JP2604395C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、切断、孔あけ、溶接などの加工に用いられるレーザー加工方法に関
するものである。 従来の技術 従来のレーザー加工方法はレーザーの発振波をそのまま用いて加工を行うもの
が大部分であった。また最近Nd:YAGレーザーおよびNd:Glassレーザーの発振波を
非線形光学素子を用いて波長変換し、その２次高調波を利用して加工を行うもの
も見られるようになったが、これらもその目的は、波長を短波長側に変換するこ
とによりレーザー光を集光したときの回折限界のスポット寸法をより小さくして
加工の微細化を行おうとするものであるため、セパレータにより発振波と２次高
調波を分離し、専ら２次高調波のみを利用する構成になっている。 第３図に従来の２次高調波を利用するレーザー加工方法を用いたレーザー加工
装置の一例を示す。これはレーザーの発振波を２次高調波に変換するための非線
形光学素子21が、リアミラー22、Ｑスイッチ23、レーザーハウス24、シャッター
25などからなるレーザーキャビティの内部に置かれるという構成をとっており比
較的高い波長変換効率が得られる。リアミラー22としては、発振波および２次高
調波に対して 100％近い反射率を有するものを用い、レーザーキャビティの出口
には発振波に対しては 100％近い反射率を有し、２次高調波に対しては逆に 100
％近い透過率を有する高調波セパレータ26が用いられている。以上の構成により
レーザーハウス24内部で励起されたレーザー媒質（図示せず）から生じた発振波 はリアミラー22と高調波セパレータ26の間で往復を繰り返しレーザーキャビティ
の外には取り出されず、発振波が往復を繰り返す間に非線形光学素子21において
波長変換された２次高調波のみが高調波セパレータ26から出射される。 発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種のレーザー加工方法によれば、比較的高い変換効率が得
られるものであるが、それでも効率は２〜10％程度であり、Nd:YAGレーザーの２
次高調波としては平均出力で5W程度が限界になっている。そして5W程度の出力は
様々な加工に対応するには不十分であることは言うまでもない。 また、発振波をそのまま用いる構成のNd:YAGレーザーでは数百Ｗの出力が実現
されているものの、たとえば銅のように発振波に対する反射率が90％を越えるよ
うな素材を加工する場合は、レーザーの出力が低い間はレーザー光の大部分が表
面で反射されるために銅は加工されないが、レーザーの出力が銅の加工のしきい
値を越えて部分的に加工をうけると、加工をうけた部分の発振波に対する反射率
が急激に下がり、銅に吸収されるレーザー光の割合が増大するため加速度的に加
工が進んでしまい、微細な領域での加工をコントロールすることはできないとい
う問題があった。 本発明は上記問題を解決するもので、発振波に対して反射率の高い素材への微
細な加工なども含めた様々な加工に対応可能なレーザー加工方法を提供すること
を目的とするものである。 課題を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明のレーザー加工方法は、レーザーの発振波と
、この発振波を波長変換することにより生じる高調波との２つのレーザーを加工
用として用い、この２つのレーザー光で被加工物を同時に加工するものである。 作用 上記構成によって、レーザーの発振波に対する反射率が高くて加工性の悪い素
材の加工に際しては、高調波により加工部分を作り出し、吸収され易くなった発
振波により主要な加工を行うことになる。これにより、発振波のみを用いた加工
より広範な素材を加工対象にすることができるとともに、高調波のみによる加工
では出力が不十分である場合にも適用することができる。 実施例 以下本発明の一実施例のレーザー加工方法について図面を参照しながら説明す
る。 第１図は本発明の第１の実施例におけるレーザー加工方法を用いたレーザ加工
装置の構成図である。第１図において、１はレーザーハウスで、このレーザーハ
ウス１の後方にはＱスイッチ２を介してリアミラー３が配設され、レーザーハウ
ス１の前方には非線形光学素子４を介してシャッター５および出力ミラー６が配
設されている。出力ミラー６としては、２次高調波に対して 100％の透過率を有
するとともに、発振波に対しては５〜50％の透過率を有するものが用いられてい
る。また、７はコリメーター、８はミラー、９は集光レンズ、10は可動ステージ
である。 上記構成において、レーザーハウス１の側から出射されたレーザー光ｘは非線
形光学素子４を通過する間にその一部が２次高調波に変換され、出力ミラー６か
ら２次高調波の全てと、発振波の一部分が透過され、発振波と２次高調波が混ざ
ったレーザー光ｘはコリメーター７により平行光に広げられた後、ミラー８によ
り方向を変えられ、集光レンズ９で絞られて可動ステージ10の上に置かれた被加
工物に照射される。このように、２次高調波と発振波が同時に出力光線として出
射されるので、発振波に対して反射率が低い素材の加工はもちろん容易に行え、
発振波に対して反射率が高い素材に微細加工を施す場合でも、２次高調波で部分
的に加工を行って被加工物の加工部分の発振波に対する反射率を下げると同時に
、発振波で主要な加工を進めることができるため、効果的かつ正確に微細加工が
行える。 第２図は、参考例としてのレーザー加工装置を示す構成図で、レーザー加工装
置においては、波長変換を行う非線形光学素子14は、リアミラー13と出力ミラー
16との間ではなく、その外側に置かれている。つまり、このレーザー加工装置に
おいては、非線形光学素子14と集光レンズ19との間には発振波と高調波とを分離
するための機構を有していない。したがってこのレーザー加工装置では、レーザ
ーハウス11から出力ミラー16を介して出射されたレーザー光ｘは、非線形光学素
子14を通過する間にその一部が２次高調波に変換され、発振波と２次高調波の混 ざったレーザー光ｘが、コリメーター17、ミラー18、集光レンズ19を介して可動
ステージ20の上の被加工物に照射され、上記第１の実施例と同様に、発振波に対
して反射率が低い素材の加工はもちろんのこと、発振波に対して反射率が高い素
材に微細加工を施す場合でも効果的かつ正確にレーザー加工が行える。この場合
は、波長変換の効率は低いものの、比較的簡便に高調波と発振波を同時に利用す
ることができる。 発明の効果 以上のように本発明によれば、レーザーの発振波と発振波を波長変換すること
により生じる高調波との２つのレーザーを加工用として用い、この２つのレーザ
ー光で被加工物を同時に加工することにより、発振波に対して反射率が低い素材
のレーザー加工が容易に行えることはもちろんのこと、発振波に対する反射率の
高い素材に対して、高調波で部分的に加工を行って、加工部の発振波に対する反
射率を下げると同時に発振波で主要な加工を行うことにより、効果的に微細加工
を施すことが可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のレーザー加工方法にかかる第１の実施例のレーザー加工装置
の構成図、第２図は参考例としてのレーザー加工装置を示す構成図、第３図は従
来のレーザー加工装置の構成図である。 1,11……レーザーハウス、3,13……リアミラー、4,14……非線形光学素子、6,
16……出力ミラー、ｘ……レーザー光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. レーザーの発振波と、この発振波をリアミラーと出力ミラーとの間に設け
   た非線形光学素子にて波長変換することにより生じる高調波との２つのレーザー
   を加工用として用い、この２つのレーザー光で被加工物を同時に加工するレーザ
   ー加工方法。