JPH09197302A - 光強度制御装置 - Google Patents

光強度制御装置

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JPH09197302A
JPH09197302A JP8008262A JP826296A JPH09197302A JP H09197302 A JPH09197302 A JP H09197302A JP 8008262 A JP8008262 A JP 8008262A JP 826296 A JP826296 A JP 826296A JP H09197302 A JPH09197302 A JP H09197302A
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JP
Japan
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light
light intensity
laser
laser beam
light source
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JP8008262A
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English (en)
Inventor
Hiromasa Shibata
浩匡 柴田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸をシフトさせることなく、レーザのバッ
クトークが発生しない光強度制御装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源1と2枚のウエッジフィルタ
ー6a,6bの間に、直線偏光手段2,3と1/4波長
板4を配設する。直線偏光手段は偏光ビームスプリッタ
2又は偏光板3、あるいはその両者を組み合わせたもの
とすることができる。制御手段25は、光強度モニタ9
で検出されたレーザビームの光強度が所定値となるよう
に、モータ5a,5bをフィードバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から射
出される直線偏光したレーザビームの光強度を制御する
光強度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ光源は、レーザ加工装置、半導体
メモリ・リペア装置、種々の検査装置、測定装置など広
範な用途に利用されている。レーザビームを特定の用途
に利用しようとすると、レーザビームの光強度をその用
途に最適な強度に調整する必要がある。レーザビーム強
度は励起電圧の制御等によりレーザ光源側でもある程度
の制御は可能であるが、この方法で広い範囲にわたって
レーザ光強度を制御しようとするとレーザ発振が不安定
になるため、レーザ光源側でのレーザ光強度制御には限
界がある。そのため、レーザ光源はレーザ発振が安定に
生じる条件で駆動し、レーザ光源から射出されたレーザ
ビームの光路中に減光フィルターを配置することで所望
の光強度のレーザビームを得ることが行われている。
【0003】図3、図4により、2枚のウエッジフィル
ター12a,12bを組み合わせた従来の光強度制御装
置の例を説明する。
【0004】この例のウエッジフィルター12a,12
bは、図3に模式的に示すように、円周方向に光透過率
が連続的に変化するフィルターである。レーザ光源10
側から見て光透過率が次第に小さくなる方向が例えば左
回りである2枚のウエッジフィルター12a,12bを
図のように一部重なるようにして配置し、その重なった
部分にレーザビームLBを通す。2枚のウエッジフィル
ター12a,12bを各々モータ駆動装置11a,11
bに取り付け、互いに逆方向に同一角度だけ回転させ
る。このウエッジフィルターの回転角度を変えることに
よってレーザビームLBの光強度を制御することがで
き、またレーザビームLBの通過領域では2枚のウエッ
ジフィルター12a,12bの濃度勾配の方向が互いに
逆になっているので、レーザビームLBのビーム断面全
域で減衰率が等しくなってレーザビームLBは均一に減
衰される。
【0005】ところで、ウエッジフィルター12a,1
2bは回転角度に応じて反射率の変化するハーフミラー
ということもでき、レーザビームLBの一部はウエッジ
フィルターで反射される。ウエッジフィルター12a,
12bで反射したレーザビームが入射光路を逆に辿って
レーザ光源10に入射すると(バックトーク)、位相の
異なるレーザビームがレーザ共振器内に入るためレーザ
発振が不安定になってしまう。このバックトークを防止
するため、2つのウエッジフィルター12a,12b
は、図4に示すように、レーザビームLBの光軸に対し
て角度θだけ傾けて配置されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ウエッジフィルターを
光軸に対して角度θだけ傾けて配置すると、ウエッジフ
ィルターの厚み分の光の屈折により、光強度制御装置か
らの出力ビームは光強度制御装置への入力ビームに対し
て光軸がδだけシフトしてしまう。このように装置内に
組み込んだ光強度制御装置によって光軸がシフトする
と、装置の調整や設定が煩雑になるという問題を生じ
る。
【0007】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、光軸をシフトさせることがな
く、しかもレーザのバックトークが発生しない光強度制
御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、レーザ光源
と光減衰手段の間に直線偏光手段と1/4波長板を配置
することで前記目的を達成する。すなわち、本発明は、
光減衰手段を備え、レーザ光源から射出された直線偏光
成分を有するレーザビームの光強度を制御する光強度制
御装置において、レーザ光源と光減衰手段との間で、所
定の直線偏光成分を透過させる直線偏光手段をレーザ光
源側に配設し、1/4波長板を光減衰手段側に配設した
ことを特徴とする。
【0009】直線偏光手段は偏光ビームスプリッタ又は
偏光板、あるいはその両者を組み合わせたものとするこ
とができ、例えば偏光板、偏光ビームスプリッタ及び1
/4波長板をレーザ光源側からみてこの順序で配設する
ことができる。光強度制御装置からの出射光を直線偏光
としたい場合には、光減衰手段の後方に1/4波長板を
配設すればよい。
【0010】光減衰手段を一対のウエッジフィルターで
構成し、ウエッジフィルターの位置を変えることによ
り、減衰率を可変とすることができる。
【0011】本発明によると、レーザ光源から射出され
たレーザビームは直線偏光手段を通り、続いて1/4波
長板を通ることで円偏光となって光減衰手段に入射す
る。光減衰手段の表面で一部反射された円偏光レーザビ
ームは、再び1/4波長板を通ることで、偏光方向が直
線偏光手段通過直後の偏光方向に対して90゜回転した
直線偏光に変換される。したがって、光減衰手段で反射
されたレーザビームは直線偏光手段をレーザ光源側に通
過することができない。このため、光強度制御手段にお
いて入射側レーザビームの光軸と射出側レーザビームの
光軸を一致させてもレーザのバックトークが生じること
がない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明による光強度制御
装置の一例を示す概略図である。レーザ光源1は、YA
Gレーザのような直線偏光を発生するレーザ光源であ
る。例えばYAGレーザから発せられた波長1047n
mのレーザビームLBは、偏光ビームスプリッタ2に入
射する。ここで、レーザビームLBのs偏光成分とp偏
光成分を図のように定義する。偏光ビームスプリッタ2
は、レーザビームLBのうちs偏光成分のみを透過さ
せ、p偏光成分を−x方向に反射する。偏光ビームスプ
リッタ2を透過したs偏光成分のレーザビームは、s偏
光成分のみを透過するように配置された偏光板3を透過
し、1/4波長板4に達する。
【0013】1/4波長板4は、s偏光方向に対して光
学軸を45°傾けて配置されており、s偏光成分のレー
ザビームはこの1/4波長板4によって円偏光に変換さ
れた後、2枚のウエッジフィルター6a及び6bを透過
して適当な光強度に調整される。
【0014】光減衰手段であるウエッジフィルター6
a,6bは、従来技術を示す図3に示したものと同様の
ものであり、円周方向に光透過率が連続的に変化するフ
ィルターである。また、ウエッジフィルター6a,6b
は、光軸のずれが生じないように、光軸に対してほぼ垂
直に配置されている。モータ5a,5bは、ウエッジフ
ィルター6a,6bのそれぞれを円周方向に回転させる
ものである。制御装置25は、モータ5a,5bを制御
してウエッジフィルター6a,6bの透過率を変化させ
るものである。すなわち、制御装置25は、ウエッジフ
ィルター6a,6bの透過率を変化させるときのみモー
タ5a,5bを回転させるものである。なお、制御装置
25は、ウエッジフィルター6a,6bの透過率の変化
量が少ないときはモータ5a,5bの一方のみを回転し
て透過率を設定し、ウエッジフィルター6a,6bの透
過率の変化量が大きいときはモータ5a,5bの両方を
回転して透過率を設定する。これは、透過率の変化量が
大きいときにはモータ5a,5bの両方を回転した方が
透過率の調整量を大きくとれるからである。ウエッジフ
ィルター6a,6bを透過した円偏光のレーザビーム
は、1/4波長板7によってp偏光に変換され、レーザ
リペア装置等のレーザビーム利用装置に導かれる。
【0015】レーザビーム利用装置に導かれるレーザビ
ームの一部は、ハーフミラー8で反射されて光強度モニ
タ9に入射する。制御装置25は、光強度モニタ9で検
出されたレーザビームの光強度を設定値と比較し、ウエ
ッジフィルター6a,6bを駆動する2つのモータ5
a,5bをフィードバック制御することで自動的に設定
した光強度を得ることができる。
【0016】ウエッジフィルター6a,6bは、回転角
度が変化する毎に反射率の変化するハーフミラーの構造
であるから、表面で反射光が発生し、この反射光はレー
ザ光源1の方向に戻ろうとする。しかし、ウエッジフィ
ルター6a,6bで反射した円偏光は、1/4波長板4
を通ることで直線偏光(p偏光)に変換される。p偏光
は偏光板3を通過することができず、もし通過する成分
があったとしても次に偏光ビームスプリッタ2で反射さ
れるため、レーザ光源1に戻ることがない。
【0017】偏光ビームスプリッタ2と偏光板3は、そ
のいずれか一方のみを用いてもレーザ光源1へのバック
トークを除去することができる。しかし、偏光ビームス
プリッタ2は消光比が1:100程度であり、偏光板3
は消光比が1:500程度であるため、両者を併用する
ことで消光比を高めバックトークを完全に除去すること
ができる。
【0018】偏光ビームスプリッタ2と偏光板3の配置
は、図1と逆にしてレーザ光源側に偏光板3を配置し、
1/4波長板側に偏光ビームスプリッタ2を配置しても
構わない。そのような配置とした場合には、偏光板3を
マニュアル回転することによりレーザ光源1の非偏光成
分(偏光誤差)を補正することができる。なお、レーザ
ビーム利用装置で利用するレーザビームが円偏光でも良
い場合には、図示した1/4波長板7は不要である。
【0019】図1では、光減衰手段としてドーナツ状の
ウエッジフィルターを2枚組み合わせたものを用いた
が、光減衰手段として用いるのはドーナツ状のウエッジ
フィルターに限らない。例えば、図2に示すように、矩
形(リニア)ウエッジフィルターを用いることもでき
る。
【0020】図2において、直線偏光を有するレーザ光
源1を発したレーザビームLBは、まず偏光ビームスプ
リッタ2及び偏光板3を透過し、s偏光成分のみとされ
て1/4波長板4に達する。そして、1/4波長板4に
て円偏光に変換された後、2枚のリニアウエッジフィル
ター18a及び18bを透過して、適当な光強度に設定
される。2枚のリニアウエッジフィルター18a,18
bは、光軸に垂直に配置されている。続いて別の1/4
波長板7を透過することによってp偏光に変換され、レ
ーザビーム利用装置に導かれる。制御装置25は、光強
度モニタ9によって検出した光強度の値が設定値となる
ように、ウエッジフィルター18a,18bを直線駆動
する2つのモータ駆動ユニット17a,17bをフィー
ドバック制御することによって、自動的に設定した光強
度を得る。出力側の1/4波長板は、出力光が円偏光状
態でもよければ不要である。
【0021】図2の例においても、光軸にずれを生じさ
せることなくレーザ光源1へのバックトークを除去する
ことができる。なお、本実施の形態において、偏光ビー
ムスプリッタ2と偏光板3とのそれぞれが直線偏光手段
に相当する。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、光軸をシフトさせるこ
となく、光強度の制御が可能であるから、精密な光軸出
しを要求される光学系に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光強度制御装置の一例の概略図。
【図2】本発明による光強度制御装置の他の例の概略
図。
【図3】ウエッジフィルターの説明図。
【図4】従来の光強度制御装置の概略図。
【符号の説明】
1…レーザ光源 2…偏光ビームスプリッタ 3…偏光板 4,7…1/4波長板 5a,5b…モータ 6a,6b…ウエッジフィルター 8…ハーフプリズム 9…光強度モニタ 17a,17b…モータ 18a,18b…リニアウエッジフィルター

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光減衰手段を備え、レーザ光源から射出
    された直線偏光成分を有するレーザビームの光強度を制
    御する光強度制御装置において、 前記レーザ光源と前記光減衰手段との間で、所定の直線
    偏光成分を透過させる直線偏光手段を前記レーザ光源側
    に配設し、1/4波長板を前記光減衰手段側に配設した
    ことを特徴とする光強度制御装置。
  2. 【請求項2】 光減衰手段を備え、レーザ光源から射出
    された直線偏光成分を有するレーザビームの光強度を制
    御する光強度制御装置において、 前記レーザ光源と前記光減衰手段との間に、偏光板、偏
    光ビームスプリッタ及び1/4波長板を前記レーザ光源
    側からみてこの順序で配設したことを特徴とする光強度
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記光減衰手段の後方に1/4波長板を
    配設したことを特徴とする請求項1又は2記載の光強度
    制御装置。
  4. 【請求項4】 前記光減衰手段は、一対のウエッジフィ
    ルターで構成され、減衰率が可変であることを特徴とす
    る請求項1、2又は3記載の光強度制御装置。
  5. 【請求項5】 前記光減衰手段に対する入射レーザビー
    ムと射出レーザビームの光軸が一致していることを特徴
    とする請求項1〜4のいずれか1項記載の光強度制御装
    置。
JP8008262A 1996-01-22 1996-01-22 光強度制御装置 Pending JPH09197302A (ja)

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