KR100849820B1 - Multi beam laser apparatus and beam splitter - Google Patents

Multi beam laser apparatus and beam splitter Download PDF

Info

Publication number
KR100849820B1
KR100849820B1 KR1020070035515A KR20070035515A KR100849820B1 KR 100849820 B1 KR100849820 B1 KR 100849820B1 KR 1020070035515 A KR1020070035515 A KR 1020070035515A KR 20070035515 A KR20070035515 A KR 20070035515A KR 100849820 B1 KR100849820 B1 KR 100849820B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beam splitter
incident
beams
laser
output
Prior art date
Application number
KR1020070035515A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김택겸
김배균
김홍기
박준식
이창윤
강동훈
홍상수
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020070035515A priority Critical patent/KR100849820B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100849820B1 publication Critical patent/KR100849820B1/en

Links

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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18302—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] comprising an integrated optical modulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation

Abstract

A multi beam laser apparatus and a beam splitter are provided to obtain uniform output beam intensity by using only a single beam splitter to generate plural output beams from one laser beam. A multi beam laser apparatus(20) includes a laser source(L), a beam splitter(22), and a reflective mirror(21). The beam splitter divides an incident beam into a projection beam and a reflection beam. The reflective mirror is arranged to be parallel with the beam splitter. The reflection beam is incident on the reflective mirror. The beam outputted from the laser source is applied, such that the beam penetrates the beam splitter at least two times and plural split beams are outputted. The beam splitter includes plural regions, where the reflection beams are applied. An optical transmittance of an n-th region for the reflection beam satisfies Tn=100%/[(N-n)+1], where N is the number of output beams and n is equal to or smaller than N.

Description

다중 빔 레이저 장치 및 빔 스플리터{MULTI BEAM LASER APPARATUS AND BEAM SPLITTER}MULTI BEAM LASER APPARATUS AND BEAM SPLITTER

도 1에는 종래 기술에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a multi-beam laser device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a multi-beam laser device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 빔 스플리터의 광투과도를 나타내는 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating light transmittance of the beam splitter illustrated in FIG. 2.

도 4는 본 발명에 따른 빔 스플리터의 일반적인 형태를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a general form of the beam splitter according to the present invention.

도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a multi-beam laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 6은 레이저 빔의 입사각과 출력 빔 개수와의 관계를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a relationship between an incident angle of a laser beam and the number of output beams.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

21 : 반사미러 22 : 빔 스플리터21: reflection mirror 22: beam splitter

63 : 집광렌즈63: condenser lens

본 발명은 다중 빔 레이저 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반사미러와 함께 하나의 빔 스플리터 만을 사용하여 레이저 빔으로부터 복수의 출사 빔을 얻을 수 있으며, 나아가 출력 빔의 강도를 균일하게 할 수 있는 다중 빔 레이저 장치 및 빔 스플리터에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-beam laser apparatus, and more particularly, a multi-beam that can obtain a plurality of output beams from the laser beam using only one beam splitter together with a reflection mirror, and can evenly uniform the intensity of the output beam A beam laser device and a beam splitter.

최근에는 액정 디스플레이 등에 사용되는 박막 트랜지스터에서는 채널층에 캐리어 이동도가 높은 폴리실리콘막이 사용되고 있다. 박막 트랜지스터의 폴리실리콘막은 일반적으로, 유리 기판 상에 비정질(amorphous) 실리콘을 성막하고, 그 비정질 실리콘에 레이저 빔을 조사함으로써 제조된다.Recently, polysilicon films having high carrier mobility have been used in channel layers in thin film transistors used in liquid crystal displays and the like. The polysilicon film of the thin film transistor is generally manufactured by depositing amorphous silicon on a glass substrate and irradiating the laser with the amorphous silicon.

이 경우, 공정의 효율성을 제고하기 위해, 레이저 빔을 많은 수의 빔으로 분할할 수 있는 다중 빔 레이저 장치가 요구된다. In this case, in order to increase the efficiency of the process, a multi-beam laser apparatus capable of dividing the laser beam into a large number of beams is required.

도1에는 종래 기술에 따른 다중 빔 레이저 장치가 도시되어 있다.1 shows a multi-beam laser device according to the prior art.

도1을 참조하면, 다중 빔 레이저 장치(10)는 광원에서 출사된 레이저 빔(11)이 제1 및 제2 빔 스플리터(12a,12b)를 거치면서 3개의 빔으로 분할되며, 제2 빔 스플리터(12b)를 통과한 빔은 반사미러(13)에 의해 반사된다.Referring to FIG. 1, in the multi-beam laser device 10, the laser beam 11 emitted from the light source is divided into three beams while passing through the first and second beam splitters 12a and 12b, and the second beam splitter The beam passing through 12b is reflected by the reflecting mirror 13.

이에 따라, 상기 레이저 빔(11)은 3개의 빔으로 나누어 유리 기판 등의 대상물(15)에 조사될 수 있는 것이다. 이 경우, 상기 3개의 빔을 집광할 수 있는 렌즈 등의 집광 수단(14)이 상기 빔 분할 수단(12a,12b,13)과 대상물(15) 사이에 위치된다. Accordingly, the laser beam 11 may be divided into three beams and irradiated to an object 15 such as a glass substrate. In this case, a light collecting means 14 such as a lens capable of collecting the three beams is located between the beam splitting means 12a, 12b, 13 and the object 15.

종래 기술에 따른 다중 빔 레이저 장치(10)는 1개의 빔을 3개의 빔으로 분할하여 레이저 어닐링 등의 효율성을 높이기는 하나, 분할하고자 하는 빔의 수만큼의 분할 수단이 필요하다. 즉, 도1의 경우와 같이, 3개의 빔으로 분할하고자 하는 경우에는 2개의 빔 스플리터와 1개의 반사미러, 즉, 3개의 광학 수단이 필요한 것이다.The multi-beam laser device 10 according to the prior art divides one beam into three beams to improve the efficiency of laser annealing, but requires splitting means as many as the number of beams to be split. That is, as in the case of FIG. 1, two beam splitters and one reflecting mirror, i.e., three optical means, are required in order to divide into three beams.

이에 따라, 필요한 빔의 수가 많을수록 광학계의 구조가 복잡해지고 정밀한 제어가 어렵게 되는 문제가 있다.Accordingly, the larger the number of beams required, the more complicated the structure of the optical system and the more difficult the precise control becomes.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 빔 스플리터를 하나만 사용하고도 하나의 레이저 빔으로부터 복수의 출력 빔을 얻을 수 있으며, 더 나아가, 나아가 출력 빔의 강도를 균일하게 할 수 있는 다중 빔 레이저 장치 및 빔 스플리터를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to obtain a plurality of output beams from one laser beam using only one beam splitter, furthermore, to uniformly the intensity of the output beam It is to provide a multi-beam laser device and a beam splitter capable of doing so.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

빔을 출사하는 레이저 광원과 입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터 및 상기 빔 스플리터와 평행하게 배치되며, 상기 반사빔이 입사되는 반사 미러를 포함하되, 상기 레이저 광원에서 출사된 빔은 상기 반사미러에 의해 상기 빔 스플리터를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔으로 출력되며, 상기 빔 스플리터는 상기 반사미러에서 반사된 빔이 입사되는 복수의 영역을 가지되, 상기 복수의 영역 중 인접한 영역의 광 투과도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치를 제공한다.A beam splitter for dividing the incident light beam into a transmitted light beam and a reflected beam, and a beam splitter disposed in parallel with the beam splitter, the reflecting mirror to which the reflected beam is incident, wherein the beam is emitted from the laser light source Is incident to the beam splitter via the beam splitter at least twice and is output as a plurality of divided beams, wherein the beam splitter has a plurality of areas in which the beam reflected from the reflecting mirror is incident. It provides a multi-beam laser device, characterized in that the light transmittance of adjacent areas of the areas are different.

이 경우, 상기 복수의 출력 빔은 각각의 광 강도가 서로 동일한 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that each of the plurality of output beams have the same light intensity.

한편, 상기 반사미러에서 반사된 빔이 상기 빔 스플리터에 n번째로 입사되는 영역의 광 투과도(Tn)는 다음의 식에 의해 정해지며, On the other hand, the light transmittance T n of the region where the beam reflected from the reflecting mirror is incident to the beam splitter nth is determined by the following equation,

Figure 112007027722528-pat00001
,
Figure 112007027722528-pat00001
,

여기서, N은 출력 빔의 개수이며, n은 N보다 작거나 같을 수 있다.Here, N is the number of output beams, n may be less than or equal to N.

이 경우, 상기 빔 스플리터의 복수의 영역 중 인접한 영역은 서로 반사 코팅의 정도를 달리하여 광 투과도가 조절될 수 있다.In this case, the light transmittance may be adjusted by varying the degree of reflective coating between adjacent areas of the plurality of areas of the beam splitter.

바람직하게는, 상기 복수의 출력 빔은 인접한 빔 간의 거리가 서로 동일할 수 있다.Preferably, the plurality of output beams may have the same distance between adjacent beams.

상기 레이저 광원에서 출사하는 빔은 펨토초 레이저 빔인 것이 가공 속도 향 상 측면에서 바람직하다.The beam emitted from the laser light source is preferably a femtosecond laser beam in terms of processing speed.

추가적으로, 상기 복수의 출력 빔의 진행 방향에 배치되는 집광 렌즈를 더 포함할 수 있다.Additionally, the light collecting lens may further include a condenser lens disposed in a travel direction of the plurality of output beams.

본 발명의 다른 측면은,Another aspect of the invention,

입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터에 있어서,A beam splitter for splitting an incident beam into a transmission beam and a reflection beam,

길이 방향으로 순차적으로 형성된 복수의 입사 영역을 가지되, 상기 복수의 입사 영역 중 인접한 영역의 광 투과도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 제공한다.A beam splitter having a plurality of incidence regions sequentially formed in the longitudinal direction, wherein light transmittances of adjacent regions among the plurality of incidence regions are different from each other.

이 경우, 순차적으로 형성된 상기 복수의 입사 영역 중 n번째 입사 영역의 광 투과도(Tn)는 다음의 식에 의해 정해지며, In this case, the light transmittance T n of the nth incident region among the plurality of incident regions sequentially formed is determined by the following equation,

Figure 112007027722528-pat00002
,
Figure 112007027722528-pat00002
,

여기서, N은 외부로 출력되는 빔의 개수이며, n은 N보다 작거나 같을 수 있다.Here, N is the number of beams output to the outside, n may be less than or equal to N.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치에 대한 개략도이다.2 is a schematic diagram of a multi-beam laser device according to an embodiment of the present invention.

본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(20)는 레이저 광원(L), 반사미러(21), 빔 스플리터(22)를 갖추어 구성된다. 여기서, 상기 반사미러(21)와 빔 스플리터(22)는 서로 평행하게 형성된다. 다만, 상기 구성 요소들(21,22)이 서로 평행을 이루지 않는 경우라도, 출력 빔(LOUT)들이 서로 평행하지 않게 될 수는 있으나, 빔을 분할하는 기능에는 문제가 없으므로, 본 발명은 본 실시 형태의 배치 구조에만 한정되는 것은 아니며, 빔을 분할하여 외부에 출력할 수 있는 어떠한 배치도 가능할 수 있다. The multi-beam laser device 20 according to the present embodiment includes a laser light source L, a reflection mirror 21, and a beam splitter 22. Here, the reflecting mirror 21 and the beam splitter 22 are formed in parallel with each other. However, even when the components 21 and 22 are not parallel to each other, the output beams L OUT may not be parallel to each other, but there is no problem in the function of splitting the beams. The present invention is not limited to the arrangement structure of the embodiment, and any arrangement capable of dividing the beam and outputting it to the outside may be possible.

이하, 상기 다중 빔 레이저 장치(20)에서 빔이 분할되어 복수의 빔으로 출력되는 원리를 설명한다.Hereinafter, the principle of splitting a beam in the multi-beam laser device 20 and outputting the plurality of beams will be described.

우선, 입력 광원인 레이저 광원으로부터 출사된 빔(L)은 소정의 입사각(θ)으로 반사미러(21)에 입사되며, 대응하는 반사각을 갖고 반사된다. 이후, 반사된 빔은 빔 스플리터(22)를 향하여 진행되어 입사되고, 상기 빔 스플리터(22)에 의해 투과 및 반사 빔으로 분할된다. 이 경우, 상기 투과 빔은 외부로 출력되며, 반사 빔은 다시 상기 반사미러(21)를 향해 진행된다.First, the beam L emitted from the laser light source as the input light source is incident on the reflection mirror 21 at a predetermined incident angle θ, and is reflected with the corresponding reflection angle. Thereafter, the reflected beam travels and enters the beam splitter 22 and is split into the transmitted and reflected beams by the beam splitter 22. In this case, the transmission beam is output to the outside, and the reflection beam travels toward the reflection mirror 21 again.

즉, 상기 레이저 광원에서 출사된 빔(L)은 상기 반사미러(21)에 의해 상기 빔 스플리터(22)를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔(LOUT)으로 출력될 수 있는 것이다.That is, the beam L emitted from the laser light source may be incident through the beam splitter 22 at least twice by the reflective mirror 21 and output as a plurality of divided beams L OUT . .

한편, 상기 빔 스플리터(22)는 상기 반사미러(21)로부터 입사된 빔이 입사되는 복수의 영역을 가지며, 상기 복수의 영역 중 인접한 영역은 광 투과도가 서로 다른 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 빔 스플리터(22)의 광 투과도를 영역에 따라 적절히 조절하면 외부 출력 빔(LOUT)들의 강도를 서로 동일하게 할 수 있다.On the other hand, the beam splitter 22 has a plurality of areas in which the beam incident from the reflection mirror 21 is incident, characterized in that the light transmittance of the adjacent areas of the plurality of areas are different from each other. In particular, when the light transmittance of the beam splitter 22 is appropriately adjusted according to an area, the intensity of the external output beams L OUT may be equal to each other.

이하, 상기 빔 스플리터(22)의 광 투과도의 조절에 관한 사항을 도3을 함께 참조하여 설명한다. 도3은 도2의 빔 스플리터(22)를 보다 상세히 나타낸 단면도이다.Hereinafter, matters relating to the adjustment of the light transmittance of the beam splitter 22 will be described with reference to FIG. 3. 3 is a cross-sectional view of the beam splitter 22 of FIG. 2 in more detail.

도3을 참조하면, 상기 빔 스플리터(22)는 단면을 기준으로 할 때, 길이방향으로 형성된 복수의 레이저빔 입사 영역(22a,22b,22c)을 가지되, 상기 복수의 입사 영역 중 인접한 영역의 광 투과도는 서로 다르게 형성된다. 여기서, 길이방향은 레이저 빔이 상기 반사미러(21)와 빔 스플리터(22)를 거치면서 외부로 출력되기 위해 진행하는 방향을 말하며, 이는 도3의 빔 스플리터(22)에서는 좌측에서 우측 방향에 해당한다. 이 경우, 도 2의 배치 구조와 레이저 빔의 진행 경로를 살펴보면, 레이 저 빔은 상기 반사미러(21)에 의해 반사되어 상기 입사 영역(22a,22b,22c)에 순차적으로 입사된다.Referring to FIG. 3, the beam splitter 22 has a plurality of laser beam incident regions 22a, 22b, and 22c formed in the longitudinal direction when the cross section is referred to, and the adjacent regions of the plurality of incident regions are included. The light transmittance is formed differently. Here, the longitudinal direction refers to a direction in which a laser beam proceeds to be output to the outside while passing through the reflection mirror 21 and the beam splitter 22, which corresponds to a left to right direction in the beam splitter 22 of FIG. 3. do. In this case, looking at the arrangement structure and the path of the laser beam of FIG. 2, the laser beam is reflected by the reflecting mirror 21 and sequentially enters the incident regions 22a, 22b, and 22c.

구체적으로, 출력 빔의 강도를 동일하게 하기 위해 상기 레이저빔 입사 영역(22a,22b,22c)은 각각 25%, 33.3%, 50%의 광 투과도를 갖는다.Specifically, in order to make the intensity of the output beam the same, the laser beam incident regions 22a, 22b, and 22c have light transmittances of 25%, 33.3%, and 50%, respectively.

따라서, 상기 빔 스플리터(22)에 첫 번째로 입사된 빔 중 투과되는 광의 강도는 최초 입사된 레이저 빔(L)의 강도에 대하여 25%가 된다. 이에 따라, 상기 빔 스플리터(22)에 의해 반사되어 상기 반사미러(21)에 다시 입사 및 반사되는 빔의 강도는 75%가 된다. 상기 75% 강도의 빔은 상기 빔 스플리터(22)의 두 번째 입사영역(22b)에 입사되면서 이 중 33.3%인 25%가 투과되어 외부로 출력된다. 마찬가지 방식으로 상기 입사영역(22b)에서 반사된 빔의 강도는 75%에서 25%를 제외한 50%가 되며, 상기 반사미러(21)에 의해 재차 반사되어 상기 빔 스플리터의 세 번째 입사 영역(22c)에 입사된다. Therefore, the intensity of the transmitted light among the first beams incident on the beam splitter 22 becomes 25% of the intensity of the laser beam L first incident. Accordingly, the intensity of the beam reflected by the beam splitter 22 and incident and reflected back to the reflecting mirror 21 is 75%. The 75% intensity beam is incident on the second incident region 22b of the beam splitter 22, and 25%, which is 33.3% of the beam, is transmitted to the outside. In the same manner, the intensity of the beam reflected from the incident region 22b is 50% except 75% to 25%, and is reflected again by the reflecting mirror 21 to be reflected by the third incident region 22c of the beam splitter. Is incident on.

이 경우, 상기 입사 영역(22c)의 광 투과도는 50% 이므로, 이를 통하여 외부로 출력되는 빔의 강도는 25%가 된다. 여기서, 나머지 25%는 상기 입사 영역(22c)에서 반사되고, 다시 한번 상기 반사미러(21)에서 반사되어 외부로 출력된다. 이 경우, 마지막으로 외부로 출력되는 상기 빔의 강도는 25%가 됨을 알 수 있다. In this case, since the light transmittance of the incident region 22c is 50%, the intensity of the beam output to the outside through this is 25%. Here, the remaining 25% is reflected in the incident region 22c, and once again is reflected by the reflective mirror 21 and output to the outside. In this case, it can be seen that the intensity of the beam output to the outside is 25%.

한편, 상기 빔 스플리터(22)가 길이 방향으로 연장되어 4 개의 영역을 갖는 경우에는 마지막으로 4 번째 영역의 광 투과도는 100%가 되어야 하나, 이는 빔 스플리터가 배치되지 않은 구조와 동일하므로, 도2의 실시 형태가 보다 효율적이라 할 것이다.On the other hand, when the beam splitter 22 extends in the longitudinal direction and has four regions, the light transmittance of the fourth region must be 100%. However, this is the same as the structure in which the beam splitter is not disposed, and thus, FIG. 2. Will be more efficient.

상술한 설명을 정리하면, 하나의 레이저 빔(L)은 상기 다중 빔 레이저 장치(20)에 의해 4개의 출력 빔(LOUT)으로 분할되며, 이 경우, 상기 출력 빔(LOUT) 들의 광 강도는 상기 레이저 빔(L)에 대하여 모두 25%가 되는 것이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(20)는 입사 빔을 복수의 빔으로 분할하여 이를 평행 하게 출력할 수 있는 것 외에, 출력 빔(LOUT)들의 광 강도를 모두 동일하게 할 수 있다.In summary, one laser beam L is divided into four output beams L OUT by the multi-beam laser device 20, and in this case, the light intensity of the output beams L OUT . Is 25% with respect to the laser beam (L). As described above, the multi-beam laser device 20 according to the present embodiment can divide the incident beam into a plurality of beams and output them in parallel, and can make the same light intensity of the output beams L OUT . have.

본 실시 형태에서는 출력 빔(LOUT)이 4개인 경우를 설명하였으나, 레이저 빔(L)의 입사각(θ)을 조절하여 더 많은 수의 출력 빔을 얻을 수도 있으며, 이 경우, 출력 빔의 광 강도가 동일하게 되기 위해서 빔 스플리터의 광 투과도 패턴은 달라질 필요가 있다.In the present embodiment, the case of four output beams L OUT has been described, but a larger number of output beams may be obtained by adjusting the incident angle θ of the laser beam L, in which case, the light intensity of the output beam The light transmittance pattern of the beam splitter needs to be different in order to be equal.

도4는 본 발명에 따른 빔 스플리터의 일반적인 광 투과도 패턴을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a general light transmittance pattern of the beam splitter according to the present invention.

도4를 참조하면, 빔 스플리터(42)는 n개의 영역(a1,a2 … an -1, an)으로 구성되며, 도3의 경우와 마찬가지로 인접한 영역의 광 투과도는 서로 다르다. 또한, 상기 빔 스플리터(42)를 투과하여 외부로 출력되는 빔들의 강도를 서로 동일하게 하 기 위해 상기 n개의 영역(a1,a2 … an -1, an)의 광 투과도는 적절히 조절될 수 있다.Referring to FIG. 4, the beam splitter 42 is composed of n regions a 1 , a 2 ... A n- 1 , a n , and the light transmittances of adjacent regions are different from each other as in the case of FIG. 3. In addition, the intensity of the beam is output to the outside by passing through the beam splitter 42 in order to be equal to each other the light transmittance of the n areas (a 1, a 2 ... a n -1, a n) is appropriately adjusted Can be.

이를 위한 상기 n개의 영역(a1,a2 … an -1, an)의 광 투과도는 다음의 수학식1과 같다.The light transmittance of the n regions (a 1 , a 2 ... A n -1 , a n ) for this purpose is represented by Equation 1 below.

Figure 112007027722528-pat00003
Figure 112007027722528-pat00003

여기서, 상기 Tn은 상기 빔 스플리터(42)의 n번째로 입사되는 영역(an)의 광 투과도이며, 도2와 같은 광학계를 기준으로는 상기 빔 스플리터(42)에 n번째로 빔이 입사되는 영역의 광 투과도를 말한다. 또한, N은 출력 빔의 개수이며, n은 N보다 작거나 같은 자연수이다. 상기 식을 살펴보면, 도2 및 도3에서 설명한 빔 스플리터의 광투과도는 N은 4이며, n은 3인 경우임을 알 수 있다.Here, T n is the light transmittance of the n-th incident region a n of the beam splitter 42, and the n-th beam is incident on the beam splitter 42 based on the optical system as shown in FIG. 2. The light transmittance of the area | region which becomes. In addition, N is the number of output beams, n is a natural number less than or equal to N. Looking at the above equation, it can be seen that the light transmittance of the beam splitter described in Figs. 2 and 3 is the case where N is 4 and n is 3.

도5를 참조하여 N이 20인 경우에 상기 빔 스플리터(42)의 영역별 광 투과도 패턴을 설명한다.Referring to FIG. 5, the light transmittance pattern for each region of the beam splitter 42 when N is 20 will be described.

우선, n이 1인 경우, 즉, a1의 광투과도 T1은 100% / [(20-1)+1]를 계산하면, 5%가 된다. First, when n is 1, that is, the light transmittance T 1 of a1 is 100% / [(20-1) +1], 5% is obtained.

마찬가지 방식으로 계산하면, T2 는 약 5.26% 가 되고, T3는 5.56% 가 된다.Calculating in the same manner, T 2 is about 5.26% and T3 is 5.56%.

또한, T18은 33.3% 이며, T19는 50%가 된다. 이와 같은 광 투과도를 패턴을 갖는 상기 빔 스플리터(42)에 의해, 19개의 빔이 동일한 강도를 가지고 출력될 수 있으며, 1개의 빔은 상기 빔 스플리터(42)의 19번째 영역 및 미도시된 반사미러에 의해 반사되어 외부로 출력된다. 이 경우, 마지막 1개의 빔의 강도가 다른 출력 빔들의 강도와 같음을 알 수 있다.Further, T 18 is 33.3% and T 19 is 50%. By the beam splitter 42 having such a light transmittance pattern, nineteen beams can be output with the same intensity, and one beam is the nineteenth region of the beam splitter 42 and a reflection mirror not shown. Reflected by and output to the outside. In this case, it can be seen that the intensity of the last one beam is the same as that of the other output beams.

다만, 도5에서는 도시하지 않았으나, n이 20인 경우까지 상기 빔 스플리터(42)를 영역을 형성하는 경우에는 T20은 100%가 된다.Although not shown in FIG. 5, when the beam splitter 42 forms a region until n is 20, T 20 is 100%.

즉, n이 N과 같은 경우도 생각할 수 있으며, 이 경우, n번째 영역의 광 투과도는 100%가 된다. 그러나, 상술한 바와 같이, n이 N-1인 경우가 빔 스플리터의 길이를 줄일 수 있으며 제조 공정 면에서도 효율적이라 할 것이며, 이 경우에는 n번 째 영역의 광 투과도는 50%가 된다.That is, the case where n is equal to N can also be considered. In this case, the light transmittance of the n-th region is 100%. However, as described above, when n is N-1, the length of the beam splitter can be shortened and efficient in terms of the manufacturing process. In this case, the light transmittance of the nth region is 50%.

한편, 상기 빔 스플리터(42)에서 광 투과도가 서로 다른 복수의 영역을 형성하는 것은 표면에 반사 코팅의 정도를 순차적으로 조절하는 방법으로 수행될 수 있다.Meanwhile, forming a plurality of regions having different light transmittances in the beam splitter 42 may be performed by sequentially adjusting the degree of the reflective coating on the surface.

본 실시 형태에서, 상기 레이저 빔(L)은 펨토초 레이저일 수 있으며, 이 경우, 투명 기판 가공 등에 있어서 효율성을 향상시킬 수 있다.In the present embodiment, the laser beam (L) may be a femtosecond laser, in this case, it is possible to improve the efficiency in the transparent substrate processing and the like.

펄스 방식 레이저로서 펄스 방사 시간이 10-15초 대인 펨토초(femto second) 레이저는 극초단 펄스 방사 시간에 발진하므로 에너지의 발진 밀도가 매우 크다. 일반적으로 1 mJ의 광 에너지를 가지고 100 펨토초 이하의 펄스 방사시간을 가지면 레이저 빔의 에너지 밀도는 대략 10 기가 와트의 수준에 달해 어떠한 재질의 가공도 가능하게 된다. 또한, 이러한 극초단 펄스 레이저 빔을 가공물에 방사 하면 재료의 구성격자에 멀티 포톤 현상이 발생하고 이에 의한 원자의 들뜸 현상이 일어나는 동안 광자가 주위의 구성 격자에 열을 전달하는 시간보다 입사 펄스가 짧으므로 가공물이 가공되는 동안 열 확산으로 인한 가공 정밀도의 저하를 방지할 수 있으며, 재질의 물리, 화학적 변화와 가공물의 가공부위가 일부분 용융되는 문제점이 해결되어 고정밀도의 가공 수행이 가능하게 된다.As a pulsed laser, a femto second laser having a pulse emission time of 10 -15 seconds oscillates at an ultra-short pulse emission time, so the oscillation density of energy is very large. In general, with 1 mJ of light energy and pulse emission times of less than 100 femtoseconds, the energy density of the laser beam is approximately 10 gigawatts, allowing any material to be processed. In addition, when the ultra-short pulsed laser beam is radiated to the workpiece, the incident pulse is shorter than the time that the photons transfer heat to the surrounding constituent lattice while the multi-photon phenomenon occurs in the constituent lattice of the material and thereby the atoms are excited. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of machining accuracy due to heat diffusion while the workpiece is being processed, and solve the problem that the physical and chemical changes of the material and the processing part of the workpiece are partially melted solve the high precision machining.

하지만 이러한 펨토초 레이저 빔을 사용한 가공은 펨토초 레이저의 낮은 반복률로 인하여 가공시간이 기존 나노초 레이저나 CO2 레이저 가공 등에 비해 가공 속도가 현저히 떨어져 상업화하는데 치명적인 장애가 있다. 가공에 사용되는 나노초 레이저의 반복률은 수 ~ 수십 MHz 이며, 펨토초 레이저가공에 일반적으로 사용되는 타이타늄 사파이어 레이저는 1KHz로 가공 속도를 비교하면 펨토초 레이저 가공속도가 104배 정도 떨어진다.However, the processing using the femtosecond laser beam has a serious obstacle to commercialization due to the low repetition rate of the femtosecond laser, the processing time is significantly lower than the conventional nanosecond laser or CO 2 laser processing. The repetition rate of the nanosecond laser used for processing is several to several tens of MHz, and the titanium sapphire laser which is generally used for femtosecond laser processing is 1KHz, and the femtosecond laser processing speed is reduced by 10 4 times.

따라서, 본 발명과 같은 다중 빔 레이저 장치에 있어서 펨토초 레이저 빔을 사용하는 경우에는 원하는 개수의 출력 빔을 용이하게 조절하여 분할할 수 있으므로, 레이저 가공 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, in the case of using the femtosecond laser beam in the multi-beam laser device of the present invention, since the desired number of output beams can be easily adjusted and divided, the laser processing speed can be significantly improved.

마지막으로, 도 6를 참조하여 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 설명한다.Finally, a multi-beam laser device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.

본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(60)는 이전 실시 형태와 같이 레이저 빔(L), 반사미러(61), 빔 스플리터(62)를 갖추어 구성되며, 여기에, 출력 빔(LOUT)을 집광할 수 있는 집광렌즈(63)를 더 포함한다. 상기 빔 스플리터(62)는 도4의 빔 스플리터가 채용되며, 이에 따라, 출력 빔(LOUT) 각각의 강도를 동일하게 할 수 있다.The multi-beam laser device 60 according to the present embodiment has a laser beam L, a reflecting mirror 61, and a beam splitter 62, as in the previous embodiment, and includes an output beam L OUT . It further includes a condenser lens 63 capable of condensing. As the beam splitter 62, the beam splitter of FIG. 4 is employed, and thus the intensity of each of the output beams L OUT may be equal.

본 실시 형태에서는, 집광렌즈(63)가 포함됨에 따라 복수의 출력 빔(LOUT)을 투명 기판 등에 조사할 때 가공 효율을 향상시킬 수 있다. In the present embodiment, when the condenser lens 63 is included, the processing efficiency can be improved when the plurality of output beams L OUT are irradiated on a transparent substrate or the like.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, which are also within the scope of the present invention. something to do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 빔 스플리터를 하나만 사용하고도 하나의 레이저 빔으로부터 복수의 출력 빔을 얻을 수 있으며, 더 나아가, 나아가 출력 빔의 강도를 균일하게 할 수 있는 다중 빔 레이저 장치 및 빔 스플리터를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, a multi-beam laser apparatus capable of obtaining a plurality of output beams from a single laser beam using only one beam splitter, and furthermore, making the intensity of the output beam uniform, and A beam splitter can be provided.

Claims (10)

빔을 출사하는 레이저 광원;A laser light source for emitting a beam; 입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터; 및A beam splitter dividing the incident beam into a transmission beam and a reflection beam; And 상기 빔 스플리터와 평행하게 배치되며, 상기 반사빔이 입사되는 반사미러;를 포함하되,And a reflection mirror disposed in parallel with the beam splitter and receiving the reflected beam. 상기 레이저 광원에서 출사된 빔은 상기 반사미러에 의해 상기 빔 스플리터를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔으로 출력되며,The beam emitted from the laser light source is incident by the reflection mirror to pass through the beam splitter at least twice and is output as a plurality of divided beams, 상기 빔 스플리터는 상기 반사미러에서 반사된 빔이 입사되는 복수의 영역을 가지되, 상기 반사미러에서 반사된 빔이 상기 빔 스플리터에 n번째로 입사되는 영역의 광 투과도(Tn)는 다음의 식에 의해 정해지며, The beam splitter has a plurality of regions in which the beam reflected from the reflecting mirror is incident, and the light transmittance T n of the region where the beam reflected from the reflecting mirror is incident to the beam splitter is nth Determined by
Figure 112008017868798-pat00012
,
Figure 112008017868798-pat00012
, 여기서, N은 출력 빔의 개수이며, n은 N보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.Here, N is the number of output beams, n is less than or equal to N multi-beam laser apparatus. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 출력 빔은 각각의 광 강도가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the plurality of output beams are equal in light intensity to each other. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 스플리터의 복수의 영역 중 인접한 영역은 서로 반사 코팅의 정도가 다른 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.Adjacent regions of the plurality of regions of the beam splitter are different from each other in the degree of reflective coating, the multi-beam laser apparatus. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 출력 빔은 인접한 빔 간의 거리가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the output beams have the same distance between adjacent beams. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원에서 출사하는 빔은 펨토초 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And a beam emitted from the laser light source is a femtosecond laser beam. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 출력 빔의 진행 방향에 배치되는 집광 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And a condenser lens disposed in a travel direction of the plurality of output beams. 입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터에 있어서,A beam splitter for splitting an incident beam into a transmission beam and a reflection beam, 길이 방향으로 순차적으로 형성된 복수의 입사 영역을 가지되, 순차적으로 형성된 상기 복수의 입사 영역 중 n번째 입사 영역의 광 투과도(Tn)는 다음의 식에 의해 정해지며, Having a plurality of incidence regions sequentially formed in the longitudinal direction, the light transmittance T n of the nth incidence region among the plurality of incidence regions formed sequentially is determined by the following equation,
Figure 112008017868798-pat00013
,
Figure 112008017868798-pat00013
, 여기서, N은 외부로 출력되는 빔의 개수이며, n은 N보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 빔 스플리터.Here, N is the number of beams output to the outside, n is a beam splitter, characterized in that less than or equal to N. 삭제delete 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복수의 입사 영역 중 인접한 영역은 서로 반사 코팅의 정도가 다른 것을 특징으로 하는 빔 스플리터.And the adjacent areas of the plurality of incident areas have different degrees of reflective coating from each other.
KR1020070035515A 2007-04-11 2007-04-11 Multi beam laser apparatus and beam splitter KR100849820B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070035515A KR100849820B1 (en) 2007-04-11 2007-04-11 Multi beam laser apparatus and beam splitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070035515A KR100849820B1 (en) 2007-04-11 2007-04-11 Multi beam laser apparatus and beam splitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100849820B1 true KR100849820B1 (en) 2008-07-31

Family

ID=39825615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070035515A KR100849820B1 (en) 2007-04-11 2007-04-11 Multi beam laser apparatus and beam splitter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100849820B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7991037B2 (en) 2007-07-10 2011-08-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multi-beam laser apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327814A (en) * 1986-07-22 1988-02-05 Asahi Glass Co Ltd Multibeam optical modulating element
JPH03203715A (en) * 1989-12-29 1991-09-05 Hoya Corp Multi-wavelength beam splitter device
US6028706A (en) * 1995-07-26 2000-02-22 Fujitsu Limited Virtually imaged phased array (VIPA) having a varying reflectivity surface to improve beam profile

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327814A (en) * 1986-07-22 1988-02-05 Asahi Glass Co Ltd Multibeam optical modulating element
JPH03203715A (en) * 1989-12-29 1991-09-05 Hoya Corp Multi-wavelength beam splitter device
US6028706A (en) * 1995-07-26 2000-02-22 Fujitsu Limited Virtually imaged phased array (VIPA) having a varying reflectivity surface to improve beam profile

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7991037B2 (en) 2007-07-10 2011-08-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multi-beam laser apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100862481B1 (en) Multi beam laser apparatus
US7433372B2 (en) Device and method to stabilize beam shape and symmetry for high energy pulsed laser applications
US7109435B2 (en) Beam irradiator and laser anneal device
KR20040092463A (en) Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP2001127003A (en) Laser irradiating device
KR20040025640A (en) Beam homogenizer and laser irradiation apparatus and method of manufacturing semiconductor device
JP2007165624A (en) Irradiation apparatus
KR100900685B1 (en) Multi beam laser apparatus and beam splitter
US10437072B2 (en) Line beam forming device
KR20200101987A (en) OPTICAL SYSTEM FOR PRODUCING AN ILLUMINATION LINE
US7154673B2 (en) Light irradiator
KR102582652B1 (en) Laser polycrystallization apparatus
CN108067756B (en) Laser crystallization apparatus and method for controlling crystallized laser beam
US20120268939A1 (en) Method of laser processing
KR100862449B1 (en) Multi beam laser apparatus
TW200846512A (en) Crystallization device and crystallization method
TWI520806B (en) Laser irradiation apparatus, irradiation method using the same, and method of crystallizing amorphous silicon film using the same
KR100849820B1 (en) Multi beam laser apparatus and beam splitter
TWI605499B (en) Method for manufacturing crystalline semiconductor and apparatus for manufacturing crystalline semiconductor
KR100862448B1 (en) Multi beam laser apparatus
KR100862522B1 (en) Laser beam machining system and method for cutting of substrate using the same
KR20120111759A (en) Selective crystallization method and laser crystallization apparatus for thereof
KR20090024087A (en) Crystallization method
JP4619035B2 (en) Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
US7851724B2 (en) Laser exposure apparatus and laser annealing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120710

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee