JPWO2019092833A1 - 光学素子及びレーザ照射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2は、本実施形態にかかるレーザ照射装置の模式図である。図1に示すように、本実施形態にかかるレーザ照射装置1は、光源10と、光学素子ユニット12とを有する。光源10は、レーザ光L1を発光し、発光したレーザ光L1を光学素子ユニット12に射出する。レーザ光L1は、所定の光強度分布を有する。本実施形態では、レーザ光L1は、シングルモードのレーザ光であり、光強度分布がガウス分布となっている。レーザ光L1の波長は、405nm以上660nm以下であるが、この範囲に限られず任意の波長であってもよい。なお、ガウス分布とは、例えば以下の式(1)を示す分布である。
ここで、光源10からのレーザ光L1は、所定の光強度分布(ここではガウス分布)を有しており、位置によって光強度が不均一となっている。しかし、レーザ光L2の方向Yに沿った光強度の分布を、トップハット変換により均一とすることが求められる場合がある。
波面収差とは、基準となる理想波面に対する、光(ここではレーザ光L2)の波面のズレ量(収差)である。波面とは、等位相の光線(ここではレーザ光L2)の点を結ぶ面(光線に垂直な面)であり、図3の例では、波面Wとなる。ここでの理想波面は、平行光の波面となるため、理想波面は平面状である。すなわち、本実施形態における波面収差は、平面状の波面からのずれを示している。なお、波面収差は、光の位相から導出されるものであり、光の回折も考慮した収差といえる。
次に、実施例について説明する。本実施例では、以下の目標値を満たし、かつ、方向Yに沿って本実施形態のような波面収差を付与してX方向には回折限界以下の波面収差とした場合の、波面プロファイルの例を説明する。本実施例では、レーザ光の波長が532nmであり、光学系の出口からライン状の光が生成される位置までの距離WDが、40mmであるとする。また、焦点位置Pfにおけるレーザ光の方向Xに沿った長さLXの目標値を、10μmとし、焦点位置Pfにおけるレーザ光の方向Yに沿った長さLYの目標値を、0.2mm以上とする。また、照度分布のユニフォーミティ(Uniformity)の目標値を、0.1%以下とし、結合効率の目標値を、50%以上とする。結合効率とは、光源の出力に対する利用可能な光量の比を指すが、光学素子ユニット12から射出される光量と利用可能な光量との比であってもよい。なお、これらの条件は、レーザ光L2の1/e2幅における値である。
10 光源
12 光学素子ユニット
20 コリメートレンズ
22 光学素子
24 収束レンズ
30 入射面
32 出射面
L1、L2、L3 レーザ光
Claims (7)
- 所定の光強度分布を有するレーザ光が入射され、前記入射されたレーザ光の、進行方向に直交する第1方向の波面収差を、回折限界より大きくし、前記進行方向及び前記第1方向に直交する第2方向の波面収差を、回折限界以下とする、光学素子。
- 前記第1方向における波面収差の最大値と最小値との差が、前記レーザ光の波長以上である、請求項1に記載の光学素子。
- 前記第1方向に沿った前記レーザ光の波面収差のプロファイルが、前記第1方向において連続する、請求項1又は請求項2に記載の光学素子。
- 前記第1方向に沿った前記レーザ光の波面収差の曲率プロファイルにおいて、曲率が、第1位置において極大値をとり、第2位置及び第3位置において、前記第1位置における極大値より小さい値をとり、
前記第1位置は、前記第1方向に沿って前記第2位置と前記第3位置との間の位置であり、かつ、前記第2位置及び前記第3位置よりも、前記レーザ光の光軸に近い位置である、請求項3に記載の光学素子。 - 前記レーザ光の前記第1方向に沿った長さが、前記光学素子の前記第1方向に沿った長さより短いレーザ光を出射する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学素子。
- 非球面のシリンドリカルレンズ、又は、非球面のトーリックレンズである、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光学素子。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の前記光学素子と、
前記光学素子に前記レーザ光を射出する光源と、を有する、レーザ照射装置。
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