JP5410043B2 - Light control device and light control method - Google Patents

Light control device and light control method Download PDF

Info

Publication number
JP5410043B2
JP5410043B2 JP2008180449A JP2008180449A JP5410043B2 JP 5410043 B2 JP5410043 B2 JP 5410043B2 JP 2008180449 A JP2008180449 A JP 2008180449A JP 2008180449 A JP2008180449 A JP 2008180449A JP 5410043 B2 JP5410043 B2 JP 5410043B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
hologram
spatial light
light modulator
modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008180449A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010020098A (en
Inventor
直也 松本
卓 井上
昇央 福智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2008180449A priority Critical patent/JP5410043B2/en
Publication of JP2010020098A publication Critical patent/JP2010020098A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5410043B2 publication Critical patent/JP5410043B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、光制御装置および光制御方法に関するものである。   The present invention relates to a light control device and a light control method.

空間光変調器は、2次元配列された複数の画素それぞれにおいて入力光の強度または位相を変調するホログラムを呈示して、このホログラムにより変調した後の光を出力することができる。このような空間光変調器として、強度のみを変調することができる強度変調型のものと、位相のみを変調することができる位相変調型のものと、強度および位相の双方を変調することができる強度位相変調型のものとがある。空間光変調器の各画素において強度または位相が変調されて出力された光は、空間光変調器の後段に設けられた集光光学系により集光されて、その集光位置に存在する対象物を加工することができる。   The spatial light modulator can present a hologram that modulates the intensity or phase of input light in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and can output light modulated by this hologram. As such a spatial light modulator, an intensity modulation type capable of modulating only the intensity, a phase modulation type capable of modulating only the phase, and both intensity and phase can be modulated. Some are of the intensity phase modulation type. The light whose intensity or phase is modulated and output in each pixel of the spatial light modulator is condensed by a condensing optical system provided at the subsequent stage of the spatial light modulator, and the object existing at the condensing position Can be processed.

強度変調型の空間光変調器は、画素毎に入力光の透過率を調整するものであり、透過させなかった部分の光を利用することができないので、光の利用効率が悪い。強度位相変調型の空間光変調器は、各画素における強度変調と位相変調とを互いに独立に制御することが容易でなく、取り扱いが困難である。   The intensity-modulated spatial light modulator adjusts the transmittance of input light for each pixel and cannot use the light that has not been transmitted, so that the light utilization efficiency is poor. An intensity phase modulation type spatial light modulator cannot easily control intensity modulation and phase modulation in each pixel independently of each other, and is difficult to handle.

一方、位相変調型の空間光変調器は、画素毎に入力光の位相変化を調整するものであり、殆ど全ての光を出力することができるので、光の利用効率が高い。また、位相変調型の空間光変調器は、計算機ホログラムを呈示することにより、出力光のビーム断面における位相分布の自由度が高く、集光光学系による出力光の集光位置の自由度が高い。このような位相変調型の空間光変調器を用いた光制御の用途としては、加工対象物の表面や内部の加工や、ラゲールガウスモード光の生成などが挙げられる。   On the other hand, the phase modulation type spatial light modulator adjusts the phase change of the input light for each pixel and can output almost all light, so that the light use efficiency is high. In addition, the phase modulation type spatial light modulator has a high degree of freedom in the phase distribution in the beam cross section of the output light and a high degree of freedom in the condensing position of the output light by the condensing optical system by presenting a computer generated hologram. . Applications of light control using such a phase modulation type spatial light modulator include processing of the surface and inside of a workpiece, generation of Laguerre Gaussian mode light, and the like.

ところで、位相変調型の空間光変調器において画素ごとに位相変調される出力される光の強度を変調できることが知られている(非特許文献1を参照)。これは、後段の集光光学系を経て利用されるべき光である1次光の強度を調整することができるが、このとき、不要な光は0次光として集光する。0次光は、一般には利用されず、対象物に照射されないよう遮蔽部材により遮蔽されるべき光である。
Joseph P. Kirk and Alan L. Jones, “Phase-only complex-value spatialfilter”, Journal of the optical society of America, Vol.61, No.8, 1971
By the way, it is known that the intensity of output light that is phase-modulated for each pixel in a phase modulation spatial light modulator can be modulated (see Non-Patent Document 1). This can adjust the intensity of the primary light, which is the light that should be used through the condensing optical system in the subsequent stage, but at this time, unnecessary light is condensed as zero-order light. The 0th-order light is light that is not generally used and should be shielded by the shielding member so that the object is not irradiated.
Joseph P. Kirk and Alan L. Jones, “Phase-only complex-value spatialfilter”, Journal of the optical society of America, Vol. 61, No. 8, 1971

位相変調型の空間光変調器を用いた光制御の用途においては、利用されるべき所定次数の回折光(多くの場合は1次回折光)は、集光位置や集光点数などに関して態様が様々に変化する場合がある。したがって、0次光を遮蔽する遮蔽部材により上記所定次数の回折光(または、その一部)も遮蔽される場合がある。また、0次光の遮蔽が不完全であると、上記所定次数の回折光と0次光とが干渉する場合がある。これら何れの場合にも、位相変調型の空間光変調器から出力される際の所定次数の回折光が所望のものであったとしても、対象物に入射される際の上記所定次数の回折光は所望のものと異なることになる。特に、非特許文献1の方法を用いて位相と回折光の強度を変調した場合には、0次光が極めて強くなるので、このような問題が大きい。   In applications of light control using a phase modulation type spatial light modulator, the diffracted light of a predetermined order to be used (in many cases, the first-order diffracted light) has various aspects regarding the condensing position and the number of condensing points. May change. Accordingly, the diffracted light of the predetermined order (or a part thereof) may be shielded by the shielding member that shields the 0th-order light. Further, if the 0th-order light is not completely shielded, the diffracted light of the predetermined order may interfere with the 0th-order light. In any of these cases, even if the diffracted light of the predetermined order when output from the phase modulation type spatial light modulator is desired, the diffracted light of the predetermined order when entering the target object. Will be different from what is desired. In particular, when the phase and the intensity of the diffracted light are modulated using the method of Non-Patent Document 1, the 0th-order light becomes extremely strong, and this problem is great.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、対象物に入射される際の所定次数の回折光を容易に所望のものとすることができる光制御装置および光制御方法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, and provides a light control device and a light control method that can easily make a desired order of diffracted light when entering a target object. The purpose is to provide.

本発明に係る光制御装置は、(1) レーザ光を出力するレーザ光源と、(2) レーザ光源から出力されたレーザ光を入力し、2次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザ光の位相を変調するホログラムを呈示して、このホログラムにより位相変調した後のレーザ光を出力する位相変調型の空間光変調器と、(3) 空間光変調器の後段に設けられた集光光学系と、(4) 空間光変調器にホログラムを呈示させる制御部と、を備えることを特徴とする。   The light control device according to the present invention includes: (1) a laser light source that outputs laser light; and (2) a laser light output from the laser light source, and the phase of the laser light at each of a plurality of pixels that are two-dimensionally arranged. A phase-modulating spatial light modulator that outputs a laser beam that has been phase-modulated by this hologram, and (3) a condensing optical system provided at the subsequent stage of the spatial light modulator, And (4) a control unit that causes the spatial light modulator to present a hologram.

そして、本発明に係る光制御装置では、制御部は、ホログラムが呈示された空間光変調器へのレーザ光入力により空間光変調器から出力される所定次数の回折光が集光光学系により集光される位置を位置Aとし、空間光変調器から出力される他の次数の回折光が集光光学系により集光される位置を位置Bとし、空間光変調器から出力される0次光が集光光学系により集光される位置を位置Cとしたときに、空間光変調器にホログラムを呈示させることにより、位置Aと位置Cとの間の距離より位置Aと位置Bとの間の距離を長くし、0次光の強度より他の次数の回折光の強度を大きくし、所定次数の回折光の強度を調整することを特徴とする。   In the light control device according to the present invention, the control unit collects the diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator by the condensing optical system by the laser light input to the spatial light modulator on which the hologram is presented. The position where the light is emitted is defined as position A, the position where the diffracted light of other orders output from the spatial light modulator is collected by the condensing optical system is defined as position B, and the 0th order light output from the spatial light modulator. When the position where the light is condensed by the condensing optical system is defined as the position C, the spatial light modulator presents a hologram so that the distance between the position A and the position B is determined from the distance between the position A and the position C. And the intensity of the diffracted light of other orders is made larger than the intensity of the 0th order light, and the intensity of the diffracted light of the predetermined order is adjusted.

また、本発明に係る光制御方法は、上記のようなレーザ光源,空間光変調器,集光光学系および制御部を用いて、制御部により、ホログラムが呈示された空間光変調器へのレーザ光入力により空間光変調器から出力される所定次数の回折光が集光光学系により集光される位置を位置Aとし、空間光変調器から出力される他の次数の回折光が集光光学系により集光される位置を位置Bとし、空間光変調器から出力される0次光が集光光学系により集光される位置を位置Cとしたときに、空間光変調器にホログラムを呈示させることにより、位置Aと位置Cとの間の距離より位置Aと位置Bとの間の距離を長くし、0次光の強度より他の次数の回折光の強度を大きくし、所定次数の回折光の強度を調整することを特徴とする。   Further, the light control method according to the present invention uses the laser light source, the spatial light modulator, the condensing optical system and the control unit as described above, and the laser to the spatial light modulator on which the hologram is presented by the control unit. A position where the diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator by light input is condensed by the condensing optical system is defined as position A, and the diffracted light of other orders output from the spatial light modulator is condensing optics. When the position where the light is collected by the system is position B, and the position where the zero-order light output from the spatial light modulator is collected by the condensing optical system is position C, a hologram is presented to the spatial light modulator. By doing so, the distance between the position A and the position B is made longer than the distance between the position A and the position C, the intensity of the diffracted light of other orders is made larger than the intensity of the 0th order light, and a predetermined order of The intensity of diffracted light is adjusted.

本発明に係る光制御装置または本発明に係る光制御方法では、空間光変調器に所定のホログラムが呈示されることにより、所定次数の回折光の集光位置Aと0次光の集光位置Cとの間の距離より、所定次数の回折光の集光位置Aと他の次数の回折光の集光位置Bとの間の距離が長い。0次光の強度より他の次数の回折光の強度が大きい。また、所定次数の回折光の強度が調整される。なお、所定次数の回折光の強度の調整とは、所定次数の回折光の全強度を時間的に変調する場合の他、所定次数の回折光のビーム断面において強度分布を持たせる場合をも含む。したがって、利用される所定次数の回折光に影響を与えることなく、不要な光(他の次数の回折光および0次光)を有効に遮断することが容易である。   In the light control device according to the present invention or the light control method according to the present invention, a predetermined hologram is presented on the spatial light modulator, whereby a condensing position A of diffracted light of a predetermined order and a condensing position of zero-order light. The distance between the condensing position A of the diffracted light of the predetermined order and the condensing position B of the diffracted light of the other orders is longer than the distance between C and C. The intensity of the diffracted light of other orders is greater than the intensity of the 0th order light. Further, the intensity of the diffracted light of a predetermined order is adjusted. The adjustment of the intensity of the diffracted light of the predetermined order includes not only the case where the total intensity of the diffracted light of the predetermined order is temporally modulated but also the case where the beam cross section of the diffracted light of the predetermined order has an intensity distribution. . Therefore, it is easy to effectively block unnecessary light (other orders of diffracted light and zeroth order light) without affecting the diffracted light of a predetermined order.

本発明に係る光制御装置の制御部は、空間光変調器から所定次数の回折光および他の次数の回折光を出力させるためのホログラムと、空間光変調器から出力される所定次数の回折光を集光光学系により所定位置に集光させるためのホログラムと、を重畳して空間光変調器に呈示させるのが好適である。また、本発明に係る光制御方法では、制御部により、空間光変調器から所定次数の回折光および他の次数の回折光を出力させるためのホログラムと、空間光変調器から出力される所定次数の回折光を集光光学系により所定位置に集光させるためのホログラムと、を重畳して空間光変調器に呈示させるのが好適である。   The control unit of the light control device according to the present invention includes a hologram for outputting a predetermined order of diffracted light and other orders of diffracted light from the spatial light modulator, and a predetermined order of diffracted light output from the spatial light modulator. It is preferable to superimpose a hologram for condensing the light at a predetermined position by a condensing optical system and present it on the spatial light modulator. In the light control method according to the present invention, the control unit outputs a hologram for outputting the diffracted light of a predetermined order and other orders from the spatial light modulator, and the predetermined order output from the spatial light modulator. It is preferable to superimpose a diffracted light beam on a predetermined position by a condensing optical system and present it on a spatial light modulator.

本発明に係る光制御装置の制御部は、空間光変調器から出力される所定次数の回折光が集光光学系により集光される位置の個数が多いほど、空間光変調器から出力される所定次数の回折光の強度を大きくするホログラムを空間光変調器に呈示させる。また、本発明に係る光制御方法では、制御部により、空間光変調器から出力される所定次数の回折光が集光光学系により集光される位置の個数が多いほど、空間光変調器から出力される所定次数の回折光の強度を大きくするホログラムを空間光変調器に呈示させる。 The control unit of the light control device according to the present invention outputs the diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator from the spatial light modulator as the number of positions where the light is condensed by the condensing optical system increases. a hologram to increase the intensity of the diffracted light of a predetermined order Ru is presented on the spatial light modulator. Further, in the light control method according to the present invention, the greater the number of positions where the predetermined order of the diffracted light output from the spatial light modulator is collected by the condensing optical system, the greater the number of positions from the spatial light modulator. a hologram to increase the intensity of the diffracted light of a predetermined order is output Ru is presented on the spatial light modulator.

本発明に係る光制御装置の制御部は、空間光変調器から出力される際のビーム断面において強度分布または位相分布を有する所定次数の回折光を出力させるホログラムを空間光変調器に呈示させるのが好適である。また、本発明に係る光制御方法では、制御部により、空間光変調器から出力される際のビーム断面において強度分布または位相分布を有する所定次数の回折光を出力させるホログラムを空間光変調器に呈示させるのが好適である。   The control unit of the light control device according to the present invention causes the spatial light modulator to present a hologram that outputs diffracted light of a predetermined order having an intensity distribution or a phase distribution in a beam cross section when output from the spatial light modulator. Is preferred. In the light control method according to the present invention, the control unit causes the spatial light modulator to generate a hologram that outputs diffracted light of a predetermined order having an intensity distribution or a phase distribution in the beam cross section when output from the spatial light modulator. It is preferable to present it.

本発明に係る光制御装置の制御部は、空間光変調器から出力される所定次数の回折光としてラゲールガウスモード光を出力させるホログラムを空間光変調器に呈示させるのが好適である。また、本発明に係る光制御方法では、制御部により、空間光変調器から出力される所定次数の回折光としてラゲールガウスモード光を出力させるホログラムを空間光変調器に呈示させるのが好適である。   The control unit of the light control device according to the present invention preferably causes the spatial light modulator to present a hologram that outputs Laguerre Gaussian mode light as diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator. In the light control method according to the present invention, it is preferable that the control unit presents the spatial light modulator to display a hologram that outputs Laguerre Gaussian mode light as diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator. .

本発明によれば、対象物に入射される際の所定次数の回折光を容易に所望のものとすることができる。   According to the present invention, diffracted light of a predetermined order when entering a target can be easily made desired.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る光制御装置1の構成図である。この図に示される光制御装置1は、加工対象物90における加工領域91に対してレーザ光を集光照射して該加工対象物90を加工する装置であって、レーザ光源10、スペイシャルフィルタ11、コリメートレンズ12、ミラー13、ミラー14、空間光変調器20、駆動部21、制御部22、集光光学系30および遮蔽部材40を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a light control device 1 according to the present embodiment. The light control device 1 shown in this figure is a device for processing a processing object 90 by condensing and irradiating a processing region 91 in the processing object 90 with a laser light source 10, a spatial filter. 11, a collimating lens 12, a mirror 13, a mirror 14, a spatial light modulator 20, a driving unit 21, a control unit 22, a condensing optical system 30, and a shielding member 40.

レーザ光源10は、加工対象物90の加工領域91に照射されるべきレーザ光を出力するものであり、好適にはフェムト秒レーザ光源やNd:YAGレーザ光源などのパルスレーザ光源である。このレーザ光源10から出力されたレーザ光は、スペイシャルフィルタ11を経た後、コリメートレンズ12によりコリメートされ、ミラー13およびミラー14により反射されて、空間光変調器20に入力される。   The laser light source 10 outputs laser light to be applied to the processing region 91 of the processing object 90, and is preferably a pulse laser light source such as a femtosecond laser light source or an Nd: YAG laser light source. The laser light output from the laser light source 10 passes through the spatial filter 11, is collimated by the collimating lens 12, is reflected by the mirror 13 and the mirror 14, and is input to the spatial light modulator 20.

空間光変調器20は、位相変調型のものであって、レーザ光源10から出力されたレーザ光を入力し、2次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザ光の位相を変調するホログラムを呈示して、その位相変調後のレーザ光を出力する。この空間光変調器20において呈示される位相ホログラムは、数値計算により求められたホログラム(CGH: Computer Generated Hologram)であるのが好ましい。   The spatial light modulator 20 is a phase modulation type, and receives a laser beam output from the laser light source 10 and presents a hologram that modulates the phase of the laser beam in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels. Then, the laser light after the phase modulation is output. The phase hologram presented in the spatial light modulator 20 is preferably a hologram (CGH: Computer Generated Hologram) obtained by numerical calculation.

この空間光変調器20は、反射型のものであってもよいし、透過型のものであってもよい。反射型の空間光変調器20としては、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)型、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型および光アドレス型の何れであってもよい。また、透過型の空間光変調器20としてはLCD(Liquid Crystal Display)等であってもよい。図1では、空間光変調器20として反射型のものが示されている。   The spatial light modulator 20 may be a reflection type or a transmission type. The reflective spatial light modulator 20 may be any of LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type, and optical address type. The transmissive spatial light modulator 20 may be an LCD (Liquid Crystal Display) or the like. In FIG. 1, a reflection type is shown as the spatial light modulator 20.

駆動部21は、空間光変調器20の2次元配列された複数の画素それぞれにおける位相変調量を設定するものであり、その画素毎の位相変調量設定のための信号を空間光変調器20に与える。駆動部21は、空間光変調器20の2次元配列された複数の画素それぞれにおける位相変調量を設定することで、空間光変調器20にホログラムを呈示させる。   The drive unit 21 sets a phase modulation amount in each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the spatial light modulator 20, and sends a signal for setting the phase modulation amount for each pixel to the spatial light modulator 20. give. The drive unit 21 causes the spatial light modulator 20 to present a hologram by setting the phase modulation amount in each of the plurality of pixels of the spatial light modulator 20 that are two-dimensionally arranged.

集光光学系30は、空間光変調器20の後段に設けられていて、空間光変調器20において画素毎に位相変調されて出力されたレーザ光を入力する。特に、この集光光学系30は、空間光変調器20から出力されたレーザ光をフーリエ変換するレンズを含む。そのフーリエ変換像は、フーリエ変換レンズの後焦点面に形成される。   The condensing optical system 30 is provided at the subsequent stage of the spatial light modulator 20 and inputs laser light that is phase-modulated for each pixel in the spatial light modulator 20 and output. In particular, the condensing optical system 30 includes a lens that Fourier transforms the laser light output from the spatial light modulator 20. The Fourier transform image is formed on the back focal plane of the Fourier transform lens.

制御部22は、例えばコンピュータで構成され、駆動部21の動作を制御することで、駆動部21から空間光変調器20へホログラムを書き込ませる。このとき、制御部22は、空間光変調器20から出力されたレーザ光を集光光学系30により複数個の集光位置に集光させるホログラムを空間光変調器20に呈示させることもできる。   The control unit 22 is configured by a computer, for example, and controls the operation of the drive unit 21 to write a hologram from the drive unit 21 to the spatial light modulator 20. At this time, the control unit 22 can also cause the spatial light modulator 20 to present a hologram for condensing the laser light output from the spatial light modulator 20 at a plurality of condensing positions by the condensing optical system 30.

特に、本実施形態では、制御部22は、ホログラムが呈示された空間光変調器20へのレーザ光入力により空間光変調器20から出力される所定次数の回折光が集光光学系30により集光される位置を位置Aとし、空間光変調器20から出力される他の次数の回折光が集光光学系30により集光される位置を位置Bとし、空間光変調器20から出力される0次光が集光光学系30により集光される位置を位置Cとしたときに、空間光変調器20にホログラムを呈示させることにより、位置Aと位置Cとの間の距離より位置Aと位置Bとの間の距離を長くし、0次光の強度より他の次数の回折光の強度を大きくし、所定次数の回折光の強度を調整する。所定次数の回折光の強度の調整とは、所定次数の回折光の全強度を時間的に変調する場合の他、所定次数の回折光のビーム断面において強度分布を持たせる場合をも含む。   In particular, in the present embodiment, the control unit 22 collects the diffracted light of a predetermined order output from the spatial light modulator 20 by the condensing optical system 30 by the laser light input to the spatial light modulator 20 on which the hologram is presented. The position where the light is emitted is defined as position A, and the position where the diffracted light of another order output from the spatial light modulator 20 is condensed by the condensing optical system 30 is defined as position B, and is output from the spatial light modulator 20. When the position where the zero-order light is collected by the condensing optical system 30 is a position C, the spatial light modulator 20 presents a hologram, so that the position A and the position A can be determined from the distance between the position A and the position C. The distance to the position B is increased, the intensity of the diffracted light of other orders is made larger than the intensity of the 0th order light, and the intensity of the diffracted light of the predetermined order is adjusted. The adjustment of the intensity of the diffracted light of the predetermined order includes not only the case where the total intensity of the diffracted light of the predetermined order is temporally modulated but also the case where the intensity distribution is given to the beam cross section of the diffracted light of the predetermined order.

例えば、所定次数の回折光は+1次回折光であり、他の次数の回折光は−1次回折光である。以下では、所定次数の回折光を+1次回折光とし、他の次数の回折光を−1次回折光として説明する。   For example, the diffracted light of a predetermined order is + 1st order diffracted light, and the other orders of diffracted light are −1st order diffracted light. In the following description, the diffracted light of a predetermined order will be described as + 1st order diffracted light, and the other orders of diffracted light will be described as −1st order diffracted light.

制御部22は、ホログラムが呈示された空間光変調器20から出力された所定次数の回折光(+1次回折光)を集光光学系30により集光させ、その集光位置を加工領域91に選択的に配置させて、加工対象物90を加工する。なお、+1次回折光の集光位置が配置される加工領域91は、加工対象物90の表面だけでなく加工対象物90の内部も含まれる。   The control unit 22 condenses the diffracted light of the predetermined order (+ 1st order diffracted light) output from the spatial light modulator 20 on which the hologram is presented by the condensing optical system 30 and selects the condensing position as the processing region 91. Therefore, the processing object 90 is processed. Note that the processing region 91 where the converging position of the + 1st order diffracted light is arranged includes not only the surface of the processing target 90 but also the inside of the processing target 90.

遮蔽部材40は、他の次数の回折光(−1次回折光)の集光位置を加工対象物90に配置させないよう−1次回折光を遮蔽する。なお、遮蔽部材40は、0次光の集光位置を加工対象物90に配置させないよう0次光を遮蔽するのも好ましい。   The shielding member 40 shields the −1st order diffracted light so as not to place the condensing position of other orders of diffracted light (−1st order diffracted light) on the workpiece 90. In addition, it is also preferable that the shielding member 40 shields the 0th-order light so that the focusing position of the 0th-order light is not disposed on the workpiece 90.

図2は、本実施形態に係る光制御装置1による加工対象物90における集光位置等を示す図である。加工対象物90における加工領域91は、ホログラムが呈示された空間光変調器20から出力された+1次回折光が集光光学系30により集光され得る領域である。また、加工対象物90における領域92は、ホログラムが呈示された空間光変調器20から出力された−1次回折光が集光光学系30により集光され得る領域である。加工領域91と領域92とは、0次光の集光位置30を中心にして対称関係にある。   FIG. 2 is a diagram illustrating a condensing position and the like on the workpiece 90 by the light control device 1 according to the present embodiment. A processing region 91 in the processing target 90 is a region where the first-order diffracted light output from the spatial light modulator 20 on which the hologram is presented can be condensed by the condensing optical system 30. In addition, the region 92 in the workpiece 90 is a region in which the first-order diffracted light output from the spatial light modulator 20 on which the hologram is presented can be condensed by the condensing optical system 30. The processing region 91 and the region 92 are in a symmetric relationship with the zero-order light collection position 30 as the center.

このような場合、+1次回折光の集光位置と0次光の集光位置との間の距離より、+1次回折光の集光位置と−1次回折光の集光位置との間の距離が長くなる。また、空間光変調器20に呈示されるホログラムを工夫することにより、0次光の強度より−1次回折光の強度を大きくすることができ、+1次回折光の強度を調整することができる。   In such a case, the distance between the condensing position of the + 1st order diffracted light and the condensing position of the −1st order diffracted light is longer than the distance between the condensing position of the + 1st order diffracted light and the condensing position of the 0th order light. Become. Further, by devising the hologram presented in the spatial light modulator 20, the intensity of the −1st order diffracted light can be made larger than the intensity of the 0th order light, and the intensity of the + 1st order diffracted light can be adjusted.

次に、空間光変調器20に呈示されるホログラムについて更に詳細に説明する。空間光変調器20に呈示されるホログラムは、空間光変調器20から+1次回折光および−1次回折光を出力させるためのホログラムと、空間光変調器20から出力される+1次回折光を集光光学系30により所定位置に集光させるためのホログラムと、が重畳されたものである。   Next, the hologram presented in the spatial light modulator 20 will be described in more detail. The hologram presented in the spatial light modulator 20 collects the hologram for outputting the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light from the spatial light modulator 20 and the + 1st order diffracted light output from the spatial light modulator 20. A hologram for condensing light at a predetermined position by the system 30 is superimposed.

空間光変調器20から+1次回折光および−1次回折光を出力させるためのホログラム(画素毎の位相変調分布)は、下記(1)式または下記(2)式のφbrazeで表され、いわゆるブレーズドグレーティングである。ここで、nは、空間光変調器20において2次元配列された画素構造での画素位置を表す。Nは、ブレーズドグレーティングの1周期当たりの画素数を表す。mod(n,N)は、nをNで除算したときの剰余を求める演算子である。kは、+1次回折光と−1次回折光との強度比を決定するパラメータである。kは、時間的に一定値であってもよいし、時間的に変化してもよい。また、kは、空間的に一定値であってもよいし、空間的な分布を有していてもよい。 A hologram (phase modulation distribution for each pixel) for outputting the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light from the spatial light modulator 20 is represented by φ braze in the following formula (1) or the following (2). Dog grating. Here, n represents a pixel position in a two-dimensionally arranged pixel structure in the spatial light modulator 20. N represents the number of pixels per period of the blazed grating. mod (n, N) is an operator for obtaining a remainder when n is divided by N. k is a parameter that determines the intensity ratio between the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light. k may be a constant value over time or may change over time. Further, k may be a spatially constant value or may have a spatial distribution.

図3は、(1)式で表されるブレーズドグレーティングの形状および回折を説明する図である。また、図4は、(2)式で表されるブレーズドグレーティングの形状および回折を説明する図である。これらの図は、ブレーズドグレーティングの1周期分の位相変調分布を示すともに、光が垂直入射した場合における+1次回折光および−1次回折光それぞれの理論的強度を矢印の太さで概略的に示している。各図(a)はk値が0である場合の位相変調分布を示し、各図(b)はk値が0超1未満である場合の位相変調分布を示し、また、各図(c)はk値が1である場合の位相変調分布を示す。   FIG. 3 is a diagram for explaining the shape and diffraction of the blazed grating represented by the expression (1). FIG. 4 is a diagram for explaining the shape and diffraction of the blazed grating represented by equation (2). These figures show the phase modulation distribution for one period of the blazed grating, and schematically show the theoretical intensity of each of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light with the thickness of the arrow when the light is vertically incident. ing. Each figure (a) shows the phase modulation distribution when the k value is 0, each figure (b) shows the phase modulation distribution when the k value is more than 0 and less than 1, and each figure (c) Indicates a phase modulation distribution when the k value is 1.

図5は、(1)式または(2)式で表されるブレーズドグレーティングが呈示された空間光変調器20で発生する+1次回折光,−1次回折光および0次光それぞれの強度とk値との関係を示すグラフである。この図は、空間光変調器20としてLCOS型のものを用いて実測した結果を示す。横軸の中央でk値は0である。この中央から左側は、(1)式で表されるブレーズドグレーティングが空間光変調器20に呈示された場合の各光の強度を示す。また、この中央から右側は、(2)式で表されるブレーズドグレーティングが空間光変調器20に呈示された場合の各光の強度を示す。   FIG. 5 shows the intensities and k values of the + 1st order diffracted light, the −1st order diffracted light, and the 0th order light generated by the spatial light modulator 20 on which the blazed grating represented by the formula (1) or (2) is presented. It is a graph which shows the relationship. This figure shows the result of actual measurement using an LCOS type spatial light modulator 20. The k value is 0 at the center of the horizontal axis. The left side from the center shows the intensity of each light when the blazed grating represented by the equation (1) is presented to the spatial light modulator 20. Further, the right side from the center shows the intensity of each light when the blazed grating represented by the equation (2) is presented to the spatial light modulator 20.

図3〜図5から判るように、k値が0である場合、+1次回折光および−1次回折光それぞれの強度は互いに同じである。上記(1)式で表されるブレーズドグレーティングを用いた場合、k値が大きいほど−1次回折光の強度が大きくなっていき、k値が1である場合には−1次回折光のみが発生する。一方、上記(2)式で表されるブレーズドグレーティングを用いた場合、k値が大きいほど+1次回折光の強度が大きくなっていき、k値が1である場合には+1次回折光のみが発生する。このように、(1)式または(2)式で表されるブレーズドグレーティングを空間光変調器20に呈示することにより、+1次回折光および−1次回折光を発生させることができるとともに、0次光の発生を抑制することができる。また、k値を調整することにより、+1次回折光および−1次回折光それぞれの強度の比を調整することができる。   As can be seen from FIGS. 3 to 5, when the k value is 0, the intensities of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are the same. When the blazed grating represented by the above equation (1) is used, the intensity of the −1st order diffracted light increases as the k value increases, and when the k value is 1, only the −1st order diffracted light is generated. To do. On the other hand, when the blazed grating represented by the above equation (2) is used, the intensity of the + 1st order diffracted light increases as the k value increases, and when the k value is 1, only the + 1st order diffracted light is generated. To do. Thus, by presenting the blazed grating represented by the formula (1) or (2) to the spatial light modulator 20, it is possible to generate the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light, and the 0th order. Generation of light can be suppressed. Further, by adjusting the k value, the intensity ratio of each of the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light can be adjusted.

空間光変調器20に呈示されるホログラムφresultは、上記のような+1次回折光および−1次回折光を出力させるためのホログラムφbrazeと、+1次回折光を集光光学系30により所定位置に集光させるためのホログラムφphaseと、が重畳されたものである。後者のホログラムφphaseは、集光光学系30により+1次回折光を所定位置に集光することができるように、空間光変調器20から出力される際の+1次回折光のビーム断面において所定の位相分布を与えるものであり、反復フーリエ法(IFTA: Iterative Fourier Transformation Algorithm)により作成される。 The hologram φ result presented in the spatial light modulator 20 collects the hologram φ braze for outputting the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light as described above and the + 1st order diffracted light at a predetermined position by the condensing optical system 30. A hologram φ phase for light emission is superimposed. The latter hologram φ phase has a predetermined phase in the beam cross section of the + 1st order diffracted light output from the spatial light modulator 20 so that the + 1st order diffracted light can be condensed at a predetermined position by the condensing optical system 30. The distribution is given and is created by an iterative Fourier transformation algorithm (IFTA).

図6は、IFTAのフローチャートである。IFTAに際しては、加工対象物における集光点の目標配置(ターゲットパターン)、空間光変調器20に入力される光のビーム断面における強度分布(入射光パターン)、および、ランダム位相パターン、が予め用意される。そして、FFT(フーリエ変換)とIFFT(逆フーリエ変換)とが交互に繰り返される。   FIG. 6 is a flowchart of IFTA. At the time of IFTA, a target arrangement (target pattern) of condensing points on the object to be processed, an intensity distribution (incident light pattern) in a beam cross section of light input to the spatial light modulator 20, and a random phase pattern are prepared in advance. Is done. Then, FFT (Fourier transform) and IFFT (inverse Fourier transform) are alternately repeated.

第1回のFFTでは、振幅が入射光パターンからなり位相がランダム位相パターンからなる複素パターンがフーリエ変換される。これに続く第1回のIFFTでは、第1回のFFTで得られた結果のうち振幅がターゲットパターンに置換された複素パターンが逆フーリエ変換される。これに続く第2回のFFTでは、第1回のIFFTで得られた結果のうち振幅が入射光パターンに置換された複素パターンがフーリエ変換される。これに続く第2回のIFFTでは、第2回のFFTで得られた結果のうち振幅がターゲットパターンに置換された複素パターンが逆フーリエ変換される。以降も同様にしてFFTとIFFTとが交互に繰り返される。各回のIFFTで得られた結果が所望値であるか否かが判断され、もし、IFFTで得られた結果が所望値であれば、処理が終了して、そのときの位相分布がホログラムφphaseとして得られる。或いは、繰り返し回数が規定数に達したときに、処理が終了して、そのときの位相分布がホログラムφphaseとして得られるようにしてもよい。 In the first FFT, a complex pattern whose amplitude is an incident light pattern and whose phase is a random phase pattern is Fourier transformed. In the subsequent IFFT, the complex pattern in which the amplitude is replaced with the target pattern among the results obtained by the first FFT is subjected to inverse Fourier transform. In the subsequent second FFT, the complex pattern in which the amplitude is replaced with the incident light pattern among the results obtained in the first IFFT is Fourier-transformed. In the subsequent second IFFT, the complex pattern in which the amplitude is replaced with the target pattern among the results obtained in the second FFT is subjected to inverse Fourier transform. Thereafter, FFT and IFFT are alternately repeated in the same manner. It is determined whether or not the result obtained by each IFFT is a desired value. If the result obtained by IFFT is a desired value, the processing is terminated, and the phase distribution at that time is the hologram φ phase As obtained. Alternatively, when the number of repetitions reaches a specified number, the process may be terminated, and the phase distribution at that time may be obtained as the hologram φ phase .

以上に説明したような+1次回折光および−1次回折光を出力させるためのホログラムφbrazeと、+1次回折光を集光光学系30により所定位置に集光させるためのホログラムφphaseとが重畳され、その重畳されたホログラムφresult(=φphase+φbraze)が空間光変調器20に呈示される。 A hologram phi braze for outputting the + 1st-order diffracted light and -1-order diffracted light as described above, + 1 by the condensing optical system 30 the diffracted light and hologram phi phase for condensing at a predetermined position is superimposed, The superimposed hologram φ result (= φ phase + φ braze ) is presented to the spatial light modulator 20.

次に、加工対象物の表面の加工として該表面にレーザマーキングをする場合について説明する。レーザマーキングは、ペットボトル、ガラス、金属、シリコン等の表面にレーザ光によりシリアルナンバーなどを刻印するものである。例えば、従来のペットボトルへのインクの刻印に比べ、レーザマーキングは、環境汚染が小さいと言われており、注目されている。   Next, a case where laser marking is performed on the surface of the object to be processed will be described. Laser marking is for marking a serial number or the like on the surface of a plastic bottle, glass, metal, silicon, or the like with a laser beam. For example, laser marking is said to be less environmentally polluted than conventional marking of ink on a PET bottle, and is attracting attention.

図7は、レーザマーキングによる4桁のシリアルナンバーの刻印の一例を示す図である。ただし、実際のレーザマーキングでは、離散的な複数の点にレーザ光が集光照射される。図8は、比較例のレーザマーキングの様子を示す図である。また、図9は、本実施形態に係る光制御装置または光制御方法によるレーザマーキングの様子を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a 4-digit serial number stamp by laser marking. However, in actual laser marking, laser light is focused and applied to a plurality of discrete points. FIG. 8 is a diagram showing a state of laser marking in the comparative example. FIG. 9 is a diagram showing a state of laser marking by the light control device or the light control method according to the present embodiment.

比較例(図8)および本実施形態(図9)の何れでも、空間光変調器20から出力された+1次回折光が集光光学系30により複数の位置に集光されて、4桁のシリアルナンバー「1234」が刻印されている。比較例(図8)では、空間光変調20から出力される0次光の強度が強く、その0次光の集光位置は+1次回折光の集光位置に近い。したがって、比較例では、不要な0次光を遮蔽部材40により遮蔽しようとすると、+1次回折光の一部も遮蔽部材40により遮蔽される場合があり、加工対象物に入射される際の+1次回折光が所望のものと異なってしまう場合がある。   In both of the comparative example (FIG. 8) and the present embodiment (FIG. 9), the + 1st order diffracted light output from the spatial light modulator 20 is condensed at a plurality of positions by the condensing optical system 30, and a 4-digit serial number is obtained. The number “1234” is engraved. In the comparative example (FIG. 8), the intensity of the zero-order light output from the spatial light modulation 20 is strong, and the condensing position of the zero-order light is close to the condensing position of the + 1st-order diffracted light. Therefore, in the comparative example, if unnecessary zero-order light is shielded by the shielding member 40, a part of the + 1st order diffracted light may be shielded by the shielding member 40, and +1 next time when entering the workpiece. The folding light may differ from the desired one.

これに対して、本実施形態(図9)では、上述のようなホログラムφresultが空間光変調20に呈示されるので、空間光変調20から出力される0次光の強度が弱いのに対して、空間光変調20から出力される−1次回折光の強度が強く、その−1次回折光の集光位置は+1次回折光の集光位置から遠い。したがって、本実施形態では、不要な−1次回折光を遮蔽部材40により遮蔽することが容易であり、加工対象物に入射される際の+1次回折光を容易に所望のものとすることができる。 On the other hand, in the present embodiment (FIG. 9), since the hologram φ result as described above is presented in the spatial light modulation 20, the intensity of the zero-order light output from the spatial light modulation 20 is weak. Thus, the intensity of the −1st order diffracted light output from the spatial light modulation 20 is strong, and the condensing position of the −1st order diffracted light is far from the condensing position of the + 1st order diffracted light. Therefore, in this embodiment, it is easy to shield unnecessary −1st order diffracted light with the shielding member 40, and + 1st order diffracted light when entering the workpiece can be easily made desired.

ところで、加工対象物に対してシリアルナンバーを刻印する場合のように、刻印する文字が限られている場合、例えば0から9までの10個の数字から選択されて4桁のシリアルナンバーを刻印する場合には、0から9までの10個の数字それぞれを再生する為のホログラムがホログラムφphaseとして予め作成され、また、4つの刻印領域それぞれに+1次回折光を集光させる為のホログラムがホログラムφbrazeとして予め作成されて、これら10種類のホログラムφphaseと4種類のホログラムφbrazeとが制御部22により記憶されているのが好適である。そして、刻印されるべき数字および位置に応じて、10種類のホログラムφphaseから何れかのホログラムφphaseが選択され、また、4種類のホログラムφbrazeから何れかのホログラムφbrazeが選択されて、この選択されたホログラムφphaseとホログラムφbrazeとが重畳されて、空間光変調器20に呈示されるホログラムφresultとされる。 By the way, when the number of characters to be engraved is limited as in the case where the serial number is engraved on the workpiece, for example, 10 numbers from 0 to 9 are selected and the 4-digit serial number is engraved. In this case, a hologram for reproducing each of ten numbers from 0 to 9 is created in advance as a hologram φ phase, and a hologram for converging + 1st order diffracted light in each of the four marking regions is generated as a hologram φ. It is preferable that these ten types of holograms φ phase and four types of holograms φ braze are stored by the control unit 22 in advance as braze . Then, depending on the number and position to be imprinted, any hologram φ phase is selected from the 10 types of holograms φ phase, and any hologram φ braze is selected from the 4 types of holograms φ braze , The selected hologram φ phase and hologram φ braze are superimposed on each other to obtain a hologram φ result presented to the spatial light modulator 20.

このとき、ホログラムφphaseにより生成されて集光光学系30により集光される+1次回折光の集光点の個数は、刻印されるべき文字によって異なる。したがって、仮に、+1次回折光の強度が文字によらず一定であれば、+1次回折光の集光点数が多いほど、+1次回折光の各々の集光位置における強度は弱くなる。また、空間光変調器20に入力されるレーザ光のビーム断面において強度が不均一であると、+1次回折光の集光点数が一定であっても、空間光変調器20における+1次光発生範囲に依存して、+1次回折光の各々の集光位置における強度は不均一となる。さらに、ホログラムφbrazeのブレーズドグレーティングの空間周波数によって、回折効率が異なり、+1次回折光の強度が異なる。 At this time, the number of converging points of the + 1st order diffracted light generated by the hologram φ phase and condensed by the condensing optical system 30 varies depending on the characters to be stamped. Therefore, if the intensity of the + 1st order diffracted light is constant regardless of characters, the intensity of the + 1st order diffracted light at each condensing position becomes weaker as the number of condensing points of the + 1st order diffracted light increases. In addition, if the intensity of the laser beam input to the spatial light modulator 20 is non-uniform in intensity, even if the number of converging points of the + 1st order diffracted light is constant, the + 1st order light generation range in the spatial light modulator 20 is obtained. Depending on, the intensity at each condensing position of the + 1st order diffracted light becomes non-uniform. Furthermore, the diffraction efficiency varies depending on the spatial frequency of the blazed grating of the hologram φ braze , and the intensity of the + 1st order diffracted light varies.

このようなレーザ表面加工の問題に対して、本実施形態では、上記(1)式または(2)式で表されるブレーズドグレーティングにおいてk値を適切な値としてホログラムφbrazeを作成することにより、+1次回折光の各々の集光位置における強度を均一化することができる。すなわち、+1次回折光の集光点の個数が多いほど、空間光変調器20に入力されるレーザ光の強度が弱いほど、また、ブレーズドグレーティングの空間周波数が高いほど、+1次回折光の強度を大きくすることができるホログラムφbraze(すなわち、上記(1)式でk値が小さいホログラムφbraze、または、上記(2)式でk値が大きいホログラムφbraze)を空間光変調器20に呈示させればよい。 In order to cope with such a laser surface processing problem, in the present embodiment, the hologram φ braze is created by setting the k value to an appropriate value in the blazed grating represented by the above formula (1) or (2). , + 1st order diffracted light at each condensing position can be made uniform in intensity. That is, the greater the number of converging points of the + 1st order diffracted light, the lower the intensity of the laser light input to the spatial light modulator 20, and the higher the spatial frequency of the blazed grating, the greater the intensity of the + 1st order diffracted light. The spatial light modulator 20 presents a hologram φ braze that can be enlarged (that is, a hologram φ braze having a small k value in the above equation (1) or a hologram φ braze having a large k value in the above equation (2)). Just do it.

次に、加工対象物の内部をレーザ加工する場合について説明する。ここまでは加工対象物の表面をレーザ加工する場合について主に説明してきたが、加工対象物の内部をレーザ加工するときにも本実施形態に係る光制御装置1および光制御方法は有効である。   Next, the case where the inside of the workpiece is laser processed will be described. So far, the case where the surface of the workpiece is laser processed has been mainly described, but the light control device 1 and the light control method according to the present embodiment are also effective when the inside of the workpiece is laser processed. .

レーザ内部加工は、フェムト秒レーザなどのパルスレーザ光源を用い、通常ではレーザ光が透過してしまう加工対象物に対し極めて高い強度のレーザ光を入射させて多光子吸収を発生させ、加工対象物の内部に加工を行う。レーザ内部加工は、加工対象物に対し、クラック領域の形成、屈折率変化、改質領域の形成を行うものである。   Laser internal processing uses a pulsed laser light source such as a femtosecond laser, and the multi-photon absorption is generated by injecting a laser beam of extremely high intensity into a processing target that normally transmits laser light, thereby generating a multi-photon absorption. Process inside. In the laser internal processing, a crack region is formed, a refractive index is changed, and a modified region is formed on an object to be processed.

このようなレーザ内部加工においては、加工対象物自体が収差物体となってしまうので、高NAの対物レンズを使用する場合や、加工対象物の内部の深い位置に加工を行う場合には、収差の影響が顕著に現れ、加工ができない問題や、加工形状の劣化などの問題が発生する。位相変調型の空間光変調器20を用いれば、これらの収差の問題を解消することが可能であり、また、多点同時加工が可能であるので加工のスループットの向上が可能である。   In such laser internal processing, the processing object itself becomes an aberration object. Therefore, when using a high NA objective lens or processing at a deep position inside the processing object, aberration is required. As a result, problems such as inability to perform processing and deterioration of the processing shape occur. If the phase modulation type spatial light modulator 20 is used, these aberration problems can be solved, and multi-point simultaneous processing is possible, so that the processing throughput can be improved.

しかし、レーザ内部加工の場合にも、前述したレーザ表面加工(レーザマーキング)の場合と同様の問題が存在する。例えば、或る時点までは加工対象物の内部における+1次回折光の集光点が1点であったとし、その時点より以降では加工対象物の内部における+1次回折光の集光点が2点に変化したとすると、+1次回折光の各々の集光位置における強度は2分の1に減少する。   However, in the case of laser internal processing, the same problem as in the case of laser surface processing (laser marking) described above exists. For example, it is assumed that there is one converging point of the + 1st order diffracted light inside the processing object until a certain point in time, and after that point, there are two converging points of the + 1st order diffracted light inside the processing object. If it has changed, the intensity at each condensing position of the + 1st order diffracted light is reduced by a factor of two.

このようなレーザ内部加工の問題に対して、本実施形態では、上記(1)式または(2)式で表されるブレーズドグレーティングにおいてk値を適切な値としてホログラムφbrazeを作成することにより、+1次回折光の各々の集光位置における強度を均一化することができる。すなわち、+1次回折光の集光点の個数が多いほど、+1次回折光の強度を大きくすることができるホログラムφbraze(すなわち、上記(1)式でk値が小さいホログラムφbraze、または、上記(2)式でk値が大きいホログラムφbraze)を空間光変調器20に呈示させればよい。これにより、集光点数が変化しても、+1次回折光の各々の集光位置における強度を均一化することができる。 In order to deal with such a problem of laser internal processing, in the present embodiment, the hologram φ braze is created by setting the k value to an appropriate value in the blazed grating represented by the above formula (1) or (2). , + 1st order diffracted light at each condensing position can be made uniform in intensity. That is, the larger the number of converging points of the + 1st order diffracted light, the greater the intensity of the + 1st order diffracted light, that is, the hologram φ braze (that is, the hologram φ braze having a small k value in the above equation (1), or ( The hologram φ braze ) having a large k value in equation (2) may be presented to the spatial light modulator 20. Thereby, even if the number of condensing points changes, the intensity | strength in each condensing position of + 1st order diffracted light can be equalize | homogenized.

例えば、図10に示されるようなY分岐の光導波路を形成する場合を想定する。この場合の加工対象物90は、ガラスであって、レーザ光照射によりY分岐形状の光導波路93〜95が形成される。空間光変調器を用いない比較例では、図11に示されるように、光導波路93および光導波路94が順次に形成され(同図(a))、その後に光導波路95が形成される。この比較例では、1点ずつ加工するので、長い加工時間を要する。   For example, assume a case where a Y-branch optical waveguide as shown in FIG. 10 is formed. The workpiece 90 in this case is glass, and Y-branch-shaped optical waveguides 93 to 95 are formed by laser light irradiation. In the comparative example not using the spatial light modulator, as shown in FIG. 11, an optical waveguide 93 and an optical waveguide 94 are sequentially formed (FIG. 11A), and thereafter an optical waveguide 95 is formed. In this comparative example, since processing is performed point by point, a long processing time is required.

本実施形態では、加工対象物90を移動させながら、当初は+1次回折光の集光点数を2として分岐後の光導波路94,95を同時に形成していき、途中からは+1次回折光の集光点数を1として分岐前の光導波路93を形成していくので、高速な形成が可能である。このとき、−1次回折光の集光点を遮蔽部材40に位置させるとともに、k値を調整することで+1次回折光の強度を調整することで、分岐前と分岐後とで各集光点での光強度を均一化する。このようにすることで、Y分岐光導波路を高速かつ高精度に作製することができる。   In the present embodiment, while the workpiece 90 is moved, initially, the branched optical waveguides 94 and 95 are formed simultaneously with the number of converging points of the + 1st order diffracted light being 2, and the converging of the + 1st order diffracted light is performed from the middle. Since the optical waveguide 93 before branching is formed with a score of 1, high-speed formation is possible. At this time, the condensing point of the −1st order diffracted light is positioned on the shielding member 40, and the intensity of the + 1st order diffracted light is adjusted by adjusting the k value, so that the condensing point before and after the branching is adjusted at each condensing point. To equalize the light intensity. By doing so, the Y-branch optical waveguide can be manufactured at high speed and with high accuracy.

図13〜図15は、1点加工および2点加工それぞれの場合の各集光点での光強度を纏めた図表である。図13に示された例では、+1次回折光の強度を何ら調整しなかった場合であり、この場合には、1点加工時に比べて2点加工時には+1次回折光の各集光点での光強度が2分の1程度まで小さくなっている。図14に示された例では、+1次回折光および0次光の双方の強度を調整した場合であり、この場合には、1点加工時と2点加工時とて+1次回折光の各集光点での光強度が同程度となっているが、1点加工時には0次光の強度が大きい。また、図15に示された例では、本実施形態に係るものであって、+1次回折光および−1次回折光を主に発生させるとともに、0次光の発生を抑制した場合であり、この場合には、1点加工時と2点加工時とて+1次回折光の各集光点での光強度が同程度となっていて、しかも、0次光の強度が小さい。   FIGS. 13 to 15 are tables summarizing the light intensity at each condensing point in each of the one-point processing and the two-point processing. In the example shown in FIG. 13, the intensity of the + 1st order diffracted light is not adjusted at all. In this case, the light at each condensing point of the + 1st order diffracted light at the time of 2-point processing as compared to at the time of 1-point processing. The strength is reduced to about a half. In the example shown in FIG. 14, the intensity of both the + 1st order diffracted light and the 0th order light is adjusted. In this case, each of the + 1st order diffracted light is condensed at one-point processing and two-point processing. Although the light intensity at the point is about the same, the intensity of the 0th-order light is large at the time of one-point processing. Further, the example shown in FIG. 15 relates to the present embodiment, which is a case where the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are mainly generated and the generation of the 0th order light is suppressed. The one-point processing and the two-point processing have the same light intensity at each condensing point of the + 1st order diffracted light, and the 0th-order light intensity is small.

このように、本実施形態では、0次光の強度が小さくなっていて、−1次回折光を加工対象物に集光させないようにすればいいので、不要光(0次光、−1次回折光)の遮蔽が容易である。   In this way, in this embodiment, the intensity of the 0th-order light is small, and it is only necessary to prevent the −1st-order diffracted light from being focused on the object to be processed. ) Is easy to shield.

次に、本実施形態に係る光制御装置1において、空間光変調器20から出力される際のビーム断面において強度分布または位相分布を有する+1次回折光を出力させるホログラムを空間光変調器20に呈示させる場合について説明する。ここで、ビーム断面において強度分布または位相分布を有する+1次回折光は、ラゲールガウスモード光やエルミートガウス光である。特に、ラゲールガウスモード光は、様々な用途が期待されており、生成するための技術が研究されている。   Next, in the light control apparatus 1 according to the present embodiment, a hologram that outputs + first-order diffracted light having an intensity distribution or a phase distribution in the beam cross section when output from the spatial light modulator 20 is presented to the spatial light modulator 20. The case where it is made to explain is demonstrated. Here, the + 1st order diffracted light having intensity distribution or phase distribution in the beam cross section is Laguerre Gaussian mode light or Hermitian Gaussian light. In particular, Laguerre Gaussian mode light is expected to be used in various ways, and a technique for generating it has been studied.

ラゲールガウスモード光は、ビーム断面において周方向および径方向それぞれについて特定の位相分布を有するものであって、偏角指数および動径指数によってモードが規定される。偏角指数は周方向の位相分布を規定する指数であり、動径指数は径方向の位相分布を規定する指数である。   Laguerre Gaussian mode light has a specific phase distribution in each of the circumferential direction and the radial direction in the beam cross section, and the mode is defined by the declination index and the radial index. The declination index is an index defining the phase distribution in the circumferential direction, and the radial index is an index defining the phase distribution in the radial direction.

このようなラゲールガウスモード光は、位相変調型の空間光変調器20に適切なホログラムφphaseを呈示させることで生成することができる。生成したいラゲールガウスモード光の偏角指数および動径指数に応じた位相変調分布を有するホログラムφphaseを空間光変調器20に呈示させればよい。 Such Laguerre Gaussian mode light can be generated by causing the phase modulation spatial light modulator 20 to present an appropriate hologram φ phase . The spatial light modulator 20 may be presented with a hologram φ phase having a phase modulation distribution corresponding to the declination index and radial index of the Laguerre Gaussian mode light to be generated.

ところが、実際には、或る特定の偏角指数および動径指数を有するラゲールガウスモード光を生成しようとしても、所望の偏角指数および動径指数を有するラゲールガウスモード光だけでなく、偏角指数が同じであるが動径指数が異なるラゲールガウスモード光や、動径指数が同じであるが偏角指数が異なるラゲールガウスモード光も、空間光変調器20から出力される場合がある。   However, in actuality, even if an attempt is made to generate Laguerre Gaussian mode light having a specific declination index and radial exponent, not only Laguerre Gaussian mode light having a desired declination exponent and radial exponent, Laguerre Gaussian mode light having the same exponent but different radial exponents and Laguerre Gaussian mode light having the same radial exponent but different declination exponents may be output from the spatial light modulator 20 in some cases.

図16は、空間光変調器20に呈示されるホログラムφphaseのパターンの径Rと入射光のビーム径wとの比a(=R/w)とモード純度との関係を示すグラフである。同図(a)では、偏角指数を1とし、動径指数を1,2,3,5の各値とした。同図(a)では、動径指数を1とし、偏角指数を1,2,3,5の各値とした。この図から判るように、空間光変調器20に呈示されるホログラムφphaseのパターンの径Rについては入射光のビーム径wに対して最適値が存在し、その最適値であってもモード純度は0.8程度でしかない。 FIG. 16 shows the relationship between the mode purity and the ratio a (= R 0 / w 0 ) between the pattern diameter R 0 of the hologram φ phase presented in the spatial light modulator 20 and the beam diameter w 0 of the incident light. It is a graph. In FIG. 5A, the declination index is 1, and the radial index is 1, 2, 3, and 5. In FIG. 5A, the radial index is 1, and the declination index is 1, 2, 3, and 5. As can be seen from this figure, there is an optimum value for the diameter R 0 of the pattern of the hologram φ phase presented in the spatial light modulator 20 with respect to the beam diameter w 0 of the incident light. The mode purity is only about 0.8.

もし、純度が更に高い特定の偏角指数および動径指数を有するラゲールガウスモード光を生成することができれば、光トラップにおいては捕捉力が更に大きくなる。また、ラゲールガウスモード光の量子特性を量子情報処理に利用する場合には、その機能を実現する上で、ラゲールガウスモード光の純度が本質的に重要になる。   If Laguerre Gaussian mode light having a specific declination index and radial index with higher purity can be generated, the trapping power is further increased in the optical trap. Further, when the quantum characteristics of Laguerre Gaussian mode light are used for quantum information processing, the purity of Laguerre Gaussian mode light is essentially important in realizing its function.

そこで、本実施形態では、モード純度が高いラゲールガウスモード光を生成するために、空間光変調器20に呈示されるホログラムφresultは、上記のような+1次回折光および−1次回折光を出力させるためのホログラムφbrazeと、+1次回折光を集光光学系30により所定位置に集光させるためのホログラムφphaseと、が重畳されたものとされる。そして、ホログラムφphaseにおいては、所望の偏角指数および動径指数に応じた位相分布を持たせる。また、ホログラムφbrazeにおいては、位置によって上記(1)式および(2)式の何れかが用いられ、また、k値に空間的な分布を持たせて、空間光変調器20から出力される際の+1次回折光のビーム断面において強度分布を持たせる。 Therefore, in the present embodiment, in order to generate Laguerre Gaussian mode light with high mode purity, the hologram φ result presented to the spatial light modulator 20 outputs the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light as described above. a hologram phi braze for a hologram phi phase for condensing at a predetermined position + 1-order diffracted light by the condensing optical system 30, is to have been superimposed. The hologram φ phase has a phase distribution corresponding to the desired declination index and radial index. Further, in the hologram φ braze , either of the above formulas (1) and (2) is used depending on the position, and the k value has a spatial distribution and is output from the spatial light modulator 20. An intensity distribution is given to the beam cross section of the + 1st order diffracted light.

例えば、動径指数が5であって偏角指数も5であるラゲールガウスモード光を高純度で生成するには、ビーム断面における強度分布は図17に示されるように設定され、また、ビーム断面における位相分布は図18に示されるように設定されることが必要である。なお、図18では、位相変調量(0〜2π)が濃淡で示されている。   For example, in order to generate Laguerre Gaussian mode light having a radial index of 5 and a declination index of 5 with high purity, the intensity distribution in the beam section is set as shown in FIG. It is necessary that the phase distribution at is set as shown in FIG. In FIG. 18, the phase modulation amount (0 to 2π) is shown in shades.

空間光変調器20に入力されるレーザ光のビーム断面における強度は、例えば、ガウシアン分布を有し、或いは、均一である。このような空間光変調器20への入力光のビーム断面における強度分布と、図17に示される所望のモードを有するラゲールガウスモード光のビーム断面における強度分布とに合わせて、ホログラムφbrazeにおけるk値の空間的な分布を設定する。このとき、ホログラムφbrazeにおいては、位置によって上記(1)式および(2)式の何れかが用いられてk値が設定される。 The intensity of the laser beam input to the spatial light modulator 20 in the beam cross section has, for example, a Gaussian distribution or is uniform. And intensity distribution in the beam cross section of light input to such spatial light modulator 20, in accordance with the intensity distribution and the Laguerre-Gaussian mode of the beam cross-section having a desired mode shown in FIG. 17, k in the hologram phi braze Set the spatial distribution of values. At this time, in the hologram φ braze , the k value is set by using either of the above formulas (1) and (2) depending on the position.

図19は、均一強度のレーザ光が空間光変調器20に入力される場合に図17の強度分布を有する+1次回折光を生成するためのホログラムφbrazeを示す図である。このようなホログラムφbrazeが呈示された空間光変調器20に均一強度のレーザ光が入力されると、空間光変調器20から出力される+1次回折光のビーム断面における強度分布は図17に示されるようになる。 FIG. 19 is a diagram illustrating a hologram φ braze for generating + 1st order diffracted light having the intensity distribution of FIG. 17 when uniform intensity laser light is input to the spatial light modulator 20. When uniform intensity laser light is input to the spatial light modulator 20 on which such a hologram φ braze is presented, the intensity distribution in the beam cross section of the + 1st order diffracted light output from the spatial light modulator 20 is shown in FIG. It comes to be.

図18に示される位相分布に応じたホログラムφphaseと図19に示されるホログラムφbrazeとが重畳されたホログラムφresultが空間光変調器20に呈示される。図20は、このホログラムφresultを示す図である。このホログラムφresultが呈示された空間光変調器20に均一強度のレーザ光が入力されると、空間光変調器20から出力される+1次回折光は、動径指数が5であって偏角指数も5である高純度のラゲールガウスモード光となる。 A hologram φ result in which the hologram φ phase corresponding to the phase distribution shown in FIG. 18 and the hologram φ braze shown in FIG. 19 are superimposed is presented to the spatial light modulator 20. FIG. 20 is a diagram showing the hologram φ result . When uniform intensity laser light is input to the spatial light modulator 20 on which the hologram φ result is presented, the + 1st order diffracted light output from the spatial light modulator 20 has a radial index of 5 and a declination index. 5 is high-purity Laguerre Gaussian mode light.

図21は、本実施形態に係る光制御装置1により生成されたラゲールガウスモード光の強度分布を示す図である。この図は、図20に示されるホログラムφresultが呈示された空間光変調器20から出力される光の強度分布を示す。図中の左方には、動径指数が5であって偏角指数も5である高純度のラゲールガウスモード光が認められる。また、図中の右方の円で囲った領域には0次光が認められる。 FIG. 21 is a diagram illustrating an intensity distribution of Laguerre Gaussian mode light generated by the light control device 1 according to the present embodiment. This figure shows the intensity distribution of the light output from the spatial light modulator 20 on which the hologram φ result shown in FIG. 20 is presented. On the left side of the figure, high-purity Laguerre Gaussian mode light having a radial index of 5 and a declination index of 5 is recognized. In addition, zero-order light is recognized in a region surrounded by a right circle in the drawing.

なお、上記(1)式および(2)式を利用する場合は、高強度の+1次回折光を発生させることができるが、ホログラムφbrazeが複雑になる。所望のホログラムφphaseに対してホログラムφbrazeの大きさが十分に細かくない場合は、位相ずれが発生する恐れがある。そのような場合には、上記(1)式および(2)式のうち一方のみを利用してもよい。 Note that, when the above equations (1) and (2) are used, high-intensity + 1st order diffracted light can be generated, but the hologram φ braze becomes complicated. If the size of the hologram φ braze is not sufficiently fine with respect to the desired hologram φ phase , a phase shift may occur. In such a case, only one of the above formulas (1) and (2) may be used.

上記(1)式および(2)式は1次元のブレーズドグレーティングであり、実際には2次元の複雑なブレーズドグレーティングを用いる必要がある場合がある。そのような場合には、反復フーリエ法(例えばIFTA)などを用いて+1次光と−1次光に回折するブレーズドグレーティングを作成してもよい。このとき、ターゲットパターンにおいて、2つ以上の再生点の階調比の2乗が、実際の再生光の強度比となることを利用し、ターゲットパターンの所望の+1次光と不要の−1次光の階調を調整して、ブレーズドグレーティングを作成する。   The above formulas (1) and (2) are one-dimensional blazed gratings, and it may be necessary to actually use a two-dimensional complex blazed grating. In such a case, a blazed grating that diffracts into + 1st order light and −1st order light may be created using an iterative Fourier method (for example, IFTA). At this time, using the fact that the square of the gradation ratio of two or more reproduction points in the target pattern becomes the actual intensity ratio of the reproduction light, the desired + 1st order light and the unnecessary −1st order of the target pattern are used. Adjust the light gradation to create a blazed grating.

本実施形態に係る光制御装置1の構成図である。It is a lineblock diagram of light control device 1 concerning this embodiment. 本実施形態に係る光制御装置1による加工対象物90における集光位置等を示す図である。It is a figure which shows the condensing position etc. in the process target object 90 by the light control apparatus 1 which concerns on this embodiment. (1)式で表されるブレーズドグレーティングの形状および回折を説明する図である。It is a figure explaining the shape and diffraction of a blazed grating represented by (1) Formula. (2)式で表されるブレーズドグレーティングの形状および回折を説明する図である。It is a figure explaining the shape and diffraction of a blazed grating represented by (2) Formula. (1)式または(2)式で表されるブレーズドグレーティングが呈示された空間光変調器20で発生する+1次回折光,−1次回折光および0次光それぞれの強度とk値との関係を示すグラフである。The relationship between the k value and the intensity of each of the + 1st order diffracted light, the −1st order diffracted light, and the 0th order light generated by the spatial light modulator 20 in which the blazed grating represented by the formula (1) or (2) is presented. It is a graph to show. IFTAのフローチャートである。It is a flowchart of IFTA. レーザマーキングによる4桁のシリアルナンバーの刻印の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the marking of the 4-digit serial number by laser marking. 比較例のレーザマーキングの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the laser marking of a comparative example. 本実施形態に係る光制御装置または光制御方法によるレーザマーキングの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the laser marking by the light control apparatus or light control method which concerns on this embodiment. Y分岐光導波路の平面図である。It is a top view of a Y branch optical waveguide. 比較例のY分岐光導波路の形成方法を説明する図である。It is a figure explaining the formation method of the Y branch optical waveguide of a comparative example. 本実施形態のY分岐光導波路の形成方法を説明する図である。It is a figure explaining the formation method of the Y branch optical waveguide of this embodiment. 1点加工および2点加工それぞれの場合の各集光点での光強度を纏めた図表である。It is the table | surface which put together the light intensity in each condensing point in the case of 1 point processing and 2 point processing. 1点加工および2点加工それぞれの場合の各集光点での光強度を纏めた図表である。It is the table | surface which put together the light intensity in each condensing point in the case of 1 point processing and 2 point processing. 1点加工および2点加工それぞれの場合の各集光点での光強度を纏めた図表である。It is the table | surface which put together the light intensity in each condensing point in the case of 1 point processing and 2 point processing. 空間光変調器20に呈示されるホログラムφphaseのパターンの径Rと入射光のビーム径wとの比a(=R/w)とモード純度との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the mode purity and the ratio a (= R 0 / w 0 ) between the pattern diameter R 0 of the hologram φ phase presented in the spatial light modulator 20 and the beam diameter w 0 of incident light. 動径指数が5であって偏角指数も5であるラゲールガウスモード光のビーム断面における強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution in the beam cross section of the Laguerre Gaussian mode light whose radial index is 5 and whose declination index is 5. 動径指数が5であって偏角指数も5であるラゲールガウスモード光のビーム断面における位相分布を示す図である。It is a figure which shows the phase distribution in the beam cross section of the Laguerre Gaussian mode light whose radius index is 5 and whose declination index is 5. 均一強度のレーザ光が空間光変調器20に入力される場合に図17の強度分布を有する+1次回折光を生成するためのホログラムφbrazeを示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a hologram φ braze for generating + 1st order diffracted light having the intensity distribution of FIG. 17 when uniform intensity laser light is input to the spatial light modulator 20. ホログラムφphaseとホログラムφbrazeとが重畳されたホログラムφresultを示す図である。It is a figure which shows the hologram (phi) result on which the hologram (phi) phase and the hologram (phi) braze were superimposed. 本実施形態に係る光制御装置1により生成されたラゲールガウスモード光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the Laguerre Gaussian mode light produced | generated by the light control apparatus 1 which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…光制御装置、10…レーザ光源、11…スペイシャルフィルタ、12…コリメートレンズ、13,14…ミラー、20…空間光変調器、21…駆動部、22…制御部、30…集光光学系、40…遮蔽部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light control apparatus, 10 ... Laser light source, 11 ... Spatial filter, 12 ... Collimating lens, 13, 14 ... Mirror, 20 ... Spatial light modulator, 21 ... Drive part, 22 ... Control part, 30 ... Condensing optics 40, shielding member.

Claims (8)

レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力されたレーザ光を入力し、2次元配列された複数の画素それぞれにおいて前記レーザ光の位相を変調するホログラムを呈示して、このホログラムにより位相変調した後のレーザ光を出力する位相変調型の空間光変調器と、
前記空間光変調器の後段に設けられた集光光学系と、
前記空間光変調器にホログラムを呈示させる制御部と、
を備え、
前記制御部が、
ホログラムが呈示された前記空間光変調器へのレーザ光入力により前記空間光変調器から出力される所定次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置を位置Aとし、前記空間光変調器から出力される他の次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置を位置Bとし、前記空間光変調器から出力される0次光が前記集光光学系により集光される位置を位置Cとしたときに、前記空間光変調器にホログラムを呈示させることにより、位置Aと位置Cとの間の距離より位置Aと位置Bとの間の距離を長くし、前記0次光の強度より前記他の次数の回折光の強度を大きくし、前記所定次数の回折光の強度を調整し、
前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置の個数が多いほど、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光の強度を大きくするホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、
ことを特徴とする光制御装置。
A laser light source for outputting laser light;
The laser light output from the laser light source is input, a hologram that modulates the phase of the laser light is presented in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and the laser light that has been phase-modulated by this hologram is output. A phase modulation spatial light modulator;
A condensing optical system provided at a subsequent stage of the spatial light modulator;
A control unit for causing the spatial light modulator to present a hologram;
With
The control unit is
A position where a predetermined order of diffracted light output from the spatial light modulator by the laser light input to the spatial light modulator on which the hologram is presented is condensed by the condensing optical system is defined as position A, and the spatial light The position where the diffracted light of another order output from the modulator is condensed by the condensing optical system is defined as position B, and the zero-order light output from the spatial light modulator is condensed by the condensing optical system. When the position to be performed is position C, by causing the spatial light modulator to present a hologram, the distance between position A and position B is made longer than the distance between position A and position C, and Increasing the intensity of the diffracted light of the other order than the intensity of 0th order light, adjusting the intensity of the diffracted light of the predetermined order ,
The intensity of the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator increases as the number of positions where the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator is collected by the condensing optical system increases. The spatial light modulator to present a hologram that increases
A light control device characterized by that.
前記制御部が、前記空間光変調器から前記所定次数の回折光および前記他の次数の回折光を出力させるためのホログラムと、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光を前記集光光学系により所定位置に集光させるためのホログラムと、を重畳して前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項1に記載の光制御装置。   The control unit outputs the hologram for outputting the diffracted light of the predetermined order and the other orders of diffracted light from the spatial light modulator, and the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator. The light control apparatus according to claim 1, wherein a hologram for condensing light at a predetermined position by a condensing optical system is superimposed and presented to the spatial light modulator. 前記制御部が、前記空間光変調器から出力される際のビーム断面において強度分布または位相分布を有する前記所定次数の回折光を出力させるホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項1に記載の光制御装置。   The control unit causes the spatial light modulator to present a hologram that outputs the diffracted light of a predetermined order having an intensity distribution or a phase distribution in a beam cross section when output from the spatial light modulator. The light control device according to claim 1. 前記制御部が、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光としてラゲールガウスモード光を出力させるホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項に記載の光制御装置。 Wherein the control unit, according to claim 3, wherein is present a hologram for outputting a Laguerre-Gaussian mode light as the predetermined order diffracted light output from the spatial light modulator to said spatial light modulator, characterized in that Light control device. レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力されたレーザ光を入力し、2次元配列された複数の画素それぞれにおいて前記レーザ光の位相を変調するホログラムを呈示して、このホログラムにより位相変調した後のレーザ光を出力する位相変調型の空間光変調器と、
前記空間光変調器の後段に設けられた集光光学系と、
前記空間光変調器にホログラムを呈示させる制御部と、
を用いて、
前記制御部により、
ホログラムが呈示された前記空間光変調器へのレーザ光入力により前記空間光変調器から出力される所定次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置を位置Aとし、前記空間光変調器から出力される他の次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置を位置Bとし、前記空間光変調器から出力される0次光が前記集光光学系により集光される位置を位置Cとしたときに、前記空間光変調器にホログラムを呈示させることにより、位置Aと位置Cとの間の距離より位置Aと位置Bとの間の距離を長くし、前記0次光の強度より前記他の次数の回折光の強度を大きくし、前記所定次数の回折光の強度を調整し、
前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光が前記集光光学系により集光される位置の個数が多いほど、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光の強度を大きくするホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、
ことを特徴とする光制御方法。
A laser light source for outputting laser light;
The laser light output from the laser light source is input, a hologram that modulates the phase of the laser light is presented in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels, and the laser light that has been phase-modulated by this hologram is output. A phase modulation spatial light modulator;
A condensing optical system provided at a subsequent stage of the spatial light modulator;
A control unit for causing the spatial light modulator to present a hologram;
Using,
By the control unit,
A position where a predetermined order of diffracted light output from the spatial light modulator by the laser light input to the spatial light modulator on which the hologram is presented is condensed by the condensing optical system is defined as position A, and the spatial light The position where the diffracted light of another order output from the modulator is condensed by the condensing optical system is defined as position B, and the zero-order light output from the spatial light modulator is condensed by the condensing optical system. When the position to be performed is position C, by causing the spatial light modulator to present a hologram, the distance between position A and position B is made longer than the distance between position A and position C, and Increasing the intensity of the diffracted light of the other order than the intensity of 0th order light, adjusting the intensity of the diffracted light of the predetermined order ,
The intensity of the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator increases as the number of positions where the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator is collected by the condensing optical system increases. The spatial light modulator to present a hologram that increases
The light control method characterized by the above-mentioned.
前記制御部により、前記空間光変調器から前記所定次数の回折光および前記他の次数の回折光を出力させるためのホログラムと、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光を前記集光光学系により所定位置に集光させるためのホログラムと、を重畳して前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項に記載の光制御方法。 The control unit outputs the hologram for outputting the diffracted light of the predetermined order and the other orders of diffracted light from the spatial light modulator, and the diffracted light of the predetermined order output from the spatial light modulator. The light control method according to claim 5 , wherein a hologram for condensing light at a predetermined position by a condensing optical system is superimposed and presented on the spatial light modulator. 前記制御部により、前記空間光変調器から出力される際のビーム断面において強度分布または位相分布を有する前記所定次数の回折光を出力させるホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項に記載の光制御方法。 The control unit causes the spatial light modulator to present a hologram for outputting the diffracted light of the predetermined order having an intensity distribution or a phase distribution in a beam cross section when output from the spatial light modulator. The light control method according to claim 5 . 前記制御部により、前記空間光変調器から出力される前記所定次数の回折光としてラゲールガウスモード光を出力させるホログラムを前記空間光変調器に呈示させる、ことを特徴とする請求項に記載の光制御方法。
By the control unit, according to claim 7, wherein to present a hologram for outputting a Laguerre-Gaussian mode light as the predetermined order diffracted light output from the spatial light modulator to said spatial light modulator, it is characterized by Light control method.
JP2008180449A 2008-07-10 2008-07-10 Light control device and light control method Active JP5410043B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008180449A JP5410043B2 (en) 2008-07-10 2008-07-10 Light control device and light control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008180449A JP5410043B2 (en) 2008-07-10 2008-07-10 Light control device and light control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010020098A JP2010020098A (en) 2010-01-28
JP5410043B2 true JP5410043B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=41705063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008180449A Active JP5410043B2 (en) 2008-07-10 2008-07-10 Light control device and light control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5410043B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014077092A1 (en) * 2012-11-13 2014-05-22 浜松ホトニクス株式会社 Light modulation device
CN112987320B (en) * 2021-03-09 2023-03-28 中国科学院空天信息创新研究院 Modulation image generation method applied to spot amplitude modulation and shaping

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4761432B2 (en) * 2004-10-13 2011-08-31 株式会社リコー Laser processing equipment
JP5008954B2 (en) * 2006-11-28 2012-08-22 浜松ホトニクス株式会社 Light beam generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010020098A (en) 2010-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8575514B2 (en) Light irradiation device and light irradiation method irradiating converged light with an object
TWI605896B (en) Light modulation method, light modulation program, light modulation device, and light irradiation device
JP5108661B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
KR102102010B1 (en) Optical modulation control method, control program, control device, and laser light irradiation device
US20180161923A1 (en) Light modulation control method, control program, control device and laser beam irradiation device
Jesacher et al. Near-perfect hologram reconstruction with a spatial light modulator
JP4820750B2 (en) Generation of desired wavefront using multiple phase contrast filters
US20110181929A1 (en) Laser processing device and laser processing method
Bañas et al. Holo-GPC: holographic generalized phase contrast
JP6302403B2 (en) Beam shaping device
JP5749553B2 (en) Light modulation control method, control program, control device, and laser light irradiation device
Maurer et al. Depth of field multiplexing in microscopy
JP5410043B2 (en) Light control device and light control method
JP5322765B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
US8859950B2 (en) Complete optical encapsulation of particulates
Bañas et al. Matched filtering Generalized Phase Contrast using binary phase for dynamic spot-and line patterns in biophotonics and structured lighting
JP2013063467A (en) Laser processing apparatus, laser processing method, laser irradiation apparatus, and laser irradiation method
Hayasaki et al. Spatial Beam Shaping with a Liquid-Crystal Spatial Light Modulator for Surface Micro-and Nanoprocessing
WO2016174262A1 (en) 3d light projection device
Zapata-Rodríguez Ultrafast diffraction of tightly focused waves with spatiotemporal stabilization
KR20170073450A (en) Apparatus and method for holographic display using directional backlight unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131022

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5410043

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250