KR100862448B1 - Multi beam laser apparatus - Google Patents

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박준식
이창윤
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Abstract

A multi beam laser apparatus is provided to acquire a plurality of output beams from one laser beam by using one beam splitter. A multi beam laser apparatus includes a laser light source(L), a first reflective mirror(21a), a second reflective mirror(21b), and a beam splitter(22). The laser light source radiates a beam. The first and second reflective mirrors have reflective planes which are arranged in parallel to each other. The beam splitter is arranged between the first and second reflective mirrors, and splits the beam into a penetration beam and a reflective beam. The beam radiated from the laser light source is inputted to the beam splitter at least twice by the first and second reflective mirrors, and is split into a plurality of split beams. The split beams are outputted toward the first and second reflective mirrors.

Description

다중 빔 레이저 장치{MULTI BEAM LASER APPARATUS}Multi-beam laser device {MULTI BEAM LASER APPARATUS}

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 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a multi-beam laser device according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a multi-beam laser device according to a third embodiment of 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>

21a : 제1 반사미러 21b : 제2 반사미러21a: first reflecting mirror 21b: second reflecting mirror

22 : 빔 스플리터 53 : 집광렌즈22: beam splitter 53: 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 있는 다중 빔 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-beam laser apparatus, and more particularly, to a multi-beam laser apparatus capable of obtaining a plurality of output beams from a laser beam using only one beam splitter together with a reflecting mirror.

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.

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

도 1을 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, 도 1의 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, when splitting into three beams, two beam splitters and one reflecting mirror, that is, three optical means are required.

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, 출력 빔들의 강도나 방향을 균일하게 할 수 있는 다중 빔 레이저 장치를 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 a single laser beam using only one beam splitter, furthermore, to uniform the intensity or direction of the output beams It is to provide a multi-beam laser device that can be made.

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

빔을 출사하는 레이저 광원과, 각각의 반사면이 서로 마주하도록 평행하게 배치된 제1 및 제2 반사미러 및 상기 제1 및 제2 반사미러 사이에 배치되며, 입사 된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터를 포함하며, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러에 의해 상기 빔 스플리터를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔으로 출력되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치를 제공한다.A laser light source that emits a beam, and the first and second reflecting mirrors and the first and second reflecting mirrors disposed in parallel so that their respective reflecting surfaces face each other, and the incident beam is transmitted to the transmission beam and the reflecting beam. And a beam splitter dividing the beam splitter, wherein the beam emitted from the laser light source is incident by the first and second reflecting mirrors through the beam splitter at least twice and is output as a plurality of split beams. Provided is a multi-beam laser device.

바람직하게는, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 반사미러와 평행하게 배치된 것일 수 있다.Preferably, the beam splitter may be disposed in parallel with the first and second reflecting mirrors.

또한, 상기 빔 스플리터의 광 투과율은 50% 인 것이 상기 복수의 출력 빔의 광 강도 균일성 측면에서 바람직하다.In addition, it is preferable that the light transmittance of the beam splitter is 50% in terms of light intensity uniformity of the plurality of output beams.

상기 복수의 출력 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러 중 하나의 방향으로 출력될 수 있으며, 또한, 상기 복수의 출력 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러 방향으로 출력될 수도 있다.The plurality of output beams may be output in one of the first and second reflection mirrors, and the plurality of output beams may be output in the first and second reflection mirrors.

많은 개수의 출력 빔을 얻기 위해, 상기 출사 빔의 상기 빔 스플리터에 대한 입사각은 20°이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 출사 빔의 상기 빔 스플리터에 대한 입사각은 10°이하일 수 있다.In order to obtain a large number of output beams, the angle of incidence of the exit beam to the beam splitter is preferably 20 ° or less, and more preferably, the angle of incidence of the exit beam to the beam splitter may be 10 ° or less.

상기 복수의 출력 빔은 각각의 광 강도가 서로 동일할 수 있다.Each of the plurality of output beams may have the same light intensity.

또한, 상기 복수의 출력 빔은 인접한 빔 간의 거리가 서로 동일 수도 있다.In addition, the plurality of output beams may have the same distance between adjacent beams.

한편, 상기 레이저 광원에서 출사하는 빔은 펨토초 레이저 빔인 것이 가공 속도 향상 측면에서 바람직하다.On the other hand, the beam emitted from the laser light source is preferably a femtosecond laser beam in terms of processing speed improvement.

상기 복수의 출력 빔의 진행 방향에 배치된 집광 렌즈를 더 포함할 수 있다.The display apparatus may further include a condenser lens disposed in a travel direction of the plurality of output beams.

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.

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.

본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(20)는 레이저 광원(L), 제1 및 제2 반사미러(21a,21b), 빔 스플리터(22)를 갖추어 구성된다. 이 경우, 빔을 반사시키는 기능을 하는 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)는 서로 평행하며, 각각의 반사면이 서로 마주하도록 배치된다.The multi-beam laser device 20 according to the present embodiment includes a laser light source L, first and second reflecting mirrors 21a and 21b, and a beam splitter 22. In this case, the first and second reflecting mirrors 21a and 21b, which function to reflect the beams, are parallel to each other and are disposed such that each reflecting surface faces each other.

또한, 상기 빔 스플리터(22) 역시, 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 평행하게 배치된다. 이에 따라, 복수의 출력 빔(LOUT)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 출력될 수 있으며, 경우에 따라서는, 상기 빔 스플리터(22)에 입사 되는 레이저 빔(L)의 입사각을 조절하여 상기 출력빔(LOUT) 간의 간격도 동일하도록 할 수 있다. In addition, the beam splitter 22 is also disposed in parallel with the first and second reflecting mirrors 21a and 21b. Accordingly, as shown in FIG. 2, the plurality of output beams L OUT may be output in parallel with each other, and in some cases, the incident angle of the laser beam L incident on the beam splitter 22 may be adjusted. The distance between the output beams L OUT may be adjusted to be the same.

다만, 본 발명에서 상기 빔 스플리터(22)의 배치 방식은 본 실시 형태와 같이 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 평행한 것 외에도, 각각의 출력 빔(LOUT)의 강도가 균일해지도록 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 소정의 각을 이루며 위치할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 후술한다.However, in the present invention, the beam splitter 22 is arranged in parallel with the first and second reflecting mirrors 21a and 21b as in the present embodiment, and the intensity of each output beam L OUT is different. The first and second reflective mirrors 21a and 21b may be positioned at a predetermined angle so as to be uniform. A more detailed description thereof will be described later.

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 빔 스플리터(22)에 입사된다. 여기서, 입사된 빔 중 일부는 상기 빔 스플리터(22)를 투과하여 제1 반사미러(21a)로 향하며, 투과되지 않은 나머지 빔은 상기 빔 스플리터(22)에 의해 반사되어 제2 반사미러(21b)로 향한다. 이 경우, 상기 빔 스플리터(22)의 레이저 빔(L)에 대한 광 투과도와 광 반사도는 적절히 조절될 수 있으며, 다만, 출력 빔(LOUT)들을 최대한 균일하게 하기 위한 측면에서, 광 투과도와 광 반사도의 비는 1:1, 즉, 상기 빔 스플리터(22)의 광 투과도는 50% 인 것이 바람직하다. First, the beam L emitted from the laser light source that is the input light source is incident on the beam splitter 22 at a predetermined incident angle θ. Here, some of the incident beams are transmitted through the beam splitter 22 to the first reflecting mirror 21a, and the remaining non-transmissive beams are reflected by the beam splitter 22 to reflect the second reflecting mirror 21b. Headed to. In this case, the light transmittance and the light reflectivity of the beam splitter 22 with respect to the laser beam L may be properly adjusted. However, in terms of making the output beams L OUT as uniform as possible, the light transmittance and light The ratio of reflectance is 1: 1, that is, the light transmittance of the beam splitter 22 is preferably 50%.

계속하여, 도 2를 참조하여 레이저 빔의 경로를 살펴보면, 상기 제1 반사미 러(21a)로 향한 빔은 제1 반사미러(21a)에 의해 반사되어 상기 빔 스플리터(22)로 되돌아 오며, 다시 한번, 상기 빔 스플리터(22)에 의해 투과와 반사 과정을 거치게 된다. 즉, 상기 제1 반사미러(21a)에서 반사된 빔의 일부는 상기 빔 스플리터(22)를 투과하여 상기 제2 반사미러(21b)로 향하며, 나머지 빔, 즉, 상기 빔 스플리터(22)에 의해 반사된 빔은 다시 제1 반사미러(21a)로 되돌아 오게 된다. 또한, 처음 빔 스플리터(22)에 의해 반사된 빔 역시 반사 및 분할의 과정을 거치게 된다. 이러한 빔의 반사와 투과 과정을 되풀이하며, 상기 레이저 빔(L)은 복수의 빔으로 분할되어 출력될 수 있는 것이다. 즉, 빔 스플리터(22)를 거칠 때마다 하나의 빔은 두 개로 분할되며, 이렇게 분할된 빔이 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b) 사이를 왕복하는 과정을 거치면서 분할된 빔의 개수는 점점 늘어나는 것이다. Subsequently, referring to the path of the laser beam with reference to FIG. 2, the beam directed to the first reflecting mirror 21a is reflected by the first reflecting mirror 21a and returned to the beam splitter 22. Once, the beam splitter 22 undergoes transmission and reflection. In other words, a part of the beam reflected by the first reflecting mirror 21a passes through the beam splitter 22 to the second reflecting mirror 21b, and the other beam, that is, by the beam splitter 22 The reflected beam is returned back to the first reflection mirror 21a. In addition, the beam reflected by the first beam splitter 22 also undergoes a process of reflection and division. The beam reflection and transmission process is repeated, and the laser beam L may be divided into a plurality of beams and output. That is, each time the beam splitter 22 passes through, one beam is divided into two, and the divided beam passes through the process of reciprocating between the first and second reflecting mirrors 21a and 21b. The number is increasing.

따라서, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔(L)은 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)에 의해 상기 빔 스플리터(22)를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔(LOUT)으로 출력된다.Accordingly, the beam L emitted from the laser light source is incident to pass through the beam splitter 22 at least twice by the first and second reflecting mirrors 21a and 21b and thus includes a plurality of split beams L OUT. )

이에 따라, 도 2와 같이, 상기 다중 빔 레이저 장치(20)는 하나의 레이저 빔(L)을 8개의 빔(LOUT)으로 분할하여 외부로 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 출력 빔(LOUT)의 개수는 상기 입사각(θ)에 따라 변하며, 입사각(θ)이 작을수록 빔이 반사미러 사이에서 왕복하는 횟수가 많아져 출력 빔(LOUT)의 수도 늘어난다. 또한, 경우에 따라서는 출력 빔의 개수가 많아짐에 따라 일부의 출력 빔들은 출력 경로가 겹칠 수도 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2, the multi-beam laser device 20 may divide one laser beam L into eight beams L OUT and output the same to the outside. In this case, the number of output beams L OUT varies with the incidence angle θ, and as the incidence angle θ becomes smaller, the number of times the beam reciprocates between the reflection mirrors increases, so the number of output beams L OUT increases. . In some cases, as the number of output beams increases, some output beams may overlap output paths.

본 실시 형태에서 상기 입사각(θ)에 따른 출력 빔(LOUT) 개수의 변화 양상을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6을 도시된 바와 같이, 상기 입사각(θ)이 20°이 경우에 출력 빔(LOUT)은 약 22개가 되며, 10°인 경우에는 약 44개가 된다. In the present embodiment, a variation of the number of output beams L OUT according to the incident angle θ will be described with reference to FIG. 6. As shown in FIG. 6, when the incident angle θ is 20 °, the number of output beams L OUT is about 22, and when about 10 °, about 44 is output.

다만, 도 6에 제시된 결과는 상기 빔 스플리터(22), 제1 및 제2 반사미러(21a,21b) 각각의 길이나 배치 구조에 따라 다소의 변화가 있을 수 있으나, 도 6은 상기 입사각(θ)에 따른 출력 빔(LOUT) 개수의 변화 양상을 설명하기에는 충분하다 할 것이다.However, the results shown in FIG. 6 may vary slightly depending on the length or arrangement of each of the beam splitter 22 and the first and second reflecting mirrors 21a and 21b. However, FIG. 6 shows the incident angle θ. It will be enough to explain the variation of the number of output beams L OUT depending on

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 입사각(θ)이 작아질수록, 즉, 레이저 빔(L)이 상기 빔 스플리터(22)에 수직 방향에 근접하여 입사할수록, 출력 빔(LOUT)의 개수는 기하급수적으로 증가하며, 입사각이(θ)이 0°에 거의 근접하는 경우에는 이론적으로, 거의 무한대의 출력 빔을 얻을 수 있다. 여기서, 출력 빔(LOUT)의 개수가 많을수록 투명 기판 가공 등에 있어서 유리하므로, 상기 입사각(θ)은 20° 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 입사각(θ)은 10° 이하이다. Meanwhile, as shown in FIG. 6, the smaller the incident angle θ, that is, the closer the laser beam L is to the beam splitter 22 in the vertical direction, the more the number of output beams L OUT . Increases exponentially, and theoretically, if the angle of incidence θ is close to 0 °, theoretically an infinitely infinite output beam can be obtained. Here, the larger the number of output beams L OUT is, the more advantageous it is for the processing of transparent substrates, and therefore, the incidence angle θ is preferably 20 degrees or less, and more preferably the incidence angle θ is 10 degrees or less.

본 실시 형태에서, 상기 입사각(θ)은 레이저 빔(L)이 상기 빔 스플리터(22)에 입사되는 각인 경우, 즉, 상기 빔 스플리터(22)에 직접 입사되는 경우를 설명하였으나, 상기 제1 반사미러(21a) 또는 제2 반사미러(21b)에 먼저 입사되는 경우도 생각할 수 있다. 이 경우, 도시하지는 않았으나, 상기 빔 스플리터(22)가 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 평행하다면, 상기 제1 반사미러(21a) 또는 제2 반사미러(21b)에 대한 입사각은 상기 빔 스플리터(22)에 입사되는 각과 동일하게 되며, 빔이 분할되어 출력되는 과정은 상술한 바와 같다.In the present embodiment, the incident angle θ is an angle at which the laser beam L is incident on the beam splitter 22, that is, a case where the incident angle is directly incident on the beam splitter 22, but the first reflection is described. It is also conceivable to enter the mirror 21a or the second reflecting mirror 21b first. In this case, although not shown, if the beam splitter 22 is parallel to the first and second reflecting mirrors 21a and 21b, an incident angle to the first reflecting mirror 21a or the second reflecting mirror 21b. Is equal to the angle incident on the beam splitter 22, and the process of splitting and outputting the beam is as described above.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 8개의 출력 빔(LOUT) 각각은 서로 평행하게 된다. 이는 상기 빔 스플리터(22)는 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 평행하기 때문이다. 다만, 상기 구성 요소들을 배치하면서 다소의 편차가 생겨 상기 빔 스플리터(22), 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)가 서로 평행하지 않을 수 있으며, 이에 따라 출력 빔들 각각의 간격이 균일하지 않을 수 있으나, 이러한 차이에도 불구하고 집광렌즈 등을 사용한다면 분할된 출력 빔을 이용하는 데는 큰 지장이 없을 것이다. 또한, 도 2에서 빔이 상기 빔 스플리터(22)를 투과하는 경우 빔 스플리터(22)에 의한 굴절 효과는 고려하지 않았으나, 상기 빔 스플리터(22)의 두께는 매우 얇으므로 굴절 효과는 큰 영향을 미치지 않으며, 만약 굴절 효과가 있더라도 출력 빔 각각의 간격에 약간의 편차가 생길 뿐, 레이저 빔을 분할하는 기능에는 거의 영향이 없다.As shown in FIG. 2, each of the eight output beams L OUT is parallel to each other. This is because the beam splitter 22 is parallel to the first and second reflecting mirrors 21a and 21b. However, a slight deviation occurs when the components are arranged, so that the beam splitter 22 and the first and second reflecting mirrors 21a and 21b may not be parallel to each other, and thus the spacing of each of the output beams is not uniform. However, in spite of the difference, if a condenser lens or the like is used, there will be no problem in using the divided output beam. In addition, although the refractive effect of the beam splitter 22 is not considered when the beam passes through the beam splitter 22 in FIG. 2, since the thickness of the beam splitter 22 is very thin, the refractive effect has a great effect. In addition, even if there is a refraction effect, only a slight deviation occurs in the interval of each output beam, and there is little effect on the function of splitting the laser beam.

상기 빔 스플리터(22)의 배치 구조는 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)와 평행을 유지하면서 적절히 변화될 수 있으며, 이에 따라, 출력 빔(LOUT)들 간의 간 격이 조절된다. 이 경우, 상기 빔 스플리터(22)가 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b) 사이의 정 중앙(쇄선으로 표시)에 위치하는 경우에는 모든 출력 빔(LOUT)들의 출력 경로는 거의 중복될 수 있다.The arrangement of the beam splitter 22 may be appropriately changed while keeping parallel to the first and second reflecting mirrors 21a and 21b, and thus the spacing between the output beams L OUT is adjusted. . In this case, when the beam splitter 22 is located at the center (shown by a dashed line) between the first and second reflecting mirrors 21a and 21b, the output paths of all the output beams L OUT are almost overlapped. Can be.

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 1mJ의 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 구성 격자에 멀티 포톤 현상이 발생하고 이에 의한 원자의 들뜸 현상이 일어나는 동안, 광자가 주위의 구성 격자에 열을 전달하는 시간보다 입사 펄스가 짧으므로 가공물의 가공 시의 열 확산을 최소화할 수 있다. 따라서, 가공 시의 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 1mJ light energy and pulse emission time of less than 100 femtoseconds, the energy density of the laser beam is approximately 10 gigawatts, which allows processing of any material. In addition, when the ultra-short pulsed laser beam is radiated to the workpiece, the incident pulse is generated more 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. Since it is short, the heat spread at the time of processing of a workpiece can be minimized. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the processing accuracy due to the heat diffusion during the processing, the problem that the physical and chemical changes of the material and the processing part of the workpiece is partially melted is solved, it is possible to perform a 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 발명에 따른 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, when the femtosecond laser beam is used in the multi-beam laser apparatus according to the present invention, since the desired number of output beams can be easily adjusted and divided, the laser processing speed can be significantly improved.

상기 다중 빔 레이저 장치(20)는 분할된 복수의 빔을 상기 제2 반사미러(21b) 측으로 출력한다. 즉, 상기 다중 빔 레이저 장치(20)는 일 방향으로 복수의 빔을 출력하는 특성이 있다. 이러한 특성은 상기 빔 스플리터(22), 제1 및 제2 반사미러(21a,21b)의 상대적인 배치 관계보다는 이들 각각의 길이에 영향을 받는다고 할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 제1 반사미러(21a)가 상대적으로 제2 반사미러(21b) 및 빔 스플리터(22)에 비해 길며, 이에 따라, 출력 빔(LOUT)들은 모두 상기 제2 반사미러(21b) 방향으로 출력되는 것이다. 한편, 도시하지는 않았으나, 제1 반사미러(21a)와 제2 반사미러(21b)의 길이가 서로 바뀌는 경우에는 출력 빔은 본 실시 형태와 달리, 제1 반사미러(21a) 방향으로 출력될 수도 있을 것이다.The multi-beam laser device 20 outputs a plurality of divided beams to the second reflection mirror 21b. That is, the multi-beam laser device 20 has a characteristic of outputting a plurality of beams in one direction. This characteristic can be said to be influenced by their respective lengths rather than the relative arrangement of the beam splitter 22 and the first and second reflecting mirrors 21a and 21b. That is, in the present embodiment, the first reflecting mirror 21a is relatively longer than the second reflecting mirror 21b and the beam splitter 22, and thus, the output beams L OUT are all the second reflecting mirror ( 21b) is output in the direction. Although not shown, when the lengths of the first reflecting mirror 21a and the second reflecting mirror 21b are different from each other, the output beam may be output in the direction of the first reflecting mirror 21a unlike the present embodiment. will be.

또한, 상기 구성 요소들(21a,21b,22)의 길이와 배치 구조를 적절히 조정하면 출력 빔을 이 방향, 즉, 상기 제1 및 제2 반사미러(21a,21b) 각각의 방향으로 출력할 수도 있다.In addition, if the length and arrangement of the components 21a, 21b, 22 are properly adjusted, the output beam may be output in this direction, that is, in the directions of the first and second reflecting mirrors 21a, 21b, respectively. have.

이를 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.Referring to FIG. 3, FIG. 3 is a schematic diagram showing a multi-beam laser device according to the second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(30)는 도 2의 경우와 마찬가지로, 레이저 빔(L), 제1 및 제2 반사미러(31a,31b), 빔 스플리터(32)를 갖추어 구성된다. 도 2의 실시 형태와 다른 점은, 상기 제1 반사미러(31a)의 길이가 상대적으로 짧아 출력 빔을 상기 제2 반사미러(31b) 방향으로만 출력시키지 않는다는 것이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반사미러(31a)의 길이가 짧아지면서 외부로 출력되기 직전에 상기 빔 스플리터(32)를 향하는 빔 중 상기 빔 스플리터(32)에 의해 반사된 빔은 도 2의 경우와 달리, 상기 제1 반사미러(31a)에 의해 재반사되지 않는다. 따라서,상기 빔 스플리터(32)에 의해 반사된 빔은 외부로 출력될 수 있다. The multi-beam laser device 30 according to the embodiment shown in FIG. 3 is equipped with a laser beam L, first and second reflecting mirrors 31a and 31b and a beam splitter 32 as in the case of FIG. It is composed. The difference from the embodiment of Fig. 2 is that the length of the first reflection mirror 31a is relatively short so that the output beam is not output only in the direction of the second reflection mirror 31b. That is, as shown in FIG. 3, the beam reflected by the beam splitter 32 among the beams facing the beam splitter 32 immediately before being output to the outside while the length of the first reflecting mirror 31a is shortened. Unlike the case of FIG. 2, is not reflected back by the first reflection mirror 31a. Therefore, the beam reflected by the beam splitter 32 may be output to the outside.

다만, 본 발명에서 출력 빔(LOUT)을 일 방향 또는 이 방향으로 출력하는 기술은 도 3의 실시 형태와 같이, 제1 반사미러(31a)의 길이를 조절하는 것으로만 제한되지 않는다. 즉, 상기 제1 및 제2 반사미러(31a,31b), 빔 스플리터(32)의 상대적인 배치 구조나 레이저 빔(L)의 입사각(θ)을 조절하는 것에 의하여도 가능하다. 본 실시 형태에 따르면 빔을 이 방향으로 분할할 수 있는 장점이 있으나, 레이저를 이용한 가공 등에 있어서는 빔을 한 방향으로 집중시키는 도 2의 실시 형태가 보다 유리하다 할 것이다.However, in the present invention, the technique of outputting the output beam L OUT in one direction or in this direction is not limited only to adjusting the length of the first reflection mirror 31a as in the embodiment of FIG. 3. That is, it is also possible to adjust the relative arrangement of the first and second reflection mirrors 31a and 31b and the beam splitter 32 or the incident angle θ of the laser beam L. According to the present embodiment, there is an advantage in that the beam can be split in this direction, but in the processing using a laser or the like, the embodiment of FIG. 2 which concentrates the beam in one direction will be more advantageous.

이와 같이, 본 발명에 따른 다중 빔 레이저 장치에서는, 광학 수단들의 배치나 입사각을 조절함으로써 원하는 강도나 개수의 출력 빔을 얻을 수 있으며, 이는 광학계 고유의 특징으로 볼 수 있으므로, 특정 거리나 배치 구조 및 입사각 등을 구체적인 수치로서 한정할 필요는 없다 할 것이다.As described above, in the multi-beam laser device according to the present invention, an output beam having a desired intensity or number can be obtained by adjusting the arrangement or the angle of incidence of the optical means, which can be seen as an inherent characteristic of the optical system. It is not necessary to limit the incident angle or the like to specific numerical values.

도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a multi-beam laser device according to a third embodiment of the present invention.

본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(40)는 상술한 실시 형태들과 마찬가지로, 레이저 빔(L), 제1 및 제2 반사미러(41a,41b), 빔 스플리터(42)를 갖추어 구성된다. 이전의 실시 형태와 다른 점은 상기 빔 스플리터(42)가 상기 제1 및 제2 반사미러(41a,41b)와 평행한 축에 대하여 소정의 각도(δ)로 기울어져 있다는 것이다. 이와 같이 상기 빔 스플리터(42)가 기울어지고, 레이저 빔(L)의 입사각을 적절히 조절하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 출력 빔(LOUT) 각각의 강도를 균일하게 할 수 있다. 이는, 각각의 출력 빔(LOUT)이 상기 빔 스플리터(42)를 같은 회수만큼 거치기 때문이다. 출력 빔(LOUT) 각각의 강도를 균일하게 하기 위한 상기 각도(δ) 및 레이저 빔(L)의 입사각 조건은 이전 실시 형태와 마찬가지로 출력 빔(LOUT)의 강도를 측정하며 적절히 조절될 수 있는 것으로서, 조건을 만족하는 다수의 경우가 존 재할 수 있으므로, 구체적 수치로 특정되어야만 하는 것은 아니다. 즉, 출력 빔(LOUT)의 성질을 감지하면서 상기 각도들을 조절하여 원하는 빔이 출력되는 경우의 조건을 사용하면 되는 것에 광학계로서의 특징이 있다 할 것이다.The multi-beam laser device 40 according to the present embodiment has a laser beam L, first and second reflecting mirrors 41a and 41b, and a beam splitter 42, similarly to the above-described embodiments. The difference from the previous embodiment is that the beam splitter 42 is inclined at a predetermined angle δ with respect to an axis parallel to the first and second reflecting mirrors 41a and 41b. As such, when the beam splitter 42 is inclined and the incident angle of the laser beam L is properly adjusted, as shown in FIG. 4, the intensity of each of the output beams L OUT can be made uniform. This is because each output beam L OUT passes through the beam splitter 42 the same number of times. The angle δ and the angle of incidence angle of the laser beam L to equalize the intensity of each of the output beams L OUT , as in the previous embodiment, measure the intensity of the output beam L OUT and can be appropriately adjusted. As there may be many cases that satisfy the condition, it does not have to be specified by a specific numerical value. That is, the optical system may be characterized by using the conditions when the desired beam is output by adjusting the angles while sensing the property of the output beam L OUT .

마지막으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치를 설명한다.Finally, a multi-beam laser device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 실시 형태에 따른 다중 빔 레이저 장치(50)는 이전 실시 형태와 같이 레이저 빔(L), 제1 및 제2 반사미러(51a,51b), 빔 스플리터(52)를 갖추어 구성되며, 여기에, 출력 빔(LOUT)을 집광할 수 있는 집광렌즈(53)를 더 포함한다. 집광렌즈(53)가 포함됨에 따라 복수의 출력 빔(LOUT)을 투명 기판 등에 조사할 때 가공 효율을 향상시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는 도 2의 실시 형태에 집광렌즈(53)를 추가한 형태를 설명하였으나, 도 3 및 도 4의 다중 빔 레이저 장치에도 출력 빔(LOUT)이 나아가는 방향에 집광렌즈를 추가할 수도 있다.The multi-beam laser device 50 according to the present embodiment has a laser beam L, first and second reflecting mirrors 51a and 51b, and a beam splitter 52, as in the previous embodiment. Further comprising a condenser lens 53 capable of condensing the output beam (L OUT ). As the condenser lens 53 is included, the processing efficiency may be improved when the plurality of output beams L OUT are irradiated on a transparent substrate or the like. Although the present embodiment has been described in which the condenser lens 53 is added to the embodiment of FIG. 2, the condenser lens may also be added in the direction in which the output beam L OUT is directed to the multi-beam laser apparatus of FIGS. 3 and 4. have.

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, 출력 빔들의 강도나 방향을 균일하게 할 수 있는 다중 빔 레이저 장치를 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, can uniform the intensity or direction of the output beams. Can be provided.

Claims (11)

빔을 출사하는 레이저 광원;A laser light source for emitting a beam; 각각의 반사면이 서로 마주하도록 평행하게 배치된 제1 및 제2 반사미러; 및First and second reflecting mirrors disposed in parallel such that respective reflecting surfaces face each other; And 상기 제1 및 제2 반사미러 사이에 배치되며, 입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터;를 포함하며,A beam splitter disposed between the first and second reflecting mirrors and splitting the incident beam into a transmission beam and a reflection beam; 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러에 의해 상기 빔 스플리터를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔으로 출력되고, 상기 복수의 분할된 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러 방향으로 출력되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.The beam emitted from the laser light source is incident through the beam splitter at least twice by the first and second reflecting mirrors and is output as a plurality of divided beams, the plurality of divided beams being the first and second beams. 2 is a multi-beam laser device, characterized in that output in the reflection mirror direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 반사미러와 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the beam splitter is disposed parallel to the first and second reflecting mirrors. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 스플리터의 광 투과율은 50% 인 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the light transmittance of the beam splitter is 50%. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔의 상기 빔 스플리터에 대한 입사각은 20°이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the incident angle of the beam emitted from the laser light source to the beam splitter is 20 ° or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔의 상기 빔 스플리터에 대한 입사각은 10°이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the incident angle of the beam emitted from the laser light source to the beam splitter is 10 ° or less. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔은 펨토초 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.And the beam emitted from the laser light source is a femtosecond laser beam. 빔을 출사하는 레이저 광원;A laser light source for emitting a beam; 각각의 반사면이 서로 마주하도록 평행하게 배치된 제1 및 제2 반사미러; 및First and second reflecting mirrors disposed in parallel such that respective reflecting surfaces face each other; And 상기 제1 및 제2 반사미러 사이에 배치되며, 입사된 빔을 투과빔과 반사빔으로 분할하는 빔 스플리터;를 포함하며,A beam splitter disposed between the first and second reflecting mirrors and splitting the incident beam into a transmission beam and a reflection beam; 상기 레이저 광원으로부터 출사된 빔은 상기 제1 및 제2 반사미러에 의해 상기 빔 스플리터를 적어도 2회 경유하도록 입사되어 복수의 분할된 빔으로 출력되고, 상기 복수의 분할된 빔의 진행 방향에는 집광 렌즈가 배치된 것을 특징으로 하는 다중 빔 레이저 장치.The beam emitted from the laser light source is incident through the beam splitter at least twice by the first and second reflecting mirrors and output as a plurality of divided beams, and a condensing lens is provided in a traveling direction of the plurality of divided beams. Multi-beam laser device, characterized in that disposed.
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