KR101518122B1 - Polarizing phase difference plate and laser processing machine - Google Patents

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KR101518122B1 KR1020130078233A KR20130078233A KR101518122B1 KR 101518122 B1 KR101518122 B1 KR 101518122B1 KR 1020130078233 A KR1020130078233 A KR 1020130078233A KR 20130078233 A KR20130078233 A KR 20130078233A KR 101518122 B1 KR101518122 B1 KR 101518122B1
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Abstract

제작이 용이하고, 원적외광의 투과 광량 손실이 적은 투과형의 편광 위상차판 및 이를 이용한 레이저 가공기를 제공한다.
편광 위상차판(100)은 기판(102)의 적어도 한쪽 주면에, 기판(102)과 동일 재료이며, 복수의 볼록부(103)가 정렬된 일정한 주기 P를 갖는 회절 격자가 형성되고, 회절 격자의 구조성 복굴절을 이용하고 있다. 회절 격자의 주기 P는 입사광의 파장 λ, 기판 재료의 굴절률 n을 이용해서, P<λ/n을 만족시킨다. 볼록부(103)의 단면 형상은 그 바닥부로부터 꼭데기부에 걸쳐서 테이퍼 형상(106)으로 형성된다. 기판 재료로서 ZnS를 이용한다.
Provided is a transmission type polarizing retarder which is easy to fabricate and has a small loss of transmitted light amount of primary external light, and a laser processor using the same.
A polarizing retardation plate 100 is formed on at least one main surface of a substrate 102 with a diffraction grating having the same material as the substrate 102 and a constant period P in which a plurality of convex portions 103 are aligned, Structural birefringence is used. The period P of the diffraction grating satisfies P < / n by using the wavelength? Of the incident light and the refractive index n of the substrate material. The cross-sectional shape of the convex portion 103 is formed into a tapered shape 106 from the bottom portion to the tip portion. ZnS is used as the substrate material.

Description

편광 위상차판 및 레이저 가공기{POLARIZING PHASE DIFFERENCE PLATE AND LASER PROCESSING MACHINE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polarization phase difference plate and a laser processing apparatus,

본 발명은 미세한 주기 구조로부터 발생하는 구조 복굴절을 이용한 원적외광용 편광 위상차판에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 편광 위상차판을 이용한 레이저(laser) 가공기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a polarizing retarder for original external light using a structure birefringence generated from a fine periodic structure. The present invention also relates to a laser processing machine using the polarized light retarder.

프린트(print) 기판 등의 피가공물에, 구멍 뚫기 가공 등의 가공을 행하는 종래의 레이저 가공기로서, 이하의 구성을 구비한 것이 알려져 있다. 하나의 레이저 광을 제 1 편광 빔 스플리터(beam splitter)로 2개의 레이저 광으로 분기하고, 한쪽 레이저 광은 미러(mirror)를 경유하고, 다른쪽 레이저 광은 제 1 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)로 YZ 2축 방향으로 주사하여, 2개의 레이저 광을 제 2 편광 빔 스플리터로 유도한 후, 제 2 갈바노미터 스캐너로 XY 2축 방향으로 주사하여, XY 스테이지(stage) 상의 피가공물을 가공하고 있다. 여기서, 제 1 편광 빔 스플리터를 투과한 레이저 광은 제 2 편광 빔 스플리터에서 반사되고, 한편, 제 1 편광 빔 스플리터에서 반사한 레이저 광은 제 2 편광 빔 스플리터를 투과하는 광로를 구성하고 있다. 이 레이저 가공기는, 2개의 레이저 광을 별개로 주사함으로써 동시에 2개소의 가공을 실시할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 한편, 이러한 레이저 가공기의 광원은 탄산 가스(gas) 레이저를 이용한 것이 주류로 되어 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] It is known that a conventional laser machining apparatus that performs machining such as hole drilling on a workpiece such as a print substrate has the following configuration. One laser beam is split into two laser beams by a first polarizing beam splitter, one laser beam is passed through a mirror and the other laser beam is irradiated by a first galvanometer scanner. Axis direction to guide the two laser beams to the second polarizing beam splitter, and then the second galvanometer scanner scans the workpiece in the XY-2-axis direction to process the workpiece on the XY stage have. Here, the laser light transmitted through the first polarizing beam splitter is reflected by the second polarizing beam splitter, while the laser light reflected by the first polarizing beam splitter constitutes an optical path passing through the second polarizing beam splitter. This laser processing machine can perform two machining operations at the same time by scanning two laser beams separately (see, for example, Patent Document 1). On the other hand, the light source of such a laser processing machine is mainly made of a carbon dioxide gas laser.

그러나, 상기 종래의 레이저 가공기에서는, 피가공물에 조사되는 2개의 레이저 광이, 서로 90° 편광 방향이 서로 다른 직선 편광이기 때문에, 피가공물의 재질에 따라서는, 레이저 광의 직선 편광 성분에 의해서 가공 구멍이 타원이 된다는 과제가 있다. 또한, 어떤 레이저 광으로 가공했는지에 따라서, 타원 가공 구멍의 장축 방향이 다르다는 과제가 있다. 이와 같이 가공 구멍이 타원이 되는 현상은 피가공물이 동박인 경우에 현저하다. However, in the above-described conventional laser processing machine, since the two laser beams irradiated to the workpiece are linearly polarized light whose polarization direction is 90 ° different from each other, depending on the material of the workpiece, There is a problem that this becomes an ellipse. Further, there is a problem that the major axis direction of the elliptical machining hole differs depending on which laser beam has been machined. The phenomenon that the machining holes become elliptic is remarkable when the workpiece is a copper foil.

이러한 과제에 대처하기 위해서, 제 2 편광 빔 스플리터와 갈바노미터 사이의 광로에, 시판중인 반사형의 위상차판을 삽입하여, 원 편광화하는 것을 생각할 수 있지만, 복귀 광로만큼, Fθ 렌즈로부터 제 1 갈바노미터 스캐너가 이격되어 버리기 때문에, 제 1 갈바노미터 스캐너로 주사할 수 있는 범위가 좁아지고, 또한 렌즈 수차가 커져서, 가공 품질이 악화되게 된다. In order to cope with such a problem, it is conceivable to insert a commercially available reflection type retardation plate into the optical path between the second polarizing beam splitter and the galvanometer to circularly polarize the light. However, The galvanometer scanner is spaced apart, so that the range in which the first galvanometer scanner can be scanned is narrowed, and the lens aberration becomes large, and the processing quality is deteriorated.

이 때문에, 투과형의 편광 위상차판을 설치함으로써, 직선 편광의 레이저 광을, 원 편광화 또는 타원 편광화하는 것이 요구된다. 편광 위상차판으로서, 미세한 주기 구조로부터 발생하는 구조 복굴절을 이용한 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2~4 등). 특히, 특허문헌 2, 3에서는, 볼록부를 테이퍼(taper) 형상으로 하여, 프레넬(Fresnel) 반사를 억제하고 있다. 특허문헌 4에서는, 기판 재료로서 원적외광을 투과할 수 있는 셀레늄화 아연(ZnSe)을 이용하고 있고, 표면에 YF3를 이용함으로써 프레넬 반사를 저감시키고 있다. For this reason, it is required to make linearly polarized laser light circularly polarized or elliptically polarized by providing a transmission type polarizing retarder. As a polarizing retarder, it is known to use a structure birefringence generated from a fine periodic structure (for example, Patent Documents 2 to 4, etc.). Particularly, in Patent Documents 2 and 3, the convex portion is formed into a taper shape to suppress Fresnel reflection. In Patent Document 4, zinc selenide (ZnSe) capable of transmitting primary external light is used as a substrate material, and Fresnel reflection is reduced by using YF 3 on the surface.

재료의 복굴절 특성을 이용한 편광 위상차판을 제조하는 경우, 원적외광을 투과할 수 있는 재료로서는, 황화 카드뮴(CdS)을 들 수 있다.
In the case of producing a polarizing retarder using birefringence characteristics of a material, cadmium sulfide (CdS) can be exemplified as a material capable of transmitting primary external light.

국제 공개 제 2003/082510 호International Publication No. 2003/082510 일본 특허 공개 제 2007-178793호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2007-178793 일본 특허 공개 제 2005-044429호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-044429 일본 특허 공개 제 2011-232551호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-232551 일본 특허 공개 제 2006-258914호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-258914 일본 특허 공개 제 2008-096892호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-096892 일본 특허 공개 제 2008-279597호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-279597 일본 특허 공개 제 2006-323059호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-323059 일본 특허 공개 제 2005-177788호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-177788

그러나, 황화 카드뮴은, 산의 혼입으로 유독한 황화 수소를 발생시키기 때문에, 제조 장소, 사용 장소에서의 환경 대책의 관점에서 취급이 어렵다. However, since cadmium sulfide generates toxic hydrogen sulfide by the incorporation of acid, it is difficult to handle from the viewpoint of environmental measures at the place of production and place of use.

또한, 특허문헌 2에서는 기판 재료로서 열가소성 수지를 이용하고, 특허문헌 3에서는 기판 재료로서 유리(glass)를 이용하고 있기 때문에, 어느 재료도 원적외광을 흡수해 버린다. Patent Document 2 uses a thermoplastic resin as a substrate material, and Patent Document 3 uses glass as a substrate material, so that any material absorbs the original external light.

특허문헌 4에서는, ZnSe를 이용하고 있기 때문에, 가공시에 유독 가스가 발생한다. 이 때문에 특수한 폐기 설비가 필요하여 용이하게 가공할 수 없다. 또한, 표면에 적층된 YF3는, 흡수율이 높기 때문에, 고에너지(energy) 레이저 광을 투과시킨 경우에는, 흡수에 의한 온도 상승으로, 열 렌즈가 발생한다. 열 렌즈란 흡수에 의한 온도 상승으로, 광학 소자 내에 온도 분포가 발생하여, 렌즈 효과가 발생하는 현상이다. 레이저 가공기의 경우, 열 렌즈가 발생하면, 빔의 집광점이 피가공물 표면으로부터 이격되어서, 가공 품질이 악화되는 불량이 된다.In Patent Document 4, since ZnSe is used, toxic gas is generated at the time of processing. Because of this, special disposal facilities are needed and can not be easily processed. Further, since YF 3 deposited on the surface has a high water absorption rate, when a high energy laser beam is transmitted, a thermal lens is generated due to a temperature rise due to absorption. A thermal lens is a phenomenon in which a temperature distribution is generated in the optical element due to a temperature rise due to absorption, and a lens effect is generated. In the case of a laser processing machine, if a thermal lens is generated, the light converging point of the beam is spaced from the surface of the workpiece, resulting in a poor quality of the workpiece.

본 발명의 목적은 제작이 용이하고, 원적외광의 투과 광량 손실이 적은 투과형의 편광 위상차판을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a transmission type polarizing retarder which is easy to fabricate and has a small loss of transmitted light quantity of primary external light.

또한 본 발명의 목적은 하나의 레이저 광을 2개의 레이저 광으로 분기해서 2개소의 동시 가공을 실시하는 방식에 있어서, 정원 형상의 가공 구멍을 형성할 수 있는 레이저 가공기를 제공하는 것이다.
It is also an object of the present invention to provide a laser processing machine capable of forming a machining hole of a garden shape in a system in which one laser beam is split into two laser beams to perform simultaneous processing at two locations.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 1 측면은, 기판의 적어도 한쪽 주면에, 기판과 동일하고 또한 단일의 재료이며, 복수의 볼록부가 정렬된 일정한 주기 P를 가진 회절 격자가 형성되고, 상기 회절 격자의 구조성 복굴절을 이용한 편광 위상차판으로서, According to one aspect of the present invention, there is provided a diffraction grating having a constant period P in which at least one principal surface of a substrate is made of the same material as a substrate and in which a plurality of convex portions are aligned, As a polarizing retarder using structured birefringence,

상기 회절 격자의 주기 P는, 입사광의 파장 λ, 기판 재료의 굴절률 n을 이용해서, P<λ/n을 만족시키고, The period P of the diffraction grating satisfies P < / n by using the wavelength? Of the incident light and the refractive index n of the substrate material,

상기 볼록부의 단면 형상은 그 바닥부로부터 꼭데기부에 걸쳐서 테이퍼 형상으로 형성되며, Sectional shape of the convex portion is formed in a tapered shape from the bottom portion to the tip portion,

기판 재료로서 ZnS를 이용한 것을 특징으로 한다. And ZnS is used as a substrate material.

본 발명에 있어서, 상기 볼록부의 꼭데기부에는, 기판의 주면에 대해 평행한 평탄부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that a flat portion parallel to the main surface of the substrate is formed on the protruding portion of the convex portion.

본 발명에 있어서, 기판의 양면에, 상기 회절 격자가 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the diffraction grating is formed on both surfaces of the substrate.

본 발명에 있어서, 상기 편광 위상차판이 복수 적층되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that a plurality of the polarizing retarder are stacked.

본 발명에 있어서, 상기 편광 위상차판은 회절 격자의 볼록부가 마주 보도록 적층되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the polarized light retardation plate is laminated so that convex portions of the diffraction grating face each other.

본 발명에 있어서, 회절 격자의 볼록부는, 드라이 에칭(dry etching)을 이용해서 가공되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the convex portion of the diffraction grating is processed by dry etching.

또 본 발명의 다른 측면은 하나의 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광을 제 1 편광 빔 스플리터로 2개의 직선 편광 레이저 광으로 분기하고, 제 2 편광 빔 스플리터로 상기 2개의 직선 편광 레이저 광을 모아서 갈바노미터 스캐너의 미러에 입사시키며, 갈바노미터 스캐너로 주사해서 피가공물에 조사하여, 상기 피가공물의 소정 위치에 구멍 뚫기 가공을 행하는 레이저 가공기에 있어서, In another aspect of the present invention, the laser beam emitted from one laser oscillator is split into two linearly polarized laser beams by a first polarizing beam splitter, the two linearly polarized laser beams are collected by a second polarizing beam splitter, A laser processing machine for making a laser beam incident on a mirror of a meter scanner and irradiating the laser beam onto a workpiece by scanning with a galvanometer scanner to perform hole drilling at a predetermined position of the workpiece,

제 2 편광 빔 스플리터와 갈바노미터 스캐너 사이에, 상기 편광 위상차판을 구비한 것을 특징으로 한다.
And the polarizing retarder is provided between the second polarizing beam splitter and the galvanometer scanner.

본 발명에 의하면, 원적외광의 투과 광량 손실이 적은 투과형의 편광 위상차판을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 편광 위상차판을 이용한 레이저 가공기로는, 품질이 높은 레이저 가공을 실현할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to obtain a transmissive polarizing retarder having a small loss of transmitted light amount of primary external light. In addition, with the laser processing machine using such a polarizing retarder, high quality laser processing can be realized.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 편광 위상차판을 나타내는 사시도,
도 2는 편광 위상차판의 가공 순서를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 편광 위상차판을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 3에 의한 편광 위상차판을 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 편광 위상차판을 탑재한 레이저 가공기의 일례를 나타내는 구성도이다.
1 is a perspective view showing a polarizing retarder according to Embodiment 1 of the present invention,
Fig. 2 is a cross-sectional view showing a processing procedure of a polarization retarder;
3 is a sectional view showing a polarized light retarder according to Embodiment 2 of the present invention,
4 is a cross-sectional view showing a polarization retarder according to Embodiment 3 of the present invention,
5 is a configuration diagram showing an example of a laser processing machine equipped with a polarizing retarder according to the present invention.

(실시예 1)(Example 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 편광 위상차판을 나타내는 사시도이다. 편광 위상차판(100)은 기판(102)과, 기판(102)의 적어도 한쪽 주면에, 기판(102)과 동일하고 또한 단일의 재료로 형성된 회절 격자를 구비한다. 회절 격자는 x 방향과 평행하게 직선 형상으로 연장하는 복수의 볼록부(103)가, y 방향을 따라 일정한 주기 P로 정렬됨으로써 구성된다. 1 is a perspective view showing a polarization retarder according to a first embodiment of the present invention. The polarization retardation film 100 has a substrate 102 and a diffraction grating formed on at least one main surface of the substrate 102 and formed of the same material as the substrate 102 and made of a single material. The diffraction grating is constituted by arranging a plurality of convex portions 103 extending in a straight line parallel to the x direction with a constant period P along the y direction.

이러한 회절 격자를 향해서 광이 z 방향을 따라 입사한 경우, x 방향의 편광 성분(TE 편광)에 관한 유효 굴절률과, y 방향의 편광 성분(TM 편광)에 관한 유효 굴절률이 서로 다르게 되어, 이른바 구조성 복굴절이 발생한다. 그 결과, TE 편광과 TM 편광 사이에서 전파 속도차가 생기고, 이 전파 속도차에 대응한 위상차(리타데이션:retardation)에 따라 타원 편광이 발생한다. 이 위상차를 π/2로 설정한 경우, 회절 격자는 직선 편광을 원 편광으로 변환하거나, 원 편광을 직선 편광으로 변환하는 4분의 1 파장판과 동등한 기능을 나타낸다. 또한, 위상차를 π로 설정한 경우, 회절 격자는 TE 편광을 TM 편광으로 변환하거나, TM 편광을 TE 편광으로 변환하는 2분의 1 파장판과 동등한 기능을 나타낸다. When the light enters the diffraction grating along the z direction, the effective refractive index of the polarization component in the x direction (TE polarized light) and the effective refractive index of the polarization component in the y direction (TM polarized light) are different from each other, Birefringence occurs. As a result, a propagation velocity difference occurs between TE polarized light and TM polarized light, and elliptically polarized light is generated in accordance with a retardation (retardation) corresponding to the propagation velocity difference. When the phase difference is set to? / 2, the diffraction grating has a function equivalent to a quarter wave plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light or converting circularly polarized light into linearly polarized light. When the phase difference is set to?, The diffraction grating has the same function as a half-wave plate that converts TE polarized light into TM polarized light or converts TM polarized light into TE polarized light.

이러한 회절 격자의 정확한 리타데이션 및 투과율은 엄밀한 전자(電磁) 해석법 중 하나인 RCWA법(Rigorous Coupled-Wave Analysis법)(엄밀 결합파 해석법)으로 거의 정확하게 계산할 수 있다는 것이 알려져 있다. It is known that the accurate retardation and transmittance of such a diffraction grating can be calculated almost accurately by the RCWA method (rigorous coupled-wave analysis method), which is one of the strict electromagnetic analysis methods.

이러한 미세 주기 구조에 있어서, 입사광이 회절하지 않고 '0차광'으로 그대로 투과하는 조건은 주기 P가 하기의 식 (1)을 만족시키는 경우이다.In such a fine periodic structure, a condition in which incident light does not diffract and is transmitted as it is with '0-order light' is a case in which the period P satisfies the following formula (1).

Figure 112013060214089-pat00001
Figure 112013060214089-pat00001

단, λ는 사용하는 광의 파장이고, Φ는 편광 위상차판에 대한 광의 입사 각도이다. 또한, n은 편광 위상차판을 구성하는 기재(基材)의 굴절률이고, ni는 입사측의 매질(공기)의 굴절률이다. 식 (1)로부터 P<λ/n을 만족시키도록 해 두면, Φ=0°인 수직 입사광에서도, 고차 회절광의 손실을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.Where? Is the wavelength of the light used and? Is the angle of incidence of the light to the polarizing retarder. Further, n is the refractive index of the base material constituting the polarizing retarder, and n i is the refractive index of the medium (air) on the incident side. It can be seen from Equation (1) that by satisfying P < lambda / n, loss of the higher order diffracted light can be prevented even in the normal incident light with phi = 0 DEG.

볼록부(103)의 단면 형상은 그 바닥부로부터 꼭데기부에 걸쳐서, 각도 θ의 테이퍼 형상(106)으로 형성되어 있다. 한편, θ=0°인 경우에는 테이퍼 없는 라멜라(lamellar) 형상이 된다. 볼록부(103)의 꼭데기부에는 기판(102)의 주면에 대해 평행한 상부 평탄부(104)가 형성되어 있다. 볼록부(103)의 바닥부에는, 이웃하는 볼록부(103)와의 사이에 개재하도록, 기판(102)의 주면에 대해 평행한 바닥 평탄부(105)가 형성되어 있다. The cross-sectional shape of the convex portion 103 is formed in a tapered shape 106 having an angle? From the bottom portion to the tip portion. On the other hand, when θ = 0 °, a taperless lamellar shape is obtained. An upper flat portion 104, which is parallel to the main surface of the substrate 102, is formed at the base of the convex portion 103. A bottom flat portion 105 parallel to the main surface of the substrate 102 is formed at the bottom of the convex portion 103 so as to be interposed between the convex portion 103 and the adjacent convex portion 103.

다음으로 기판 재료에 대해서 설명한다. 원적외광을 투과하는 대표적인 재료로, 가공해도 유독물이 발생하지 않는 비교적 취급이 용이한 재료로서, 게르마늄(Ge, 굴절률 n=4.004)이 있다. 하기 (표 1)에는, 기판 재료로서 Ge를 이용했을 때의 설계 데이터의 일례를 나타낸다. 계산 수법은 RCWA법(엄밀 결합파 해석법)을 사용했다. 사용 파장은 탄산 가스 레이저의 9.29㎛로 하고, 공기의 굴절률은 1로 했다. Next, the substrate material will be described. Germanium (Ge, refractive index n = 4.004) is a typical material that transmits original external light and is relatively easy to handle, which does not generate toxic substances even when processed. Table 1 below shows an example of design data when Ge is used as a substrate material. The RCWA method (rigorous coupled wave analysis method) was used for the calculation method. The wavelength of use was 9.29 占 퐉 for a carbon dioxide gas laser, and the refractive index of air was 1.

Figure 112013060214089-pat00002
Figure 112013060214089-pat00002

볼록부(103)의 단면 형상은 그 바닥부로부터 꼭데기부에 걸쳐서 경사 각도 θ의 테이퍼 형상(106)으로 했다. 도 1에 나타내는 깊이 H는 0~15[㎛], 필링 팩터(filling factor) f는 0~1, 테이퍼부의 경사 각도 θ는 0°~90°의 범위 내이고, 이들 3개의 파라미터(parameter)의 조합을, 어느 하나를 선택해서 계산하여, 리타데이션이 목적하는 값이 되고, 또한 볼록부(103)의 상부 평탄부(104)의 치수 Lt가 0.3mm 이상, 또한 바닥 평탄부(105)의 치수 Lb가 0mm 이상인 조건을 만족시키는 중에서, Te 반사율 및 Tm 반사율이 높은 쪽이 가장 작게 되는 조건을 탐색한 결과를 (표 1)에 나타내고 있다. The cross-sectional shape of the convex portion 103 is a tapered shape 106 having a tilt angle? The depth H shown in Fig. 1 is in the range of 0 to 15 [mu m], the filling factor f is in the range of 0 to 1, the taper angle of the taper portion is in the range of 0 [deg.] To 90 [ And the dimension Lt of the upper flat portion 104 of the convex portion 103 is not less than 0.3 mm and the dimension of the bottom flat portion 105 is not less than 0.3 mm, Table 1 shows the results of searching for a condition in which the ratio of Te reflectance and Tm reflectance becomes the smallest among the conditions satisfying the condition that Lb is 0 mm or more.

필링 팩터 f는 볼록부(103)의 높이 H의 절반인 위치(H/2)에서의, 볼록부(103)의 폭 W의 주기 P에 대한 비율, 즉 f=W/P의 값이다. 주기 P는 P<λ/n의 범위에서, λ/n에 가까운 값으로서 2.31㎛로 했다. The filling factor f is the ratio of the width W of the convex portion 103 to the period P at the position H / 2 which is half the height H of the convex portion 103, that is, f = W / P. The period P was set to 2.31 탆 as a value close to? / N in the range of P <? / N.

(표 1)을 보면, 기판 재료로서 Ge를 이용한 경우, 리타데이션이 λ/2, λ/4, λ/8일 때, Te 반사율은 5%을 훨씬 넘어서, 매우 높다는 것을 알 수 있다. Tm 반사율은 리타데이션이 λ/8일 때 높아진다는 것을 알 수 있다. (Table 1), it can be seen that when Ge is used as the substrate material, the Te reflectance is much higher than 5% when the retardation is? / 2,? / 4,? / 8. It can be seen that the Tm reflectance increases when the retardation is? / 8.

볼록부(103)에 경사부를 마련함으로써 반사율이 저감된다는 것이 알려져 있지만, 원적외광에 있어서는, 충분히 반사율을 저감시킬 수 없다는 것을 알 수 있다. 특히, 비교적 어스펙트(aspect)비가 작아서 제조가 용이한 λ/8 등의 저 위상차의 경우에, Te 반사율은 20% 이상이 되어서, 실제 이용에는 적합하지 않다. It is known that the reflectance is reduced by providing the inclined portion in the convex portion 103, but it can be understood that the reflectance can not be sufficiently reduced in the original external light. Particularly, in the case of a low retardation such as? / 8, which is relatively easy to manufacture due to its small aspect ratio, the Te reflectance is 20% or more, which is not suitable for actual use.

원적외용 재료는, 가시광용 재료(굴절률 1.5 정도)에 비해서 굴절률이 높고, 프레넬 반사가 크며, 에너지 이용율이 낮다. 특히 위상차가 작은 위상차판일수록, 격자 깊이 H가 작아지기 때문에, 두께 방향의 굴절률 변화가 급격하게 되어서 반사율이 높아지고, 그 영향은 크다. The raw external material has a high refractive index, a large Fresnel reflection, and a low energy utilization rate as compared with a material for visible light (with a refractive index of about 1.5). Particularly, since the grating depth H becomes smaller as the phase difference plate is small in phase difference, the change in the refractive index in the thickness direction becomes abrupt and the reflectance increases, and the influence is large.

다음으로 기판 재료로서, 굴절률 n이 2.2 이하인 재료, 예컨대 황화아연(ZnS)을 사용한 경우를 설명한다. (표 1)의 Ge의 경우와 같은 수법을 이용해서, ZnS에 대해 반사율이 가장 작아지는 조건을 탐색한 결과를 (표 2)에 나타낸다. 이 때 볼록부(103)의 상부 평탄부(104)의 치수 Lt는, 0.3mm 이상으로 했다. 주기 P는 P<λ/n의 범위에서, λ/n에 가까운 값으로서 4.22㎛으로 했다.Next, a case where a material having a refractive index n of 2.2 or less such as zinc sulfide (ZnS) is used as a substrate material. (Table 2) shows the result of searching for the condition that the reflectance becomes the smallest with respect to ZnS, by using the same method as in the case of Ge in Table 1 (Table 1). At this time, the dimension Lt of the upper flat portion 104 of the convex portion 103 was 0.3 mm or more. The period P is set to 4.22 탆 as a value close to? / N in the range of P <? / N.

Figure 112013060214089-pat00003
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(표 2)를 보면, 기판 재료로서 ZnS를 이용한 경우, 리타데이션이 λ/2, λ/4, λ/8일 때, Te 반사율 및 Tm 반사율은 모두 1.4% 이하가 되어서, Ge를 이용한 경우보다, 훨씬 작게 억제할 수 있어, 에너지 이용 효율이 좋은 원적외광용 위상차판을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 비교적 어스펙트비가 작아서 제조가 용이한 λ/8 등의 저 위상차의 경우에, Te 반사율은 1.4%를 나타내어, 실제 이용에 적합한 위상차판을 얻을 수 있다. (Table 2), when ZnS was used as the substrate material, the Te reflectance and the Tm reflectance were all 1.4% or less when the retardations were? / 2,? / 4 and? / 8, , It can be seen that it is possible to obtain a phase difference plate for a raw external light having a good energy utilization efficiency. In particular, in the case of a low retardation such as lambda / 8, which is relatively easy to manufacture due to its relatively small aspect ratio, the Te reflectance is 1.4% and a phase difference plate suitable for actual use can be obtained.

이와 같이, 구조성 복굴절을 이용하는 위상차판에서 원적외광을 투과시키는 경우, 재료의 굴절률이 높은 것이 많기 때문에, 그 프레넬 반사를 억제하기 위해서는 굴절률의 선택이 중요하다. In this way, when the raw external light is transmitted through the phase difference plate using the structural birefringence, the refractive index of the material is high, and therefore, the choice of the refractive index is important to suppress the Fresnel reflection.

또한, 주기 P에 대해서도, P<λ/n의 관계로부터, 굴절률이 2.2 이하인 ZnS를 이용한 경우, 주기 P는 4.22㎛ 정도까지 크게 할 수 있어서, 연삭 기계 가공 또는, i선 스테퍼(stepper)에 의한 포토리소그래피(photolithography)와 에칭 가공을 이용해서 비교적 용이하게 가공할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다. Also in the period P, when the ZnS having a refractive index of 2.2 or less is used from the relationship of P < lambda / n, the period P can be made as large as about 4.22 mu m so that it can be processed by grinding machining or by an i line stepper It is possible to obtain an advantage that it can be relatively easily processed by using photolithography and etching.

또한, ZnS는 가공해도 유독 가스는 발생시키지 않기 때문에, 특별한 폐기물 처리 설비가 불필요해서, 설비 투자가 억제된다. Since ZnS does not generate toxic gas even when processed, special waste treatment facilities are unnecessary, and facility investment is suppressed.

또한, ZnS를 사용한 경우, 특허문헌 4와 같이 격자 표면에 YF3 등의 층이 불필요하기 때문에, 비용이 저렴해진다. 또한, ZnS의 흡수 계수는 10-5[1/cm]인 데 반해서, YF3의 흡수 계수는 10[1/cm] 정도로 매우 높기 때문에, YF3층을 사용하지 않음으로써, 레이저 광의 흡수에 의한 열 렌즈의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 반사율이 높기 때문에 고에너지의 레이저 광이 필요하게 되는 동박 가공에서도, 고품질의 가공을 실현할 수 있다. In addition, when ZnS is used, since a layer of YF 3 or the like is unnecessary on the lattice surface as in Patent Document 4, the cost is reduced. Since the absorption coefficient of YF 3 is as high as about 10 [1 / cm], while the absorption coefficient of ZnS is 10 -5 [1 / cm 2], the YF 3 layer is not used, The generation of the thermal lens can be prevented. As a result, since the reflectance is high, high-quality processing can be realized even in the copper foil processing in which high energy laser light is required.

다음으로 편광 위상차판(100)의 제작법에 대해서 설명한다. 여기서는, 볼록부(103)의 꼭데기부에 평탄부(104)를 마련한 구조를 얻기 위해서, 에칭 프로세스(etching process)를 이용해서 가공한 경우를 예시한다. 볼록부(103)의 꼭데기부에 평탄부(104)를 마련하면, 계면에서의 굴절률 변화가 불연속으로 급격해지기 때문에, 프레넬 반사가 커질 염려가 있지만, ZnS의 경우, 원적외광을 투과하는 재료 중에서는, 굴절률이 비교적 작기 때문에, 평탄부(104)의 치수 Lt가 0.3㎛ 정도이더라도, 반사율은 1.4% 이하로 작아서, 충분히 사용에 적합하다는 것을 상기 해석 결과로부터 알 수 있다. Next, a method for manufacturing the polarizing plate 100 will be described. Here, a case in which the substrate is processed by using an etching process is illustrated in order to obtain a structure in which the flat portion 104 is provided at the base of the convex portion 103. [ If the flat portion 104 is provided on the protruding portion of the convex portion 103, the Fresnel reflection may increase because the refractive index change at the interface suddenly becomes discontinuous. In the case of ZnS, however, The reflectance is as small as 1.4% or less even if the dimension Lt of the flat portion 104 is about 0.3 占 퐉, so that it can be seen from the above analysis results that the reflectance is sufficiently suitable for use.

가공 순서는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, ZnS로 이루어지는 기판(102)의 표면에, 리소그래피를 이용해서 포토레지스트(photoresist)를 패턴(pattern) 형성하여, 평탄부(104)의 평면 형상에 대응한 마스크(mask)(110)를 설치한다. 그리고, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 마스크(110)를 이용해서 기판(102)을 에칭하고, 마지막으로 마스크(110)를 제거한다. 2 (a), a photoresist pattern is formed on the surface of the substrate 102 made of ZnS by lithography to form a flat shape of the flat portion 104 And a mask 110 corresponding to the mask pattern. Then, as shown in Fig. 2 (b), the substrate 102 is etched using the mask 110, and finally the mask 110 is removed.

드라이 에칭을 사용한 경우, 그 과제는 테이퍼의 각도를 목적하는 값으로 정밀도 좋게 가공하는 것이다. 이번에는, 거의 등방성 드라이 에칭이 되는 이온 밀링(ion milling) 장치를 이용해서, 이온 빔(ion beam)의 기판으로의 입사 각도를 조정함으로써, 테이퍼의 각도가 목적하는 값이 되도록 조정했다. 이 방법에 의해서, (표 2)의 λ/8의 위상차 격자의 단면 형상으로 가공할 수 있다는 것을 실험으로 확인했다. When dry etching is used, the problem is to process the angle of the taper to a desired value with high precision. This time, the angle of incidence of the ion beam to the substrate was adjusted by using an ion milling apparatus which is almost isotropic dry etching so that the taper angle was adjusted to a desired value. It has been experimentally confirmed that this method can be processed into a sectional shape of a lambda / 8 phase difference lattice of (Table 2).

또한, 이온 밀링 대신, 반응성 이온 에칭(ion etching)(RIE) 등의 이방성 드라이 에칭을 이용해서 가공해도 된다. 에칭 조건을, 가로 방향 에칭도 진행하도록, 바꿔말하면, 등방적 에칭이 행해지도록 선택하고, 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 순 테이퍼 형상으로 가공해도 된다. 구체적으로는, 에칭 가스의 유량, 압력을 변경함으로써, 이방적 에칭 조건으로부터, 언더컷(undercut)이 큰 등방적 에칭 조건까지 선택할 수 있으며, 이로써 테이퍼 각 θ이 결정된다. Alternatively, instead of ion milling, anisotropic dry etching such as reactive ion etching (RIE) may be used. The etching conditions may be such that the etching is performed in the lateral direction, that is, isotropic etching is performed, and the tapered shape is formed so that the width becomes narrower toward the upper part. Specifically, by changing the flow rate and pressure of the etching gas, it is possible to select from the anisotropic etching conditions to the isotropic etching conditions having a large undercut, whereby the taper angle? Is determined.

한편, 볼록부(103)의 꼭데기부에 평탄부가 없는 형상인 경우에는 테이퍼 형상(106)을 연삭 가공할 필요가 있지만, 레이저 가공기의 광학 소자는 직경 50mm 정도로 크기 때문에, 가공 시간이 길어서 고비용의 문제가 있다. 이에 반해서, 에칭 가공은 넓은 면을 한번에 가공할 수 있기 때문에 가공 시간이 짧아서, 비교적 저렴하다는 이점이 있다.
On the other hand, in the case where the convex portion 103 has a flat portion without a flat portion, it is necessary to grind the tapered portion 106. However, since the optical element of the laser processing machine has a diameter of about 50 mm, . On the other hand, the etching process is advantageous because the etching time can be shortened because the etching process can be performed on a large surface at a time.

(실시예 2) (Example 2)

도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 편광 위상차판을 나타내는 단면도이다. 실시예 1에서는, 기판(102)의 한쪽 면에 회절 격자를 형성한 경우를 설명했지만, 본 실시예에서는, 편광 위상차판(100)은 기판(102)의 양면에, 기판(102)과 동일하고 또한 단일의 재료로 형성된 회절 격자를 구비한다.3 is a cross-sectional view showing a polarizing retarder according to Embodiment 2 of the present invention. The polarized light retardation plate 100 is formed on both surfaces of the substrate 102 in the same manner as the substrate 102 and has a diffraction grating formed on one surface of the substrate 102. In this embodiment, And a diffraction grating formed of a single material.

기판(102)의 상면에 있는 회절 격자 및, 기판(102)의 하면에 있는 회절 격자는, 볼록부(103)의 위치, 주기 및 테이퍼 형상이 서로 일치하도록, 상하 대칭형이다. 이러한 회절 격자의 양면 설치에 의해, 한쪽면 설치에 비해서, 편광 위상차판(100)의 리타데이션를 2배로 증가시킬 수 있다. The diffraction grating on the upper surface of the substrate 102 and the diffraction grating on the lower surface of the substrate 102 are vertically symmetrical so that the position, period and taper shape of the convex portion 103 coincide with each other. By the two-sided installation of such a diffraction grating, the retardation of the polarization retardation plate 100 can be doubled as compared with that on one side.

또한, 기판 재료로서 황화아연(ZnS)을 사용함으로써 실시예 1과 같이, 반사율이 작고, 투과 광량 손실이 적은 투과형의 편광 위상차판을 얻을 수 있다. In addition, by using zinc sulfide (ZnS) as a substrate material, a transmission type polarizing retarder having a small reflectance and a small loss in transmitted light can be obtained as in the case of Example 1.

그 제작법에 관해서, 실시예 1와 마찬가지로, 이온 밀링, 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭을 사용할 수 있다.
Regarding the production method, dry etching such as ion milling and reactive ion etching can be used in the same manner as in the first embodiment.

(실시예 3)(Example 3)

도 4는, 본 발명의 실시예 3에 의한 편광 위상차판을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서는, 실시예 1에 따른 편광 위상차판(100)을 2장 이용해서, 볼록부(103)끼리가 마주 보도록 포갬으로써, 적층 타입(type)의 편광 위상차판을 구성하고 있다. 접합 방법은 접착, 융착, 기계적 압접 등이 사용할 수 있다. 4 is a cross-sectional view showing a polarizing retarder according to Embodiment 3 of the present invention. In the present embodiment, two polarizing retardation plates 100 according to the first embodiment are used so that the convex portions 103 are opposed to each other to constitute a laminated polarizing retardation plate. The bonding method may be bonding, fusion bonding, mechanical pressure bonding, or the like.

실시예 1의 편광 위상차판(100)은 볼록부가 외기에 노출되고 있기 때문에, 공기 중에 부유하는 이물질 등이 볼록부와 볼록부의 골짜기 부분에 부착하는 경우가 있다. 일단 이물질이 부착하면 제거하기 어렵다. 이물질이 부착한 상태로 고에너지의 레이저 광을 통과시킨 경우, 이물질이 광을 흡수하여, 광학 소자에 온도 분포가 발생하여, 열 렌즈가 발생한다는 문제가 있다. Since the convex portion is exposed to the outside air in the polarizing plate 100 of Embodiment 1, foreign substances floating in the air may adhere to the convex portion and the valley portion of the convex portion. Once foreign matter is attached, it is difficult to remove. When a high-energy laser beam is passed in a state in which a foreign matter is adhered, foreign matter absorbs light, and a temperature distribution is generated in the optical element, thereby generating a thermal lens.

본 실시예에서는, 2장의 편광 위상차판(100)을, 볼록부(103)가 마주 보도록 포개고 있기 때문에, 볼록부(103)가 외기에 닿는 일이 없어서, 공기중에 부유하는 쓰레기 등의 이물질이 볼록부에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 고에너지의 레이저 광이 통과한 경우에도, 열 렌즈의 발생을 방지할 수 있어, 레이저 가공에 있어서는, 고품질의 가공을 실현할 수 있다.In this embodiment, since the two polarizing retarder plates 100 are superimposed so that the convex portions 103 face each other, the convex portions 103 do not touch the outside air, so that foreign matter such as trash floating in the air, Can be prevented from being attached to the base. As a result, even when high-energy laser light passes through, it is possible to prevent generation of a thermal lens, and high-quality processing can be realized in laser processing.

또한, 적층한 편광 위상차판을 레이저 광이 통과하는 경우, 같은 회절 격자를 2회 통과하게 되어서, 편광 위상차판(100)의 리타데이션를 2배로 증가시킬 수 있다. 반대로 말하면, 편광 위상차판의 1장 사용과 같은 리타데이션를 얻는 경우에는, 하나의 회절 격자의 리타데이션은 절반으로 충분하게 된다. (표 2)를 참조하면, 리타데이션이 작을수록, 볼록부의 어스펙트비는 작아지기 때문에, 회절 격자의 제조가 보다 용이하게 된다.Further, when the laser beam passes through the laminated polarized light retarder, it passes twice through the same diffraction grating, and the retardation of the polarized light retarder 100 can be doubled. Conversely, when retardation such as the use of one polarizing retarder is obtained, half of the retardation of one diffraction grating is sufficient. (Table 2), the smaller the retardation, the smaller the aspect ratio of the convex portions, and hence the manufacture of the diffraction grating becomes easier.

이상, 한쪽면 회절 격자의 편광 위상차판(도 1)을 2장 이용해서 적층한 예를 설명했지만, 한쪽면 회절 격자의 편광 위상차판(도 1)을 3장 이상 적층한 구성, 양쪽 회절 격자의 편광 위상차판(도 3)을 2장 이상 적층한 구성, 한쪽면 회절 격자의 편광 위상차판(도 1)과 양측 회절 격자의 편광 위상차판(도 3)을 조합시킨 구성, 등도 마찬가지로 사용할 수 있다. As described above, an example in which two polarizing retardation plates of the one-sided diffraction grating are laminated has been described. However, in the configuration in which three or more polarizing retardation plates (Fig. 1) of one side diffraction grating are laminated, A configuration in which two or more polarization phase difference plates (FIG. 3) are laminated, a configuration in which a polarization phase difference plate (FIG. 1) of one side diffraction grating and a polarization phase difference plate (FIG. 3) of both side diffraction gratings are combined can be used as well.

(실시예 4) (Example 4)

도 5는 본 발명에 따른 편광 위상차판을 탑재한 레이저 가공기의 일례를 나타내는 구성도이다. 레이저 가공기는, 특허문헌 1과 마찬가지로, 프린트 기판 등의 피가공물에 구멍 뚫기 가공 등의 가공을 행하기 위해서, 하나의 레이저 광을 2개의 레이저 광으로 분기해서 2개소의 동시 가공을 실시하는 방식을 채용하고 있다. 5 is a configuration diagram showing an example of a laser processing machine equipped with a polarizing retarder according to the present invention. As in Patent Document 1, a laser machining apparatus divides a single laser beam into two laser beams and performs simultaneous machining at two places in order to perform machining such as hole drilling in a workpiece such as a printed board .

CO2 레이저 발진기(1)로부터 출력된 직선 편광 레이저 광(2)이, 리타더(retarder)(3)에 의해서 원 편광으로 변환되고, 미러(5)를 경유한 후, 제 1 편광 빔 스플리터(6)에 의해서 2개의 레이저 광으로 분기된다. 한쪽 레이저 광(7)은 미러(5)를 경유하고, 다른쪽 레이저 광(8)은 제 1 갈바노미터 스캐너(11)에 의해서 YZ 2축 방향으로 주사된다. 2개의 레이저 광(7, 8)은 제 2 편광 빔 스플리터(9)에 도입되어 합류해서, 제 2 갈바노미터 스캐너(12)에 의해서 XY 2축 방향으로 주사되며, fθ 렌즈(10)에 의해 집광되어 XY 스테이지(14) 상의 피가공물(13)을 가공한다. The linearly polarized laser light 2 outputted from the CO 2 laser oscillator 1 is converted into circularly polarized light by the retarder 3 and passed through the mirror 5 and then transmitted through the first polarizing beam splitter 6 to the two laser beams. One laser beam 7 passes through the mirror 5 and the other laser beam 8 is scanned by the first galvanometer scanner 11 in the YZ 2 -axis direction. The two laser beams 7 and 8 are introduced into the second polarization beam splitter 9 and joined together and are scanned in the XY 2 axis direction by the second galvanometer scanner 12, And the workpiece 13 on the XY stage 14 is processed.

제 1 편광 빔 스플리터(6)를 투과한 레이저 광(7)은 제 2 편광 빔 스플리터에서 반사되고, 한편, 제 1 편광 빔 스플리터(6)에서 반사된 레이저 광(8)은 제 2 편광 빔 스플리터(9)를 투과하는 광로를 구성하고 있다. 이 레이저 가공기는, 2개의 레이저 광을 별개로 주사함으로써 동시에 2개소의 가공을 행할 수 있다. The laser light 7 transmitted through the first polarizing beam splitter 6 is reflected by the second polarizing beam splitter while the laser light 8 reflected by the first polarizing beam splitter 6 is reflected by the second polarizing beam splitter 6. [ (9). This laser processing machine can perform two machining operations at the same time by scanning two laser beams separately.

이러한 레이저 가공기에 있어서, 제 2 편광 빔 스플리터(9)와 제 2 갈바노미터 스캐너(12) 사이를 지나는 레이저 광의 편광 방향(7a, 8a)은 직교하고 있으며, 이곳에, 실시예 1~3에 따른 1/4 파장의 편광 위상차판(100)을 설치함과 아울러, 볼록부(103)의 길이 방향(111)(도 1의 x 방향)이, 입사하는 2개의 레이저 광(7, 8)의 편광 방향(7a, 8a)에 대해 45°의 각도를 이루도록 위치 결정하고 있다. In this laser processing machine, the polarization directions 7a and 8a of the laser beam passing between the second polarization beam splitter 9 and the second galvanometer scanner 12 are orthogonal to each other. Here, in Examples 1 to 3 And the longitudinal direction 111 of the convex portion 103 (x direction in FIG. 1) of the two laser beams 7 and 8, which are incident thereon, And is positioned so as to form an angle of 45 DEG with respect to the polarization directions 7a and 8a.

1/4 파장의 편광 위상차판(100)은 제 2 편광 빔 스플리터(9)로부터 출사된 직선 편광의 레이저 광(7, 8)을 원 편광 레이저 광으로 각각 변환한다. 그 결과, 피가공물(13)에는 2개의 원 편광 레이저 광(7, 8)이 조사되어, 정원 형상의 구멍을 형성할 수 있다. The 1/4 wavelength polarized light retardation plate 100 converts the linearly polarized laser beams 7 and 8 emitted from the second polarization beam splitter 9 into circularly polarized laser beams. As a result, two circularly polarized laser beams 7 and 8 can be irradiated to the work 13 to form a hole of a garden shape.

본 실시예에서는, 투과형의 편광 위상차판(100)을 사용하고 있기 때문에, 제 2 편광 빔 스플리터(9)와 제 2 갈바노미터 스캐너(12) 사이의 광로를 연장시킬 필요가 없어서, 수차로 가공 품질이 저하되는 일도 없다.In this embodiment, since the transmission type polarization retarder 100 is used, it is not necessary to extend the optical path between the second polarizing beam splitter 9 and the second galvanometer scanner 12, There is no degradation in quality.

한편, 편광 위상차판(100)을 이용해서 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 경우, λ/4의 위상차가 이상적이지만, λ/4 파장으로부터 어긋나서 원 편광도가 30% 정도로 되어도, 편광 의존성이 없는, 정원 형상의 구멍 가공이 가능하다는 것이 실험으로 판명되어 있어서, λ/4 근방으로 한정되는 것이 아니다. 물론, λ/8의 위상차판을 2장 이용해서, 1/4 파장판으로서 기능시켜도 되고, 도 3에 나타낸 바와 같이, λ/8의 회절 격자를 기판의 양면에 실시하여, 전체적으로 1/4 파장판으로서 기능시켜도 된다. On the other hand, when the linearly polarized light is converted into the circularly polarized light by using the polarizing light retarder 100, although the phase difference of? / 4 is ideal, even if the circularly polarized light deviates from the? / 4 wavelength and the circularly polarized light becomes about 30% It has been experimentally proved that it is possible to drill a hole in the shape of a garden, so that it is not limited to the vicinity of? / 4. Of course, two retardation plates of? / 8 may be used to function as a quarter-wave plate. As shown in Fig. 3, a diffraction grating of? / 8 is provided on both surfaces of the substrate, And may function as a plate.

또한, 본 실시예서는, 제 1 편광 빔 스플리터(6)에 입사하는 레이저 광이 원 편광인 경우에 대해서 설명했지만, 편광 방향이 Y축에 대해 45 경사진 직선 편광이 제 1 편광 빔 스플리터(6)에 입사하도록 해도 된다.
In the present embodiment, the case where the laser beam incident on the first polarization beam splitter 6 is circularly polarized light is described. However, linearly polarized light whose polarization direction is inclined at 45 with respect to the Y-axis is incident on the first polarizing beam splitter 6 .

1 : 레이저 발진기 2 : 레이저 광
3 : 리타더 5 : 미러
6 : 제 1 편광 빔 스플리터 7, 8 : 레이저 광
9 : 제 2 편광 빔 스플리터 10 : fθ 렌즈
11 : 제 1 갈바노미터 스캐너 12 : 제 2 갈바노미터 스캐너
13 : 피가공물 14 : XY 스테이지
100 : 편광 위상차판 102 : 기판
103 : 볼록부 104 : 상부 평탄부
105 : 바닥 평탄부 106 : 테이퍼 형상
110 : 마스크 111 : 볼록부의 길이 방향
1: laser oscillator 2: laser light
3: Retarder 5: Mirror
6: first polarizing beam splitter 7, 8: laser beam
9: second polarizing beam splitter 10: f? Lens
11: First galvanometer scanner 12: Second galvanometer scanner
13: workpiece 14: XY stage
100: polarized light retardation plate 102:
103: convex portion 104: upper flat portion
105: bottom flat portion 106: tapered shape
110: mask 111: length direction of the convex portion

Claims (7)

기판의 적어도 한쪽 주면에, 기판과 동일하고 또한 단일의 재료이며, 복수의 볼록부가 정렬된 일정한 주기 P를 갖는 회절 격자가 형성되고, 상기 회절 격자의 구조성 복굴절을 이용한 원적외 레이저 가공빔용의 편광 위상차판으로서,
상기 회절 격자의 주기 P는, 입사광의 파장 λ, 기판 재료의 굴절률 n을 이용해서, P<λ/n을 만족시키고,
상기 볼록부의 단면 형상은 그 바닥부로부터 꼭데기부에 걸쳐서 테이퍼 형상으로 형성되며,
기판 재료로서, ZnS를 이용한
것을 특징으로 하는 편광 위상차판.
Wherein at least one main surface of the substrate is provided with a diffraction grating having a constant period P in which a plurality of convex portions are arranged and which is the same as the substrate and is made of a single material and the polarization birefringence As the retarder,
The period P of the diffraction grating satisfies P < / n by using the wavelength? Of the incident light and the refractive index n of the substrate material,
Sectional shape of the convex portion is formed in a tapered shape from the bottom portion to the tip portion,
As a substrate material, ZnS
Polarized light.
제 1 항에 있어서,
상기 볼록부의 꼭데기부에는, 기판의 주면에 대해 평행한 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 위상차판.
The method according to claim 1,
Wherein a flat portion parallel to the main surface of the substrate is formed on the peak portion of the convex portion.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
기판의 양면에, 상기 회절 격자가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 위상차판.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the diffraction grating is formed on both surfaces of the substrate.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 편광 위상차판이 복수 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 위상차판 적층체.
A polarizing retarder laminate characterized in that a plurality of polarized light retardation plates according to claim 1 or 2 are laminated.
제 4 항에 있어서,
회절 격자의 볼록부가 마주 보도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 위상차판 적층체.
5. The method of claim 4,
And the convex portions of the diffraction grating are laminated so as to face each other.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
회절 격자의 볼록부는, 드라이 에칭을 이용해서 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 위상차판.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the convex portion of the diffraction grating is processed by dry etching.
하나의 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광을 제 1 편광 빔 스플리터로 2개의 직선 편광 레이저 광으로 분기하고, 제 2 편광 빔 스플리터로 상기 2개의 직선 편광 레이저 광을 모아서 갈바노미터 스캐너의 미러에 입사시키며, 갈바노미터 스캐너로 주사해서 피가공물에 조사하여, 상기 피가공물의 소정 위치에 구멍 뚫기 가공을 행하는 레이저 가공기에 있어서,
제 2 편광 빔 스플리터와 갈바노미터 스캐너 사이에, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 편광 위상차판을 구비한
것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
The laser beam emitted from one laser oscillator is split into two linearly polarized laser beams by a first polarizing beam splitter and the two linearly polarized laser beams are collected by a second polarizing beam splitter and incident on a mirror of a galvanometer scanner , A laser beam machine for scanning a workpiece with a galvanometer scanner to perform a hole drilling process at a predetermined position of the workpiece,
And a polarizing retarder according to claim 1 or 2 is provided between the second polarizing beam splitter and the galvanometer scanner
Wherein the laser beam is a laser beam.
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