学系保持具15Aに保持された集光光学系14および加工台18Aは、基台5Bに固定されている。加工台18Aにはシリコン、金属板、セラミック、プリント基板、グリーンシートなどの被加工物17が保持されている。   The irradiation device includes a reflection mirror 12, a condensing optical system 14, and a processing table 18A. The reflecting mirror 12 held by the mirror holder 13A, the condensing optical system 14 held by the optical system holder 15A, and the processing table 18A are fixed to the base 5B. A workpiece 17 such as silicon, a metal plate, a ceramic, a printed board, and a green sheet is held on the processing table 18A.

このように構成されたものにおいて、分離ミラー6を通過した波長変換レーザビーム3Cは、1/4波長板19により円偏光に変換される(円偏光化される)ことにより、偏光状態を変換されて、各非線形光学結晶1A,1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射手段(反射ミラー21、21A)の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じである波長変換レーザビーム3Dとなる。具体的には、例えば波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分を1/4波長板19により右回りの円偏光とした場合、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分は1/4波長板19により左回りの円偏光となり、左右の円偏光が混在した波長変換レーザビーム3Dとなる。   In such a configuration, the wavelength conversion laser beam 3C that has passed through the separation mirror 6 is converted into circularly polarized light (circularly polarized) by the quarter wavelength plate 19, so that the polarization state is converted. Thus, the wavelength conversion laser in which the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface of the reflecting means (reflecting mirrors 21 and 21A) in the respective wavelength-converted laser beams generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B is approximately the same. It becomes a beam 3D. Specifically, for example, when a component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C is converted into clockwise circular polarization by the quarter wavelength plate 19, the component is generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C. The component becomes counterclockwise circularly polarized light by the quarter wavelength plate 19, and becomes a wavelength conversion laser beam 3D in which left and right circularly polarized light are mixed.

円偏光化された波長変換レーザビーム3Dは、反射ミラー21、21A、および12により反射され、集光光学系14により被加工物17に集光照射され、被加工物17に対しアニール、表面改質、穴あけ、切断、溶接、トリミング等の加工を行う。
また、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dの一部は、反射ミラー21を透過する。反射ミラー21を透過した波長変換レーザビーム3Eはパワーモニタ22に入射し、そのパワーを測定される。さらに、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dの一部は、反射ミラー21Aを透過する。反射ミラー21Aを透過した波長変換レーザビーム3Fはビームプロファイラ23に入射し、そのビームプロファイルを測定される。
The circularly polarized wavelength-converted laser beam 3D is reflected by the reflection mirrors 21, 21A, and 12, and is condensed and irradiated onto the workpiece 17 by the condensing optical system 14, and the workpiece 17 is annealed and surface-modified. Processing such as quality, drilling, cutting, welding and trimming.
In addition, a part of the circularly polarized wavelength conversion laser beam 3 </ b> D passes through the reflection mirror 21. The wavelength-converted laser beam 3E that has passed through the reflection mirror 21 enters the power monitor 22, and its power is measured. Further, a part of the circularly polarized wavelength conversion laser beam 3D is transmitted through the reflection mirror 21A. The wavelength-converted laser beam 3F transmitted through the reflecting mirror 21A is incident on the beam profiler 23, and the beam profile is measured.

以上説明したように、本実施の形態においては、円偏光化手段および偏光状態変換手段を兼用する手段として1/4波長板19を備えており、波長変換レーザビーム3Cを円偏光に変換するので、上記実施の形態3と同様に、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dが被加工物17に集光照射されるため、偏光方向に依存しないより均質な加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   As described above, in the present embodiment, the quarter wavelength plate 19 is provided as a means for combining the circular polarization means and the polarization state conversion means, and the wavelength conversion laser beam 3C is converted into circular polarization. As in the third embodiment, since the circularly polarized wavelength conversion laser beam 3D is focused and irradiated on the workpiece 17, more uniform processing independent of the polarization direction can be stably performed. There is an effect.

さらに、波長変換レーザビーム3Dのパワーをモニタする手段としてパワーモニタ22を備え、円偏光化された(波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射ミラー21、21Aの反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換された)波長変換レーザビーム3Dの一部である波長変換レーザビーム3Eのパワーをモニタするようにしたため、あらかじめ波長変換レーザビーム3Eのパワーと波長変換レーザビーム3Dのパワーの関係を把握しておくことにより、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分のパワーと波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分のパワーの和をほぼ正確に測定することができる。したがって、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Dのパワーをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に高出力な波長変換レーザビームを高効率に発生しているか否かを把握することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dのパワーをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に精度良く均一な(時間的に一定である)加工ができているか否かを把握することができるという効果を奏する。   Further, a power monitor 22 is provided as means for monitoring the power of the wavelength-converted laser beam 3D, and is circularly polarized (the wavelength conversion state generated by each of the nonlinear optical crystals 1A and 1B is changed to the polarization state of the wavelength-converted laser beam 3C). Of the wavelength-converted laser beam 3E, which is a part of the wavelength-converted laser beam 3D (converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component to the reflecting surfaces of the reflecting mirrors 21 and 21A in the laser beam is approximately the same) Since the power is monitored, the power of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C is obtained by grasping the relationship between the power of the wavelength conversion laser beam 3E and the power of the wavelength conversion laser beam 3D in advance. And the sum of the powers of the components generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C. URN can be accurately measured. Therefore, the power of the wavelength conversion laser beam 3D output from the wavelength conversion laser device can be measured almost accurately, and it is grasped whether or not a high-efficiency wavelength conversion laser beam is stably generated for a long period of time. can do. For this reason, it is possible to measure the power of the wavelength-converted laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 almost accurately, and whether uniform processing (constant in time) can be performed stably over a long period of time. There is an effect that can be grasped.

またさらに、波長変換レーザビーム3Dのビームプロファイルをモニタする手段としてビームプロファイラ23を備え、円偏光化された(波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射ミラー21、21Aの反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換された)波長変換レーザビーム3Dの一部である波長変換レーザビーム3Fのビームプロファイルをモニタするようにしたため、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分のビームプロファイルと波長変換結晶1Bから発生した成分のビームプロファイルとの和をほぼ正確に測定することができる。したがって、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Dのビームプロファイルをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に高出力な波長変換レーザビームを高効率に発生しているか否かを把握することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dのビームプロファイルをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に精度良く均一な(時間的に一定である)加工ができているか否かを把握することができるという効果を奏する。   Furthermore, a beam profiler 23 is provided as a means for monitoring the beam profile of the wavelength conversion laser beam 3D, and is circularly polarized (the polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C is generated from each of the nonlinear optical crystals 1A and 1B. The wavelength-converted laser beam that is part of the wavelength-converted laser beam 3D (converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component to the reflecting surfaces of the reflection mirrors 21 and 21A in the wavelength-converted laser beam is approximately the same) Since the beam profile of 3F is monitored, the sum of the beam profile of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C and the beam profile of the component generated from the wavelength conversion crystal 1B can be measured almost accurately. Can do. Therefore, the beam profile of the wavelength conversion laser beam 3D output from the wavelength conversion laser device can be measured almost accurately, and whether or not the wavelength conversion laser beam with high output is stably generated for a long period of time can be determined. I can grasp it. For this reason, it is possible to measure the beam profile of the wavelength-converted laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 almost accurately, and whether the processing is stable and accurate and uniform (constant in time) for a long period of time. There is an effect that it is possible to grasp whether or not.

上記のような、波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射ミラー21、21Aの反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換された(円偏光化された)波長変換レーザビーム3Dの一部のパワーあるいはビームプロファイルをモニタすることにより得られる効果は、本発明におけるような複数の直線偏光成分が混在する波長変換レーザビームにおいてのみ得られる特有の効果であり、一般的な直線偏光レーザビームやランダム偏光レーザビームでは得られない効果である。以下では、この点について詳細に説明する。   The polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C as described above is expressed by the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surfaces of the reflecting mirrors 21 and 21A in the respective wavelength-converted laser beams generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B. The effect obtained by monitoring the power or beam profile of a portion of the wavelength converted laser beam 3D that has been converted to be approximately the same (circularly polarized) is that a plurality of straight lines as in the present invention are obtained. This is a unique effect obtained only with a wavelength conversion laser beam in which polarization components are mixed, and cannot be obtained with a general linearly polarized laser beam or a randomly polarized laser beam. Hereinafter, this point will be described in detail.

一般的に、ミラーに垂直入射以外の角度でレーザビームを入射させる場合、入射するビームの偏光方向によりミラーの反射率に差があり、s偏光の反射率がp偏光の反射率より高くなる。すなわち、s偏光の透過率がp偏光の透過率より低くなる。   In general, when a laser beam is incident on a mirror at an angle other than normal incidence, the reflectivity of the mirror varies depending on the polarization direction of the incident beam, and the reflectivity of s-polarized light is higher than the reflectivity of p-polarized light. That is, the transmittance of s-polarized light is lower than the transmittance of p-polarized light.

まず、比較例として、1/4波長板19を備えず、円偏光化していない波長変換レーザビーム3Cを反射ミラー21、21Aに入射させ、反射ミラー21、21Aを透過した波長変換レーザビーム3E、3Fのパワーおよびビームプロファイルをモニタするようにした場合について説明する。例えば、波長変換結晶1A、1Bから偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビームが発生している場合に、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分をs偏光、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分をp偏光で反射ミラー21、21Aに入射させたとすると、s偏光の透過率がp偏光の透過率より低くなることから、波長変換レーザビーム3Cの内、波長変換結晶1Aから発生した成分よりも波長変換結晶1Bから発生した成分のパワーやビームプロファイルをより多くモニタすることになる。   First, as a comparative example, the wavelength conversion laser beam 3E which does not include the quarter wavelength plate 19 and is incident on the reflection mirrors 21 and 21A and is transmitted through the reflection mirrors 21 and 21A. A case where the power and beam profile of 3F are monitored will be described. For example, when wavelength conversion laser beams having polarization directions different from each other by about 90 ° are generated from the wavelength conversion crystals 1A and 1B, the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C are converted into s-polarized and wavelength conversion lasers. If the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the beam 3C is incident on the reflection mirrors 21 and 21A as p-polarized light, the transmittance of s-polarized light is lower than the transmittance of p-polarized light. More power and beam profiles of components generated from the wavelength conversion crystal 1B are monitored than components generated from the wavelength conversion crystal 1A.

具体的には、例えば、反射ミラー21、21Aに対して約45°の入射角で波長変換レーザビーム3Cを入射させる場合、反射ミラー21、21Aのs偏光の透過率は例えば約0.1%、反射ミラー21、21Aのp偏光の透過率は例えば約0.9%となり、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.1%と波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分の約0.9%の和がパワーモニタ22およびビームプロファイラ23に入射し、そのパワーやビームプロファイルを測定することになる。
したがって、例えば、波長変換レーザビーム3Cのうち波長変換結晶1Aから発生した成分のみのパワーやビームプロファイルが変化しても、パワーモニタ22やビームプロファイラ23のモニタ値の変化は小さく、被加工物17に照射される波長変換レーザビームのパワーやビームプロファイルの変化を正確にモニタできないという問題が生じる。
Specifically, for example, when the wavelength conversion laser beam 3C is incident on the reflection mirrors 21 and 21A at an incident angle of about 45 °, the transmittance of the s-polarized light of the reflection mirrors 21 and 21A is about 0.1%, for example. The transmittance of the p-polarized light of the reflecting mirrors 21 and 21A is about 0.9%, for example, and about 0.1% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C and the wavelength conversion of the wavelength conversion laser beam 3C. A sum of about 0.9% of the components generated from the crystal 1B enters the power monitor 22 and the beam profiler 23, and the power and beam profile thereof are measured.
Therefore, for example, even if the power or beam profile of only the component generated from the wavelength conversion crystal 1A in the wavelength conversion laser beam 3C changes, the monitor values of the power monitor 22 and the beam profiler 23 change little, and the workpiece 17 A problem arises in that changes in the power and beam profile of the wavelength-converted laser beam applied to the laser beam cannot be accurately monitored.

ところが、本実施の形態においては、1/4波長板19で円偏光化された(波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射ミラー21、21Aの反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換された)波長変換レーザビーム3Dを反射ミラー21、21Aに入射するようにしたので、パワーモニタ22およびビームプロファイラ23に入射する波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分および波長変換結晶1Bから発生した成分それぞれのs偏光成分とp偏光成分はおよそ同割合となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分のパワーやビームプロファイルをおよそ同じ割合ずつモニタすることになる。   However, in the present embodiment, the light is circularly polarized by the ¼ wavelength plate 19 (the polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C is reflected in each wavelength conversion laser beam generated from each nonlinear optical crystal 1A, 1B. Since the wavelength-converted laser beam 3D (converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surfaces of the mirrors 21 and 21A is approximately the same) is incident on the reflecting mirrors 21 and 21A. The s-polarized component and the p-polarized component of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D incident on the monitor 22 and the beam profiler 23 are approximately the same, and the wavelength conversion laser. The power of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the beam 3D Thereby monitoring the beam profile in equal proportions approximately.

具体的には、例えば、反射ミラー21、21Aのs偏光の透過率は約0.1%、反射ミラー21、21Aのp偏光の透過率は約0.9%となり、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約50%、p偏光成分も約50%であるから、s偏光成分の約0.1%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.05%)とp偏光成分の約0.9%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.45%)の和、すなわち、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.5%が反射ミラー21、21Aを透過する。同様に、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分もs偏光成分は約50%、p偏光成分は約50%であることから、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の約0.5%が反射ミラー21、21Aを透過する。よって、波長変換レーザビーム3Dの内、波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分とが同割合ずつパワーモニタ22やビームプロファイラ23に入射し、そのパワーやビームプロファイルを測定することになる。   Specifically, for example, the transmittance of the s-polarized light of the reflecting mirrors 21 and 21A is about 0.1%, and the transmittance of the p-polarized light of the reflecting mirrors 21 and 21A is about 0.9%. Of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the converted laser beam 3D, the s-polarized component is about 50% and the p-polarized component is also about 50%, so about 0.1% of the s-polarized component (of the wavelength-converted laser beam 3D) Sum of about 0.05% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A) and about 0.9% of the p-polarized component (about 0.45% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D), That is, about 0.5% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D is transmitted through the reflection mirrors 21 and 21A. Similarly, since the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the circularly polarized wavelength conversion laser beam 3D is about 50% of the s-polarized component and about 50% of the p-polarized component, the wavelength of the wavelength-converted laser beam 3D About 0.5% of the component generated from the conversion crystal 1B is transmitted through the reflection mirrors 21 and 21A. Therefore, in the wavelength conversion laser beam 3D, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B are incident on the power monitor 22 and the beam profiler 23 at the same ratio, and the power and beam profile are measured. Will do.

したがって、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Dのパワーやビームプロファイルをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に高出力な波長変換レーザビームを高効率に発生しているか否かを把握することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dのパワーやビームプロファイルをほぼ正確に測定することができ、長期間安定に精度良く均一な(時間的に一定である)加工ができているか否かを把握することができるという効果を奏する。
さらに、例えば、波長変換レーザビーム3Cのうち波長変換結晶1Aから発生した成分のみのパワーやビームプロファイルが変化しても、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dのパワーやビームプロファイルの変化をほぼ正確にモニタでき、波長変換レーザビーム3Dのうち波長変換結晶1Aから発生した成分のみのパワーやビームプロファイルの変化による加工の変化を把握することができるという効果を奏する。
Therefore, the power and beam profile of the wavelength conversion laser beam 3D output from the wavelength conversion laser device can be measured almost accurately, and whether or not the wavelength conversion laser beam having high output stably for a long period of time is generated with high efficiency. I can understand. For this reason, the power and beam profile of the wavelength-converted laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 can be measured almost accurately, and processing can be performed stably and accurately for a long period of time with accuracy (constant in time). There is an effect that it can be grasped whether or not.
Further, for example, even if the power or beam profile of only the component generated from the wavelength conversion crystal 1A in the wavelength conversion laser beam 3C changes, the power or beam profile of the wavelength conversion laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 changes. The change can be monitored almost accurately, and it is possible to grasp the change in processing due to the change in the power and beam profile of only the component generated from the wavelength conversion crystal 1A in the wavelength conversion laser beam 3D.

一方、一般的な直線偏光レーザビームにおいては、反射ミラー21、21Aに入射するレーザビームの偏光方向はs偏光およびp偏光のうちの一方のみであることから、反射ミラー21、21Aに入射させる前に円偏光化させるか否かにかかわらず透過率は一定である。したがって、円偏光化された波長変換レーザビームのパワーやビームプロファイルをモニタすることによる新たな効果は生じない。
また、一般的なランダム偏光レーザビームにおいては、反射ミラー21、21Aに入射するレーザビームの偏光方向はs偏光とp偏光とが同割合であることから、反射ミラー21、21Aに入射させる前に円偏光化させるか否かにかかわらず透過率は一定である。したがって、円偏光化された波長変換レーザビームのパワーやビームプロファイルをモニタすることによる新たな効果は生じない。
On the other hand, in a general linearly polarized laser beam, the polarization direction of the laser beam incident on the reflecting mirrors 21 and 21A is only one of s-polarized light and p-polarized light. The transmittance is constant regardless of whether or not it is circularly polarized. Therefore, there is no new effect by monitoring the power and beam profile of the circularly polarized wavelength conversion laser beam.
Further, in a general random polarization laser beam, since the polarization direction of the laser beam incident on the reflection mirrors 21 and 21A is the same ratio between the s-polarized light and the p-polarized light, before entering the reflection mirrors 21 and 21A. The transmittance is constant regardless of whether or not it is circularly polarized. Therefore, there is no new effect by monitoring the power and beam profile of the circularly polarized wavelength conversion laser beam.

なお、上記では波長変換結晶1A、1Bから偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビームが発生している場合について、具体的数値を挙げて説明したが、90°に限らず、45°ないし90°の範囲で異なる場合にも、同様のことが言える。例えば、波長変換レーザビーム3Cを偏光状態変換手段を兼用する手段である1/4波長板19を通過させて、波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約60%、p偏光成分は約40%、波長変換結晶1Bから発生した成分のうちs偏光成分は約60%、p偏光成分は約40%、というように各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおけるs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じである楕円偏光に変換された波長変換レーザビーム3Dに変換することにより、波長変換レーザビーム3Dの内、波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分とが同割合ずつパワーモニタ22やビームプロファイラ23に入射し、そのパワーやビームプロファイルを測定することになる。   In the above description, the wavelength conversion laser beams whose polarization directions are different from each other by about 90 ° are generated from the wavelength conversion crystals 1A and 1B, but specific numerical values are given. The same can be said for different cases in the range of 90 °. For example, the wavelength conversion laser beam 3C is passed through a quarter-wave plate 19 which is also a means that also serves as a polarization state conversion means, and of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A, the s-polarized component is about 60% and the p-polarized component. Is approximately 40%, of the components generated from the wavelength conversion crystal 1B, the s-polarized component is approximately 60%, the p-polarized component is approximately 40%, and so on. In the wavelength conversion laser beam 3D, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A is converted into the wavelength conversion laser beam 3D converted into elliptically polarized light in which the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component is approximately the same. Components generated from the wavelength conversion crystal 1B are incident on the power monitor 22 and the beam profiler 23 at the same rate, and the power and beam profile are measured. It becomes door.

なお、図7では、反射ミラー21、21Aを反射した波長変換レーザビームを加工に用い、反射ミラー21、21Aを透過した波長変換レーザビームのビームパラメータをモニタする構成を示したが、反射ミラー21、21Aを透過した波長変換レーザビームを加工に用い、反射ミラー21、21Aで反射された波長変換レーザビームのビームパラメータをモニタする構成としてもよい。   7 shows a configuration in which the wavelength conversion laser beam reflected by the reflection mirrors 21 and 21A is used for processing and the beam parameters of the wavelength conversion laser beam transmitted through the reflection mirrors 21 and 21A are monitored. The wavelength conversion laser beam transmitted through 21A may be used for processing, and the beam parameters of the wavelength conversion laser beam reflected by the reflection mirrors 21 and 21A may be monitored.

また、図7では、実施の形態1による波長変換レーザ装置に、1/4波長板19、反射ミラー21、21A、パワーモニタ22、およびビームプロファイラ23を備える場合について示したが、実施の形態2によるレーザ加工装置に、1/4波長板19、反射ミラー21、21A、パワーモニタ22、およびビームプロファイラ23を備えてもよく、同様の効果が得られる。   FIG. 7 shows the case where the wavelength conversion laser apparatus according to the first embodiment includes the quarter wavelength plate 19, the reflection mirrors 21 and 21A, the power monitor 22, and the beam profiler 23, but the second embodiment. The laser processing apparatus may include the quarter wavelength plate 19, the reflection mirrors 21 and 21A, the power monitor 22, and the beam profiler 23, and the same effect can be obtained.

また、図7に示した構成に加えて、パワーモニタ22のモニタ値に応じてレーザ光源2の出力を調節する手段、若しくはパワーモニタ22のモニタ値に応じて温度調節器4A、4Bの温度を調節する手段を設けてフィードバック制御することにより、波長変換レーザビーム3Dのパワーを長期間安定に一定に保つことができるという効果を奏する。   Further, in addition to the configuration shown in FIG. 7, means for adjusting the output of the laser light source 2 according to the monitor value of the power monitor 22, or the temperatures of the temperature controllers 4 </ b> A and 4 </ b> B according to the monitor value of the power monitor 22. By providing the adjusting means and performing feedback control, there is an effect that the power of the wavelength conversion laser beam 3D can be stably kept constant for a long period of time.

また、ビームプロファイラ23で測定したビームプロファイルからビーム径を求めることができることから、図7に示した構成に加えて、例えば複数のレンズの組み合わせからなるビーム径調整機構を設けることにより、波長変換レーザビーム3Dのビーム径を任意の値に調整して出力することができるという効果を奏する。
さらに、ビームプロファイラ23で測定したビーム径に応じてビーム径調整機構を制御する手段を設けてフィードバック制御することにより、波長変換レーザビーム3Dのビーム径を長期間安定に一定に保つことができるという効果を奏する。
Further, since the beam diameter can be obtained from the beam profile measured by the beam profiler 23, in addition to the configuration shown in FIG. 7, for example, by providing a beam diameter adjusting mechanism including a combination of a plurality of lenses, a wavelength conversion laser is provided. The beam diameter of the beam 3D can be adjusted to an arbitrary value and output.
Furthermore, by providing a means for controlling the beam diameter adjusting mechanism according to the beam diameter measured by the beam profiler 23 and performing feedback control, the beam diameter of the wavelength conversion laser beam 3D can be kept stable and constant over a long period of time. There is an effect.

なお、上記実施の形態4においては、ビームパラメータ(パワー、ビームプロファイル(ビーム径)、ビーム品質、発散角)のうちパワーとビームプロファイルをモニタする手段を備える場合について説明したが、ビーム品質(レーザビームの集光性を示すM値やビームプロダクトなどの指標値)をモニタする手段を備えてもよく、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Dのビーム品質をほぼ正確に測定することができ、長期間安定に高品質な波長変換レーザビームを発生しているか否かを把握することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dのビーム品質をほぼ正確に測定することができ、長期間安定に精度良く均一な(時間的に一定である)加工ができているか否かを把握することができるという効果を奏する。 In the fourth embodiment, the case where a means for monitoring power and beam profile among beam parameters (power, beam profile (beam diameter), beam quality, divergence angle) is provided has been described. (M 2 value indicating beam condensing property and index value such as beam product) may be provided, and the beam quality of the wavelength conversion laser beam 3D output from the wavelength conversion laser device is measured almost accurately. It is possible to grasp whether or not a high-quality wavelength conversion laser beam is generated stably for a long period of time. For this reason, it is possible to measure the beam quality of the wavelength-converted laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 almost accurately, and whether the processing is stable and accurate and uniform (constant in time) for a long period of time. There is an effect that it is possible to grasp whether or not.

また、例えば複数のビームプロファイラを備えるなどして発散角をモニタする手段を備えてもよく、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Dの発散角をほぼ正確に測定することができ、長期間安定に高品質な波長変換レーザビームを発生しているか否かを把握することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Dの発散角をほぼ正確に測定することができ、長期間安定に精度良く均一な(時間的に一定である)加工ができているか否かを把握することができるという効果を奏する。   In addition, for example, a divergence angle may be provided by providing a plurality of beam profilers, and the divergence angle of the wavelength conversion laser beam 3D output from the wavelength conversion laser device can be measured almost accurately. It is possible to grasp whether or not a high-quality wavelength conversion laser beam is generated stably for a long period of time. For this reason, it is possible to measure the divergence angle of the wavelength-converted laser beam 3D irradiated to the workpiece 17 almost accurately, and whether the processing is stable and accurate and uniform (constant in time) for a long period of time. There is an effect that it is possible to grasp whether or not.

実施の形態5.
図8は、本発明の実施の形態5によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図であり、より具体的には、レーザ加工装置の上面図である。
本実施の形態では、実施の形態1で示したレーザ加工装置に加えて、主に、以下のものを備えている。
まず、波長変換レーザビーム3Dのパワーを調整する手段として可変透過率ミラー25A、25Bを有する透過率が可変の可変アッテネータ24を備えている。
さらに、可変アッテネータ24の前段に配置され、波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A,1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射手段の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段として、1/4波長板19を備えている。なお、1/4波長板19は実施の形態3で説明した波長変換レーザビーム3Cを円偏光に変換する円偏光化手段を兼ねている。
他の構成は実施の形態1と同様であるので、以下では主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a view for explaining a laser processing method and a laser processing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, and more specifically, a top view of the laser processing apparatus.
In this embodiment, in addition to the laser processing apparatus shown in Embodiment 1, the following are mainly provided.
First, as a means for adjusting the power of the wavelength conversion laser beam 3D, a variable attenuator 24 having variable transmittance mirrors 25A and 25B and having variable transmittance is provided.
Further, the polarization state of the wavelength-converted laser beam 3C, which is arranged in the previous stage of the variable attenuator 24, changes the polarization state of the wavelength-converted laser beam generated from each nonlinear optical crystal 1A, 1B with respect to the reflecting surface of the reflecting means and the p-polarized light. A ¼ wavelength plate 19 is provided as a polarization state converting means for converting the ratio with the components to be approximately the same. The quarter-wave plate 19 also serves as a circular polarization unit that converts the wavelength-converted laser beam 3C described in the third embodiment into circularly polarized light.
Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

1/4波長板19は保持具20に固定され、基台5上に配置されている。可変アッテネータ24は保持具20Cに固定され、基台5上に配置されている。可変アッテネータ24内には波長変換レーザビーム3Cの入射角により透過率が変化する可変透過率ミラー25A、25B、および可変透過率ミラー25A、25Bに対する波長変換レーザビーム3Cの入射角を変化させるための、図示していない可変透過率ミラー25A、25Bを回転させる機構が設けられている。
照射装置の構成は、実施の形態4と同様である。
The quarter wave plate 19 is fixed to the holder 20 and disposed on the base 5. The variable attenuator 24 is fixed to the holder 20 </ b> C and disposed on the base 5. In the variable attenuator 24, the variable transmittance mirrors 25A and 25B whose transmittance varies depending on the incident angle of the wavelength conversion laser beam 3C, and the incident angle of the wavelength conversion laser beam 3C with respect to the variable transmittance mirrors 25A and 25B are changed. A mechanism for rotating the variable transmittance mirrors 25A and 25B (not shown) is provided.
The configuration of the irradiation apparatus is the same as that of the fourth embodiment.

このように構成されたものにおいて、分離ミラー6を通過した波長変換レーザビーム3Cは、1/4波長板19により円偏光に変換される(円偏光化される)ことにより、偏光状態を変換されて、各非線形光学結晶1A,1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける可変透過率ミラー25A、25Bのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分s偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じである波長変換レーザビーム3Dとなる。
円偏光化された波長変換レーザビーム3Dは、可変アッテネータ24によりパワーを調整された波長変換レーザビーム3Gとなり、反射ミラー12により反射され、集光光学系14により被加工物17に集光照射され、被加工物に対しアニール、表面改質、穴あけ、切断、溶接、トリミング等の加工を行う。
In such a configuration, the wavelength conversion laser beam 3C that has passed through the separation mirror 6 is converted into circularly polarized light (circularly polarized) by the quarter wavelength plate 19, so that the polarization state is converted. Thus, the ratio of the s-polarized component, the p-polarized component, the s-polarized component, and the p-polarized component with respect to the mirror surfaces of the variable transmittance mirrors 25A and 25B in the wavelength conversion laser beams generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B is approximately the same. This is a wavelength conversion laser beam 3D.
The circularly polarized wavelength conversion laser beam 3D becomes a wavelength conversion laser beam 3G whose power is adjusted by the variable attenuator 24, is reflected by the reflection mirror 12, and is condensed and irradiated on the workpiece 17 by the condensing optical system 14. The workpiece is subjected to processing such as annealing, surface modification, drilling, cutting, welding, and trimming.

以上説明したように、本実施の形態においては、円偏光化手段および偏光状態変換手段を兼用する手段として1/4波長板19を備えており、波長変換レーザビーム3Cを円偏光に変換するので、上記実施の形態3と同様に、円偏光化された波長変換レーザビーム3Dが被加工物17に集光照射されるため、偏光方向に依存しないより均質な加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   As described above, in the present embodiment, the quarter wavelength plate 19 is provided as a means for combining the circular polarization means and the polarization state conversion means, and the wavelength conversion laser beam 3C is converted into circular polarization. As in the third embodiment, since the circularly polarized wavelength conversion laser beam 3D is focused and irradiated on the workpiece 17, more uniform processing independent of the polarization direction can be stably performed. There is an effect.

さらに、波長変換レーザビーム3Dのパワーを調整する手段として可変アッテネータ24を備え、円偏光化された(波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける可変透過率ミラー25A、25Bのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換された)波長変換レーザビーム3Dを可変アッテネータ24に入射するようにしたため、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分のパワーと波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分のパワーとを同率で調整することができる。したがって、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Gのビームプロファイルをほとんど変化させることなくパワーを調整することができる。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Gのビームプロファイルをほとんど変化させることなくパワーを調整することができ、加工パラメータとしてパワーのみを変化させて加工することができるという効果を奏する。   Further, a variable attenuator 24 is provided as means for adjusting the power of the wavelength conversion laser beam 3D, and is circularly polarized (the polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C is converted to the respective wavelength conversions generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B). The wavelength-converted laser beam 3D (converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component to the mirror surfaces of the variable transmittance mirrors 25A and 25B in the laser beam is approximately the same) is made incident on the variable attenuator 24. The power of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C and the power of the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C can be adjusted at the same rate. Therefore, the power can be adjusted with almost no change in the beam profile of the wavelength conversion laser beam 3G output from the wavelength conversion laser device. For this reason, the power can be adjusted with almost no change in the beam profile of the wavelength conversion laser beam 3G irradiated to the workpiece 17, and the processing can be performed by changing only the power as a processing parameter. Play.

さらに、可変アッテネータ24の透過率を下げて加工台18A上の加工点にビームプロファイラを配置して加工点のビームプロファイルを測定することにより、加工時とおよそ同じビームプロファイルを測定することができるという効果を奏する。   Furthermore, by reducing the transmittance of the variable attenuator 24 and placing a beam profiler at the processing point on the processing table 18A and measuring the beam profile at the processing point, it is possible to measure the beam profile that is approximately the same as that during processing. There is an effect.

上記のような、波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける可変透過率ミラー25A、25Bのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換された(円偏光化された)波長変換レーザビーム3Dを可変アッテネータ24に入射させ波長変換レーザビーム3Gのパワーを可変透過率ミラー25A、25Bに対する波長変換レーザビーム3Dの入射角を変化させることにより調整するようにしたことにより得られる効果は、本発明におけるような複数の直線偏光成分が混在する波長変換レーザビームにおいてのみ得られる特有の効果であり、一般的な直線偏光レーザビームやランダム偏光レーザビームでは得られない効果である。以下では、この点について詳細に説明する。   The polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C as described above is changed into the s-polarization component and the p-polarization component with respect to the mirror surfaces of the variable transmittance mirrors 25A and 25B in the respective wavelength conversion laser beams generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B. The wavelength conversion laser beam 3D converted (circularly polarized) so that the ratio thereof is approximately the same is incident on the variable attenuator 24, and the power of the wavelength conversion laser beam 3G is converted to the wavelength of the variable transmittance mirrors 25A and 25B. The effect obtained by adjusting by changing the incident angle of the laser beam 3D is a unique effect obtained only in the wavelength conversion laser beam in which a plurality of linearly polarized light components are mixed as in the present invention. This effect cannot be obtained with a general linearly polarized laser beam or a randomly polarized laser beam. . Hereinafter, this point will be described in detail.

まず、比較例として、1/4波長板19を備えず、円偏光化していない波長変換レーザビーム3Cを可変アッテネータ24に入射するようにした場合について説明する。例えば、波長変換結晶1A、1Bから偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビームが発生している場合に、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分をs偏光、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分をp偏光で可変透過率ミラー25A、25Bに入射させたとすると、s偏光の透過率がp偏光の透過率より低くなることから、波長変換レーザビーム3Cのうち波長変換結晶1Aから発生した成分よりも波長変換結晶1Bから発生した成分を多く含んだ波長変換レーザビームが波長変換レーザ装置から出力され、その波長変換レーザビームが被加工物17に照射されることになる。   First, as a comparative example, a case where the quarter wavelength plate 19 is not provided and the wavelength conversion laser beam 3C that is not circularly polarized is incident on the variable attenuator 24 will be described. For example, when wavelength conversion laser beams having polarization directions different from each other by about 90 ° are generated from the wavelength conversion crystals 1A and 1B, the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C are converted into s-polarized and wavelength conversion lasers. If the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the beam 3C is incident on the variable transmittance mirrors 25A and 25B as p-polarized light, the transmittance of the s-polarized light becomes lower than the transmittance of the p-polarized light. Among them, a wavelength conversion laser beam containing more components generated from the wavelength conversion crystal 1B than components generated from the wavelength conversion crystal 1A is output from the wavelength conversion laser device, and the workpiece 17 is irradiated with the wavelength conversion laser beam. Will be.

また、s偏光とp偏光の透過率の比が可変アッテネータ24(可変透過率ミラー25A、25B)の透過率により変化することから、可変アッテネータ24によりビームプロファイルを変化させずにパワーのみを調整することができず、例えば可変アッテネータ24の透過率を下げて加工点にビームプロファイラを配置して加工点のビームプロファイルを測定する場合、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Cのうち波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分の割合は、加工時とビームプロファイル測定時で異なった割合となり、加工時とは異なる加工点のビームプロファイルを測定するすることになる。   Further, since the ratio of the transmittance between the s-polarized light and the p-polarized light varies depending on the transmittance of the variable attenuator 24 (variable transmittance mirrors 25A and 25B), only the power is adjusted by the variable attenuator 24 without changing the beam profile. For example, when the beam profiler is arranged at the processing point by reducing the transmittance of the variable attenuator 24 and the beam profile of the processing point is measured, the wavelength of the wavelength conversion laser beam 3C output from the wavelength conversion laser device The ratio of the component generated from the conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B is different at the time of processing and at the time of measuring the beam profile, and the beam profile at a processing point different from that at the time of processing is measured. .

具体的には、例えば、可変アッテネータ24の平均透過率を約50%に下げて加工する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約35%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約65%となり、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分を約35%、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分を約65%含んだ波長変換レーザビーム、すなわち、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:1.9の波長変換レーザビームが波長変換レーザ装置から出力され、波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分の割合が異なる波長変換レーザビームで加工することになる。   Specifically, for example, when processing with the average transmittance of the variable attenuator 24 lowered to about 50%, the transmittance of the s-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A, 25B is, for example, about 35%, and the variable transmittance mirror 25A, The transmittance of 25B p-polarized light is about 65%, for example, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C is about 35%, and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C is about 65%. % Wavelength conversion laser beam, that is, a wavelength conversion laser beam having a ratio of a component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C to a component generated from the wavelength conversion crystal 1B is approximately 1: 1.9. A wavelength-converted laser beam output from the laser device and having a different ratio between the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B It will be processed.

さらに、例えば、可変アッテネータ24の透過率を約1%に下げ、加工台18A上の加工点にビームプロファイラを配置して加工点のビームプロファイルを測定する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約0.1%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約0.9%となり、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分を約0.1%、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分を約0.9%含んだ波長変換レーザビーム、すなわち、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:9という加工時とは全く異なった割合の波長変換レーザビームが波長変換レーザ装置から出射され、例えば上述の可変アッテネータ24の平均透過率約50%で加工する時の波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分の割合とは異なった割合の波長変換レーザビームのビームプロファイルを測定することになる。したがって、加工時とビームプロファイル測定時のビームプロファイルが異なり、加工時のビームプロファイルを正確に把握することができず、加工に対するビームプロファイルの影響を正確に把握することができないという問題が生じる。   Further, for example, when the transmittance of the variable attenuator 24 is lowered to about 1% and a beam profiler is arranged at a processing point on the processing table 18A and the beam profile of the processing point is measured, the s of the variable transmittance mirrors 25A and 25B is measured. The transmittance of the polarized light is about 0.1%, for example, and the transmittance of the p-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B is about 0.9%, for example, and the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C is about A wavelength conversion laser beam containing about 0.9% of a component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C, that is, a component to wavelength generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C. The ratio of the components generated from the conversion crystal 1B is approximately 1: 9, and the wavelength conversion laser beam is emitted from the wavelength conversion laser device at a rate completely different from that at the time of processing. For example, when the above-mentioned variable attenuator 24 is processed at an average transmittance of about 50%, the ratio of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the ratio of the component generated from the wavelength conversion crystal 1B are different. The beam profile will be measured. Therefore, there is a problem that the beam profile at the time of machining is different from that at the time of measuring the beam profile, the beam profile at the time of machining cannot be accurately grasped, and the influence of the beam profile on the machining cannot be accurately grasped.

ところが、本実施の形態においては、1/4波長板19で円偏光化された(波長変換レーザビーム3Cの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける可変透過率ミラー25A、25Bのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるように変換された)波長変換レーザビーム3Dを可変アッテネータ24に入射するようにしたので、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分および波長変換結晶1Bから発生した成分それぞれの可変透過率ミラー25A、25Bに入射するs偏光成分とp偏光成分はおよそ同割合となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分をおよそ同じ割合ずつ含んだ波長変換レーザビームを被加工物17に照射することができる。
また、可変アッテネータ24の透過率を変化させても、波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分はおよそ同じ割合ずつ含まれるため、可変アッテネータ24により、ビームプロファイルを変化させずにパワーのみを調整することができる。したがって、例えば、可変アッテネータ24の透過率を下げて加工点にビームプロファイラを配置して、加工点のビームプロファイルを測定することにより加工時とおよそ同じビームプロファイルを測定することができる。
However, in the present embodiment, the light is circularly polarized by the quarter wavelength plate 19 (the polarization state of the wavelength conversion laser beam 3C is variable in each wavelength conversion laser beam generated from each nonlinear optical crystal 1A, 1B. Since the wavelength-converted laser beam 3D (converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the mirror surfaces of the transmittance mirrors 25A and 25B is approximately the same) is made incident on the variable attenuator 24. The components of the converted laser beam 3D generated from the wavelength conversion crystal 1A and the components generated from the wavelength conversion crystal 1B are approximately equal in the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component incident on the variable transmittance mirrors 25A and 25B. The component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the beam 3D and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B are approximately equal. The wavelength conversion laser beam including portions can be irradiated to the workpiece 17.
Further, even if the transmittance of the variable attenuator 24 is changed, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B are included at approximately the same ratio, so that the beam profile is changed by the variable attenuator 24. Without adjusting the power alone. Therefore, for example, by reducing the transmittance of the variable attenuator 24 and arranging the beam profiler at the processing point and measuring the beam profile at the processing point, it is possible to measure approximately the same beam profile as during processing.

具体的には、例えば、可変アッテネータ24の平均透過率を約50%に下げて加工する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約35%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約65%となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約50%、p偏光成分も約50%であるから、s偏光成分の約35%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約17.5%)とp偏光成分の約65%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約32.5%)の和、すなわち、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約50%が可変アッテネータ24を透過する。同様に、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分も、s偏光成分は約50%、p偏光成分は約50%であることから、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の約50%が可変アッテネータ24を透過する。   Specifically, for example, when processing with the average transmittance of the variable attenuator 24 lowered to about 50%, the transmittance of the s-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A, 25B is, for example, about 35%, and the variable transmittance mirror 25A, The transmittance of p-polarized light of 25B is, for example, about 65%. Of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D, the s-polarized component is about 50% and the p-polarized component is also about 50%. About 35% of the polarization component (about 17.5% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D) and about 65% of the p polarization component (generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D) The sum of the components (about 32.5%), that is, about 50% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D passes through the variable attenuator 24. Similarly, the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D is also about 50% of the s-polarized component and about 50% of the p-polarized component, and therefore from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D. About 50% of the generated components pass through the variable attenuator 24.

よって、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分が同割合ずつ可変アッテネータ24を透過し、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:1の波長変換レーザビーム3Gが波長変換レーザ装置から出射され、波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:1の波長変換レーザビーム3Gで加工することになる。   Therefore, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D are transmitted through the variable attenuator 24 by the same ratio, and the wavelength conversion of the wavelength conversion laser beam 3D is performed. The wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of the component generated from the crystal 1A to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of approximately 1: 1 is emitted from the wavelength conversion laser device, and the component generated from the wavelength conversion crystal 1A versus the wavelength conversion crystal 1B Then, processing is performed with the wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of components generated from 1 to 1 of approximately 1: 1.

また、例えば、可変アッテネータ24の透過率を約1%に下げて加工点にビームプロファイラを配置して、加工点のビームプロファイルを測定する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約0.1%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約0.9%となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約50%、p偏光成分も約50%であるから、s偏光成分の約0.1%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.05%)とp偏光成分の約0.9%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.45%)の和、すなわち、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.5%が可変アッテネータ24を透過する。同様に、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分もs偏光成分は約50%、p偏光成分は約50%であることから、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の約0.5%が可変アッテネータ24を透過する。   Further, for example, when the beam profiler is arranged at the processing point by reducing the transmittance of the variable attenuator 24 to about 1% and the beam profile at the processing point is measured, the transmittance of the s-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B. Is about 0.1%, and the transmittance of the p-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B is about 0.9%, for example. Of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D, the s-polarization component is Since about 50% and p-polarized component are also about 50%, about 0.1% of s-polarized component (about 0.05% of the component generated from wavelength conversion crystal 1A of wavelength-converted laser beam 3D) and p-polarized component Of about 0.9% (about 0.45% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D), that is, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D About 0.5% passes through a variable attenuator 24. Similarly, the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D is also generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D because the s-polarization component is about 50% and the p-polarization component is about 50%. About 0.5% of the obtained components pass through the variable attenuator 24.

よって、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分が同割合ずつ可変アッテネータ24を透過し、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:1の波長変換レーザビーム3Gが波長変換レーザ装置から出射され、波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1:1の波長変換レーザビーム3Gで加工点のビームプロファイルを測定することができる。   Therefore, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D are transmitted through the variable attenuator 24 by the same ratio, and the wavelength conversion of the wavelength conversion laser beam 3D is performed. The wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of the component generated from the crystal 1A to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of approximately 1: 1 is emitted from the wavelength conversion laser device, and the component generated from the wavelength conversion crystal 1A versus the wavelength conversion crystal 1B The beam profile of the processing point can be measured with the wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of components generated from 1 to approximately 1: 1.

したがって、加工時とビームプロファイル測定時の波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比はおよそ同じであることから、加工時のビームプロファイルをほぼ正確に把握することができ、加工に対するビームプロファイルの影響をほぼ正確に把握することができ、また、測定した加工点のビームプロファイルを見て加工条件を変化させることができる。   Accordingly, since the ratio of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B at the time of processing and measurement of the beam profile is approximately the same, the beam profile at the time of processing is almost the same. It is possible to accurately grasp the influence of the beam profile on the machining, and it is possible to change the machining conditions by looking at the measured beam profile of the machining point.

一方、一般的な直線偏光レーザビームにおいては、可変透過率ミラー25A、25Bに入射するレーザビームの偏光方向はs偏光およびp偏光のうちの一方のみであることから、可変透過率ミラー25A、25Bに入射させる前に円偏光化させるか否かにかかわらず透過率は一定である。したがって、円偏光化された波長変換レーザビームを可変透過率ミラー25A、25Bに入射させることによる新たな効果は生じない。
また、一般的なランダム偏光レーザビームにおいては、可変透過率ミラー25A、25Bに入射するレーザビームの偏光方向はs偏光とp偏光とが同割合であることから、可変透過率ミラー25A、25Bに入射させる前に円偏光化させるか否かにかかわらず透過率は一定である。したがって、円偏光化された波長変換レーザビームを可変透過率ミラー25A、25Bに入射させることによる新たな効果は生じない。
On the other hand, in a general linearly polarized laser beam, since the polarization direction of the laser beam incident on the variable transmittance mirrors 25A and 25B is only one of s-polarized light and p-polarized light, the variable transmittance mirrors 25A and 25B. The transmittance is constant regardless of whether or not it is circularly polarized before being incident on. Therefore, there is no new effect caused by causing the circularly polarized wavelength conversion laser beam to enter the variable transmittance mirrors 25A and 25B.
Further, in a general randomly polarized laser beam, the polarization direction of the laser beam incident on the variable transmittance mirrors 25A and 25B is the same ratio of s-polarized light and p-polarized light. The transmittance is constant regardless of whether or not it is circularly polarized before being incident. Therefore, there is no new effect caused by causing the circularly polarized wavelength conversion laser beam to enter the variable transmittance mirrors 25A and 25B.

なお、上記では波長変換結晶1A、1Bから偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビームが発生している場合について、具体的数値を挙げて説明したが、90°に限らず、45°ないし90°の範囲で異なる場合にも、同様のことが言える。例えば、波長変換レーザビーム3Cを偏光状態変換手段を兼用する手段である1/4波長板19を通過させて、波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約60%、p偏光成分は約40%、波長変換結晶1Bから発生した成分のうちs偏光成分は約60%、p偏光成分は約40%、というように各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおけるs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じである楕円偏光に変換された波長変換レーザビーム3Dに変換することにより、波長変換レーザビーム3Dの内、波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換結晶1Bから発生した成分とが同割合ずつ可変アッテネータ24に入射する。このように、加工時とビームプロファイル測定時の波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比はおよそ同じであることから、加工時のビームプロファイルをほぼ正確に把握することができ、加工に対するビームプロファイルの影響をほぼ正確に把握することができ、また、測定した加工点のビームプロファイルを見て加工条件を変化させることができる。
In the above description, the wavelength conversion laser beams whose polarization directions are different from each other by about 90 ° are generated from the wavelength conversion crystals 1A and 1B, but specific numerical values are given. The same can be said for different cases in the range of 90 °. For example, the wavelength conversion laser beam 3C is passed through a quarter-wave plate 19 which is also a means that also serves as a polarization state conversion means, and of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A, the s-polarized component is about 60% and the p-polarized component. Is approximately 40%, of the components generated from the wavelength conversion crystal 1B, the s-polarized component is approximately 60%, the p-polarized component is approximately 40%, and so on. In the wavelength conversion laser beam 3D, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A is converted into the wavelength conversion laser beam 3D converted into elliptically polarized light in which the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component is approximately the same. Components generated from the wavelength conversion crystal 1B are incident on the variable attenuator 24 at the same rate. Thus, the ratio of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D during processing and the measurement of the beam profile to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B is approximately the same. Can be grasped almost accurately, the influence of the beam profile on the machining can be grasped almost accurately, and the machining conditions can be changed by looking at the measured beam profile of the machining point.

なお、図8では、波長変換レーザ装置に1/4波長板19および可変アッテネータ24を備える場合について示したが、さらに、可変アッテネータ24の後に、実施の形態4と同様に、1/4波長板19、反射ミラー21、21A、およびパワーモニタ22やビームプロファイラ23等のビームパラメータをモニタする手段を備えてもよく、実施の形態4と同様の効果を奏するとともに、パワーを調整された波長変換レーザビーム3Gのパワーやビームプロファイルをほぼ正確にモニタできるという効果を奏する。   8 shows the case where the wavelength conversion laser device includes the quarter wavelength plate 19 and the variable attenuator 24. Further, after the variable attenuator 24, as in the fourth embodiment, the quarter wavelength plate. 19, a reflection mirror 21, 21A, and a means for monitoring beam parameters such as a power monitor 22 and a beam profiler 23. The wavelength conversion laser having the same effects as in the fourth embodiment and having the power adjusted. The power and beam profile of the beam 3G can be monitored almost accurately.

なお、図8では、実施の形態1による波長変換レーザ装置に、1/4波長板19および可変アッテネータ24を備える場合について示したが、実施の形態2によるレーザ加工装置に、1/4波長板19および可変アッテネータ24を備えてもよく、同様の効果が得られる。   8 shows the case where the wavelength conversion laser device according to the first embodiment includes the quarter wavelength plate 19 and the variable attenuator 24. However, the laser processing device according to the second embodiment includes the quarter wavelength plate. 19 and the variable attenuator 24 may be provided, and the same effect can be obtained.

また、図8では、透過率が可変の可変アッテネータ24を備える場合について示したが、透過率が一定のアッテネータを備えてもよく、この場合にも、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分のパワーと波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分のパワーとを同率で調整することができる。したがって、波長変換レーザ装置から出力される波長変換レーザビーム3Gのビームプロファイルをほとんど変化させることなく、透過率が一定のアッテネータによってパワーを調整することができるという効果を奏する。このため、被加工物17に照射される波長変換レーザビーム3Gのビームプロファイルをほとんど変化させることなくアッテネータの透過率に対応したパワーに調整することができ、加工パラメータとしてパワーのみを変化させて加工することができるという効果を奏する。   Further, FIG. 8 shows the case where the variable attenuator 24 having a variable transmittance is provided. However, an attenuator having a constant transmittance may be provided. In this case, the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C may be provided. The power of the generated component and the power of the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C can be adjusted at the same rate. Therefore, there is an effect that the power can be adjusted by an attenuator having a constant transmittance, while hardly changing the beam profile of the wavelength conversion laser beam 3G output from the wavelength conversion laser device. For this reason, it is possible to adjust the power corresponding to the transmittance of the attenuator with almost no change in the beam profile of the wavelength-converted laser beam 3G irradiated to the workpiece 17, and processing by changing only the power as a processing parameter. There is an effect that can be done.

なお、上記実施の形態4および5において、1/4波長板19などの偏光状態変換手段は、波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射手段の反射面(可変透過率ミラーのミラー面)に対するs偏光成分とp偏光成分との割合が正確に同じになるように変換するのが望ましいが、非線形光学結晶1Aから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分/p偏光成分の値と非線形光学結晶1Bから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分/p偏光成分の値の比がおおよそ1:4〜4:1の間であればよく、同様の効果を奏する。   In the fourth and fifth embodiments, the polarization state conversion means such as the quarter wavelength plate 19 changes the polarization state of the wavelength conversion laser beam to the respective wavelength conversion laser beams generated from the respective nonlinear optical crystals 1A and 1B. Is preferably converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface of the reflecting means (the mirror surface of the variable transmittance mirror) is exactly the same, but the wavelength conversion generated from the nonlinear optical crystal 1A If the ratio of the value of the s-polarized component / p-polarized component of the laser beam to the value of the s-polarized component / p-polarized component of the wavelength-converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1B is approximately between 1: 4 and 4: 1. It often has the same effect.

具体的には、例えば、非線形光学結晶1Aから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分が約20%、p偏光成分が約80%で、非線形光学結晶1Bから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分が約50%、p偏光成分が約50%の場合、非線形光学結晶1Aから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分/p偏光成分の値と非線形光学結晶1Bから発生した波長変換レーザビームのs偏光成分/p偏光成分の値の比が1:4となる。この場合、可変アッテネータ24の平均透過率を約50%に下げて加工する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約35%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約65%となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約20%、p偏光成分は約80%であるから、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分の約35%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約7%)とp偏光成分の約65%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約52%)の和、すなわち、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約59%が可変アッテネータ24を透過する。波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分も、s偏光成分は約50%、p偏光成分は約50%であることから、前述したように波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の約50%が可変アッテネータ24を透過する。   Specifically, for example, the wavelength conversion laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1A has an s-polarized component of about 20% and a p-polarized component of about 80%, and the s-polarized light of the wavelength converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1B. When the component is about 50% and the p-polarized component is about 50%, the value of the s-polarized component / p-polarized component of the wavelength-converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1A and the wavelength-converted laser beam generated from the nonlinear optical crystal 1B The ratio of the s-polarized component / p-polarized component value is 1: 4. In this case, when processing with the average transmittance of the variable attenuator 24 lowered to about 50%, the transmittance of the s-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B is, for example, about 35%, and the p-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B. Is approximately 65%, for example, of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D, the s-polarized component is approximately 20% and the p-polarized component is approximately 80%. 35% of the s-polarized component (about 7% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D) and about 65% of the p-polarized component (wavelength conversion laser) About 52% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the beam 3D), that is, about 59% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D is variable. It is transmitted through the Teneta 24. Since the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D is also about 50% of the s-polarized component and about 50% of the p-polarized component, as described above, the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D. About 50% of the components generated from the gas pass through the variable attenuator 24.

よって、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1.18:1の波長変換レーザビーム3Gが波長変換レーザ装置から出射され、波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1.18:1の波長変換レーザビーム3Gで加工することになる。   Therefore, the wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B is approximately 1.18: 1 is emitted from the wavelength conversion laser device, Processing is performed with the wavelength conversion laser beam 3G in which the ratio of the component generated from the conversion crystal 1A to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B is approximately 1.18: 1.

また、例えば、可変アッテネータ24の透過率を約1%に下げて加工点にビームプロファイラを配置して、加工点のビームプロファイルを測定する場合、可変透過率ミラー25A、25Bのs偏光の透過率は例えば約0.1%、可変透過率ミラー25A、25Bのp偏光の透過率は例えば約0.9%となり、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分のうちs偏光成分は約20%、p偏光成分は約80%であるから、s偏光成分の約0.1%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.02%)とp偏光成分の約0.9%(波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.72%)の和、すなわち、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分の約0.8%が可変アッテネータ24を透過する。波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の内s偏光成分は約50%、p偏光成分は約50%であることから、前述したように波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分の約0.5%が可変アッテネータ24を透過する。   Further, for example, when the beam profiler is arranged at the processing point by reducing the transmittance of the variable attenuator 24 to about 1% and the beam profile at the processing point is measured, the transmittance of the s-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B. Is about 0.1%, and the transmittance of the p-polarized light of the variable transmittance mirrors 25A and 25B is about 0.9%, for example. Of the components generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D, the s-polarization component is Since the p-polarized component is about 20% and about 80%, about 0.1% of the s-polarized component (about 0.02% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D) and the p-polarized component Of about 0.9% (about 0.72% of the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D), that is, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D About 0.8% passes through a variable attenuator 24. Of the components generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D, the s-polarized component is about 50% and the p-polarized component is about 50%, so that the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D is as described above. About 0.5% of the component generated from the light passes through the variable attenuator 24.

よって、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分と波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Bから発生した成分が同割合ずつ可変アッテネータ24を透過し、波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1.6:1の波長変換レーザビーム3Gが波長変換レーザ装置から出射され、波長変換結晶1Aから発生した成分対波長変換結晶1Bから発生した成分の比がおおよそ1.6:1の波長変換レーザビーム3Gで加工点のビームプロファイルを測定することができる。   Therefore, the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D and the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3D are transmitted through the variable attenuator 24 by the same ratio, and the wavelength conversion of the wavelength conversion laser beam 3D is performed. A wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of the component generated from the crystal 1A to the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of approximately 1.6: 1 is emitted from the wavelength conversion laser device, and the component generated from the wavelength conversion crystal 1A is converted to wavelength. The beam profile of the processing point can be measured with the wavelength conversion laser beam 3G having a ratio of components generated from the crystal 1B of approximately 1.6: 1.

したがって、加工時とビームプロファイル測定時の波長変換レーザビーム3Dの波長変換結晶1Aから発生した成分/波長変換結晶1Bから発生した成分の値の差はおおよそ36%であることから、加工時のビームプロファイルをおおよそ正確に把握することができ、加工に対するビームプロファイルの影響をおおよそ正確に把握することができ、また、測定した加工点のビームプロファイルを見て加工条件を変化させることができる。   Therefore, the difference between the component generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3D at the time of processing and the measurement of the beam profile / the value of the component generated from the wavelength conversion crystal 1B is approximately 36%. The profile can be grasped approximately accurately, the influence of the beam profile on the machining can be grasped approximately accurately, and the processing conditions can be changed by looking at the measured beam profile of the processing point.

なお、上記実施の形態4および5においては、波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射手段(反射ミラー21、21A)の反射面または可変透過率ミラー25A、25Bのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段として、1/4波長板19を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。偏光状態変換手段として、例えば、波長変換レーザビームを円偏光に変換する電気光学素子を用いてもよい。さらに、偏光状態変換手段として、例えば、1/2波長板、偏光ローテーター、電気光学素子などを用いて波長変換レーザビーム3Cの偏光方向を回転させ、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分における上記各ミラーの反射面(ミラー面)に対するs偏光成分とp偏光成分との割合と、波長変換結晶1Bから発生した成分における上記各ミラーの反射面(ミラー面)に対するs偏光成分とp偏光成分の割合とがおよそ同じになるようにしてもよく、上記実施の形態4および5と同様の効果を奏する。   In the fourth and fifth embodiments, the polarization state of the wavelength conversion laser beam is determined by reflecting the reflection means (reflection mirrors 21 and 21A) of the respective wavelength conversion laser beams generated from the nonlinear optical crystals 1A and 1B. Or the case where the quarter wave plate 19 was used as the polarization state conversion means for converting the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component to the mirror surfaces of the variable transmittance mirrors 25A and 25B to be approximately the same has been described. However, it is not limited to this. As the polarization state conversion means, for example, an electro-optical element that converts a wavelength-converted laser beam into circularly polarized light may be used. Further, as the polarization state conversion means, for example, a half-wave plate, a polarization rotator, an electro-optic element, etc. are used to rotate the polarization direction of the wavelength conversion laser beam 3C, and the wavelength conversion laser beam 3C is generated from the wavelength conversion crystal 1A. The ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface (mirror surface) of each mirror in the obtained component, and the s-polarized component with respect to the reflecting surface (mirror surface) of each mirror in the component generated from the wavelength conversion crystal 1B The ratio of the p-polarized component may be approximately the same, and the same effects as in the fourth and fifth embodiments are achieved.

なお、上記実施の形態4および5において、例えば、波長変換結晶1A、1Bから偏光方向が互いにおよそ90°異なる波長変換レーザビームが発生しており、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Aから発生した成分をs偏光、波長変換レーザビーム3Cの波長変換結晶1Bから発生した成分をp偏光で反射ミラー21、21A(可変透過率ミラー25A、25B)に入射させる構成において、非線形光学結晶1A,1Bおよび分離ミラー6を、レーザビーム3の光軸を中心として例えば45°回転して配置した場合には、各非線形光学結晶1A、1Bから発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける反射ミラー21、21Aの反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合とがおよそ同じになるため、偏光状態変換手段は無くてもよい。ただし、この場合にも1/4波長板19などの円偏光化手段を備えることにより、実施の形態3で説明したのと同様に、円偏光化された波長変換レーザビームが被加工物17に集光照射されるため、偏光方向に依存しないより均質な加工を安定に実施することができるという効果を奏する。   In the fourth and fifth embodiments, for example, wavelength conversion laser beams whose polarization directions are different from each other by about 90 ° are generated from the wavelength conversion crystals 1A and 1B, and generated from the wavelength conversion crystal 1A of the wavelength conversion laser beam 3C. In the configuration in which the component generated from the wavelength conversion crystal 1B of the wavelength conversion laser beam 3C is incident on the reflection mirrors 21 and 21A (variable transmittance mirrors 25A and 25B) as p-polarization, the nonlinear optical crystals 1A and 1B When the separation mirror 6 is arranged by rotating, for example, 45 ° around the optical axis of the laser beam 3, the reflection mirrors 21 and 21A in the respective wavelength conversion laser beams generated from the respective nonlinear optical crystals 1A and 1B are arranged. Since the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface is approximately the same, there is no polarization state conversion means. You may leave. However, in this case as well, by providing circular polarization means such as the quarter wavelength plate 19, the circularly polarized wavelength conversion laser beam is applied to the workpiece 17 as described in the third embodiment. Since it is focused and irradiated, it is possible to stably carry out more uniform processing independent of the polarization direction.

なお、上記各実施の形態においては、レーザ光源2として、波長1064nmのランダム偏光の基本波レーザビーム3を発生するNd:YAG(ネオジウム・ヤグ)レーザを用いる場合について示したが、レーザ光源2の種類はこれに限るものでなく、例えばNd:YLF(ネオジウム・イルフ)レーザ、Nd:YVO(ネオジウム・ワイヴイオーフォー)レーザ、Ti:Al(チタン・サファイア)レーザ等の固体レーザの他、アルゴンレーザ、エキシマレーザ等のガスレーザ、色素レーザ等の液体レーザ等でもよい。ただし、Nd:YVO(ネオジウム・ワイヴイオーフォー)レーザのように一般的には直線偏光発振し、ランダム偏光とならない場合があるが、例えば固体レーザ媒質の切り出し方向を一般的な方向とは異なる方向にすることによりランダム偏光とすることができる。 In each of the above-described embodiments, the case where an Nd: YAG (neodymium / yag) laser that generates a randomly polarized fundamental wave laser beam 3 with a wavelength of 1064 nm is used as the laser light source 2 has been described. The type is not limited to this, and for example, a solid-state laser such as an Nd: YLF (Neodymium / Ilf) laser, an Nd: YVO 4 (Neodymium / Wi-Fi) laser, a Ti: Al 2 O 3 (Titanium / Sapphire) laser, or the like. In addition, a gas laser such as an argon laser or an excimer laser, a liquid laser such as a dye laser, or the like may be used. However, as in the case of an Nd: YVO 4 (Neodymium Wi-Fi) laser, in general, it may oscillate linearly and may not be randomly polarized. However, for example, the cutting direction of a solid laser medium is a general direction. Random polarization can be obtained by setting the directions differently.

また、上記各実施の形態においては、波長変換結晶1A、1Bとして、タイプ2位相整合により第2高調波を発生する非線形光学結晶を用いる場合について示したが、ランダム偏光の基本波レーザビーム3を用いているため、位相整合のタイプはタイプ1であってもよく、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。   In each of the above embodiments, the case where the nonlinear optical crystal that generates the second harmonic by the type 2 phase matching is used as the wavelength conversion crystals 1A and 1B. However, the fundamental laser beam 3 of random polarization is used. Since it is used, the type of phase matching may be type 1, and the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

また、上記各実施の形態においては、波長変換結晶1A、1Bとして、タイプ2位相整合により第2高調波を発生するリチウム・ボレイト(化学式:LiB)結晶を用いる場合について示したが、発生する波長変換レーザビームは第2高調波に限るものではなく、例えば、第3高調波、第4高調波、第5高調波、和周波、差周波等であってもよく、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
また、波長変換用の非線形光学結晶(波長変換結晶)1A、1Bもリチウム・ボレイト(化学式:LiB)結晶に限るものではなく、例えば、セシウム・リチウム・ボレート(化学式:CsLiB610、略称:CLBO)結晶、セシウム・ボレート(化学式:CsB35、略称:CBO)結晶、ベータ・バリウム・ボレート(化学式:β−BaB24、略称:BBO)、ガドリニウム・イットリウム・カルシウム・オキシボレート(化学式:Gdx1-xCa4(BO33、略称:GdYCOB)結晶、ポタシウム・チタニル・フォスフェイト(化学式:KTiOPO、略称:KTP)結晶等であってもよく、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
In each of the above embodiments, as the wavelength conversion crystals 1A and 1B, lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 ) crystal that generates the second harmonic by type 2 phase matching is shown. The generated wavelength conversion laser beam is not limited to the second harmonic, and may be, for example, the third harmonic, the fourth harmonic, the fifth harmonic, the sum frequency, the difference frequency, and the like. The same effect as the form can be obtained.
Further, the nonlinear optical crystals for wavelength conversion (wavelength conversion crystals) 1A and 1B are not limited to the lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 ) crystal, for example, cesium lithium borate (chemical formula: CsLiB 6 O 10). , Abbreviation: CLBO) crystal, cesium borate (chemical formula: CsB 3 O 5 , abbreviation: CBO) crystal, beta barium borate (chemical formula: β-BaB 2 O 4 , abbreviation: BBO), gadolinium yttrium calcium, It may be an oxyborate (chemical formula: Gd x Y 1-x Ca 4 (BO 3 ) 3 , abbreviation: GdYCOB) crystal, potassium titanyl phosphate (chemical formula: KTiOPO 4 , abbreviation: KTP) crystal, etc. The same effect as in each embodiment can be obtained.

また、上記各実施の形態においては、波長変換結晶1A、1Bとして、同種の結晶を用いる場合について示したが、例えば波長変換結晶1Aとしてリチウム・ボレイト(化学式:LiB)結晶を用い、波長変換結晶1Bとしてセシウム・リチウム・ボレート(化学式:CsLiB610、略称:CLBO)結晶を用いる等、異種の結晶を組み合わせて用いてもよく、この場合、波長変換結晶1Aで発生する波長変換レーザビームの偏光方向と、波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で(望ましくはおよそ90°)異なるように、より詳細には、波長変換結晶1Aで発生して波長変換結晶1Bに入射する波長変換レーザビームの偏光方向と、波長変換結晶1Bで発生する波長変換レーザビームの偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で(望ましくはおよそ90°)異なるように(言い換えれば、偏光方向が互いに互いに45°ないし90°の範囲で(望ましくはおよそ90°)異なる波長変換レーザビームを発生するように)、各波長変換結晶1Aおよび1Bを配置すればよく、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
さらに、波長変換結晶1Bとして波長変換結晶1Aよりも波長変換効率の良い結晶を用いることにより、各非線形光学結晶1Aと1Bにおけるレーザビーム通過方向の長さが同じであっても、前段の波長変換結晶1Aから発生する波長変換レーザビームのパワーと後段の波長変換結晶1Bから発生する波長変換レーザビームのパワーを近い値にすることができ、波長変換レーザビーム3Cを等方に近い偏光状態にすることができるという効果が得られる。
In each of the above embodiments, the case where the same kind of crystal is used as the wavelength conversion crystal 1A, 1B has been described. For example, a lithium borate (chemical formula: LiB 3 O 5 ) crystal is used as the wavelength conversion crystal 1A. Different crystals such as cesium lithium borate (chemical formula: CsLiB 6 O 10 , abbreviation: CLBO) crystal may be used in combination as the wavelength conversion crystal 1B. In this case, the wavelength conversion generated in the wavelength conversion crystal 1A More specifically, the wavelength conversion crystal so that the polarization direction of the laser beam and the polarization direction of the wavelength conversion laser beam generated in the wavelength conversion crystal 1B are different from each other in a range of 45 ° to 90 ° (preferably about 90 °). The polarization direction of the wavelength conversion laser beam generated at 1A and incident on the wavelength conversion crystal 1B, and the wavelength generated at the wavelength conversion crystal 1B The polarization directions of the laser beams are different from each other in the range of 45 ° to 90 ° (preferably about 90 °) (in other words, the directions of polarization of the laser beams are in the range of 45 ° to 90 ° to each other (preferably about 90 °). The wavelength conversion crystals 1A and 1B may be arranged so as to generate different wavelength conversion laser beams, and the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
Furthermore, by using a crystal having a wavelength conversion efficiency better than that of the wavelength conversion crystal 1A as the wavelength conversion crystal 1B, even if the lengths of the nonlinear optical crystals 1A and 1B in the laser beam passing direction are the same, the previous wavelength conversion The power of the wavelength conversion laser beam generated from the crystal 1A and the power of the wavelength conversion laser beam generated from the subsequent wavelength conversion crystal 1B can be made close to each other, and the wavelength conversion laser beam 3C is brought into a nearly isotropic polarization state. The effect that it can be obtained.

また、上記各実施の形態においては、波長変換レーザ装置において集光レンズを用いない構成について示したが、レーザ光源2と波長変換結晶1Aとの間、あるいは波長変換結晶1Aと1Bの間等に集光レンズを配置してもよく、上記各実施の形態と同様の効果に加えて、波長変換結晶1Aと1Bに入射する基本波レーザビームの径を調整することができるため、前段の波長変換結晶1Aから発生する波長変換レーザビームのパワーと後段の波長変換結晶1Bから発生する波長変換レーザビームのパワーをより近い値にすることができ、波長変換レーザビーム3Cをより等方に近い偏光状態にすることができるという効果が得られる。   In each of the above-described embodiments, the wavelength conversion laser device has a configuration in which a condensing lens is not used. However, between the laser light source 2 and the wavelength conversion crystal 1A, between the wavelength conversion crystals 1A and 1B, or the like. A condenser lens may be arranged, and in addition to the same effects as those of the above embodiments, the diameter of the fundamental laser beam incident on the wavelength conversion crystals 1A and 1B can be adjusted. The power of the wavelength conversion laser beam generated from the crystal 1A and the power of the wavelength conversion laser beam generated from the subsequent wavelength conversion crystal 1B can be made closer to each other, and the wavelength conversion laser beam 3C is polarized more nearly isotropically. The effect that it can be made is obtained.

また、上記各実施の形態においては、照射装置において、集光光学系14を、反射ミラー12と加工台18(被加工物17)との間に配置した場合について示したが、分離ミラー6と反射ミラー12との間にも配置してもよい。さらに、例えばフライアイレンズ等のビーム均一化素子や例えばレーザビームの中心部分のみを透過するマスクを備えてもよく、上記各実施の形態と同様の効果に加えて、より均質な加工を安定に実施することができるという効果が得られる。   Further, in each of the above embodiments, the case where the condensing optical system 14 is disposed between the reflection mirror 12 and the processing table 18 (workpiece 17) in the irradiation device has been described. You may arrange | position also between the reflective mirrors 12. Further, for example, a beam homogenizing element such as a fly-eye lens or a mask that transmits only the central portion of the laser beam, for example, may be provided. In addition to the same effects as those of the above embodiments, more uniform processing can be stably performed. The effect that it can implement is acquired.

また、上記各実施の形態において、波長変換装置として、基本波レーザビームを一方向に進行させて波長変換用の非線形光学結晶(波長変換結晶1A、1B)によって波長変換する、すなわち、基本波レーザビームを発生させるための共振器の外部で波長変換する構成のものを用いた場合について示したが、これに限るものではなく、直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶を備え基本波レーザビームを2つの非線形光学結晶に通してそれぞれの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で(望ましくはおよそ90°)異なる方向になるように波長変換するものであれば、どのような構成の波長変換装置を用いてもよい。   In each of the above embodiments, as the wavelength conversion device, the fundamental wave laser beam travels in one direction and wavelength conversion is performed by the wavelength conversion nonlinear optical crystal (wavelength conversion crystals 1A, 1B), that is, the fundamental wave laser. Although the case of using a wavelength converting structure outside the resonator for generating the beam is shown, the present invention is not limited to this, and includes two nonlinear optical crystals for wavelength conversion arranged in series. If the wave laser beam is passed through two non-linear optical crystals and each of the non-linear optical crystals performs wavelength conversion so that the polarization directions are different from each other in the range of 45 ° to 90 ° (preferably about 90 °). Any configuration of the wavelength conversion device may be used.

本発明の実施の形態1によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser processing method and laser processing apparatus by Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B 波長変換結晶、2 レーザ光源、3 基本波レーザビーム、3A、3B 基本波・高調波混合レーザビーム、3C 波長変換(高調波)レーザビーム、6 分離ミラー、9A、9B 結晶方位軸b、cからなる面、10 1/2波長板、12、21、21A 反射ミラー、14 集光光学系、17 被加工物、18、18A 加工台、19 1/4波長板、22 パワーモニタ、23 ビームプロファイラ、24 可変アッテネータ、25A、25B 可変透過率ミラー、a、b、c 結晶方位軸。   1A, 1B wavelength conversion crystal, 2 laser light source, 3 fundamental wave laser beam, 3A, 3B fundamental wave / harmonic mixed laser beam, 3C wavelength conversion (harmonic) laser beam, 6 separation mirror, 9A, 9B crystal orientation axis b , C surface, 10 1/2 wavelength plate, 12, 21, 21A reflecting mirror, 14 condensing optical system, 17 workpiece, 18, 18A processing table, 19 1/4 wavelength plate, 22 power monitor, 23 Beam profiler, 24 variable attenuator, 25A, 25B variable transmittance mirror, a, b, c crystal orientation axis.

Claims (16)

基本波レーザビームを直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶に通し、上記2つの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射することを特徴とするレーザ加工方法。 The fundamental laser beam is passed through two nonlinear optical crystals for wavelength conversion arranged in series, and the two nonlinear optical crystals are wavelength-converted so that their polarization directions are different from each other in the range of 45 ° to 90 °. A laser processing method comprising irradiating a workpiece with a wavelength-converted laser beam. 偏光方向が互いにおよそ90°異なる方向になるように波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein the workpiece is irradiated with a wavelength-converted laser beam that has been wavelength-converted so that the polarization directions are different from each other by approximately 90 °. 波長変換レーザビームを円偏光に変換して被加工物に照射することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein the workpiece is irradiated with a wavelength-converted laser beam converted into circularly polarized light. 波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶から発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける入射対象面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換し、偏光状態を変換された波長変換レーザビームを、その一部を透過する反射手段に入射させ、上記反射手段を透過した波長変換レーザビームおよび上記反射手段で反射された波長変換レーザビームの一方のビームパラメータをモニタし、他方を被加工物に照射することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 The polarization state of the wavelength conversion laser beam is converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the incident target surface in each wavelength-converted laser beam generated from each nonlinear optical crystal is approximately the same, and the polarization state is changed. The converted wavelength conversion laser beam is incident on a reflection means that transmits a part of the laser beam, and one of the wavelength conversion laser beam transmitted through the reflection means and the wavelength parameter of the wavelength conversion laser beam reflected by the reflection means is monitored. The laser processing method according to claim 1, wherein the workpiece is irradiated with the other. モニタするビームパラメータは、パワーまたはビームプロファイルであることを特徴とする請求項4記載のレーザ加工方法。 5. The laser processing method according to claim 4, wherein the beam parameter to be monitored is a power or a beam profile. 波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶から発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける入射対象面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換し、偏光状態を変換された波長変換レーザビームを可変アッテネータに入射させ、パワーを調整して被加工物に照射することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 The polarization state of the wavelength conversion laser beam is converted so that the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the incident target surface in each wavelength-converted laser beam generated from each nonlinear optical crystal is approximately the same, and the polarization state is changed. 2. The laser processing method according to claim 1, wherein the converted wavelength conversion laser beam is incident on a variable attenuator, the power is adjusted, and the workpiece is irradiated. 基本波レーザビームを発生するレーザ光源と、直列に配置された2つの波長変換用の非線形光学結晶を有し上記基本波レーザビームを上記2つの非線形光学結晶に通してそれぞれの非線形光学結晶により偏光方向が互いに45°ないし90°の範囲で異なる方向になるように波長変換する波長変換装置と、上記波長変換装置により波長変換された波長変換レーザビームを被加工物に照射する照射装置とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser light source for generating a fundamental wave laser beam and two nonlinear optical crystals for wavelength conversion arranged in series are passed through the two nonlinear optical crystals and polarized by the respective nonlinear optical crystals. A wavelength conversion device that converts wavelengths so that directions are different from each other in a range of 45 ° to 90 °, and an irradiation device that irradiates a workpiece with a wavelength-converted laser beam wavelength-converted by the wavelength conversion device. A laser processing apparatus characterized by that. 波長変換装置は、基本波レーザビームを偏光方向が互いにおよそ90°異なる方向になるように波長変換することを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。 8. The laser processing apparatus according to claim 7, wherein the wavelength conversion apparatus converts the wavelength of the fundamental laser beam so that the polarization directions thereof are different from each other by approximately 90 degrees. 波長変換レーザビームを円偏光に変換する円偏光化手段を備えたことを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。 8. The laser processing apparatus according to claim 7, further comprising circular polarization means for converting the wavelength conversion laser beam into circularly polarized light. 波長変換レーザビームの一部を透過する反射手段と、上記反射手段を透過した波長変換レーザビームおよび上記反射手段で反射された波長変換レーザビームの一方のビームパラメータをモニタする手段と、上記反射手段の前段に配置され波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶から発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける上記反射手段の反射面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段とを備えたことを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。 Reflecting means that transmits a part of the wavelength conversion laser beam, means for monitoring one of the wavelength conversion laser beam transmitted through the reflection means and the wavelength conversion laser beam reflected by the reflection means, and the reflection means The ratio of the s-polarized component and the p-polarized component with respect to the reflecting surface of the reflecting means in each wavelength-converted laser beam generated from each nonlinear optical crystal is approximately the same. The laser processing apparatus according to claim 7, further comprising: a polarization state conversion unit that converts the light in the manner described above. モニタするビームパラメータは、パワーまたはビームプロファイルであることを特徴とする請求項10記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 10, wherein the beam parameter to be monitored is a power or a beam profile. 可変透過率ミラーを有する可変アッテネータと、上記可変アッテネータの前段に配置され波長変換レーザビームの偏光状態を、各非線形光学結晶から発生したそれぞれの波長変換レーザビームにおける上記可変透過率ミラーのミラー面に対するs偏光成分とp偏光成分との割合がおよそ同じになるように変換する偏光状態変換手段とを備えたことを特徴とする請求項項7記載のレーザ加工装置。 A variable attenuator having a variable transmittance mirror, and a polarization state of the wavelength conversion laser beam disposed in front of the variable attenuator with respect to the mirror surface of the variable transmittance mirror in each wavelength conversion laser beam generated from each nonlinear optical crystal 8. The laser processing apparatus according to claim 7, further comprising polarization state conversion means for converting the ratio of the s-polarized component and the p-polarized component so as to be approximately the same. 波長変換装置は、2つの非線形光学結晶の結晶方位軸がレーザビームの光軸方向から見て互いに45°ないし90°の範囲で回転されて配置されていることを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。 8. The wavelength converter according to claim 7, wherein the crystal orientation axes of the two nonlinear optical crystals are arranged so as to be rotated within a range of 45 ° to 90 ° with respect to the optical axis direction of the laser beam. Laser processing equipment. 波長変換装置は、2つの非線形光学結晶の結晶方位軸がレーザビームの光軸方向から見て互いにおよそ90°回転されて配置されていることを特徴とする請求項13記載のレーザ加工装置。 14. The laser processing apparatus according to claim 13, wherein the wavelength conversion device is arranged such that the crystal orientation axes of the two nonlinear optical crystals are rotated by approximately 90 ° from each other when viewed from the optical axis direction of the laser beam. 波長変換装置は、2つの非線形光学結晶の結晶方位軸がレーザビームの光軸方向から見ておよそ同方向もしくはおよそ180°異なる方向に配置され、上記2つの非線形光学結晶の間に波長変換されたレーザビームの偏光方向を45°ないし90°の範囲で回転させる偏光方向回転手段を備えたことを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。 In the wavelength conversion device, the crystal orientation axes of the two nonlinear optical crystals are arranged in the same direction or in a direction different by about 180 ° when viewed from the optical axis direction of the laser beam, and wavelength conversion is performed between the two nonlinear optical crystals. 8. The laser processing apparatus according to claim 7, further comprising polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the laser beam in a range of 45 ° to 90 °. 偏光方向回転手段は、波長変換されたレーザビームの偏光方向をおよそ90°回転させるものであることを特徴とする請求項15記載のレーザ加工装置。


16. The laser processing apparatus according to claim 15, wherein the polarization direction rotating means rotates the polarization direction of the wavelength-converted laser beam by approximately 90 degrees.


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