JPH11274618A - Optical system for laser beam illumination and laser device - Google Patents

Optical system for laser beam illumination and laser device

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JPH11274618A
JPH11274618A JP10077640A JP7764098A JPH11274618A JP H11274618 A JPH11274618 A JP H11274618A JP 10077640 A JP10077640 A JP 10077640A JP 7764098 A JP7764098 A JP 7764098A JP H11274618 A JPH11274618 A JP H11274618A
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JP
Japan
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laser
optical system
laser beam
emission end
end faces
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Application number
JP10077640A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Ishibashi
誠 石橋
Takeshi Kido
剛 城戸
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Toshiba Corp
Laser Atomic Separation Engineering Research Association of Japan
Original Assignee
Toshiba Corp
Laser Atomic Separation Engineering Research Association of Japan
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To illuminate an object to be illuminated with a linear laser beam of a large output and uniform intensity distribution. SOLUTION: A laser beam emitted from a copper vapor laser 1 is transmitted through a bundle of optical fibers 3a, 3b and 3c and then directed into a condensing optical system 5, so that, in the optical system 5, images at light exit ends 4a, 4b and 4c of the fibers 3a, 3b and 3c are imaged on a dye solution flowing through a dye cell 6 in a Y axis direction by imaging optical systems f1 and f2 , and the images at the light exit ends 4a, 4b and 4c of the fibers 3a, 3b and 3c are also Koehler-illuminated linearly and uniformly on the dye cell 6 by a Koehler illumination optical system f3 in an X axis direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザ加工
装置や色素レーザ装置に適用するレーザビーム照射光学
系及びこれを用いたレーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam irradiation optical system applied to, for example, a laser processing apparatus or a dye laser apparatus, and a laser apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工や色素レーザ等のレーザ励起
源として、点状の照射面を持つレーザビームを被照射体
例えば被加工物や色素レーザの色素フローセルなどに対
して線状に変換して照射することが必要な場合がある。
2. Description of the Related Art As a laser excitation source such as laser processing or a dye laser, a laser beam having a point-like irradiation surface is converted into a linear shape with respect to an object to be irradiated, for example, a workpiece or a dye flow cell of a dye laser. Irradiation may be necessary.

【0003】このような場合、単数の光ファイバーやホ
モジナイザーなどの光導波路からレーザビームを出射
し、このレーザビームをレンズによって被照射体に照射
している。
In such a case, a laser beam is emitted from an optical waveguide such as a single optical fiber or a homogenizer, and the laser beam is irradiated on an object to be irradiated by a lens.

【0004】ここで、レンズとしては、球面レンズでは
点状の照射面を線状の照射面に変換することが不可能で
あるので、アナモルフィックスレンズを用いて一方向の
みを発散又は集光させることで、点状のビームプロファ
イルを線状に変換して被照射体に照射している。
[0004] Here, as a lens, it is impossible to convert a point-shaped irradiation surface into a linear irradiation surface with a spherical lens. Therefore, an anamorphic lens is used to diverge or condense in only one direction. By doing so, the point-like beam profile is converted into a linear shape and irradiates the irradiation target.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
加工又は色素フローセルの励起の面積を稼ぐために、レ
ーザビームを長い線状に変換して照射したい場合には、
レーザビームの照射面が広くなることからレーザのエネ
ルギー密度が低下する。
However, when it is desired to convert a laser beam into a long linear beam and irradiate the laser beam in order to increase the area for laser processing or excitation of the dye flow cell,
Since the irradiation surface of the laser beam is widened, the energy density of the laser is reduced.

【0006】このため、レーザ加工又は励起に必要なレ
ーザエネルギーを確保するために入射レーザビームのエ
ネルギーを高くする必要があるが、入射レーザビームの
エネルギーが光ファイバー等の光導波路の伝送エネルギ
ーの許容値を越える場合には、上記アナモルフィックス
レンズを用いる方式では、レーザ加工又は励起に必要な
レーザエネルギー密度を保って点状の照射面を持つレー
ザビームを線状の照射面を持つレーザビームとして被照
射体に照射することはできない。
For this reason, it is necessary to increase the energy of the incident laser beam in order to secure the laser energy required for laser processing or excitation. However, the energy of the incident laser beam is limited to the allowable value of the transmission energy of an optical waveguide such as an optical fiber. If the laser beam has a point-like irradiation surface, the laser beam having a point-like irradiation surface is treated as a laser beam having a linear irradiation surface while maintaining the laser energy density required for laser processing or excitation. The irradiation body cannot be irradiated.

【0007】そこで本発明は、被照射体に対して大出力
で線状の照射面を持つレーザビームを均一な強度分布で
照射できるレーザビーム照射光学系及びレーザ装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser beam irradiation optical system and a laser device capable of irradiating a laser beam having a large output and a linear irradiation surface to an object to be irradiated with a uniform intensity distribution. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、複数
の点状の照射面を持つレーザビームを被照射体に対して
線状に変換して照射するレーザビーム照射光学系におい
て、複数のレーザビームを出射する一次元的に配置され
た複数のレーザ出射端面と、これらレーザ出射端面から
出射された複数のレーザビームを被照射体に、レーザ出
射端面の配列方向に対して垂直方向には結像し、レーザ
出射端面の配列方向に対しては線状に均一に照射する集
光光学系と、を備えたレーザビーム照射光学系である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser beam irradiation optical system for converting a laser beam having a plurality of point-like irradiation surfaces into a linear beam and irradiating the object with the laser beam. A plurality of laser emission end faces arranged one-dimensionally to emit laser beams, and a plurality of laser beams emitted from these laser emission end faces are irradiated onto an irradiation target in a direction perpendicular to the arrangement direction of the laser emission end faces. Is a laser beam irradiating optical system comprising: a condensing optical system that forms an image and uniformly irradiates linearly in the arrangement direction of the laser emission end face.

【0009】請求項2によれば、請求項1記載のレーザ
ビーム照射光学系において、集光光学系は、各レーザ出
射端面の配列方向に対して結像作用する結像光学系と、
レーザ出射端面の配列方向に対して作用するケーラー照
明光学系とから形成されている。
According to a second aspect of the present invention, in the laser beam irradiation optical system according to the first aspect, the condensing optical system includes an imaging optical system that forms an image in an arrangement direction of each laser emission end face;
And a Koehler illumination optical system acting on the arrangement direction of the laser emission end face.

【0010】請求項3によれば、請求項1記載のレーザ
ビーム照射光学系において、集光光学系の入射側の焦点
位置に複数のレーザ出射端面を配置し、かつ集光光学系
の出射側の焦点位置に被照射体を配置している。
According to a third aspect of the present invention, in the laser beam irradiation optical system according to the first aspect, a plurality of laser emission end faces are arranged at a focal position on the incident side of the condensing optical system, and the exit side of the condensing optical system is arranged. The object to be irradiated is arranged at the focal position of.

【0011】請求項4によれば、複数の点状の照射面を
持つレーザビームを線状のレーザビームに変換して被照
射体に照射するレーザ装置において、点状のレーザビー
ムを出力するレーザ光源と、このレーザ光源から出力さ
れたレーザビームを複数の点状のレーザビームとしてそ
れぞれ伝送し、かつ各レーザ出射端面を一次元的に配置
した複数の光導波路と、これら光導波路の各レーザ出射
端面から出射された複数のレーザビームを、各レーザ出
射端面の配列方向の垂直方向には被照射体に対して結像
し、かつ各レーザ出射端面の配列方向には被照射体に対
して線状に均一に照射する集光光学系と、を備えたレー
ザ装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser device for converting a laser beam having a plurality of point-shaped irradiation surfaces into a linear laser beam and irradiating the object with a laser beam. A light source, a plurality of optical waveguides each transmitting the laser beam output from the laser light source as a plurality of point-like laser beams, and one-dimensionally arranging each laser emission end face, and each laser emission of these optical waveguides A plurality of laser beams emitted from the end face are imaged on the irradiation object in a direction perpendicular to the arrangement direction of the laser emission end faces, and lines are formed on the irradiation object in the arrangement direction of the laser emission end faces. And a condensing optical system that irradiates the light uniformly.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は色素レーザの色素
フローセルの励起に適用したレーザ装置の構成図であっ
て、同図(a) はY軸方向から見た構成図、同図(b) はX
軸方向から見た構成図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a laser device applied to the excitation of a dye flow cell of a dye laser. FIG. 1 (a) is a configuration diagram viewed from the Y-axis direction, and FIG.
It is the block diagram seen from the axial direction.

【0013】レーザ光源すなわち色素レーザの励起光源
として銅蒸気レーザ(CVL)1が設けられている。こ
の銅蒸気レーザ1から出力されるレーザビームの光路上
には、光ファイバー入射光学系2a、2b、2cを介し
て光ファイバー束3a、3b、3cが配置されている。
A copper vapor laser (CVL) 1 is provided as a laser light source, that is, a dye laser excitation light source. Optical fiber bundles 3a, 3b and 3c are arranged on the optical path of the laser beam output from the copper vapor laser 1 via optical fiber incident optical systems 2a, 2b and 2c.

【0014】このうち光ファイバー入射光学系2a、2
b、2cは、銅蒸気レーザ1から出力されたレーザビー
ムを光ファイバー束3a、3b、3cに入射させるもの
で、例えば顕微鏡用の対物レンズが用いられている。
The optical fiber incident optical systems 2a, 2a
Reference numerals b and 2c denote laser beams output from the copper vapor laser 1 to be incident on the optical fiber bundles 3a, 3b and 3c. For example, an objective lens for a microscope is used.

【0015】又、光ファイバー束3a、3b、3cは、
コア径φ1.0mmの光ファイバー3本を図2に示すよ
うにX軸方向に1次元に配列したものである。なお、同
図は光ファイバー束3a、3b、3cの各レーザ出射端
面4a、4b、4cを示している。
Also, the optical fiber bundles 3a, 3b, 3c
As shown in FIG. 2, three optical fibers having a core diameter of 1.0 mm are arranged one-dimensionally in the X-axis direction. The figure shows the respective laser emitting end faces 4a, 4b, 4c of the optical fiber bundles 3a, 3b, 3c.

【0016】集光光学系5は、ファイバー束3a、3
b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cから出射
された複数の点状のレーザビームを、これらレーザ出射
端面4a、4b、4cの配列方向に対して垂直方向(Y
軸方向)において色素フローセル6に対して結像し、か
つ各レーザ出射端面4a、4b、4cの配列方向(X軸
方向)において色素フローセル6に対して線状にかつ均
一にケーラー照射するものとなっている。
The condensing optical system 5 includes fiber bundles 3a, 3b
b, 3c, a plurality of point-like laser beams emitted from the respective laser emission end faces 4a, 4b, 4c are vertically (Y) aligned with the arrangement direction of the laser emission end faces 4a, 4b, 4c.
(In the axial direction), an image is formed on the dye flow cell 6, and Koehler irradiation is performed linearly and uniformly on the dye flow cell 6 in the arrangement direction (X-axis direction) of the laser emission end faces 4 a, 4 b, 4 c. Has become.

【0017】具体的に集光光学系5は、ファイバー束3
a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cの
配列方向に対して垂直方向(Y軸方向)に対して結像作
用する結像光学系(結像レンズ)f1 、f2 と、これら
レーザ出射端面4a、4b、4cの配列方向(X軸方
向)に対して作用するケーラー照明光学系(照明レン
ズ)f3 とから形成されるアナモルフィック光学系とな
っている。
More specifically, the condensing optical system 5 includes the fiber bundle 3
imaging optical systems (imaging lenses) f 1 , f 2 acting in a direction perpendicular to the arrangement direction of the laser emission end faces 4 a, 4 b, 4 c of a, 3 b, 3 c (Y-axis direction); It has become these laser emitting end face 4a, 4b, the array direction of 4c (X axis direction) Koehler illumination optical system acting on (illumination lens) anamorphic optical system formed from f 3 Metropolitan and.

【0018】このような集光光学系5に対してファイバ
ー束3a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、
4cと色素フローセル6との各配置は、集光光学系5の
入射側の焦点位置oに各レーザ出射端面4a、4b、4
cが配置され、かつ集光光学系5の出射側の焦点位置i
に色素フローセル6が配置されている。
With respect to such a condensing optical system 5, each of the laser emission end faces 4a, 4b,
Each of the arrangement of the dye flow cell 4c and the dye flow cell 6 is such that each of the laser emission end faces 4a, 4b, 4
c, and a focus position i on the exit side of the light-collecting optical system 5
Is provided with a dye flow cell 6.

【0019】なお、色素フローセル6は、色素レーザの
励起媒体である色素溶液を循環させるもので、色素レー
ザ装置では、この色素溶液が励起されることにより色素
レーザビームを発振するものとなっている。
The dye flow cell 6 circulates a dye solution which is an excitation medium for the dye laser. In the dye laser device, the dye solution is excited to emit a dye laser beam. .

【0020】次に上記の如く構成されたレーザ装置の作
用について説明する。銅蒸気レーザ1から出力されたレ
ーザビームは、光ファイバー入射光学系2a、2b、2
cを介して光ファイバー束3a、3b、3cに入射し、
これらの光ファイバー束3a、3b、3cを伝送して集
光光学系5に入射する。
Next, the operation of the laser device configured as described above will be described. The laser beam output from the copper vapor laser 1 is applied to optical fiber input optical systems 2a, 2b, 2
c, and enters the optical fiber bundles 3a, 3b, 3c via
The light is transmitted through these optical fiber bundles 3a, 3b, and 3c and is incident on the condensing optical system 5.

【0021】この集光光学系5は、ファイバー束3a、
3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cから出
射された各点状のレーザビームを線状のレーザビームに
変換して色素フローセル6に対して結像する。
The condensing optical system 5 includes a fiber bundle 3a,
Each point-like laser beam emitted from each of the laser emission end faces 4a, 4b, and 4c of 3b and 3c is converted into a linear laser beam, and an image is formed on the dye flow cell 6.

【0022】すなわち、結像光学系f1 、f2 は、図3
に示すようにY軸方向においてファイバー束3a、3
b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cの像を色
素フローセル6に流れる色素溶液上に結像する、すなわ
ちクリティカル照明と称される位置に結像する。
That is, the image forming optical systems f 1 and f 2 correspond to FIG.
As shown in FIG.
The images of the laser emission end faces 4a, 4b, and 4c of b and 3c are formed on the dye solution flowing through the dye flow cell 6, that is, formed at positions called critical illumination.

【0023】このようにY軸方向では、ファイバー束3
a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cの
像を色素フローセル6上に結像するので、ファイバー束
3a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4c
のY軸方向の光強度分布が色素フローセル6上に再現さ
れる。
As described above, in the Y-axis direction, the fiber bundle 3
Since the images of the laser emission end surfaces 4a, 4b, and 4c of the fiber bundles 3a, 3b, and 3c are formed on the dye flow cell 6, the laser emission end surfaces 4a, 4b, and 4c of the fiber bundles 3a, 3b, and 3c are formed.
Is reproduced on the dye flow cell 6 in the Y-axis direction.

【0024】これにより、図4に示すファイバー束3
a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cか
ら出射された各点状のレーザビームのようなY軸方向に
均一で輪郭部分の明瞭なプロファイルは、図5に示すよ
うに色素フローセル6上においてもY軸方向に輪郭部分
の明瞭な励起プロファイルとなる。
Thus, the fiber bundle 3 shown in FIG.
a, 3b, and 3c, a uniform profile in the Y-axis direction, such as a point-like laser beam emitted from each of the laser emission end faces 4a, 4b, and 4c, has a clear contour as shown in FIG. 6 also has a clear excitation profile with a contour in the Y-axis direction.

【0025】一方、ケーラー照明光学系f3 は、図6に
示すようにX軸方向においてファイバー束3a、3b、
3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cの像を色素フ
ローセル6に対して線状に均一にケーラー照射する(す
なわち、クリティカル照明の位置から充分離れた位置に
結像する)。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the Koehler illumination optical system f 3 has fiber bundles 3a, 3b,
The image of each of the laser emission end surfaces 4a, 4b, and 4c of 3c is Koehler-irradiated linearly and uniformly to the dye flow cell 6 (that is, an image is formed at a position sufficiently distant from the position of critical illumination).

【0026】具体的に説明すると、図6に示すようにレ
ンズの中心に位置するファイバー束3aのレーザ出射端
面4a、4b、4cから出射されたレーザビームa1
2、a3 は、ケーラー照明光学系f3 を通過すること
により各軌跡a1 ´、a2 ´、a3 ´を通って出射側の
焦点位置iすなわち色素フローセル6の色素溶液上に照
射される。
More specifically, as shown in FIG. 6, laser beams a 1 and a 1 emitted from the laser emission end faces 4a, 4b and 4c of the fiber bundle 3a located at the center of the lens.
a 2 and a 3 pass through the Koehler illumination optical system f 3 and irradiate the focal point i on the emission side, that is, onto the dye solution of the dye flow cell 6 through the trajectories a 1 ′, a 2 ′ and a 3 ′. Is done.

【0027】このとき、ファイバー束3aのレーザ出射
端面4a、4b、4cをケーラー照明光学系f3 の中央
で、かつこの光学系f3 の焦点位置oに配置したので、
レーザ出射端面4a、4b、4cから出射されたレーザ
ビームa1 、a2 、a3 は、色素フローセル6の色素溶
液上には平行光線として照射される。
At this time, since the laser emission end faces 4a, 4b, 4c of the fiber bundle 3a are arranged at the center of the Koehler illumination optical system f 3 and at the focal position o of this optical system f 3 ,
The laser beams a 1 , a 2 , and a 3 emitted from the laser emission end surfaces 4a, 4b, and 4c are irradiated as parallel rays onto the dye solution in the dye flow cell 6.

【0028】又、ケーラー照明光学系f3 の中央から任
意の距離に配置されたファイバー束3b及び3cから出
射されたレーザビームb1 、b2 、b3 及びc1 、c
2 、c3 のうちケーラー照明光学系f3 の中心を通るレ
ーザビームb3 及びc1 は、結像光学系f2 の通過後も
レーザ出射端面4a、4b、4cから出射したそのまま
の角度で軌跡b3 ´、c1 ´を通って色素フローセル6
の色素溶液上に照射される。
Laser beams b 1 , b 2 , b 3 and c 1 , c 3 emitted from fiber bundles 3 b and 3 c arranged at an arbitrary distance from the center of Koehler illumination optical system f 3.
2, the laser beam b 3 and c 1 passing through the center of the Koehler illumination optical system f 3 of the c 3 after passing through the imaging optical system f 2 also laser emitting end face 4a, 4b, as it angles emitted from 4c Dye flow cell 6 through trajectories b 3 ′ and c 1
Is irradiated on the dye solution.

【0029】又、ファイバー束3b及び3cから出射さ
れたレーザビームb1 、b2 、b3及びc1 、c2 、c3
のうちレーザ出射端面4a、4b、4cから0度の角
度で出射されたレーザビームb2 及びc2 は、軌跡b
2 、c2 を通ってケーラー照明光学系f3 の焦点位置i
の色素フローセル6の色素溶液上に照射される。
Further, the laser beams b 1 , b 2 , b 3 and c 1 , c 2 , c 3 emitted from the fiber bundles 3b and 3c, respectively.
Of the laser beams b 2 and c 2 emitted from the laser emission end faces 4a, 4b, and 4c at an angle of 0 degree,
2 , the focal position i of the Koehler illumination optical system f 3 through c 2
Is irradiated onto the dye solution in the dye flow cell 6.

【0030】このときレーザビームb2 及びc2 は、結
像光学系f1 に対して平行な角度で入射するので、ケー
ラー照明光学系f3 の焦点位置iに伝送される。又、フ
ァイバー束3b及び3cから出射されたレーザビームb
1 、b2 、b3及びc1 、c2 、c3 のうち、レンズf3
に対して最大角度となる出射レーザビームb1 、c3
は、ケーラー照明光学系f3 を通過することによってレ
ーザ出射端面4a、4b、4cからの出射角度とちょう
ど逆向きの角度となって軌跡b1´、c3 ´を通って色
素フローセル6の色素溶液上に照射される。
At this time, since the laser beams b 2 and c 2 enter the imaging optical system f 1 at an angle parallel thereto, they are transmitted to the focal position i of the Koehler illumination optical system f 3 . The laser beam b emitted from the fiber bundles 3b and 3c
1, b 2, b 3 and c 1, of c 2, c 3, the lens f 3
Outgoing laser beams b 1 and c 3 at the maximum angle with respect to
A laser emitting end surface 4a by passing through the Koehler illumination optical system f 3, 4b, trajectory b 1 is the exit angle exactly opposite angle from 4c ', c 3' dye in the dye flow cell 6 through the Irradiate on the solution.

【0031】このようにケーラー照明光学系f3 におい
ては、ファイバー束3a、3b、3cの各レーザ出射端
面4a、4b、4cと色素フローセル6とをケーラー照
明光学系f3 の焦点位置o、iにそれぞれ配置すること
により、ファイバー束3a、3b、3cから出射された
レーザビームを、それぞれ色素フローセル6上のx−x
´という線状に変換されて照射する。
As described above, in the Koehler illumination optical system f 3 , the laser output end faces 4 a, 4 b, 4 c of the fiber bundles 3 a, 3 b, 3 c and the dye flow cell 6 are connected to the focal positions o, i of the Koehler illumination optical system f 3. , The laser beams emitted from the fiber bundles 3a, 3b, 3c are respectively set to xx on the dye flow cell 6.
Is converted to a linear shape and irradiated.

【0032】従って、X軸方向ではケーラー照明となっ
ているので、図4に示すX軸方向のファイバー束3a、
3b、3cを集合した3山の凹凸のプロファイルパター
ンは、色素フローセル6上では図5に示すX軸方向のよ
うな輪郭部分の裾を引いた1山の励起プロファイルパタ
ーンに変換される。
Accordingly, Koehler illumination is provided in the X-axis direction, so that the fiber bundle 3a in the X-axis direction shown in FIG.
The profile pattern of the three peaks having three peaks 3b and 3c is converted into a single peak excitation profile pattern on the dye flow cell 6 in which the bottom of the contour portion is drawn in the X-axis direction shown in FIG.

【0033】つまり、立体的に見ると、ファイバー束3
a、3b、3cの各レーザ出射端面4a、4b、4cに
おいて図7に示すように光点の集合パターンであるにも
拘らず、色素フローセル6上では図8に示すように均一
な励起パターンに変換される。
That is, when viewed three-dimensionally, the fiber bundle 3
Although the laser emission end faces 4a, 4b, and 4c of a, 3b, and 3c have an aggregated pattern of light spots as shown in FIG. 7, a uniform excitation pattern is formed on the dye flow cell 6 as shown in FIG. Is converted.

【0034】このように色素レーザ装置において、色素
フローセル6に流れる色素溶液に励起光が照射されて励
起されると、色素レーザビームを発振する。このように
上記一実施の形態においては、銅蒸気レーザ1から出力
されたレーザビームを光ファイバー束3a、3b、3c
により伝送して集光光学系5に入射し、この集光光学系
5において結像光学系f1 、f2 によりY軸方向におい
てファイバー束3a、3b、3cの各レーザ出射端面4
a、4b、4cの像を色素フローセル6に流れる色素溶
液上に結像し、かつケーラー照明光学系f3 によりX軸
方向においてファイバー束3a、3b、3cの各レーザ
出射端面4a、4b、4cの像を色素フローセル6に対
して線状の照射面で均一にケーラー照射するので、色素
レーザにおける色素溶液の励起に必要なレーザエネルギ
ー密度を保ってすなわち大出力で、点状の照射面を持つ
レーザビームを均一な強度分布の線状の照射面を持つ励
起プロファイルのレーザビームとして色素フローセル6
上に照射できる。
As described above, in the dye laser apparatus, when the dye solution flowing in the dye flow cell 6 is irradiated with the excitation light and excited, the dye laser beam oscillates. As described above, in the above-described embodiment, the laser beam output from the copper vapor laser 1 is applied to the optical fiber bundles 3a, 3b, 3c.
And is incident on the condensing optical system 5. In the condensing optical system 5, the laser emission end faces 4 of the fiber bundles 3 a, 3 b, and 3 c in the Y-axis direction by the imaging optical systems f 1 and f 2.
a, 4b, the image of 4c imaged on a dye solution flowing through the dye flow cell 6, and the fiber bundle 3a in the X-axis direction by the Kohler illumination optical system f 3, 3b, each laser emitting end surface 4a of the 3c, 4b, 4c Is uniformly irradiated on the dye flow cell 6 with a linear irradiation surface, so that the laser energy density required for exciting the dye solution by the dye laser is maintained, that is, a large output and a dot-shaped irradiation surface are provided. Dye flow cell 6 using laser beam as excitation profile laser beam having linear irradiation surface with uniform intensity distribution
Can be irradiated on top.

【0035】これにより複数の点状のレーザビームを強
度分布の均一な線状のレーザビームに変換して色素フロ
ーセル6に対して照射し、色素レーザを発振できる。な
お、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでな
く次の通り変形してもよい。
Thus, a plurality of point-like laser beams are converted into a linear laser beam having a uniform intensity distribution and irradiated to the dye flow cell 6, whereby the dye laser can be oscillated. The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified as follows.

【0036】例えば、ファイバー束3a、3b、3c
は、3本に限らず、任意の複数本として点状のレーザビ
ームを伝送し、集光光学系5により長い線状のレーザビ
ームを得るようにしてもよい。
For example, the fiber bundles 3a, 3b, 3c
The number of laser beams is not limited to three, and a plurality of point-like laser beams may be transmitted and a long linear laser beam may be obtained by the focusing optical system 5.

【0037】又、上記一実施の形態では、色素レーザの
色素フローセル6に流れる色素溶液の励起に適用した場
合について説明したが、レーザ光源として例えばYAG
レーザ装置を用い、かつ被照射体として例えば金属等の
被加工物を用いて、レーザ加工装置として適用するよう
にしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the excitation of the dye solution flowing through the dye flow cell 6 of the dye laser has been described.
The present invention may be applied to a laser processing apparatus using a laser device and using a workpiece such as a metal as an irradiation object.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、被
照射体に対して大出力な線状のレーザビームを均一な強
度分布で照射できるレーザビーム照射光学系及びレーザ
装置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a laser beam irradiation optical system and a laser device capable of irradiating an object to be irradiated with a high-power linear laser beam with a uniform intensity distribution. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるレーザ装置を色素フローセルの
励起に適用した一実施の形態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment in which a laser device according to the present invention is applied to excitation of a dye flow cell.

【図2】光ファイバー束の各レーザ出射端面を示す図。FIG. 2 is a diagram showing each laser emission end face of the optical fiber bundle.

【図3】集光光学系における結像光学系の作用を示す
図。
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of an image forming optical system in a condensing optical system.

【図4】レーザ出射端面から出射された点状レーザビー
ムのプロファイルを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a profile of a point-like laser beam emitted from a laser emission end face.

【図5】色素フローセル上におけるX軸方向に均一な励
起プロファイルを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a uniform excitation profile in the X-axis direction on a dye flow cell.

【図6】集光光学系におけるケーラー照明光学系の作用
を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an operation of a Koehler illumination optical system in a light collecting optical system.

【図7】ファイバー束の各レーザ出射端面における光点
の集合パターンを立体的に示す図。
FIG. 7 is a diagram three-dimensionally showing an aggregation pattern of light spots on each laser emission end face of the fiber bundle.

【図8】色素フローセル上における均一な励起パターン
を立体的に示す図。
FIG. 8 is a diagram three-dimensionally showing a uniform excitation pattern on a dye flow cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…銅蒸気レーザ(CVL)、 2a,2b,2c…光ファイバー入射光学系、 3a,3b,3c…光ファイバー束、 4a,4b,4c…レーザ出射端面、 5…集光光学系、 6…色素フローセル、 f1 ,f2 …結像光学系、 f3 …ケーラー照明光学系。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Copper vapor laser (CVL), 2a, 2b, 2c ... Optical fiber incidence optical system, 3a, 3b, 3c ... Optical fiber bundle, 4a, 4b, 4c ... Laser emission end face, 5 ... Condensing optical system, 6 ... Dye flow cell , F 1 , f 2 : imaging optical system, f 3 : Koehler illumination optical system.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の点状の照射面を持つレーザビーム
を被照射体に対して線状に変換して照射するレーザビー
ム照射光学系において、 前記複数のレーザビームを出射する一次元的に配置され
た複数のレーザ出射端面と、 これらレーザ出射端面から出射された前記複数のレーザ
ビームを前記被照射体に、前記レーザ出射端面の配列方
向の垂直方向に対しては結像し、前記レーザ出射端面の
配列方向に対しては線状に均一に照射する集光光学系
と、を具備したことを特徴とするレーザビーム照射光学
系。
1. A laser beam irradiation optical system that converts a laser beam having a plurality of point-shaped irradiation surfaces into a linear shape and irradiates an object to be irradiated, and one-dimensionally emits the plurality of laser beams. A plurality of laser emission end faces arranged, and the plurality of laser beams emitted from these laser emission end faces are imaged on the irradiation object in a direction perpendicular to the arrangement direction of the laser emission end faces, and the laser A condensing optical system for uniformly irradiating linearly with respect to the direction of arrangement of the emission end faces.
【請求項2】 前記集光光学系は、前記各レーザ出射端
面の配列方向に対して結像作用する結像光学系と、前記
レーザ出射端面の配列方向に対して作用するケーラー照
明光学系とから形成されることを特徴とする請求項1記
載のレーザビーム照射光学系。
2. The condensing optical system includes: an imaging optical system that forms an image in an arrangement direction of each of the laser emission end faces; and a Koehler illumination optical system that acts in an arrangement direction of the laser emission end faces. 2. The laser beam irradiation optical system according to claim 1, wherein the optical system is formed from:
【請求項3】 前記集光光学系の入射側の焦点位置に前
記複数のレーザ出射端面を配置し、かつ前記集光光学系
の出射側の焦点位置に前記被照射体を配置したことを特
徴とする請求項1記載のレーザビーム照射光学系。
3. The light-emitting device according to claim 1, wherein the plurality of laser emission end faces are arranged at a focus position on an incident side of the condensing optical system, and the irradiation target is arranged at a focus position on an emission side of the condensing optical system. The laser beam irradiation optical system according to claim 1, wherein
【請求項4】 複数の点状の照射面を持つレーザビーム
を線状のレーザビームに変換して被照射体に照射するレ
ーザ装置において、 前記点状のレーザビームを出力するレーザ光源と、 このレーザ光源から出力された前記レーザビームを複数
の点状のレーザビームとしてそれぞれ伝送し、かつ各レ
ーザ出射端面を一次元的に配置した複数の光導波路と、 これら光導波路の各レーザ出射端面から出射された前記
複数のレーザビームを、前記各レーザ出射端面の配列方
向の垂直方向には前記被照射体に対して結像し、かつ前
記各レーザ出射端面の配列方向には前記被照射体に対し
て線状に均一に照射する集光光学系と、を具備したこと
を特徴とするレーザ装置。
4. A laser device for converting a laser beam having a plurality of point-shaped irradiation surfaces into a linear laser beam and irradiating the object with a laser beam, comprising: a laser light source for outputting the point-like laser beam; A plurality of optical waveguides each transmitting the laser beam output from the laser light source as a plurality of point-like laser beams, and arranging each laser emission end face in one dimension; and emitting the laser light from each laser emission end face of these optical waveguides. The plurality of laser beams thus formed are imaged on the irradiation object in a direction perpendicular to the arrangement direction of the laser emission end faces, and the irradiation object is arranged in the arrangement direction of the laser emission end faces. And a condensing optical system for uniformly irradiating the laser beam linearly.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001179473A (en) * 1999-12-24 2001-07-03 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser beam device, method of cutting substrate by using laser beam, and method of manufacturing semiconductor device
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