KR20020077456A - 파장 변환 방법, 파장 변환 장치 및 레이저 가공기 - Google Patents

파장 변환 방법, 파장 변환 장치 및 레이저 가공기 Download PDF

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Abstract

비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치와 그것을 이용한 레이저 가공기를 제공한다. 본 발명의 파장 변환 방법은 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하여 파장 변환하는 것이다. 또, 본 발명의 파장 변환 장치는 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하는 수단을 구비한 것이다. 또, 본 발명의 레이저 가공기는 상기의 파장 변환 장치를 구비한 것이다.

Description

파장 변환 방법, 파장 변환 장치 및 레이저 가공기{WAVELENGTH CONVERSION METHOD, WAVELENGTH CONVERSION DEVICE, AND LASER BEAM MACHINE}
도 12는 예를 들면 일본국 특허공개 평성 제11-271820호 공보에 개시된 종래의 파장 변환 장치를 도시한 단면도이다. 도 12에 있어서 1은 진공 용기, 2는 예를 들면 세슘·리튬·보레이트(화학식: CsLiB6O10, 약칭: CLBO) 결정 등의 비선형 광학 결정, 3a, 3b는 광학창, 4a, 4b, 4c는 O링, 5는 진공 봉지 밸브, 6은 고정 금구이다. 7은 파장 변환 장치 전체를 나타낸다.
다음에, 동작에 대해서 설명한다. 레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 진공 용기(1) 내로 입사되고, 비선형 광학 결정(2)과 상호 작용하여 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다. 진공 용기(1)의 상부에는 진공 봉지 밸브(5)가 마련되어 있고, 진공 용기(1)의 본체와 광학창(3a, 3b) 및 진공 봉지 밸브(5) 사이는 O링(4a, 4b, 4c)에 의해서 봉지되어 있고, 진공 용기(1)의 내부는진공으로 유지되어 있다.
진공 용기(1)의 내부에 있어서, 비선형 광학 결정(2)은 고정 금구(6)에 의해서 상부로부터 눌려, 진공 용기(1)의 바닥부에 고정되어 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 파장 변환 장치는 파장 변환 결정(結晶) 주위의 분위기가 진공으로 유지되어 있으므로, 진공에 노출되는 진공 용기, O링, 고정 금구 등으로부터 불순물이 발생하기 쉽고. 불순물이 비선형 광학 결정(2)(파장 변환 결정), 광학창에 부착하기 때문에, 파장 변환 레이저 빔(즉, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광)을 장기간 안정적으로 발생할 수 없고, 또한, 용기를 진공 용기로 할 필요가 있어, 장치가 비싸지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치와 그것을 이용한 파장 변환 레이저 장치 및 레이저 가공기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
발명의 개시
본 발명에 따른 파장 변환 방법은 광을 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 방법에 있어서, 상기 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하여 파장 변환하는 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사하는 입사 단면 및 파장 변환된 광이 출사하는 출사 단면을 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 덮어 파장 변환하는 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 확실하게 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사하는 입사 단면에 접하는 분위기와 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면에 접하는 분위기를 다른 성분의 기체로 하여 파장 변환하는 것이다.
이것에 의하면, 파장 변환될 광에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정과 분위기의 상호 작용 및 파장 변환된 광에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정과 분위기의 상호작용을 각각 개별적으로 효율이 좋게 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 유통시키는 것이다.
이것에 의하면, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는 기체와 함께 배출되므로, 불순물이 비선형 광학 결정이나 광학창에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 비선형 광학 결정의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급한 후, 배출하는 것이다.
이것에 의하면, 가령 불순물이 발생하더라도 비선형 광학 결정의 근방에는 신선한 기체가 공급되므로, 불순물이 비선형 광학 결정에 부착되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체는 질소 원소를 함유하는 가스의 체적 함유율이 10% 이하인 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 간단한 구성으로 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정이 세슘을 함유하는 결정인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 자외 영역의 고출력 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 기체가 희가스, 산소 가스 또는 탄산 가스 중의 어느 1개를 주체로 하는 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 간단한 구성으로 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기로 되는 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가, 아르곤 가스를 주체로 하는 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 확실하게 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 파장 변환 장치는 광을 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 장치에 있어서, 상기 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하는수단을 구비한 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 평균 파워 5W 이상의 파장 변환된 광을 출사하는 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 고출력의 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정을 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 덮는 수단을 구비한 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 확실하게 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사하는 면에 접하는 분위기와 파장 변환된 광이 출사하는 면에 접하는 분위기를 다른 성분의 기체로 하는 수단을 구비한 것이다.
이것에 의하면, 파장 변환될 광에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정과 분위기의 상호 작용 및, 파장 변환된 광에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정과 분위기의 상호 작용을 각각 개별적으로 효율이 좋게 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 유통시키는 수단을 구비한 것이다.
이것에 의하면, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는 기체와 함께 배출되므로, 불순물이 비선형 광학 결정이나 광학창에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 일부에 입사광 및 출사광을 유통시키는 창 또는 개구를 마련한 용기 내에 비선형 광학 결정을 배치하고, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 상기 용기 내에서 비선형 광학 결정의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단과, 상기 공급된 기체를 상기 용기로부터 배출하는 수단을 구비한 것이다.
이것에 의하면, 가령 불순물이 발생하더라도, 비선형 광학 결정의 근방에는 신선한 기체가 공급되므로, 불순물이 비선형 광학 결정에 부착되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체는 질소 원소를 함유하는 가스의 체적 함유율이 10% 이하인 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 간단한 구성으로 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정이 세슘을 함유하는 결정인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 자외 영역의 고출력 광을 장기간 안정적으로 발생할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가 희가스, 산소 가스 또는 탄산 가스 중의 어느 1개를 주체로 하는 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 간단한 구성으로 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또, 비선형 광학 결정의 광이 출사되는 면에 접하는 분위기로 되는 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가 아르곤 가스를 주체로 하는 기체인 것이다.
이것에 의하면, 비선형 광학 결정에 의해서 파장 변환된 광을 보다 확실하게 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 레이저 가공기는 가공기를 구비하고, 가공 광원으로서 파장 변환의 광원으로 되는 레이저 장치와, 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사하는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하는 수단을 구비하고, 상기 레이저 장치로부터의 레이저광을 상기 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 장치를 갖는 파장 변환 레이저 장치를 구비한 것이다.
이것에 의하면, 장기간 안정되고 정밀도 높게 균일한 가공을 할 수 있는 효과가 얻어진다.
본 발명은 비선형 광학 결정에 의한 파장 변환 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 7은 본 발명의 실시예 5에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 8은 본 발명의 실시예 6에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 9는 본 발명의 실시예 7에 따른 파장 변환 장치의 종단면도,
도 10은 본 발명의 실시예 8에 따른 파장 변환 레이저 장치의 종단면도,
도 11은 본 발명의 실시예 9에 따른 레이저 가공기의 종단면도,
도 12는 종래의 파장 변환 장치의 종단면도이다.
본 발명자들은 CLBO 결정을 이용한 파장 변환 특성의 열화 원인을 알아보기 위해서, 파장 1064㎚의 네오디뮴·야그(Nd:YAG) 레이저의 제 2 고조파, 즉 파장 532㎚의 레이저광을 발생하는 레이저 장치를 광원으로 하고, CLBO 결정을 이용하여 Nd:YAG 레이저의 제 4 고조파인 파장 266㎚의 자외 레이저 빔의 발생을 100시간 연속하여 실행하였다. 이 연속 자외 레이저 빔 발생 시에는 CLBO 결정은 공기중에서 히터 상에 배치하고, 140℃의 일정 온도에서 이용했다. 또, 발생한 파장 266㎚의 자외 레이저 빔의 평균 파워는 20W였다.
이 100시간 연속 자외 레이저 빔 발생 시험 후의 CLBO 결정의 자외 레이저 빔 출사 단면, 즉 파장 변환된 광이 출사되는 면에는 새롭게 부착된 물질이 관측되었다. 이 물질의 원소 분석 및 구조 분석을 실행한 결과, 부착 물질은 질산 세슘(CsNO3)을 포함하는 질산 화합물인 것으로 판명되었다. 이 질산 세슘은 CLBO 결정의 자외 레이저 빔 출사 단면에만 관측되고, 또 세슘은 파장 변환에 이용한CLBO 결정 이외의 부품에는 함유되어 있지 않은 원소인 것이므로, 파장 변환에 의해 발생한 파장 266㎚의 자외 레이저 빔의 작용에 의해서, CLBO 결정의 성분인 세슘과 대기중의 질소가 반응을 일으켜 질산 세슘이 생성된 것이 명백하다. 또, CLBO 결정을 이용한 파장 변환에 의해 질산 세슘이 생성되는 것은 본 발명자들이 실행한 평균 파워 5W 이상에서의 장기 연속 자외 레이저빔 발생 시험에 의해 비로소 명확해진 현상이다. 종래는 예를 들면 문헌(데키 교이치(出來 恭一) 외, 전기학회·양자 디바이스 연구회 자료, OQD-97권, 53-69호, 41-46페이지, 1997년)에 개시되어 있는 바와 같이, 출력 4W 이하에서의 장기 동작 시험밖에 실행되고 있지 않았기 때문에, 이 현상은 명확하게 되어 있지 않았다.
이상의 결과로부터, CLBO 결정을 이용하여 파장 변환을 실행할 때에는 비선형 광학 결정의 적어도 파장 변환된 광이 출사하는 출사 단면에 접하는 분위기가 공기보다도 질소 원소의 함유율이 작은 기체로 되도록 하여 실행하고, 바람직하게는 질소 원소(N)가 거의 함유되지 않은 기체로 되도록 하여 실행하면, 분위기가 공기인 것에 비해 장기간 안정적으로 고출력의 파장 변환을 실행할 수 있다는 것이 명확하게 되었다.
(실시예 1)
도 1 및 도 2는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 도 1은 파장 변환 장치의 종단면도이며, 도 2는 파장 변환 장치의 횡단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 2는 비선형 광학 결정이다. 3a, 3b는 레이저 빔을 투과하는 광학창이다. 4a, 4b는 O링이다. 11은 비선형 광학 결정(2)을 수납하기 위한 용기이다. 12a, 12b는 광학창 가압부이다. 13a, 13b는 용기(11)에 뚫린 구멍이다. 14a, 14b는 마개이다. 15a, 15b는 배관이다. 16은 성분에 질소 원소(N)를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체이다. 17a, 17b는 비선형 광학 결정(2)을 용기(11)에 고정시키기 위한 고정 지그이다. 7a는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다.
비선형 광학 결정(2)은 파장 변환에 의해 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저빔을 발생하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되며, 고정 지그(17a, 17b)에 의해 용기(11) 상에 고정된다. 여기서는 비선형 광학 결정(2)은 CLBO 결정으로 이루어지고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 파장 266nn의 자외 레이저 빔으로 변환하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되어 있다.
광학창(3a, 3b)은 적어도 파장 200㎚∼15000㎚의 레이저 빔에 대해서 투명한 예를 들면 석영(화학식: SiO2), 불화칼슘(화학식: CaF2) 등으로 이루어지고, 양단면이 연마되어 있고, O링(4a, 4b)을 거쳐서 광학창 가압부(12a, 12b)에 의해 용기(11)에 밀착되어 있다. 마개(14a, 14b)는 여기서는 PT 나사(관용 테이퍼 나사)에 의해 용기(11)에 직접 접합한 것을 이용하고 있다. 용기(11)는 광학창(3a, 3b)과 O링(4a, 4b) 및 마개(14a, 14b)에 의해 기밀하게 유지되어 있다.
레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 용기(11) 내로 입사되고, 비선형광학 결정(2)에 의해서 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다.
기체(16)는 성분에 질소 원소(N)를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체이며, 예를 들면 희가스, 산소 가스(O2), 탄산 가스(CO2) 등을 주체로 한 기체를 이용할 수 있고, 배관(15a), 구멍이 뚫린 마개(14a)를 통해서 용기(11) 내로 유입되고, 구멍이 뚫린 마개(14b), 배관(15b)을 통해서 용기(11)로부터 항상 유출되도록 흐르고 있다. 이 때문에, 용기(11) 내에는 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)로 채워진다.
본 실시예 1에 있어서는 파장 변환 장치(7a)는 상기와 같이 구성되어 있고, 비선형 광학 결정(2)의 파장이 변환될 광이 입사되는 입사 단면 및 파장이 변환된 광이 출사되는 출사 단면은 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)에 노출되어 있기 때문에, 레이저 빔의 파장 변환을 실행하여 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔의 조사를 받더라도 질산 세슘 등의 질산 화합물은 생성되지 않고, 질산 화합물에 의해 파장 변환 레이저 빔에 왜곡이 발생하지 않고 더욱이 출력이 저하되지 않기 때문에, 또한 파장 변환 장치(7a) 내에는 진공으로 되어 있지 않으므로, 용기에서 불순물이 발생하지 않고, 불순물이 비선형 광학 결정(2)이나 광학창에 부착되지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 기체(16)는 용기(11) 내로 유입되고, 용기(11)로부터 상시 유출되도록 흐르고 있으며, 유통하고 있기 때문에, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는기체(16)와 함께 배출된다. 따라서, 불순물이 비선형 광학 결정(2)이나 광학창(3a, 3b)에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 파장 변환 장치(7a)는 엄밀한 기밀 용기로 할 필요가 없고, 또 희가스, 산소, 탄산 가스 등을 소량 흘려보내는 것만으로 장기간 안정적으로 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있으므로, 파장 변환 장치를 저렴하게 제공할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 비선형 광학 결정(2)으로서는 세슘·리튬·보레이트(화학식: CsLiB6O10, 약칭: CLBO) 결정, 세슘·보레이트(화학식: CsB3O5,약칭: CBO) 결정 등의 세슘을 함유하는 결정이 적합하지만, 리튬·보레이트(화학식: LiB3O5, 약칭: LBO) 결정, 베타·바륨·보레이트(화학식: β-BaB2O4, 약칭: BBO), 가돌리늄·이트륨·칼슘·옥시보레이트(화학식: GdXY1-XCa4(BO3)3, 약칭: GdYCOB) 결정 등의 세슘을 함유하지 않는 결정이더라도 세슘 이외의 원소가 질소와 반응하여 질소 화합물을 형성할 가능성이 있으므로, 사용 가능하다.
또, 용기(11)로서 원주형인 것을 예로서 설명했지만, 어떠한 형태라도 좋고, 예를 들면 입방체 혹은 직방체 등이라도 좋다.
또, 마개(14a, 14b)로서 예를 들면 PT나사, O링 등에 의해 용기(11)에 직접 접합되는 것을 설명했지만, 그밖에 배관의 도중에 마련하는 것 등을 이용할 수 있다.
또, 상기 실시예 1에서는 마개(14a, 14b)를 열어 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)를 상시 흘려보내는 예에 대해서 설명했지만, 용기(11) 내를 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)로 채운 후, 마개(14a, 14b)를 닫아 기체(16)를 용기(11) 내에 밀봉하도록 하여, 즉 비선형 광학 결정을 봉지한 셀로 하여 사용하더라도 좋으며, 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과가 있다. 단, 이 경우에는 기체(16)가 유통하는 것에 따른 효과는 얻어지지 않는다.
(실시예 2)
도 3 및 도 4는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 2에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 도 3은 파장 변환 장치의 종단면도이며, 도 4는 파장 변환 장치의 횡단면도이다.
도 3 및 도 4에 있어서 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 11, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16은 상기 실시예 1에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 17c, 17d는 비선형 광학 결정(2)을 가열 소자(18) 상에 고정시키기 위한 고정 지그이다. 18은 전열 히터를 구비한 가열 소자이다. 19는 단열재이다. 7b는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다. 또, 도시는 되어 있지 않지만, 가열 소자(18) 내에는 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서가 마련되어 있고, 가열 소자(18) 및 온도 센서는 도시되어 있지 않은 전선을 통해 파장 변환 장치(7b) 외부의 온도 컨트롤러에 접속되어 있다.
가열 소자(18)는 온도 컨트롤러에 의해 온도 센서로부터의 신호에 따라 전열히터에 흐르는 전류를 제어받고, 100℃를 넘는 일정한 온도로 제어됨으로써, 고정 지그(17c, 17d) 및 비선형 광학 결정(2)의 온도를 100℃ 이상의 일정 온도로 유지한다.
레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 용기(11) 내로 입사하고, 비선형 광학 결정(2)에 의해서 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다.
본 실시예 2에 있어서는 파장 변환 장치(7b)는 상기와 같이 구성되어 있고, 비선형 광학 결정(2)은 100℃ 이상의 일정 온도로 유지되고 있다. 그 결과, 기체(16)에 미량의 수분이 함유되어 있는 경우라도 비선형 광학 결정(2)이 수분을 흡수하지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 비선형 광학 결정(2)의 파장이 변환될 광이 입사되는 입사 단면 및 파장이 변환된 광이 출사되는 출사 단면은 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)에 노출되어 있고, 레이저 빔의 파장 변환을 실행하여 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔의 조사를 받더라도 질산 세슘 등의 질산 화합물은 생성되지 않고, 또한 파장 변환 장치(7a) 내에는 진공으로 되어 있지 않으므로, 용기로부터 불순물이 발생하지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또, 파장 변환 장치(7b)는 진공 용기로 할 필요가 없으므로, 파장 변환 장치를 저렴하게 제공할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는 기체(16)와 함께 배출되므로, 불순물이 비선형 광학 결정(2)이나 광학창(3a, 3b)에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 용기(11)로서 원주형인 것을 예로서 설명했지만, 어떠한 형상이라도 좋으며, 예를 들면 입방체 혹은 직방체 등이라도 좋다.
또, 마개(14a, 14b)로서 예를 들면 PT나사, O링 등에 의해 용기(11)에 직접 접합되는 것을 설명했지만, 그밖에 배관의 도중에 마련하는 것 등을 이용할 수 있다.
또, 가열 소자(18)로서 전열 히터를 구비한 예를 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 펠티에 소자 등 가열할 수 있는 소자를 구비하고 있으면 좋다.
또, 상기 실시예 2에서는 마개(14a, 14b)를 열어 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)를 상시 흘려보내는 예에 대해서 설명했지만, 용기(11) 내를 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)로 채운 후, 마개(14a, 14b)를 닫아 기체(16)를 용기(11) 내에 밀봉하도록 하여 사용하더라도 좋으며, 상기 실시예 2와 마찬가지의 효과가 있다. 단, 이 경우에는 기체(16)가 유통하는 것에 따른 효과는 얻어지지 않는다.
(실시예 3)
도 5는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 3에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 장치의 종단면도이다.
도 5에 있어서, 2, 16, 17a, 17b는 상기 실시예 1에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 35는 용기 본체, 36a, 36b는 뚜껑, 37은 용기이다. 38a, 38b는 뚜껑(36a, 36b)에 뚫린 광이 통과하는 구멍이다. 13c는 용기 본체(35)에 뚫린 구멍이다. 14c는 마개이다. 15c는 배관이다. 7c는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다.
용기 본체(35)와 뚜껑(36a) 및 뚜껑(36b)으로 용기(37)를 구성하고, 뚜껑(36a) 및 뚜껑(36b)에는 각각 광이 통과하는 구멍(38a) 및 구멍(38b)이 뚫려 있다.
배관(15c)으로부터 마개(14c)를 통해, 용기 본체(35)에 마련된 구멍(13c)으로부터 용기(37) 내로 질소 이외의 기체가 주성분인 기체(16), 예를 들면 희가스, 산소 가스, 탄산 가스 등을 주체로 한 기체를 유입시킨다. 기체(16)는 용기(37) 내의 공기를 치환하여 용기(37) 내를 기체(16)로 채움과 동시에 구멍(38a, 38b)으로부터 배출된다.
이와 같이, 용기(37)는 반드시 기밀일 필요는 없고, 비선형 광학 결정(2)의 분위기가 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체로 되면 좋다. 또, 적어도 비선형 광학 결정(2)의 파장 변환된 광이 출사하는 면에 접하는 기체가 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체로 되면 좋으며, 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상기 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 가열 소자(18) 및 단열재(19)를구비하고, 비선형 광학 결정(2)을 100℃ 이상의 일정 온도로 유지하도록 하더라도 좋다.
또한, 지금까지의 실시예 1∼3에서는 비선형 광학 결정(2)의 분위기가 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체로 되도록 했지만, 적어도 공기보다도 질소 원소의 함유율이 작은 기체이면, 분위기가 공기인 경우에 비해 장기간 안정적으로 고출력인 파장 변환을 할 수가 있다. 단, 질소의 체적 함유율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 더 나아가서는 1% 이하인 것이 보다 바람직하다. 따라서, 비선형 광학 결정(2)을 배치한 용기 내로 흘려보내거나 또는 봉입하는 희가스, 산소 가스, 탄산 가스 등을 주체로 한 기체는 순도가 높은 기체가 아니더라도 좋으며, 그레이드가 낮은 저렴한 기체를 사용할 수 있다. 희가스, 산소 가스, 탄산 가스 등을 주체로 한 기체는 그들 가스의 체적 함유율이 예를 들면 50% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상, 더 나아가서는 99% 이상인 것이 보다 바람직하다.
(실시예 4)
도 6은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 4에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 장치의 종단면도이다.
도 6에 있어서 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 11, 12a, 12b, 17c, 17d, 18, 19는 상기 실시예 1 또는 2에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 13a, 13b, 13c, 13d는 용기(11)에 뚫린 구멍이다. 14a, 14b, 14c, 14d는 마개이다.15a, 15b, 15c, 15d는 배관이다. 16b는 성분에 질소 원소(N)를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체이다. 16a는 기체(16b)와는 다른 성분으로 이루어지는 기체이다. 7d는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다. 또한, 도 6에서는 명기하고 있지 않지만, 용기(11) 내에 있어서 비선형 광학 결정(2)의 파장 변환될 광이 입사되는 입사 단면에 접하는 공간과 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면에 접하는 공간은 예를 들면 격벽 등에 의해서 분리되어 있다.
비선형 광학 결정(2)은 파장 변환에 의해 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔을 발생하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되고, 고정 지그(17c, 17d)에 의해 용기(11) 상에 고정된다. 여기서는 비선형 광학 결정(2)은 CLBO 결정으로 이루어지고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 파장 266㎚의 자외 레이저 빔으로 변환하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되어 있다.
레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 용기(11) 내로 입사되고, 비선형 광학 결정(2)에 의해서 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다.
기체(16a)는 배관(15b)으로부터 마개(14b) 및 구멍(13b)을 통과하여 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 공간으로 들어가고, 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 분위기를 기체(16a)의 분위기로 하며, 구멍(13a), 마개(14a), 배관(15a)을 통과하여 용기(11) 밖으로 배출된다. 또, 기체(16b)는 배관(15c)으로부터 마개(14c), 구멍(13c)을 통과하여 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 접하는 공간으로 들어가고, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 접하는 분위기를 기체(16b)의 분위기로 하며,구멍(13d), 마개(14d), 배관(15d)을 통과하여 용기(11) 밖으로 배출된다.
본 실시예 4에 있어서는 파장 변환 장치(7d)는 상기와 같이 구성되어 있고, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면은 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16b)에 노출되어 있는 것에 의해서, 레이저 빔의 파장 변환을 실행하여 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔의 조사를 받더라도, 질산 세슘 등의 질산 화합물은 생성되지 않고, 질산 화합물에 의해 파장 변환 레이저 빔에 왜곡이 발생하거나 출력이 저하되지 않기 때문에, 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 장기간 안정적으로 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 분위기와 출사 단면에 접하는 분위기를 다른 성분의 기체(16a)와 기체(16b)로 했으므로, 파장이 변환될 광 즉 파장 변환의 기본파로 되는 입사 레이저 빔에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정(2)과 분위기의 상호 작용 및, 파장 변환된 광 즉 파장 변환 레이저 빔에 의해서 발생하는 비선형 광학 결정(2)과 분위기의 상호 작용을 각각 개별적으로 효율이 좋게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또, 파장 변환 장치(7d)는 진공 용기로 할 필요가 없으므로, 용기로부터 불순물이 발생되지 않으며, 또 파장 변환 장치를 보다 저렴하게 제공할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또, 기체(16a)는 용기(11) 내의 비선형 광학 결정(2)의 파장 변환될 광이 입사하는 입사 단면에 접하는 공간에 유입된 후, 이 공간으로부터 유출되도록 흘려보내져 유통하고 있으므로, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는 기체(16a)와 함께배출된다. 또, 기체(16b)는 용기(11) 내의 비선형 광학 결정(2)의 파장 변환될 광이 출사하는 출사 단면에 접하는 공간으로 유입된 후, 이 공간으로부터 유출되도록 흘려보내져 유통하고 있으므로, 가령 불순물이 발생하더라도 유통하는 기체(16b)와 함께 배출된다. 따라서, 불순물이 비선형 광학 결정(2)이나 광학창(3a, 3b)에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 가열 소자(18) 및 단열재(19)를 구비하고 있고, 비선형 광학 결정(2)을 100℃ 이상의 일정 온도로 유지함으로써, 기체(16a, 16b)에 미량의 수분이 함유되어 있는 경우라도 수분을 흡수하지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 가열 소자(18) 및 단열재(19)는 반드시 구비하지 않더라도 좋다.
또한, 본 실시예 4에서 이용되는 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체로서는 적어도 공기보다도 질소 원소의 함유율이 작은 기체이면, 분위기가 공기인 것에 비해 장기간 안정적으로 고출력인 파장 변환을 할 수 있는 것이 얻어진다. 단, 질소의 체적 함유율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 더 나아가서는 1% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명자들은 CLBO 결정을 이용한 파장 변환 특성의 열화 원인을 알아보기 위해서, 더욱더 시험을 실행했다. 예를 들면, 실시예 2에서 설명한 파장 변환 장치(7b)를 이용하고, 비선형 광학 결정(2)으로서 CLBO 결정을 이용하고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 CLBO 결정에 입사시키고, 파장 266㎚의 자외 레이저 빔으로 변환할 때, 기체(16)로서 산소 가스(체적 함유율: 99.7%)를 이용하고, CLBO 결정을산소(O2) 분위기 중에 배치하여 100시간 연속 자외 레이저 빔 발생 시험을 실행한 경우에는 CLBO 결정의 파장 532㎚의 레이저 빔 입사 단면에는 시험 개시전과 변화가 없었지만, CLBO 결정의 파장 266㎚ 자외 레이저 빔 출사 단면의 레이저 빔 통과 부분에 변색이 보인 경우가 있었으나, 이 출사 단면의 레이저 빔 통과 부분 이외에는 변화가 없고, 출력은 20W를 유지할 수 있었다. 또, 기체(16)로서 아르곤 가스(체적 함유율: 99.9%)를 사용하고, CLBO 결정을 아르곤 가스(Ar) 분위기중에 배치하여 자외 레이저 빔 발생 시험을 실행한 경우에는 CLBO 결정의 파장 532㎚의 레이저 빔 입사 단면의 레이저 빔 통과 부분에 변색이 보였지만, CLBO 결정의 파장 266㎚ 자외 레이저 빔 출사 단면은 시험 개시전과 변화가 없는 경우가 있었다.
따라서, 비선형 광학 결정(2)으로서 CLBO 결정을 이용하는 경우, CLBO 결정의 파장 266㎚ 자외 레이저 빔 출사 단면에 접하는 분위기를 공기보다도 질소 원소의 함유율이 작은 기체이고 또한 산소 이외의 기체 예를 들면 아르곤 가스(Ar)를 주체로 하는 기체의 분위기로 하고, 파장 532㎚의 레이저 빔 입사 단면에 접하는 분위기를 아르곤 가스 이외의 기체 예를 들면 산소 가스(O2)를 주체로 하는 기체나 공기 등의 분위기로 함으로써, 비선형 광학 결정(2)과 분위기의 상호 작용을 보다 확실하게 방지할 수 있으므로, 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 보다 장기간 보다 안정적으로 발생할 수 있다.
또한, 비선형 광학 결정(2)으로서는 세슘·리튬·보레이트(화학식: CsLiB6O10, 약칭: CLBO) 결정, 세슘·보레이트(화학식: CsB3O5, 약칭: CBO) 결정 등의 세슘을 함유하는 결정이 적합하지만, 리튬·보레이트(화학식: LiB3O5, 약칭: LBO) 결정, 베타·바륨·보레이트(화학식:β-BaB2O4, 약칭: BBO), 가돌리늄·이트륨·칼슘·옥시보레이트(화학식: GdxY1-xCa4(BO3)3, 약칭: GdYCOB) 결정 등의 세슘을 함유하지 않는 결정이더라도 세슘 이외의 원소가 질소와 반응하여 질소 화합물을 형성할 가능성이 있으므로, 사용 가능하다.
또, 상기 실시예 4에서는 마개(14a, 14b, 14c, 14d)를 열어 기체(16a, 16b)를 상시 흘려보내는 예에 대해서 설명했지만, 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 공간 및 출사 단면에 접하는 공간을 각각 기체(16a) 및 기체(16b)로 채운 후, 마개(14a, 14b, 14c, 14d)를 닫아 기체(16a) 및 기체(16b)를 용기(11) 내의 각각의 공간에 밀봉하도록 해서, 즉 비선형 광학 결정(2)을봉지한 셀로 하여 사용하더라도 좋으며, 상기 실시예 4와 마찬가지의 효과가 있다. 단, 이 경우에는 기체(16a, 16b)가 유통하는 것에 따른 효과는 얻어지지 않는다.
(실시예 5)
도 7은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 5에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 장치의 종단면도이다.
도 7에 있어서, 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a,15b, 16, 17c, 17d, 18, 19는 상기 실시예 1, 2에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 4c는 O링이다. 11a는 용기이다. 11b는 용기(11a)의 뚜껑이다. 45는 단열재(19)를 고정시키기 위한 고정 지그이다. 46은 비선형 광학 결정(2)의 입사광에 대한 각도를 조정하는 수단에 상당하는 각도 조정기이다. 47은 비선형 광학 결정(2)에 있어서의 입사광의 통과 위치를 조정하는 수단에 상당하는 위치 조정기이다. 7e는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다.
용기(11a)에 광학창(3a, 3b), O링(4a, 4b) 및 마개(14a, 14b)를 부착하고 뚜껑(11b)을 연 상태에서, 광학창(3a, 3b)을 통해 비선형 광학 결정(2)에 레이저 빔을 통과시키면서 각도 조정기(46)에 의해 비선형 광학 결정(2)의 레이저 빔에 대한 각도를 조정하고, 위치 조정기(47)에 의해 비선형 광학 결정(2)의 레이저 빔 통과 위치를 조정함으로써, 비선형 광학 결정(2)에 의해 발생하는 파장 변환 레이저 빔의 출력이 원하는 출력이 되도록 조정한 후, 뚜껑(11b)을 닫음으로써, 용기(11a)를 기밀하게 유지한다. 그 후, 성분에 질소 원소(N)를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)를 흘려보내어, 용기(11a) 내에는 성분에 질소 원소(N)를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)에 의해 채워진다.
본 실시예 5에 있어서는 파장 변환 장치(7e)는 상기와 같이 구성되어 있고, 각도 조정기(46) 및 위치 조정기(47)를 구비했으므로, 예를 들면 실시예 4에서 설명한 바와 같이 기체(16)로서 산소 가스나 아르곤 가스를 주체로 하는 기체를 이용하여 장시간 고출력으로 동작시킨 경우에, 비선형 광학 결정(2)인 CLBO 결정의 레이저 빔 출사 단면이나 입사 단면의 레이저 빔 통과 부분에 변색이 발생하는 일이있지만, 이러한 경우에 위치 조정기(47)에 의해 비선형 광학 결정(2)의 레이저 빔 통과부를 변색이 없는 곳으로 비켜 놓고, 각도 조정기(46)에 의해 비선형 광학 결정(2)의 각도를 조정함으로써, 파장 변환 레이저 빔의 출력을 비선형 광학 결정(2)의 레이저 빔 통과부가 열화하기 전의 출력으로 복원할 수 있고, 실질적으로 비선형 광학 결정(2)의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 비선형 광학 결정(2)은 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체(16)에 노출되어 있기 때문에, 레이저 빔의 파장 변환을 실행하여, 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔의 조사를 받더라도 질산 세슘 등의 질산 화합물은 생성되지 않고, 또 파장 변환 장치(7e) 내는 진공으로 되어 있지 않으므로, 용기에서 불순물이 발생하지 않으며, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 가열 소자(18) 및 단열재(19)를 구비하고 있고, 비선형 광학 결정(2)을 100℃ 이상의 일정 온도로 유지함으로써, 기체(16)에 미량의 수분이 포함되어 있는 경우라도 비선형 광학 결정(2)이 수분을 흡수하지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 상기 실시예 5에서는 실시예 2에서 설명한 것과 마찬가지의 파장 변환 장치에 각도 조정기(46) 및 위치 조정기(47)를 구비한 경우에 대해서 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니며, 실시예 1, 3 또는 4에서 설명한 것과 마찬가지의파장 변환 장치에 각도 조정기(46) 및 위치 조정기(47)를 구비하더라도 좋고, 이 경우에도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시예 6)
도 8은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 6에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 장치의 종단면도이다.
도 8에 있어서, 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 11, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17c, 17d, 18, 19는 상기 실시예 4에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 13e, 13f는 용기(11)에 뚫린 구멍이다. 14e, 14f는 마개이다. 15e, 15f는 배관이다. 15g는 배관으로서, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단에 상당한다. 배관(15g)은 기체(16b)를 용기(11) 내에 넣는 구멍(13e)에 연결되고, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 부근에 연장하여 배치되어 있다. 또, 구멍(13f)은 비선형 광학 결정(2)을 사이에 두고 배관(15g)과 대향하는 위치에 마련되어 있다. 7f는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다. 또한, 도 8에서는 명기하고 있지 않지만, 용기(11) 내에 있어서 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 공간과 출사 단면에 접하는 공간은 예를 들면 격벽 등에 의해서 분리되어 있는 것은 실시예 4의 경우와 마찬가지이다.
비선형 광학 결정(2)은 파장 변환에 의해 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔을 발생하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되고, 고정 지그(17c, 17d)에 의해 용기(11) 상에 고정된다. 여기서는 비선형 광학 결정(2)은 CLBO 결정으로 이루어지고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 파장 266㎚의 자외 레이저 빔으로 변환하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되어 있다.
레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 용기(11) 내로 입사되고, 비선형 광학 결정(2)에 의해서 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다.
기체(16a)는 배관(15b)으로부터 마개(14b) 및 구멍(13b)을 통과하여 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 공간으로 들어가고, 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 분위기를 기체(16a)의 분위기로 하고, 구멍(13a), 마개(14a), 배관(15a)을 통과하여 용기(11)밖으로 배출된다.
기체(16b)는 소정의 유량(예를 들면 유량 0.1리터/분)이며, 배관(15e)으로부터 마개(14e), 구멍(13e), 배관(15g)을 통과하여 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 부근으로 유입되고, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 접하는 분위기를 기체(16b)의 분위기로 하고, 구멍(13f), 마개(14f), 배관(15f)을 통과하여 용기(11) 밖으로 배출된다. 기체(16b)의 유량은 예를 들면, 도면에는 기재하고 있지 않은 가스 봄베로부터, 도면에는 기재하고 있지 않은 유량 조정 밸브, 더 나아가서는 도면에는 기재하고 있지 않은 유량계를 통해 배관(15e)에 연결되고, 유량 조정 밸브의 조정에 의해 조정되고, 유량계에 의해 측정된다.
본 실시예 6에 있어서는 파장 변환 장치(7f)는 상기와 같이 구성되어 있고, 실시예 4에서 설명한 것과 마찬가지의 효과가 얻어지는 것에 부가해서, 이하와 같은 효과도 얻어진다.
즉, 기체(16b)를 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 근방에 유입시키도록 했으므로, 가령 용기(11) 내의 구성재 등에서 불순물이 발생하더라도, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에는 금방 유입한 신선한 기체(16b)가 공급되기 때문에, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 부착되는 것을 방지하고, 더 나아가서는 광학창(3b)의 비선형 광학 결정(2)에 가까운 부분에 부착되는 것도 방지하여, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 높아진다. 또, 비선형 광학 결정(2)을 사이에 두고 기체(16b)의 용기(11) 내로의 유입구인 배관(15g)과 대향하는 위치에, 구멍(13f)을 마련했으므로, 가령 용기(11) 내의 구성재 등에서 불순물이 발생하더라도, 용기(11) 내부로부터 불순물을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면이나 광학창(3b)에 부착되는 것을 방지하여, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 보다 높아진다.
또, 상기 실시예 6에서는 기체(16b)를 유량 0.1리터/분만큼 흘려보내는 예에 대해서 설명했지만, 유량을 1리터/분, 더 나아가서는 10리터/분으로 증가시킴으로써, 가령 용기(11) 내의 구성재 등에서 불순물이 발생하더라도, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면이나 광학창(3b)의 비선형 광학 결정(2)에 가까운 부분에 부착되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있어, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 더 높아진다.
또, 상기 실시예 6에서는 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면측에만 기체(16b)를 비선형 광학 결정(2)의 단면 부근으로 유입시키고, 유입구(15g)와 대향하는 구멍(13f)으로부터 효율적으로 배출하도록 구성했지만, 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면측에도 마찬가지의 구성을 마련함으로써, 가령 용기(11) 내의 구성 부재 등에서 불순물이 발생하더라도, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면이나 광학창(3a)의 비선형 광학 결정(2)에 가까운 부분에 부착되는 것을 방지하여, 보다 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 더 높아진다.
또한, 상기 실시예 6에서는 기체(16)를 용기(11) 내에서 비선형 광학 결정(2)의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단으로서 배관(15g)을 이용한 경우에 대해서 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 용기(11)의 내벽을 비선형 광학 결정(2)의 단면 근방에까지 도달하도록 구성하고, 배관(15g)을 이용하지 않고서 구멍(13b, 13e)으로부터 직접 비선형 광학 결정(2)의 단면 근방으로 기체(16)를 공급하더라도 좋으며, 상기 실시예 6과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시예 7)
상기 실시예 6에서는 실시예 4에서 설명한 바와 같은 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 분위기와 출사 단면에 접하는 분위기를 다른 성분의 기체(16a)와 기체(16b)로 하여 파장을 변환하는 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치에 있어서, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를, 비선형 광학 결정(2)의 입사단면 또는 출사 단면의 근방으로 공급한 후 배출하는 경우에 대해서 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 실시예 1∼3이나 실시예 5에서 설명한 바와 같은 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면에 접하는 분위기와 출사 단면에 접하는 분위기를 동일한 성분의 기체(16)로 하여 파장 변환하는 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치에 있어서, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체(16)를 비선형 광학 결정의 입사 단면 또는 출사 단면의 근방으로 공급한 후 배출하도록 하더라도 좋다.
도 9는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 7에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 장치의 종단면도이다.
도 9에 있어서 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16, 17c, 17d, 18, 19는 상기 실시예 1, 2에서 설명한 것과 동일한 것으로서, 동일한 작용을 한다. 또, 15g는 상기 실시예 6에서 설명한 것과 마찬가지로 배관이며, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체(16)를 비선형 광학 결정의 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단에 상당한다. 7g는 파장 변환 장치 전체를 나타낸다.
레이저 빔은 입력측의 광학창(3a)으로부터 용기(11) 내로 입사되고, 비선형 광학 결정(2)에 의해서 파장 변환된 후, 출력측의 광학창(3b)으로부터 출사된다.
기체(16)는 소정의 유량(예를 들면 유량 0.1리터/분)이며, 배관(15b)으로부터 마개(14b) 및 구멍(13b), 그리고 구멍(13b)에 연결된 배관(15g)을 통과하여 용기(11) 내에 있어서의 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 부근으로 유입되고, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 접하는 분위기를 기체(16)의 분위기로 하고, 구멍(13a), 마개(14a), 배관(15a)을 통과하여 용기(11)밖으로 배출된다. 기체(16)의 유량은 예를 들면 도면에는 기재하고 있지 않은 가스 봄베로부터, 도면에는 기재하고 있지 않은 유량 조정 밸브, 또 도면에는 기재하고 있지 않은 유량계를 통해 배관(15b)에 연결되고, 유량 조정 밸브의 조정에 의해 조정되며, 유량계에 의해 측정된다.
본 실시예 7에 있어서는 파장 변환 장치(7g)는 상기와 같이 구성되어 있고, 실시예 2에서 설명한 것과 마찬가지의 효과가 얻어지는 것에 더하여, 이하와 같은 효과도 얻어진다.
즉, 기체(16)를 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 근방에 유입시키도록 했으므로, 가령 용기(11) 내의 구성 부재 등에서 불순물이 발생하더라도, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에는 금방 유입한 신선한 기체(16)가 공급되기 때문에, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면에 부착되는 것을 방지하고, 더 나아가서는 광학창(3b)의 비선형 광학 결정(2)에 가까운 부분에 부착되는 것도 방지하여, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 높아진다.
또, 상기 실시예 7에서는 기체(16b)를 유량 0.1리터/분만큼 흘려보내는 예에 대해서 설명했지만, 유량을 1리터/분, 더 나아가서는 10리터/분으로 증가시킴으로써, 가령 용기(11) 내의 구성 부재 등에서 불순물이 발생하더라도, 불순물이 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면이나 광학창(3b)의 비선형 광학 결정(2)에 가까운 부분에 부착되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있어, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과가 더 높아진다.
또, 상기 실시예 7에서는 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면의 근방으로 기체(16)를 공급하도록 구성했지만, 비선형 광학 결정(2)의 출사 단면 및 입사 단면의 양쪽으로 기체(16)를 공급하도록 구성하더라도 좋다.
또한, 상기 실시예 7에서는 실시예 2에서 설명한 것과 마찬가지의 파장 변환 장치에, 기체(16)를 용기(11) 내에서 비선형 광학 결정(2)의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단(배관(15g))을 구비한 경우에 대해서 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니고, 실시예 1, 3 또는 4에서 설명한 것과 마찬가지의 파장 변환 장치에, 기체(16)를 용기(11) 내에서 비선형 광학 결정(2)의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단(배관(15g))을 구비하더라도 좋으며, 이 경우에도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상기 실시예 7에서는 기체(16)를 용기(11) 내에서 비선형 광학 결정(2)의 입사 단면 또는 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단으로서 배관(15g)을 이용한 경우에 대해서 설명했지만 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 용기(11)의 내벽을 비선형 광학 결정(2)의 단면의 근방에까지 닿도록 구성하고, 배관(15g)을 이용하지 않고서 구멍(13b, 13e)으로부터 직접 비선형 광학 결정(2)의 단면 근방으로 기체(16)를 공급하더라도 좋고, 상기 실시예 7과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시예 8)
도 10은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 8에 따른 파장 변환 레이저 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 파장 변환 레이저 장치의 종단면도이다.
도 10에 있어서, 2는 비선형 광학 결정이다. 7a는 상기 실시예 1에서 설명한 파장 변환 장치이다. 20은 네오디뮴·야그(Nd:YAG) 레이저의 제 2 고조파인 파장 532㎚의 레이저 빔을 발생하는 레이저 장치이다. 21은 레이저 장치(20)로부터 출사되는 파장 532㎚의 레이저 빔이다. 21a는 파장 532㎚의 레이저 빔(21)의 일부가 비선형 광학 결정(2)에 의해 파장 266㎚로 파장 변환된 레이저 빔이다. 22는 파장 266㎚의 레이저 빔을 투과하고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 반사하는 코팅이 실시된 파장 선택경이다. 21b는 파장 266㎚의 자외 레이저 빔이다. 23은 베이스대(基台)이다. 24는 베이스대(23) 상에 파장 변환 장치(7a)를 고정시키기 위한 고정대이다. 25는 파장 선택경(22)을 베이스대(23) 상에 고정시키기 위한 고정 지그이다. 26은 파장 변환 레이저 장치 전체를 나타낸다.
비선형 광학 결정(2)은 예를 들면 세슘·리튬·보레이트{화학식: CsLiB6O10, 약칭: CLBO) 결정, 세슘·보레이트(화학식: CsB3O5, 약칭: CBO) 결정, 리튬·보레이트(화학식: LiB3O5, 약칭: LBO) 결정, 베타·바륨·보레이트(화학식:β-BaB2O4, 약칭: BBO), 가돌리늄·이트륨·칼슘·옥시보레이트(화학식: GdXY1-XCa4(BO3)3, 약칭: GdYCOB) 결정 등으로 이루어지고, 파장 변환에 의해 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔을 발생하기 위한 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되어 있고, 고정 지그(17a, 17b)에 의해 용기(11) 상에 고정되어 있다. 여기서는 비선형 광학 결정(2)은 CLBO 결정으로 이루어지고, 파장 532㎚의 레이저 빔을 파장 266㎚의 자외 레이저 빔으로 변환하기 위한 타입 1 위상 정합 각도로 양단면이 절단, 연마되어 있다.
레이저 장치(20)로부터 출사된 파장 532㎚의 레이저 빔(21)은 파장 변환 장치(7a)에 입사되고, 비선형 광학 결정(2)에 의해 그의 일부가 파장 266㎚로 파장 변환되고, 레이저 빔(21a)으로 된다. 레이저 빔(21a)은 파장 선택경(22)에 파장 266㎚ 성분만이 투과되고, 파장 532㎚ 성분이 반사됨으로써, 파장 266㎚의 자외 레이저 빔(21b)으로 된다.
본 실시예 8에 있어서는 파장 변환 레이저 장치는 상기와 같이 구성되어 있고, 비선형 광학 결정(2)은 성분에 질소 원소를 함유하지 않거나 혹은 질소 원소가 적은 기체에 노출되어 있다. 그 결과, 파장 변환에 의해 파장 400㎚ 이하의 자외 레이저 빔의 조사를 받더라도 질산 세슘 등의 질산 화합물은 생성되지 않기 때문에, 장기간 안정적으로 고품질이고 또한 고출력인 파장 변환 레이저 빔을 발생할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또, 파장 변환 장치(7a)는 진공 용기로 할 필요가 없으므로, 용기로부터 불순물이 발생하지 않고, 또 파장 변환 레이저 장치를 저렴하게 제공할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예 8에서는 실시예 1에서 설명한 파장 변환 장치(7a)를 이용하는 예에 대해서 설명했지만, 실시예 2∼실시예 7에서 설명한 것 중의 어떠한 파장 변환 장치(7b∼7g)를 이용하더라도 좋고, 상기 실시예 8과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예 8에서는 네오디뮴·야그(Nd:YAG, 화학식 Nd:Y3Aℓ5O12) 레이저의 제 2 고조파인 파장 532㎚의 레이저 빔을 발생하는 레이저 장치(20)를 광원으로서 이용하는 예에 대해서 설명했지만, 광원의 파장은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 이테르븀·야그(Yb:YAG, 화학식 Yb:Y3Aℓ5O12), 네오디뮴·일프(Nd:YLF, 화학식 Nd:LiYF4), 네오디뮴·와이브이오포(Nd:YVO4), 티탄·사파이어(Ti:Aℓ2O3)의 기본파, 제 2 고조파 등이라도 좋고, 상기 실시예 8과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 9)
도 11은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 9에 따른 레이저 가공기를 설명하기 위한 도면으로서, 보다 구체적으로는 레이저 가공기의 종단면도이다.
도 11에 있어서, 26은 실시예 8에서 설명한 파장 변환 레이저 장치이다. 27은 갈바노 미러(galbano mirror)이다. 28은 파장 변환 레이저 장치(26)로부터 출사된 파장 266㎚의 자외 레이저 빔(21b)에 대한 각도를 가변으로 갈바노 미러(27)를 고정시키는 갈바노미러 고정 지그이다. 29는 fθ 렌즈이다. 30은 fθ 렌즈 고정 지그이다. 31은 미러 렌즈 고정 지그이다. 32는 프린트 기판, 그린 시트 등의 가공물이며, 여기서는 유리 에폭시 프린트 기판이다. 33은 가공기 베이스대이다.34는 갈바노 미러(27), 갈바노 미러 고정 지그(28), fθ 렌즈(29), fθ 렌즈 고정 지그(30), 미러 렌즈 고정 지그(31), 가공기 베이스대(33)로 이루어지는 가공기이다.
갈바노 미러(27)는 갈바노 미러 고정 지그(28)에 의해 미러 렌즈 고정 지그(31)에 고정되고, 가공기 베이스대(33) 상에 고정된다. fθ 렌즈(29)는 fθ 렌즈 고정 지그(30)에 의해 미러 렌즈 고정 지그(31)에 고정되고, 가공기 베이스대(33) 상에 고정된다.
파장 변환 레이저 장치(26)에서 발생된 파장 변환 레이저 빔(21b)은 갈바노 미러(27)에 입사되고, 갈바노 미러(27)에 의해 그의 진행 방향이 가변적으로 변경된다. 진행 방향이 변경된 파장 변환 레이저 빔(21b)은 fθ 렌즈(29)에 입사되고, 가공물(32) 상에 집광된다. 집광된 파장 변환 레이저 빔(21b)은 가공물(32)에 구멍을 뚫는다.
본 실시예 9에 있어서는 레이저 가공기는 상기와 같이 구성되어 있고, 파장 변환 장치(26)는 장기간 안정적으로 파장 변환 레이저 빔(21b)을 발생할 수 있기 때문에, 장기간 안정적으로 정밀도 좋게 균일한 가공을 할 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 품질이 좋은 프린트 기판의 제조 방법을 제공한다. 또한, 파장 변환 장치(7a)는 진공 용기로 할 필요가 없으므로, 레이저 가공기를 저렴하게 제공할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 도 11에서는 갈바노 미러(27)를 마련하여 파장 변환 레이저 빔(21b)의 진행 방향을 가변적으로 변경하는 것을 설명했지만, 베이스대(33) 상에 XY 스테이지 등의 가공물(32)을 이동시키는 가동대를 구비하더라도 좋고, 또 갈바노 미러(27)와 가동대의 양쪽을 구비하더라도 좋다.
또, fθ 렌즈(29)를 마련하는 것을 설명했지만, 평면 볼록 렌즈, 양면 볼록 렌즈 등을 마련하더라도 좋다.
또한, 상기 실시예 9에 있어서는 유리 에폭시 프린트 기판으로 이루어지는 가공물(32)에 구멍을 뚫는 가공의 예에 대해서 설명했지만, 가공물(32)은 그 밖의 재질의 프린트 기판, 그린 시트, 전자부품, 금속, 유리 등 가공 대상으로 되는 것이면 어떠한 것이라도 좋고, 또 가공에 대해서도 절단, 용접, 형조, 마킹, 형성 등 어떠한 가공이더라도 좋으며, 상기 실시예 9와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 가공물(32)을 광 파이버로 하고, 광 파이버에 주기적 굴절율 변화를 일으키게 하는 파이버 그레이팅 작성 가공을 실행하는 경우, 파장 변환 레이저 장치(26)는 장기간 안정적으로 왜곡이 없는 고품질의 파장 변환 레이저 빔(21b)을 발생할 수 있기 때문에, 장기간 안정적으로 정밀도 좋게 균일한 가공을 할 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 품질이 좋은 파이버 그레이팅의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 파장 변환 방법 및 파장 변환 장치는 예를 들면 파장 변환 레이저 장치에 이용할 수 있고, 또 이 파장 변환 레이저 장치를 이용하여 레이저 가공기를 구성할 수 있다. 이러한 레이저 가공기는 장기간 안정적으로 정밀도 좋게 균일한 가공을 할 수 있으므로, 예를 들면 프린트 기판의 제조나 파이버 그레이팅의 제조 등 각종 가공에 있어서 유리하게 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 광을 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 방법에 있어서,
    상기 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하여 파장 변환하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사되는 입사 단면 및 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면을 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 덮어 파장 변환하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사되는 입사 단면에 접하는 분위기와 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면에 접하는 분위기를 서로 다른 성분의 기체로 하여 파장 변환하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 유통시키는 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를, 비선형 광학 결정의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급한 후 배출하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체는 질소 원소를 함유하는 가스의 체적 함유율이 10% 이하의 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    비선형 광학 결정이 세슘을 함유하는 결정인 것을 특징으로 하는 파장 변환방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기체가 희가스, 산소 가스 또는 탄산 가스 중의 어느 하나를 주체로 하는 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기로 되는 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가 아르곤 가스를 주체로 하는 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 방법.
  10. 광을 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 장치에 있어서,
    상기 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    평균 파워 5W 이상의 파장 변환된 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 파장변환 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사되는 입사 단면 및 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면을 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 덮는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 파장 변환될 광이 입사되는 입사 단면에 접하는 분위기와 파장 변환된 광이 출사되는 출사 단면에 접하는 분위기를 서로 다른 성분의 기체로 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 유통시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    일부에 입사광 및 출사광을 통과시키는 창 또는 개구를 마련한 용기 내에 비선형 광학 결정을 배치하고, 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체를 상기 용기 내에서 비선형 광학 결정의 적어도 출사 단면의 근방으로 공급하는 수단과, 상기 공급된 기체를 상기 용기로부터 배출하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체는 질소 원소를 함유하는 가스의 체적 함유율이 10% 이하의 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    비선형 광학 결정이 세슘을 함유하는 결정인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가 희가스, 산소 가스 또는 탄산 가스 중의 어느 하나를 주체로 하는 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    비선형 광학 결정의 광이 출사되는 면에 접하는 분위기로 되는 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체가 아르곤 가스를 주체로 하는 기체인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
  20. 가공기를 구비하고, 가공 광원으로서 파장 변환의 광원으로 되는 레이저 장치와, 비선형 광학 결정의 파장 변환된 광이 출사되는 면에 접하는 분위기를 질소 원소의 함유율이 공기보다도 작은 기체로 하는 수단을 구비하고, 상기 레이저 장치로부터의 레이저광을 상기 비선형 광학 결정에 투과시켜 파장 변환하는 파장 변환 장치를 갖는 파장 변환 레이저 장치를 구비한 레이저 가공기.
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