JP6909092B2 - Light source device and laser light irradiation device - Google Patents
Light source device and laser light irradiation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6909092B2 JP6909092B2 JP2017151070A JP2017151070A JP6909092B2 JP 6909092 B2 JP6909092 B2 JP 6909092B2 JP 2017151070 A JP2017151070 A JP 2017151070A JP 2017151070 A JP2017151070 A JP 2017151070A JP 6909092 B2 JP6909092 B2 JP 6909092B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- laser beam
- laser light
- combined wave
- 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
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 68
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 60
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 54
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
本発明は、光源装置及びそれを具備するレーザ光照射装置に関する。 The present invention relates to a light source device and a laser light irradiation device including the light source device.
従来、光源装置に関する技術として、例えば特許文献1に記載された直線偏光光源が知られている。特許文献1に記載された直線偏光光源は、反射鏡を有する光源と、光源からの光束を偏光方向が互いに直交する2つの光束に分離する偏光ビームスプリッタと、光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置された1/4波長板と、2つの光束の何れか一方を反射して光源の反射鏡に入射させる光束反射素子と、を備える。特許文献1に記載された直線偏光光源では、効率よく直線偏光光を発生することが図られている。 Conventionally, as a technique related to a light source device, for example, a linearly polarized light source described in Patent Document 1 is known. The linearly polarized light source described in Patent Document 1 is between a light source having a reflecting mirror, a polarized beam splitter that separates a light flux from the light source into two light fluxes whose polarization directions are orthogonal to each other, and a light source and a polarized beam splitter. It includes an arranged 1/4 wavelength plate and a luminous flux reflecting element that reflects one of the two luminous fluxes and causes the light flux to be incident on the reflecting mirror of the light source. The linearly polarized light source described in Patent Document 1 is designed to efficiently generate linearly polarized light.
上述したような光源装置では、例えば価格の安さ、出力の高さ、及び流通の多さ等から、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いる場合がある。この場合、当該ファイバレーザに起因する次の課題が存在する。すなわち、ランダム偏光のレーザ光では、偏光方向が一定ではなく変化する。よって、直線偏光のレーザ光を得るべく、偏光ビームスプリッタを用いて偏光成分ごとにレーザ光を分岐すると、分岐後の各レーザ光の比率が一定ではなく変動する。その結果、得られた直線偏光のレーザ光のレーザ出力についても、変動する(不安定になる)おそれがある。 In the light source device as described above, for example, a fiber laser that emits randomly polarized laser light may be used because of its low price, high output, high distribution, and the like. In this case, there are the following problems caused by the fiber laser. That is, in the randomly polarized laser light, the polarization direction is not constant but changes. Therefore, when the laser beam is split for each polarization component using a polarizing beam splitter in order to obtain a linearly polarized laser beam, the ratio of each laser beam after the branching is not constant and fluctuates. As a result, the laser output of the obtained linearly polarized laser light may also fluctuate (become unstable).
そこで、本発明は、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いた光源装置及びレーザ光照射装置において、安定して直線偏光のレーザ光を得ることを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to stably obtain linearly polarized laser light in a light source device and a laser light irradiating device using a fiber laser that emits randomly polarized laser light.
本発明に係る光源装置は、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザと、ファイバレーザで出射したレーザ光を、偏光成分ごとに第1分岐レーザ光と第2分岐レーザ光とへ分岐する偏光ビームスプリッタと、第2分岐レーザ光の偏光方向を第1分岐レーザ光の偏光方向と同じになるように変える波長板と、偏光ビームスプリッタで分岐された第1分岐レーザ光と波長板で偏光方向を変えた第2分岐レーザ光とを、合波して合波レーザ光として出力するハーフミラーと、を備える。 The light source device according to the present invention is a fiber laser that emits randomly polarized laser light, and a polarized beam that branches the laser light emitted by the fiber laser into first-branched laser light and second-branched laser light for each polarization component. The splitter, the wavelength plate that changes the polarization direction of the second-branched laser light so that it is the same as the polarization direction of the first-branch laser light, and the first-branch laser light and the wave plate branched by the polarization beam splitter change the polarization direction. A half mirror that combines the changed second-branch laser beam and outputs it as a combined wave laser beam is provided.
この光源装置では、ファイバレーザから出射されたランダム偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタで偏光成分ごとに分岐される。第2分岐レーザ光の偏光方向が、第1分岐レーザ光の偏光方向と同じになるように波長板により変えられる。そして、ハーフミラーによって、互いに同じ偏光方向となった第1及び第2分岐レーザ光が合波されて出力される。したがって、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いた場合でも、当該ファイバレーザの偏光特性によらずに、安定して直線偏光のレーザ光を得ることが可能となる。 In this light source device, randomly polarized laser light emitted from a fiber laser is split by a polarizing beam splitter for each polarization component. The polarization direction of the second-branch laser beam is changed by the wave plate so as to be the same as the polarization direction of the first-branch laser beam. Then, the first and second branch laser beams having the same polarization direction are combined and output by the half mirror. Therefore, even when a fiber laser that emits randomly polarized laser light is used, it is possible to stably obtain linearly polarized laser light regardless of the polarization characteristics of the fiber laser.
本発明に係る光源装置では、ファイバレーザは、種光を増幅する本体部と、本体部に導光ファイバを介して接続され、レーザ光を出射するレーザヘッド部と、を有していてもよい。この構成では、ファイバレーザは、いわゆるヘッド分離型のファイバレーザを構成する。この場合、導光ファイバの曲げ等により、ファイバレーザから出射するレーザ光の偏光に影響が出やすい。よって、用いたファイバレーザの偏光特性によらずに安定して直線偏光のレーザ光を得るという上記効果は、特に有効である。 In the light source device according to the present invention, the fiber laser may have a main body portion that amplifies the seed light and a laser head portion that is connected to the main body portion via a light guide fiber and emits laser light. .. In this configuration, the fiber laser constitutes a so-called head-separated type fiber laser. In this case, the polarization of the laser light emitted from the fiber laser is likely to be affected by bending of the light guide fiber or the like. Therefore, the above effect of stably obtaining linearly polarized laser light regardless of the polarization characteristics of the fiber laser used is particularly effective.
本発明に係る光源装置では、第1分岐レーザ光の光路と第2分岐レーザ光の光路との光路差が、ファイバレーザの可干渉距離よりも長くてもよい。この構成によれば、ハーフミラーによって合波する第1及び第2分岐レーザ光が干渉するのを抑制することが可能となる。 In the light source device according to the present invention, the optical path difference between the optical path of the first-branch laser beam and the optical path of the second-branch laser beam may be longer than the coherent distance of the fiber laser. According to this configuration, it is possible to suppress the interference of the first and second branch laser beams combined by the half mirror.
本発明に係る光源装置では、合波レーザ光は、第1分岐レーザ光と同軸の第1合波レーザ光、及び、第2分岐レーザ光と同軸の第2合波レーザ光を含んでいてもよい。この構成によれば、2つの直線偏光のレーザ光が得られることから、種々の仕様等に適用させ易くなる。 In the light source device according to the present invention, the combined wave laser light may include a first combined wave laser light coaxial with the first branched laser light and a second combined wave laser light coaxial with the second branched laser light. good. According to this configuration, two linearly polarized laser beams can be obtained, so that it can be easily applied to various specifications and the like.
本発明に係るレーザ光照射装置は、上記光源装置を具備するレーザ光照射装置であって、第1合波レーザ光が入射される第1偏光素子、及び第2合波レーザ光が入射される第2偏光素子を有する光学系を備える。 The laser light irradiating device according to the present invention is a laser light irradiating device including the above light source device, and is incident with a first polarizing element to which the first combined wave laser light is incident and a second combined wave laser light. It includes an optical system having a second polarizing element.
このレーザ光照射装置は、上記光源装置を具備することから、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いた場合に安定して直線偏光のレーザ光を得るという上記効果を奏する。また、このレーザ光照射装置では、ハーフミラーによって合波されることで得られた2つの直線偏光のレーザ光の双方を利用したレーザ光照射が可能となる。 Since this laser light irradiation device includes the above-mentioned light source device, it has the above-mentioned effect of stably obtaining linearly polarized laser light when a fiber laser that emits randomly polarized laser light is used. Further, in this laser beam irradiation device, it is possible to perform laser beam irradiation using both of the two linearly polarized laser beams obtained by combining the waves with a half mirror.
本発明に係るレーザ光照射装置は、上記光源装置を具備するレーザ光照射装置であって、第1合波レーザ光及び第2合波レーザ光の何れか一方が入射される偏光素子、及び、第1合波レーザ光及び第2合波レーザ光の何れか他方を遮蔽するビームダンパーを有する光学系を備える。 The laser light irradiating device according to the present invention is a laser light irradiating device including the above light source device, and is a polarizing element to which either one of the first combined wave laser light and the second combined wave laser light is incident, and An optical system having a beam damper that shields either the first combined wave laser light or the second combined wave laser light is provided.
このレーザ光照射装置は、上記光源装置を具備することから、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いた場合に安定して直線偏光のレーザ光を得るという上記効果を奏する。また、このレーザ光照射装置では、ハーフミラーによって合波されることで得られた2つの直線偏光のレーザ光の何れか一方のみを利用したレーザ光照射が可能となる。 Since this laser light irradiation device includes the above-mentioned light source device, it has the above-mentioned effect of stably obtaining linearly polarized laser light when a fiber laser that emits randomly polarized laser light is used. Further, in this laser beam irradiation device, it is possible to perform laser beam irradiation using only one of the two linearly polarized laser beams obtained by combining the waves with a half mirror.
本発明によれば、ランダム偏光のレーザ光を出射するファイバレーザを用いた光源装置及びレーザ光照射装置において、安定して直線偏光のレーザ光を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to stably obtain linearly polarized laser light in a light source device and a laser light irradiating device using a fiber laser that emits randomly polarized laser light.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るレーザ光照射装置100を示す概略構成図である。レーザ光照射装置100は、対象物Tに直線偏光のレーザ光Lを照射する装置であって、光源装置1及び光学系30を備える。直線偏光とは、電場(及び磁場)の振動方向が一定である偏光状態を意味する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser
光源装置1は、ファイバレーザ10と、偏光調整ユニット20と、を備える。ファイバレーザ10は、ランダム偏光のレーザ光L0を出射する。ランダム偏光とは、直線偏光ではあるが、偏光方向が一定ではなく時間と共に変化する偏光状態を意味する。ファイバレーザ10は、種光を増幅する本体部11と、本体部11に導光ファイバ12を介して接続されたレーザヘッド部13と、を有する。ファイバレーザ10は、増幅媒質に光ファイバを使った固体レーザである。ここでのファイバレーザ10は、いわゆるヘッド分離型のファイバレーザである。本体部11は、種光を発振するレーザダイオード14と、種光を増幅して出力する増幅部15と、含む。レーザヘッド部13は、ランダム偏光のレーザ光L0を出射する。
The light source device 1 includes a
偏光調整ユニット20は、偏光ビームスプリッタ21と、ミラー22と、1/2波長板(波長板)23と、ミラー24と、ハーフミラー25と、を有する。偏光ビームスプリッタ21は、ファイバレーザ10で出射したレーザ光L0を、偏光成分ごとに第1分岐レーザ光L1と第2分岐レーザ光L2とへ分岐する。換言すると、偏光ビームスプリッタ21は、レーザ光L0の光路P0を、第1分岐レーザ光L1の光路である第1光路P1と、第2分岐レーザ光L2の光路である第2光路P2と、に分岐する。
The
第1分岐レーザ光L1と第2分岐レーザ光L2とは、偏光方向が互いに直交する。第1分岐レーザ光L1は、P偏光のレーザ光であり、例えば紙面上下方向を偏光方向として有する。第2分岐レーザ光L2は、S偏光のレーザ光であり、例えば紙面垂直方向を偏光方向として有する。P偏光とは、入射面内で電界が振動する直線偏光である。S偏光とは、S偏光は、入射面に垂直に電界が振動する直線偏光である。 The polarization directions of the first-branch laser beam L1 and the second-branch laser beam L2 are orthogonal to each other. The first-branch laser beam L1 is a P-polarized laser beam, and has, for example, the vertical direction of the paper surface as the polarization direction. The second-branch laser beam L2 is an S-polarized laser beam, and has, for example, a direction perpendicular to the paper surface as a polarization direction. P-polarized light is linearly polarized light in which an electric field oscillates in the incident plane. What is S-polarized light? S-polarized light is linearly polarized light in which an electric field oscillates perpendicular to the incident surface.
ミラー22は、第2光路P2に配置されている。ミラー22は、第2分岐レーザ光L2を1/2波長板23へ向かって反射する。1/2波長板23は、第2光路P2においてミラー22の下流側に配置されている。1/2波長板23は、第2分岐レーザ光L2の偏光成分を回転させ、第2分岐レーザ光L2の偏光方向を、第1分岐レーザ光L1の偏光方向と同じになるように変える。
The
ミラー24は、第2光路P2において1/2波長板23の下流側に配置されている。ミラー24は、第2分岐レーザ光L2をハーフミラー25へ向かって反射する。ハーフミラー25は、第1光路P1の下流側と第2光路P2の下流側との合流部分に配置されている。ハーフミラー25は、偏光ビームスプリッタ21で分岐された第1分岐レーザ光L1と1/2波長板23で偏光方向を変えた第2分岐レーザ光L2とを、合波して合波レーザ光L3として出力する。ハーフミラー25は、キューブ型の無偏光ハーフミラーである。ハーフミラー25は、50%の透過率及び50%の反射率を有する。
The
合波レーザ光L3は、直線偏光のレーザ光であり、ここでは。P偏光のレーザ光である。合波レーザ光L3は、第1分岐レーザ光L1と同軸の第1合波レーザ光L31、及び、第2分岐レーザ光L2と同軸の第2合波レーザ光L32を含む。第1合波レーザ光L31は、ハーフミラー25を透過した第1分岐レーザ光L1の一部とハーフミラー25で反射した第2分岐レーザ光L2の一部とが合波されてなるレーザ光である。第2合波レーザ光L32は、ハーフミラー25で反射した第1分岐レーザ光L1の一部とハーフミラー25を透過した第2分岐レーザ光L2の一部とが合波されてなるレーザ光である。
The combined wave laser beam L3 is a linearly polarized laser beam, and here. It is a P-polarized laser beam. The combined wave laser beam L3 includes a first combined wave laser beam L31 coaxial with the first branched laser beam L1 and a second combined wave laser beam L32 coaxial with the second branched laser beam L2. The first combined wave laser beam L31 is a laser beam obtained by combining a part of the first branched laser beam L1 transmitted through the
第2光路P2は、偏光ビームスプリッタ21からミラー22までの第3光路P21と、ミラー24からハーフミラー25までの第4光路P22と、ミラー22からミラー24までの第5光路P23を含む。第5光路P23は、第1光路P1と同じ光路長を有する。第1光路P1と第2光路P2との光路差(つまり、第3光路P21及び第4光路P22の光路長)は、ファイバレーザ10の可干渉距離よりも長い。可干渉距離は、第1分岐レーザ光L1と第2分岐レーザ光L2とを合波するときに光の干渉現象が現れる距離の上限である。
The second optical path P2 includes a third optical path P21 from the
光学系30は、空間光変調器(第1偏光素子)31、4f光学系32、集光レンズ33、空間光変調器(第2偏光素子)35、4f光学系36、及び、集光レンズ37を有する。空間光変調器31,35は、例えば反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。空間光変調器31は、第1合波レーザ光L31が入射される偏光素子である。空間光変調器31は、入射した第1合波レーザ光L31を変調すると共に反射する。空間光変調器35は、第2合波レーザ光L32が入射される偏光素子である。空間光変調器35は、入射した第2合波レーザ光L32を変調すると共に反射する。
The
空間光変調器31,35は、変調パターンを表示可能な表示部を有する。空間光変調器31は、第1合波レーザ光L31を変調パターンに入射させることで、当該変調パターンに応じて第1合波レーザ光L31の波面を調整する。空間光変調器35は、第2合波レーザ光L32を変調パターンに入射させることで、当該変調パターンに応じて第2合波レーザ光L32の波面を調整する。空間光変調器31,35のそれぞれでは、表示させる各変調パターンを適宜設定することにより、第1及び第2合波レーザ光L31,L32それぞれの変調(例えば、強度、振幅、位相、偏光等の変調)が可能となる。
Spatial
4f光学系32は、空間光変調器31によって変調された第1合波レーザ光L31の波面形状を調整(波面調整)する調整光学系である。4f光学系32は、空間光変調器31と集光レンズ33との間の光路上に配置されている。4f光学系36は、空間光変調器35によって変調された第2合波レーザ光L32の波面形状を調整する調整光学系である。4f光学系36は、空間光変調器35と集光レンズ37との間の光路上に配置されている。
The 4f
集光レンズ33は、第1合波レーザ光L31を対象物Tに集光する。集光レンズ37は、第2合波レーザ光L32を対象物Tに集光する。集光レンズ33,37のそれぞれは、複数のレンズを含んで構成されていてもよい。
The condensing
以上に説明したレーザ光照射装置100では、光源装置1において、ファイバレーザ10から出射されたランダム偏光のレーザ光L0は、偏光ビームスプリッタ21で偏光成分ごとに分岐される。1/2波長板23により、第2分岐レーザ光L2の偏光成分が回転させられ、第2分岐レーザ光L2の偏光方向が第1分岐レーザ光L1の偏光方向と同じ(平行)になるように変えられる。そして、ハーフミラー25によって、互いに同じ偏光方向になった第1及び第2分岐レーザ光L1,L2が合波され、最終的に単一の直線偏光に揃えられた合波レーザ光L3として出力される。
In the laser
合波レーザ光L3のうちの第1合波レーザ光L31は、光学系30において、空間光変調器31に入射し、空間光変調器31の表示部に表示された変調パターンに応じて変調された後、4f光学系32により波面調整される。4f光学系32で波面調整された第1合波レーザ光L31は、集光レンズ33により集光されて対象物Tに対してレーザ光Lとして照射される。合波レーザ光L3のうちの第2合波レーザ光L32は、光学系30において、空間光変調器35に入射し、空間光変調器35の表示部に表示された変調パターンに応じて変調された後、4f光学系36により波面調整される。4f光学系36で波面調整された第2合波レーザ光L32は、集光レンズ37により集光されて対象物Tに対してレーザ光Lとして照射される。
The first combined wave laser light L31 of the combined wave laser light L3 is incident on the spatial
図2は、ファイバレーザ10から出射されるレーザ光L0を説明するためのグラフである。縦軸は、レーザ出力を基準出力値で除算して得た規格化レーザ出力である。横軸は、時間(hour)である。「P偏光」のデータラベル値は、ファイバレーザ10で出射されたレーザ光L0を偏光子等で分離してなるP偏光の偏光成分の規格化レーザ出力を示す。「S偏光」のデータラベル値は、ファイバレーザ10で出射されたレーザ光L0を偏光子等で分離してなるS偏光の偏光成分の規格化レーザ出力を示す。「合計」のデータラベル値は、当該P偏光の偏光成分と当該S偏光の偏光成分との合計を示す。
FIG. 2 is a graph for explaining the laser beam L0 emitted from the
図2に示されるように、合計のレーザ出力は、所定時間の経過後に安定している一方、P偏光及びS偏光のレーザ出力は、合計に比べて変動が大きい。これは、ファイバレーザ10から出射されるレーザ光L0は、ランダム偏光の偏光を有しており、P偏光の偏光成分とS偏光の偏光成分との比率が変動する。よって、P偏光及びS偏光のレーザ出力が、当該ファイバレーザ10の偏光特性に影響されて不安定になるためである。例えば、ファイバレーザ10では、導光ファイバ12等のファイバが曲がったり潰れたり等すると、出射したレーザ光L0の偏光に影響が発生する場合がある。導光ファイバ12を動かすと動かしている間、偏光が揺らぐ場合がある。したがって、一般的には、光源装置においてランダム偏光のレーザ光L0を出射するファイバレーザ10を用いると、得られる直線偏光のレーザ光に偏光素子(空間光変調器等)を利用することは困難であることがわかる。
As shown in FIG. 2, the total laser output is stable after a lapse of a predetermined time, while the P-polarized and S-polarized laser outputs vary more than the total. This is because the laser beam L0 emitted from the
これに対して、本実施形態に係る光源装置1によれば、上述したように、ファイバレーザ10から出射されたランダム偏光のレーザ光L0が第1及び第2分岐レーザ光L1,L2に分岐され、第2分岐レーザ光L2の偏光方向が1/2波長板23で第1分岐レーザ光L1の偏光方向と同じになるように変えられ、第1及び第2分岐レーザ光L1,L2がハーフミラー25で合波されて合波レーザ光L3として出力される。よって、ランダム偏光のレーザ光L0を出射するファイバレーザ10を用いた場合でも、当該ファイバレーザ10の偏光特性によらずに、安定して直線偏光のレーザ光L(合波レーザ光L3)を得ることが可能となる。既存の光源装置よりも安価で高出力な光源装置1を得ることができる。
On the other hand, according to the light source device 1 according to the present embodiment, as described above, the randomly polarized laser beam L0 emitted from the
図3は、光源装置1から出力される合波レーザ光L3を説明するためのグラフである。縦軸は、レーザ出力を基準出力値で除算して得た規格化レーザ出力である。横軸は、時間(min)である。「元出力」のデータラベル値は、ファイバレーザ10で出射されたランダム偏光のレーザ光L0の規格化レーザ出力を示す。
FIG. 3 is a graph for explaining the combined wave laser beam L3 output from the light source device 1. The vertical axis is the normalized laser output obtained by dividing the laser output by the reference output value. The horizontal axis is time (min). The data label value of "original output" indicates the normalized laser output of the randomly polarized laser beam L0 emitted by the
「第1分岐レーザ光」のデータラベル値は、ランダム偏光のレーザ光L0を偏光ビームスプリッタ21で分岐しただけの第1分岐レーザ光L1の規格化レーザ出力を示す。ここでの「第1分岐レーザ光」のデータラベル値は、偏光調整(つまり、ハーフミラー25により、第1分岐レーザ光L1と1/2波長板23で偏光方向を変えた第2分岐レーザ光L2とを合波すること)の前におけるP偏光の第1分岐レーザ光L1の規格化レーザ出力である。「合波レーザ光」のデータラベル値は、合波レーザ光L3の規格化レーザ出力を示す。ここでの「合波レーザ光」のデータラベル値は、偏光調整の後におけるP偏光の第1合波レーザ光L31の規格化レーザ出力である。図3に示される結果によれば、偏光調整後の合波レーザ光L3のレーザ出力が、元出力の安定したレーザ出力と同等の出力変動になることを確認することができる。
The data label value of the "first-branch laser beam" indicates the standardized laser output of the first-branch laser beam L1 in which the randomly polarized laser beam L0 is simply branched by the
光源装置1では、ファイバレーザ10は、本体部11とレーザヘッド部13とを有する、いわゆるヘッド分離型のファイバレーザを構成する。この場合、その導光ファイバ12の曲げ等により、ファイバレーザ10から出射するレーザ光L0の偏光に影響が出やすい。よって、用いたファイバレーザ10の偏光特性によらずに安定して直線偏光のレーザ光Lを得るという上記効果は、特に有効である。
In the light source device 1, the
光源装置1では、第1分岐レーザ光L1の第1光路P1と第2分岐レーザ光L2の第2光路P2との光路差が、ファイバレーザ10の可干渉距離よりも長い。この構成によれば、ハーフミラー25によって合波する第1及び第2分岐レーザ光L1,L2が干渉するのを抑制することが可能となる。ファイバレーザ10から出射されたレーザ光L0と同じビームプロファイルの合波レーザ光L3を出力できる。
In the light source device 1, the optical path difference between the first optical path P1 of the first branch laser beam L1 and the second optical path P2 of the second branch laser beam L2 is longer than the coherent distance of the
光源装置1では、合波レーザ光L3は、第1分岐レーザ光L1と同軸の第1合波レーザ光L31、及び、第2分岐レーザ光L2と同軸の第2合波レーザ光L32を含む。この構成によれば、2つの直線偏光の第1及び第2合波レーザ光L31,L32が得られることから、種々の仕様等に適用させ易くすることができる。 In the light source device 1, the combined wave laser light L3 includes a first combined wave laser light L31 coaxial with the first branched laser light L1 and a second combined wave laser light L32 coaxial with the second branched laser light L2. According to this configuration, two linearly polarized first and second combined wave laser beams L31 and L32 can be obtained, so that they can be easily applied to various specifications and the like.
レーザ光照射装置100においても、光源装置1により、ランダム偏光のレーザ光L0を出射するファイバレーザ10を用いた場合に安定して直線偏光のレーザ光Lを得るという上記効果を奏する。また、レーザ光照射装置100では、ハーフミラー25によって合波されることで得られた2つの第1及び第2合波レーザ光L31,L32の双方を利用したレーザ光照射が可能となる。レーザ出力を2ポート有する(2ビーム利用する)仕様のレーザ光照射装置100を得ることができる。
The laser
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のレーザ光照射装置について説明する。本実施形態の説明では、第1実施形態と異なる点について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the laser light irradiation device of the second embodiment will be described. In the description of the present embodiment, the points different from those of the first embodiment will be described.
図4は、第2実施形態に係るレーザ光照射装置200を示す概略構成図である。図4に示されるように、レーザ光照射装置200は、光学系30(図1参照)に代えて光学系40を備える点で、第1実施形態と異なる。光学系40は、空間光変調器(偏光素子)31、4f光学系32、及び、集光レンズ33及びビームダンパー44を有する。ビームダンパー44は、第2合波レーザ光L32を遮蔽する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the laser
レーザ光照射装置200では、合波レーザ光L3のうちの第1合波レーザ光L31は、光学系30において、空間光変調器31に入射し、空間光変調器31の表示部に表示された変調パターンに応じて変調された後、4f光学系32により波面調整される。4f光学系32で波面調整された第1合波レーザ光L31は、集光レンズ33により集光されて対象物Tに対してレーザ光Lとして照射される。一方、合波レーザ光L3のうちの第2合波レーザ光L32は、ビームダンパー44により遮蔽されて終端させられる。
In the laser
以上、レーザ光照射装置200においても、光源装置1により、ランダム偏光のレーザ光L0を出射するファイバレーザ10を用いた場合に安定して直線偏光のレーザ光Lを得るという上記効果を奏する。また、レーザ光照射装置200では、ハーフミラー25によって合波されることで得られた2つの第1及び第2合波レーザ光L31,L32の一方のみを利用したレーザ光照射が可能となる。レーザ出力を1ポート有する(1ビーム利用する)仕様のレーザ光照射装置200を得ることができる。
As described above, the laser
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the gist described in each claim is modified or applied to other things without changing the gist. You may.
上記実施形態は、偏光素子として空間光変調器31,35を備えているが、レーザ光照射装置100,200に適用される偏光素子は特に限定されず、空間光変調器31,35に代えて又は加えて、他の偏光素子を備えていてもよい。
In the above embodiment, the spatial
上記第2実施形態では、第1合波レーザ光L31を空間光変調器31に入射させ、第2合波レーザ光L32をビームダンパー44に入射させたが、これとは逆に、第2合波レーザ光L32を空間光変調器31に入射させ、第1合波レーザ光L31をビームダンパー44に入射させてもよい。この場合、第1合波レーザ光L31はビームダンパー44により遮蔽されて終端させられる一方、第2合波レーザ光L32は、空間光変調器31の表示部に表示された変調パターンに応じて変調された後、4f光学系32により波面調整され、集光レンズ33により集光されて対象物Tに対してレーザ光Lとして照射される。
In the second embodiment, the first combined wave laser light L31 is incident on the spatial
1…光源装置、10…ファイバレーザ、11…本体部、12…導光ファイバ、13…レーザヘッド部、21…偏光ビームスプリッタ、23…1/2波長板(波長板)、25…ハーフミラー、30…光学系、31…空間光変調器(偏光素子,第1偏光素子)、35…空間光変調器(第2偏光素子)、40…光学系、44…ビームダンパー、100,200…レーザ光照射装置、P1…第1光路(第1分岐レーザ光の光路)、P2…第2光路(第2分岐レーザ光の光路)。 1 ... Light source device, 10 ... Fiber laser, 11 ... Main body, 12 ... Light guide fiber, 13 ... Laser head, 21 ... Polarized beam splitter, 23 ... 1/2 wave plate (wave plate), 25 ... Half mirror, 30 ... Optical system, 31 ... Spatial light modulator (polarizing element, first polarizing element), 35 ... Spatial light modulator (second polarizing element), 40 ... Optical system, 44 ... Beam damper, 100, 200 ... Laser light Irradiating device, P1 ... 1st optical path (optical path of 1st branched laser beam), P2 ... 2nd optical path (optical path of 2nd branched laser beam).
Claims (6)
前記ファイバレーザで出射した前記レーザ光を、偏光成分ごとに第1分岐レーザ光と第2分岐レーザ光とへ分岐する偏光ビームスプリッタと、
前記第2分岐レーザ光の偏光方向を前記第1分岐レーザ光の偏光方向と同じになるように変える波長板と、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された前記第1分岐レーザ光と前記波長板で偏光方向を変えた前記第2分岐レーザ光とを、合波して合波レーザ光として出力するハーフミラーと、を備える光源装置。 A fiber laser that emits randomly polarized laser light,
A polarizing beam splitter that splits the laser beam emitted by the fiber laser into a first-branch laser beam and a second-branch laser beam for each polarization component.
A wave plate that changes the polarization direction of the second-branch laser beam so that it is the same as the polarization direction of the first-branch laser beam.
A half mirror is provided which combines the first-branched laser light branched by the polarization beam splitter and the second-branched laser light whose polarization direction is changed by the wave plate and outputs the combined wave laser light. Light source device.
種光を増幅する本体部と、
前記本体部に導光ファイバを介して接続され、前記レーザ光を出射するレーザヘッド部と、を有する、請求項1に記載の光源装置。 The fiber laser is
The main body that amplifies the seed light and
The light source device according to claim 1, further comprising a laser head portion connected to the main body portion via a light guide fiber and emitting the laser beam.
前記第1合波レーザ光が入射される第1偏光素子、及び前記第2合波レーザ光が入射される第2偏光素子を有する光学系を備える、レーザ光照射装置。 A laser light irradiation device including the light source device according to claim 4.
A laser light irradiation device including an optical system having a first polarizing element to which the first combined wave laser light is incident and a second polarizing element to which the second combined wave laser light is incident.
前記第1合波レーザ光及び前記第2合波レーザ光の何れか一方が入射される偏光素子、及び、前記第1合波レーザ光及び前記第2合波レーザ光の何れか他方を遮蔽するビームダンパーを有する光学系を備える、レーザ光照射装置。 A laser light irradiation device including the light source device according to claim 4.
The polarizing element to which either one of the first combined wave laser beam and the second combined wave laser light is incident, and the other of the first combined wave laser light and the second combined wave laser light are shielded. A laser beam irradiation device including an optical system having a beam damper.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017151070A JP6909092B2 (en) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Light source device and laser light irradiation device |
PCT/JP2018/028683 WO2019026912A1 (en) | 2017-08-03 | 2018-07-31 | Light source device and laser light irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017151070A JP6909092B2 (en) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Light source device and laser light irradiation device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019029625A JP2019029625A (en) | 2019-02-21 |
JP6909092B2 true JP6909092B2 (en) | 2021-07-28 |
Family
ID=65233820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017151070A Active JP6909092B2 (en) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Light source device and laser light irradiation device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6909092B2 (en) |
WO (1) | WO2019026912A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020153798A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社リコー | Optical device, distance measuring optical unit, distance measuring device, and distance measuring system |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0385514A (en) * | 1989-08-30 | 1991-04-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Circularly polarized light generator |
JP2850891B2 (en) * | 1996-12-10 | 1999-01-27 | 日本電気株式会社 | Optical filter module and optical amplifying device using the same |
JP2009145429A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Univ Of Yamanashi | Optical wavelength filter device |
JP5354779B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-11-27 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Exposure equipment |
JP6466106B2 (en) * | 2014-09-02 | 2019-02-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | Light modulation device and optical system |
US9664566B2 (en) * | 2015-08-12 | 2017-05-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Photon entanglement router |
-
2017
- 2017-08-03 JP JP2017151070A patent/JP6909092B2/en active Active
-
2018
- 2018-07-31 WO PCT/JP2018/028683 patent/WO2019026912A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019029625A (en) | 2019-02-21 |
WO2019026912A1 (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6453266B2 (en) | Microscope and microscopy | |
JP2018513556A5 (en) | ||
US20160349508A1 (en) | Display apparatus | |
JP6043228B2 (en) | Optical module and light irradiation device | |
JP6014537B2 (en) | Optical module and observation device | |
KR101392341B1 (en) | Reducing coherent crosstalk in dual-beam laser processing system | |
JP2018504347A (en) | Glass cutting system and method using non-diffracted laser beam | |
KR927004184A (en) | Alumination Device and Display Device | |
US9632297B1 (en) | Device for separately modulating the wave fronts of two components of a light beam and microscope comprising the device | |
JP2010118546A (en) | Terahertz wave generating device | |
CN111580371A (en) | Multi-image display device providing holographic image | |
WO2016035646A1 (en) | Light modulation device and optical system | |
TW201819083A (en) | Laser light irradiating device | |
JP2006071855A (en) | Optical device | |
TW201728967A (en) | Polariser arrangement, EUV radiation generating apparatus and method for the linear polarisation of a laser beam | |
JP6909092B2 (en) | Light source device and laser light irradiation device | |
US8223810B2 (en) | Method and system for generating laser pulses | |
US10120338B2 (en) | Holographic-stereogram-forming apparatus, diffusing member, and holographic-stereogram-forming method | |
JP2005266362A (en) | Polarization independent optical device | |
WO2015022897A1 (en) | Projection device and projection method | |
US7593155B2 (en) | Active temporal modulation of ultrashort pulse trains using reconfigurable optical gratings | |
TWI733814B (en) | Pulsed light generating device, pulsed light generating method, exposure device and inspection device provided with pulsed light generating device | |
JPH1026747A (en) | Optical modulation device | |
JP4694526B2 (en) | Optically controlled phased array antenna device | |
Chen et al. | Using dual modulation modes in spatial light modulator (SLM) for a novel single-beam image storage and retrieval system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200722 |
|
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: 20210608 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210702 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6909092 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |