KR20110132249A - Adjusting device of polarization azimuthal angle and laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 가공에 이용하는 레이저 광의 편광 방위각을 조정하는 편광 방위각 조정 장치 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a polarization azimuth adjustment device and a laser processing device for adjusting the polarization azimuth angle of laser light used for laser processing.
프린트 기판 등의 피가공물에 천공 가공을 실시하는 레이저 가공 장치의 생산성을 향상시키는 방법으로서, 레이저 발진기에서 생성된 1개의 레이저 광을 복수로 분할해, 복수 구멍을 동시에 천공 가공하는 방법이 있다. 이 방법에서는, 분할된 레이저 광의 각각의 에너지가 균등하지 않은 경우, 가공 구멍 지름 등의 가공 품질에 차이가 생겨 버린다.As a method of improving the productivity of a laser processing apparatus which performs a punching process on a to-be-processed object, such as a printed board, there exists a method of dividing one laser beam produced | generated by the laser oscillator into plurality, and simultaneously punching a plurality of holes. In this method, when the energy of each divided laser beam is not equal, a difference occurs in the processing quality such as the processing hole diameter.
이 때문에, 특허 문헌 1에 기재의 방법에서는, 분광용 편광자보다도 광로 상류에, 광 축을 중심으로 회전 조정 기구를 가진 편광 방위각 조정용 편광자를 마련하고 있다. 그리고, 투과하는 P파의 편광 방위각을 조정함으로써, 에너지를 균등하게 분할하고 있다. 에너지를 분할시킬 때에는, 분광용 편광자에 대해서 편광 방향 P파 성분과 편광 방향 S파 성분을 균등하게 가지는 레이저 광을 입사시킴으로써, 분광용 편광자를 투과하는 광을 P파 성분과, 분광용 편광자를 반사하는 S파 성분으로 균등하게 분할할 수 있다.
For this reason, in the method of
[특허문헌 1] 국제공개 제2003/082510호
[Patent Document 1] International Publication No. 2003/082510
그렇지만, 상기 종래의 기술에서는, 편광 방위각 조정용 편광자를 투과하는 P파 성분을 광로 하류로 전파하고 있다. 이 때문에, 편광자에 입사하는 레이저 광의 파워(power)가 높으면 편광자의 기판 재료의 열 렌즈 효과에 의해서 레이저 광의 빔(beam) 지름이 변화해, 열렌즈 효과가 발생하고 있지 않는 경우와 비교해서 마스크를 투과하는 레이저 광의 에너지 강도가 고르지 못하게 된다. 이것에 의해, 피가공물의 가공 품질이 열화 또는 불안정하게 된다고 하는 문제가 있었다. 또, 편광 방위각 조정시에 편광자를 회전 조정했을 경우, 광의 굴절로부터 광축 중심에 약간의 어긋남이 생겨, 피가공물의 가공 품질이 열화하는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.However, in the said prior art, the P wave component which permeate | transmits the polarization azimuth for polarization azimuth propagates downstream of an optical path. Therefore, when the power of the laser light incident on the polarizer is high, the beam diameter of the laser light is changed by the thermal lens effect of the substrate material of the polarizer, and the mask is compared with the case where the thermal lens effect does not occur. The energy intensity of the transmitted laser light is uneven. Thereby, there existed a problem that the processing quality of a to-be-processed object will deteriorate or become unstable. Moreover, when rotating and adjusting a polarizer at the time of polarization azimuth adjustment, there existed a problem that the slight deviation may arise in the optical axis center from the refraction of light, and the processing quality of a to-be-processed object may deteriorate.
본 발명은, 상기 문제점들을 감안하여 이루어진 것으로서, 피가공물로의 안정된 레이저 가공을 용이하게 실시할 수 있는 편광 방위각 조정 장치 및 레이저 가공 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of the said problem, and an object of this invention is to obtain the polarization azimuth adjustment apparatus and laser processing apparatus which can implement the stable laser processing to a to-be-processed object easily.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 입사해서 오는 레이저 광의 P파 편광 성분을 투과시킴과 아울러, 상기 레이저 광의 S파 편광 성분을 반사하는 편광자와, 상기 편광자에서 반사된 상기 레이저 광의 S파 편광 성분을 반사하여 광로의 하류측으로 안내하는 적어도 2개의 반사 광학 소자를 가지며 아울러 상기 P파 편광 성분을 흡수하고 또한 상기 S파 편광 성분을 광로의 하류측으로 출사하는 광학 유닛을 구비하며, 상기 광학 유닛은, 상기 광학 유닛으로의 상기 레이저 광의 입사광축과 상기 광학 유닛으로부터의 상기 레이저 광의 출사광축이 동축(同軸)이며 한편 상기 광학 유닛을 상기 입사광축을 중심으로하여 회전시켰을 경우에 상기 입사광축 및 상기 출사광축의 광축 방향이 유지되도록, 상기 편광자와 상기 반사 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject and achieve the objective, this invention is a polarizer which permeate | transmits the P-wave polarization component of the incident laser beam, and reflects the S-wave polarization component of the said laser beam, and the said light reflected by the said polarizer And an optical unit having at least two reflective optical elements for reflecting the S-wave polarization component of the laser light and guiding it to the downstream side of the optical path, and absorbing the P-wave polarization component and emitting the S-wave polarization component to the downstream side of the optical path. The optical unit is characterized in that when the incident optical axis of the laser light to the optical unit and the output optical axis of the laser light from the optical unit are coaxial, and the optical unit is rotated about the incident optical axis, The polarizer and the reflective optical element so that the incident optical axis and the optical axis direction of the exiting optical axis are maintained; It is characterized in that it is disposed.
본 발명에 의하면, 레이저 광의 입사광축과 출사광축이 동축(同軸)인 광학 유닛으로부터, 편광자에서 반사된 S파 편광 성분을 출사하므로, 피가공물로의 안정된 레이저 가공을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 발휘한다.
According to the present invention, since the S-wave polarization component reflected by the polarizer is emitted from the optical unit where the incident light beam and the outgoing light axis of the laser light are coaxial, it is possible to easily perform stable laser processing on the workpiece. It is effective.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 관한 편광 방위각 조정 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 편광자와 편광 방위각의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 레이저 광이 편광자를 투과했을 경우의 열렌즈 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 P파 편광 성분을 출사하는 편광 방위각 조정 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention.
It is a figure which shows schematic structure of the polarization azimuth adjustment apparatus which concerns on embodiment.
3 is a diagram for explaining the relationship between the polarizer and the polarization azimuth angle.
4 is a diagram for explaining a thermal lens phenomenon when laser light passes through a polarizer.
It is a figure which shows schematic structure of the polarization azimuth adjustment apparatus which radiates a P wave polarization component.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 편광 방위각 조정 장치 및 레이저 가공 장치를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the polarization azimuth adjustment apparatus and laser processing apparatus which concern on embodiment of this invention are demonstrated in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
실시의 형태.Embodiment.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치(100)는, 편광 빔 스플리터(7)에 의해서 1개의 레이저 광(2)을 2개의 레이저 광(8A, 8B)으로 분광하고, 2개의 레이저 광(8A, 8B)을 각각 독립적으로 주사함으로써, 2개의 피가공물(13A, 13B)를 동시에 천공 가공하는 장치이다. 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(100)에는, 편광 빔 스플리터(7)보다도 광로 상류에 편광자와 반사 미러(반사 광학 소자)를 포함하여 구성되는 편광 방위각 조정 장치(30, 편광 방위각을 조정하기 위한 수단)가 배치되어 있다. 그리고, 편광 방위각 조정 장치(30)의 편광자에서 반사한 S파 편광 성분(후술의 S파 편광 성분(S1))을 광로 하류로 안내하는 것으로, 레이저 광(2)을 편광 빔 스플리터(7)로 안내하고 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. The
레이저 가공 장치(10)는, 레이저 발진기(1), 편광 방위각 조정 장치(30, 광학 유닛), 마스크(4, 빔 마스크), 빔 가변부(5), 반사 미러(6), 편광 빔 스플리터(7, 분광부), 갈바노 스캐너(galvano scanner, 10Ax, 10Ay, 10Bx, 10By), fθ 렌즈(11A, 11B), XY 테이블(12A, 12B)을 가지고 있다.The laser processing apparatus 10 includes a
레이저 발진기(1)는 직선 편광의 레이저 광(2)을 펄스파로서 출사하는 장치이다. 레이저 발진기(1)로부터 출사된 레이저 광(2)은 반사 미러(6)를 통하여 편광 방위각 조정 장치(30)로 안내된다. 반사 미러(6)는 레이저 광(2)이나 레이저 광(8A, 8B)을 반사해 광로 하류로 안내하는 미러이다. 반사 미러(6)는 레이저 가공 장치(100) 내의 광로 상의 여러 위치에 배치되어 있다.The
편광 방위각 조정 장치(30)는 편광 방위각을 조정하는 장치이다. 편광 방위각 조정 장치(30)로는, 편광 방위각(2a, 편광 방향)의 레이저 광(2)이 입사되고, 편광 방위각 조정 장치(30)로부터는 편광 방위각(2b)의 레이저 광(2)이 출사된다. 편광 방위각 조정 장치(30)는 입사한 레이저 광(2)과 동축(同軸) 방향으로 레이저 광(2)을 출사한다.The polarization
본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)는 레이저 광(2)의 편광자(14)에서 반사하는 S파 편광 성분(S1)을 출사함과 아울러 편광자(14)에서 투과하는 P파 편광 성분(P1)을 흡수하고 있다. 게다가, 편광 방위각 조정 장치(30) 내의 편광자 및 반사 미러 등을 1개의 광학 유닛으로 구성해 두고, 이 광학 유닛을 레이저 광(2)의 광축(입사광축 및 출사광축)을 중심으로 회전할 수 있도록 레이저 가공 장치(100) 내에 설치해 둔다. 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 출사된 레이저 광(2)은 반사 미러(6)를 통하여 빔 가변부(5)로 안내된다.In the present embodiment, the polarization
빔 가변부(5)는 레이저 광(2)을 원하는 빔 지름으로 가변시키는 장치이다. 빔 가변부(5)에서 빔계(beam系)가 변화된 레이저 광(2)은 마스크(4)로 안내된다. 마스크(4)는 가공 구멍을 원하는 크기, 형상으로 가공하기 위해서, 입사하는 레이저 광(2)으로부터 필요한 부분의 레이저 광(2)을 잘라낸다. 마스크(4)에서 정형된 레이저 광(2)은 반사 미러(6)를 통하여 편광 빔 스플리터(7)로 안내된다.The
편광 빔 스플리터(7, 분광용 편광 빔 스플리터)는 빔 모양의 1개의 레이저 광(2)을 2개의 레이저 광(8A, 8B)으로 분광하는 빔 스플리터 등의 편광자이다. 편광 빔 스플리터(7)는 레이저 광(2)의 P파 성분을 투과시키고, S파 성분을 반사하는 성질을 가지고 있다.The polarizing beam splitter 7 (a polarizing beam splitter for spectroscopy) is a polarizer such as a beam splitter for spectroscopy one beam of
편광 빔 스플리터(7)를 투과한 일측의 레이저 광(8A)은 편광 방위각(9A)의 레이저 광(8A)으로서 XY 테이블(12A) 상의 피가공물(13A)로 안내되는 레이저 광이다. 또, 편광 빔 스플리터(7)에서 반사한 타측의 레이저 광(8B)은 편광 방위각(9B)의 레이저 광(8B)으로서 XY테이블(12B) 상의 피가공물(13B)로 안내되는 레이저 광이다. 편광 빔 스플리터(7)에서 분광된 레이저 광(8A)은 반사 미러(6)를 통하여 갈바노 스캐너(10Ax, 10Ay)로 안내된다. 또, 편광 빔 스플리터(7)에서 분광된 레이저 광(8B)은 반사 미러(6)를 통하여 갈바노 스캐너(10Bx, 10By)로 안내된다.The
갈바노 스캐너(10Ax)는 피가공물(13A)에 대한 레이저 광(8A)의 조사 위치를 X방향으로 이동시키고, 갈바노 스캐너(10Ay)는 피가공물(13A)에 대한 레이저 광(8A)의 조사 위치를 Y방향으로 이동시킨다. 또, 갈바노 스캐너(10Bx)는 피가공물(13B)에 대한 레이저 광(8B)의 조사 위치를 X방향으로 이동시키고, 갈바노 스캐너(10By)는 피가공물(13B)에 대한 레이저 광(8B)의 조사 위치를 Y방향으로 이동시킨다. 갈바노 스캐너(10Ax)와 갈바노 스캐너(10Ay)에서 2축 방향으로 주사된 레이저 광(8A)은 fθ렌즈(11A)로 안내된다. 또, 갈바노 스캐너(10Bx)와 갈바노 스캐너(10By)에서 2축 방향으로 주사된 레이저 광(8B)은 fθ렌즈(11B)로 안내된다.The galvano scanner 10Ax moves the irradiation position of the
fθ렌즈(11A, 11B)는 각각 레이저 광(8A, 8B)을 XY 테이블(12A, 12B) 상에 놓여진 피가공물(13A, 13B)에 집광시키는 렌즈이다. XY 테이블(12A, 12B)은 가공 워크(work) 등의 피가공물(13A, 13B)이 놓이고, 또한, X방향과 Y방향의 2축 방향으로 이동한다.The
다음에, 편광 방위각 조정 장치(30)에 대해서 설명한다. 도 2는 실시 형태에 관한 편광 방위각 조정 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 또, 도 3은 편광자와 편광 방위각의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 편광자(14)의 단면도를 나타내고 있다. 편광 방위각 조정 장치(30)는 편광자(14)와, 복수매의 반사 미러(도 2에서는, 반사 미러(15)가 2매인 경우를 도시)와, 댐퍼(16)를 가지고 있으며, 이것들이 케이스(35) 내에 격납되고 있다.Next, the polarization
편광자(14)는 입사한 레이저 광(2)의 편광 방위각(2c)의 성분(P파 편광 성분)을 투과시키고, 편광 방위각(2b)의 성분(S파 편광 성분)을 반사하는 성질을 가지고 있다. 따라서, 편광자(14)에 입사하는 레이저 광(2)의 편광 방위각이 편광 방위각(2b)과 동일하면 레이저 광(2)을 모두 반사하고, 편광자(14)에 입사하는 레이저 광의 편광 방위각이 편광 방위각(2c)과 동일하면 레이저 광(2)을 모두 투과시킨다.The
편광자(14)로는 편광 방위각(2a)을 가진 직선 편광의 레이저 광(2)이 레이저 발진기(1)로부터 입사된다. 편광자(14)는 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S1)을 반사해 광로 하류측으로 안내한다. 또, 편광자(14)는 레이저 광(2)의 P파 편광 성분 (P1)을 투과시켜 댐퍼(16)로 안내한다. 편광 방위각 조정 장치(30)는 편광자(14)에서 반사하는 S파 편광 성분(S1)을 레이저 가공 장치(100)의 광로 하류로 전파시킨다.As the
반사 미러(15)는 편광자(14)에서 반사된 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S1)을 반사해 편광 방위각 조정 장치(30)의 출사 측으로 안내하는 미러이다. 반사 미러(15)는 편광 방위각 조정 장치(30)에 입사해 온 레이저 광(2)의 광축과 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 출사되는 레이저 광(2)의 광축이 동축(同軸)이 되도록 배치되어 있다. 댐퍼(16)는 편광자(14)를 투과한 레이저 광(2)의 P파 편광 성분 (P1)을 받아 들인다. 또, 광학 유닛이라해도 케이스(35)는 레이저 광(2)의 광축(레이저 가공 장치(100)로의 입사축 및 출사축)을 중심으로 회전할 수 있도록 레이저 가공 장치(100)에 대해서 회전 자유자재로 장착되어 있다.The
다음에, 레이저 가공 장치(100)의 동작 처리 순서에 대해서 설명한다. 레이저 발진기(1)로부터 안내되어 오는 편광 방위각(2a)의 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S1)은 편광자(14)에서 반사되어 편광 방위각(2a)과는 다른 편광 방위각(2b)으로 편광 방위각이 바뀌어져 마스크(4)로 안내된다. 또, 레이저 광(2)의 P파 편광 성분(P1)은 편광자(14)를 투과한 후 댐퍼(16)에 흡수된다.Next, the operation processing procedure of the
마스크(4)에서는 레이저 광(2)의 원하는 부분만을 투과시키는 것에 의해서, 레이저 광(2)을 레이저 가공에 적절한 빔 모드 형상으로 정형한다. 마스크(4)에서 정형된 레이저 광(2)은 1 ~ 복수매의 반사 미러(6)에서 반사되어 편광 빔 스플리터(7)로 안내된다.In the
편광 빔 스플리터(7)에서는 레이저 광(2)의 P파 편광 성분이 편광 빔 스플리터(7)를 투과해 레이저 광(8A)으로서 출사되고, 레이저 광(2)의 S파 편광 성분이 편광 빔 스플리터(7)에서 반사해 레이저 광(8B)으로서 출사된다. 2개의 피가공물(13A, 13B)의 가공 구멍 품질에 차이를 발생시키지 않도록 하기 위해서는, 레이저 광(8A)의 에너지와 레이저 광(8B)의 에너지가 동일할 것이 필요하다.In the polarization beam splitter 7, the P-wave polarization component of the
이에, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 출사하는 레이저 광(2)의 편광 방위각(2b)이 편광 빔 스플리터(7)에 대해서 45°의 편광 방위각이 되도록, 편광 방위각 조정 장치(30)를 광축 방향으로 회전 조정해 둔다. 다시 말하면, 편광 빔 스플리터(7)로 입사하는 레이저 광(2)의 S파 편광 성분과 P파 편광 성분이 동일한 크기가 되도록, 편광 방위각 조정 장치(30)에서 레이저 광(2)의 편향 각도(2b)를 조정해 둔다. 이것에 의해, 레이저 광(8A)의 에너지와 레이저 광(8B)의 에너지를 동일하게 하는 것이 가능해진다.Thus, in the present embodiment, the polarization azimuth adjustment device so that the
또, 본 실시 형태에서는, 편광자(14)를 투과하는 P파 편광 성분(P1)을 광로 하류로 안내하는 것이 아니라, 편광자(14)에서 반사한 S파 편광 성분(S1)을 광로 하류로 안내하고 있다. 이 때문에, 편광자(14)의 기판 재료에 의한 투과열의 열렌즈 효과의 영향을 받지않고, 안정된 가공 품질을 제공하는 것이 가능해진다. 열렌즈 효과는, 편광자(14)의 기판 재료(예를 들면, ZnSe 기판) 내를 높은 파워의 레이저 광이 투과했을 경우에, 기판 재료가 국소적으로 온도 상승함으로써 편광자(14)의 굴절률 분포가 생겨, 이것에 의해 편광자(14)가 렌즈의 작용을 하는 현상이다.Moreover, in this embodiment, instead of guiding P-wave polarization component P1 which permeate | transmits polarizer 14 to an optical path downstream, S wave polarization component S1 which reflected from
도 4는 편광자를 투과하는 P파 성분을 광로 하류로 안내한 경우의 열렌즈 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)에서는, 열렌즈 현상이 발생하고 있지 않는 경우의 레이저 빔 강도 분포를 나타내고 있다. 또, 도 4의 (b)에서는, 열렌즈 현상이 발생했을 경우의 레이저 빔 강도 분포를 나타내고 있다.4 is a diagram for explaining a thermal lens phenomenon when the P wave component passing through the polarizer is guided downstream of the optical path. In FIG. 4A, the laser beam intensity distribution when no thermal lens phenomenon occurs is illustrated. In addition, in FIG.4 (b), the laser beam intensity distribution in case a thermal lens phenomenon generate | occur | produces is shown.
열렌즈 현상이 발생하고 있지 않는 경우, 레이저 발진기(1)로부터 출사된 레이저 광은 레이저 빔 강도 분포(A1)를 가지고 있다. 또, 열렌즈 현상이 발생하고 있는 경우, 레이저 발진기(1)로부터 출사된 레이저 광은 레이저 빔 강도 분포(B1)를 가지고 있다. 레이저 빔 강도 분포(B1)는 레이저 빔 강도 분포(A1)와 동일한 강도 분포를 가진 레이저 광이다.When no thermal lens phenomenon occurs, the laser light emitted from the
그리고, 레이저 발진기(1)로부터의 레이저 광은 레이저 광의 P파 편광 성분 (P1)이 편광자(17)를 투과한다. 여기에서의 편광자(17)는 예를 들면 편광 방위각 조정 장치(30)와 같은 위치에 배치되어 있다. 이 때, 열렌즈 현상이 발생하고 있지 않으면, 레이저 빔 강도 분포(A1)의 레이저 광은 편광자(17)를 투과함으로써, 레이저 빔 강도 분포(A2)의 레이저 광이 된다. 또, 열렌즈 현상이 발생하고 있으면, 레이저 빔 강도 분포(B1)의 레이저 광은, 편광자(17)를 투과함으로써, 레이저 빔 강도 분포(A2)와는 다른 레이저 빔 강도 분포(B2)의 레이저 광이 된다.The laser beam from the
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 편광자(17)에 열렌즈 현상이 발생했을 경우, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 편광자(17)에 열렌즈 현상이 발생하고 있지 않는 경우와 비교해서, 마스크(4)에 있어서의 레이저 광의 빔 지름이 바뀌어 버린다. 열렌즈 현상의 정도는 편광자(17)에 입사되는 레이저 광의 파워에 의존하므로, 열렌즈 현상이 발생했을 경우와 발생하지 않는 경우에, 마스크(4)를 투과하는 레이저 광의 빔 에너지가 변화한다. 이 때문에, 열렌즈 현상이 발생했을 경우와 발생하지 않는 경우에, 피가공물에 도달하는 레이저 광의 에너지에 차이가 발생한다. 구체적으로는, 열렌즈 현상이 발생하고 있지 않는 경우는, 레이저 빔 강도 분포(A3)의 레이저 광이 광로 하류로 안내된다. 또, 열렌즈 현상이 발생하고 있는 경우는, 레이저 빔 강도 분포(A3)와는 다른 레이저 빔 강도 분포(B3)의 레이저 광이 광로 하류로 안내된다. 이 결과, 열렌즈 현상이 발생했을 경우와 발생하지 않는 경우에, 피가공물의 가공구멍의 품질에 차이가 발생한다.As shown in FIG. 4B, when the thermal lens phenomenon occurs in the
한편, 본 실시 형태에서는, 편광자(14)에서 반사하는 S파 편광 성분(S1)을 광로 하류로 안내하므로, 편광자(14, 기판 재료)의 열렌즈 현상의 영향을 받지 않고, 안정된 가공 품질의 가공 구멍을 피가공물(13A, 13B)에 형성하는 것이 가능해진다.On the other hand, in the present embodiment, since the S-wave polarization component S1 reflected by the
편광 방위각 조정 장치(30)에서는, 입사하는 레이저 광(2) 가운데 편광자(14)에서 투과하는 P파 편광 성분(P1)을 댐퍼(16)에 흡수시키고 있으므로, P파 편광 성분(P1)은 에너지 손실이 된다. 편광 빔 스플리터(7)로부터 출사하는 레이저 광(8A)과 레이저 광(8B)의 에너지가 동일해지도록, 편광 방위각 조정 장치(30)를 회전 조정한 후의 편광 방위각(2b)과 편광 방위각 조정 장치(30)에 입사하는 레이저 광(2)의 편광 방위각(2a)과 동일하면, 편광자(14)에서 레이저 광(2)이 전부 반사되어, 댐퍼에서 흡수되지 않기 때문에, 에너지 손실은 없고 광로 하류로 레이저 광(2)이 안내된다. 이 때문에, 편광 방위각(2a)와 편광 방위각(2b)이 거의 같아지도록, 편광 방위각 조정 장치(30)보다도 광로 상류의 1 ~ 복수의 반사 미러(6)를 배치해 두면, 에너지 손실을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 편광 빔 스플리터(7)로 입사하는 레이저 광(2)의 S파 편광 성분과 P파 편광 성분이 동일한 크기가 되는 편광 방위각(2b)에서 레이저 광(2)을 출사하도록 편광 방위각 조정 장치(30)를 회전시킴과 아울러, 편광 방위각(2a)이 편광 방위각(2b)에 가까워지도록 편광 방위각 조정 장치(30)보다도 광로 상류의 반사 미러(6)를 배치해 둔다In the polarization azimuth adjusting
또, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)에서, 편광 방위각 조정 장치(30)에 입사하는 레이저 광(2)과 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 출사되는 레이저 광(2)이 동축(同軸)이 되도록 편광자(14) 및 반사 미러(15)를 배치하고 있다. 다시 말하면, 편광 방위각 조정 장치(30, 광학 유닛)를 입사광축을 중심으로하여 회전시켰을 경우에 입사광축 및 출사광축의 광축 방향이 회전 전 그대로 유지되도록, 편광자(14) 및 반사 미러(15)가 배치되어 있다. 이것에 의해, 편광 방위각 조정 장치(30)를 회전 조정했을 경우라도 광축에 어긋남이 생기지 않기 때문에, 가공 품질이 열화하지 않는다.In the present embodiment, in the polarization
이와 같이, 편광 방위각 조정 장치(30)에 입사하는 레이저 광(2) 중 편광자(14)에서 반사하는 S파 편광 성분(S1)을 광로 하류로 전파시키므로, 편광자(14)의 열렌즈 현상의 영향을 받지 않고 안정된 레이저 가공을 실시하는 것이 가능해진다. 또, 1개의 편광자(14)와 적어도 2개의 광학 소자(15, 반사 미러)를, 편광 방위각 조정 장치(30)로의 입사광축과 출사광축이 동축(同軸)이 되도록 광학 유닛을 구성하고 있으므로, 편광 방위각을 조정하기 위해서 광축 중심으로 광학 유닛을 회전 조정해도 광축에 어긋남이 생기지 않는다. 이 때문에, 안정된 레이저 가공을 실시하는 것이 가능해진다.In this way, the S-wave polarization component S1 reflected by the
또한, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)를 레이저 광(2)을 2개로 분광하고, 2개의 XY 테이블(12A, 12 B) 상에서 동시에 2개의 피가공물(13A, 13B)의 가공을 실시하는 레이저 가공 장치(100)에 적용하는 경우에 대해서 설명했지만, 편광 방위각 조정 장치(30)를 다른 구성을 가진 레이저 가공 장치에 적용해도 좋다.In addition, in this embodiment, the polarization
예를 들면, 레이저 광(2)을 2개로 분광하고, 2개의 XY 테이블(12A, 12B) 상에서 동시에 2개의 피가공물(13A, 13B)의 가공을 실시하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태는 이 구성으로 한정되지 않는다.For example, although the case where two
예를 들면, 레이저 광(2)을 3개 이상으로 분광하고, 3개 이상의 XY 테이블 상에서 동시에 3개 이상의 피가공물을 동시에 레이저 가공하는 레이저 가공 장치에 편광 방위각 조정 장치(30)을 적용해도 좋다.For example, the polarization
또, 1개의 XY 테이블에 복수의 피가공물을 놓고, 아울러, 레이저 광(2)을 복수로 분광해 각 피가공물을 동시에 레이저 가공하는 레이저 가공 장치에 편광 방위각 조정 장치(30)를 적용해도 좋다.Moreover, you may apply the polarization
또, 1개의 구동계에 복수의 XY 테이블을 설치하고, 아울러, 레이저 광(2)을 복수로 분광해, 각 XY 테이블 상에 놓인 피가공물을 동시에 레이저 가공하는 레이저 가공 장치에 편광 방위각 조정 장치(30)를 적용해도 좋다.In addition, a plurality of XY tables are provided in one drive system, and the polarization
또, 1개의 XY 테이블에 1개의 피가공물을 놓고, 아울러, 레이저 광(2)을 복수로 분광해, 복수의 레이저 빔에 의해서 피가공물의 복수 개소를 동시에 레이저 가공하는 레이저 가공 장치에 편광 방위각 조정 장치(30)를 적용해도 좋다.In addition, one workpiece is placed on one XY table, and at the same time, the
또, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)의 각 구성요소(편광자(14), 반사 미러(15), 댐퍼(16))가 케이스(35) 내에 격납되고 있는 경우에 대해서 설명했지만, 편광 방위각 조정 장치(30)의 각 구성요소는 케이스(35) 내에 격납할 필요는 없다. 편광 방위각 조정 장치(30)의 각 구성요소를 케이스(35) 내에 격납하지 않는 경우라도, 각 구성요소를 접속함으로써 1개의 광학 유닛으로 구성해 둔다. 그리고, 광학 유닛을 레이저 광(2)의 광축을 중심으로 회전할 수 있도록 레이저 가공 장치(100) 내에 설치해 둔다.In addition, in this embodiment, the case where each component (
또, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30) 내에 반사 미러(15)가 2매 배치되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 편광 방위각 조정 장치(30) 내에 배치하는 반사 미러(15)의 매수는 3매 이상이어도 좋다. 이 경우도, 편광 방위각 조정 장치(30)에 입사하는 레이저 광(2)과 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 출사하는 레이저 광(2)이 동축(同軸)이 되도록 반사 미러(15)를 배치해 둔다. 또, 편광 방위각 조정 장치(30)는, 도 1에 도시된 위치에 배치하는 경우에 한정하지 않고, 편광 빔 스플리터(7) 보다도 전단(광로 상류측)이면, 어느 위치에 배치해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the case where two reflection mirrors 15 were arrange | positioned in the polarization
또, 본 실시 형태에서는, 광학 유닛마다 편광자(14)와 반사 미러(15)를 회전시키는 경우에 대해서 설명했지만, 편광자(14)와 반사 미러(15)를 독립해서 회전시켜도 좋다. 이 경우도, 편광자(14) 및 반사 미러(15)를 회전시키는 편광 방위각 조정 장치(30)로의 입사광축과 출사광축과의 광축이 동축(同軸)이 되도록 편광자(14)와 반사 미러(15)를 회전시킨다.Moreover, in this embodiment, although the case where the
또, 본 실시 형태에서는, 편광 방위각 조정 장치(30)로부터 편광자(14)를 반사하는 S파 편광 성분을 출사시켰지만, 편광자의 투과열렌즈에 의한 영향이 없는 경우, 편광자(14)를 투과하는 P파 편광 성분을 출사시켜도 좋다. 도 5는 편광자를 투과하는 P파 편광 성분을 출사하는 편광 방위각 조정 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 5의 각 구성요소 중 도 2에 도시한 편광 방위각 조정 장치(30)와 동일 기능을 달성하는 구성요소에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.Moreover, in this embodiment, although the S-wave polarization component which reflects the
편광 방위각 조정 장치(31)는 편광자(14)와, 복수매의 반사 미러(도 5에서는, 2매의 반사 미러(15)를 도시)와, 댐퍼(16)를 가지고 있고, 이들이 케이스(35) 내에 격납되어 있다.The polarization
편광자(14)는 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S2)을 반사해 댐퍼(16)로 안내한다. 또, 편광자(14)는 레이저 광(2)의 P파 편광 성분(P2)을 투과시켜 광로 하류측으로 안내한다. 반사 미러(15)는 편광자(14)를 투과한 레이저 광(2)의 P파 편광 성분(P2)을 반사해 편광 방위각 조정 장치(31)의 출사 측으로 안내한다. 반사 미러(15)는 편광 방위각 조정 장치(31)에 입사해 온 레이저 광(2)의 광축과 편광 방위각 조정 장치(31)로부터 출사되는 레이저 광(2)의 광축이 동축(同軸)이 되도록 배치되어 있다. 댐퍼(16)는 편광자(14)에서 반사한 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S2)을 받아 들인다. 이 구성에 의해, 편광 방위각 조정 장치(31)는 편광 방위각 조정 장치(30)와 마찬가지로, 레이저 광(8A)의 에너지와 레이저 광(8B)의 에너지가 동일해지도록 레이저 광(2)을 출사한다. 이것에 의해, 편광 방위각 조정 장치(31)로부터 P파 편광 성분(P2)을 출사하는 경우에, 편광 방위각을 조정하기 위해서 광축 중심으로 광학 유닛을 회전 조정해도 광축에 어긋남이 생기지 않는다.The
이와 같이 실시 형태에 의하면, 편광 방위각 조정 장치(30)에 의해서 레이저 광(2)의 S파 편광 성분(S1)을 광로 하류로 안내하고 있으므로, 편광자(14)의 열렌즈 현상에 의한 영향을 받지 않고 레이저 가공을 실시하는 것이 가능해진다. 또, 편광 방위각 조정 장치(30)를 1개의 광학 유닛으로 구성해, 레이저 광의 광축 방향으로 회전 자유자재로 장착되고 있으므로, 레이저 광(2)의 광축 방향을 바꾸는 일 없이 편광 방위각을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 피가공물(13A, 13B)로의 안정된 레이저 가공을 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
Thus, according to embodiment, since the S-wave polarization component S1 of the
이상과 같이, 본 발명에 관한 편광 방위각 조정 장치 및 레이저 가공 장치는 레이저 가공에 이용하는 레이저 광의 편광 방위각의 조정에 적합하고 있다.
As described above, the polarization azimuth adjustment device and the laser processing device according to the present invention are suitable for the adjustment of the polarization azimuth angle of laser light used for laser processing.
1 레이저 발진기 2, 8A, 8B 레이저 광
2a ~ 2c, 9A, 9B 편광 방위각 4 마스크
6 반사 미러 7 편광 빔 스플리터
12A, 12B XY테이블 13A, 13B 피가공물
14 편광자 15 반사 미러
16 댐퍼 30, 31 편광 방위각 조정 장치
35 케이스 100 레이저 가공 장치1
2a to 2c, 9A, 9B polarized
6 reflective mirrors 7 polarized beam splitter
12A, 12B XY Table 13A, 13B Workpiece
14
16
35
Claims (4)
상기 편광자에서 반사된 상기 레이저 광의 S파 편광 성분을 반사하여 광로의 하류측으로 안내하는 적어도 2개의 반사 광학 소자를 가지며 아울러,
상기 P파 편광 성분을 흡수하고 또한 상기 S파 편광 성분을 광로의 하류측으로 출사하는 광학 유닛을 구비하며,
상기 광학 유닛은 상기 광학 유닛으로의 상기 레이저 광의 입사광축과 상기 광학 유닛으로부터의 상기 레이저 광의 출사광축이 동축(同軸)이며 또한 상기 광학 유닛을 상기 입사광축을 중심으로하여 회전시켰을 경우에 상기 입사광축 및 상기 출사광축의 광축 방향이 유지되도록, 상기 편광자와 상기 반사 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 방위각 조정 장치.A polarizer that transmits the P-wave polarization component of the incident laser light and reflects the S-wave polarization component of the laser light,
Having at least two reflective optical elements for reflecting the S-wave polarization component of the laser light reflected by the polarizer and guiding it downstream of the optical path,
An optical unit that absorbs the P-wave polarization component and emits the S-wave polarization component downstream of the optical path,
The optical unit has the incident optical axis when the incident optical axis of the laser light to the optical unit and the output optical axis of the laser light from the optical unit are coaxial and rotated about the incident optical axis. And the polarizer and the reflective optical element are arranged such that the direction of the optical axis of the emission optical axis is maintained.
상기 레이저 광을 출사하는 광원으로부터 상기 피가공물까지의 광로 상에, 상기 레이저 광의 편광 방위각을 조정함과 아울러 상기 P파 편광 성분을 흡수하고 또한 상기 S파 편광 성분을 광로의 하류측으로 출사하는 광학 유닛을 구비하며,
상기 광학 유닛은,
입사해 오는 레이저 광의 P파 편광 성분을 투과시킴과 아울러, 상기 레이저 광의 S파 편광 성분을 반사하는 편광자와,
상기 편광자에서 반사된 상기 레이저 광의 S파 편광 성분을 반사하여 광로의 하류측으로 안내하는 적어도 2개의 반사 광학 소자를 가지며 아울러,
상기 광학 유닛으로의 상기 레이저 광의 입사광축과 상기 광학 유닛으로부터의 상기 레이저 광의 출사광축이 동축(同軸)이며 또한 상기 광학 유닛을 상기 입사광축을 중심으로하여 회전시켰을 경우에 상기 입사광축 및 상기 출사광축의 광축 방향이 유지되도록, 상기 편광자와 상기 반사 광학 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.In the laser processing apparatus which emits a laser beam and laser-processes a workpiece,
An optical unit for adjusting the polarization azimuth angle of the laser light, absorbing the P-wave polarization component and emitting the S-wave polarization component downstream of the optical path on the optical path from the light source for emitting the laser light to the workpiece. Equipped with
The optical unit,
A polarizer that transmits the P-wave polarization component of the incident laser light and reflects the S-wave polarization component of the laser light,
Having at least two reflective optical elements for reflecting the S-wave polarization component of the laser light reflected by the polarizer and guiding it downstream of the optical path,
The incident optical axis and the exiting optical axis when the incident optical axis of the laser light to the optical unit and the output optical axis of the laser light from the optical unit are coaxial and rotated about the incident optical axis The polarizer and the reflective optical element are disposed so that the optical axis direction of the laser beam is maintained.
상기 광학 유닛으로부터 상기 피가공물까지의 광로 상에, 상기 레이저 광을 2개의 레이저 광으로 분광하는 분광부를 더 가지며,
상기 광학 유닛은 상기 광학 유닛으로부터 출사하는 레이저 광의 편향 각도가 상기 분광부에 대해서 45°의 편광 방위각이 되도록 상기 입사광축을 중심으로하여 회전되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to claim 2,
On the optical path from the optical unit to the workpiece further has a spectroscopic section for spectroscopy of the laser light into two laser lights,
And the optical unit is rotated about the incident optical axis such that the deflection angle of the laser light emitted from the optical unit is a polarization azimuth angle of 45 ° with respect to the spectroscopic portion.
상기 편광자를 투과한 상기 레이저 광의 P파 편광 성분을 반사하여 광로의 하류측으로 안내하는 적어도 2개의 반사 광학 소자를 가지며 아울러,
상기 S파 편광 성분을 흡수하고 또한 상기 P파 편광 성분을 광로 하류측으로 출사하는 광학 유닛을 구비하며,
상기 광학 유닛은 상기 광학 유닛으로의 상기 레이저 광의 입사광축과 상기 광학 유닛으로부터의 상기 레이저 광의 출사광축이 동축(同軸)이며 또한 상기 광학 유닛을 상기 입사광축을 중심으로하여 회전시켰을 경우에 상기 입사광축 및 상기 출사광축의 광축 방향이 유지되도록, 상기 편광자와 상기 반사 광학 소자가 배치되어 있는 것 특징으로 하는 편광 방위각 조정 장치.A polarizer that transmits the P-wave polarization component of the incident laser light and reflects the S-wave polarization component of the laser light,
Having at least two reflective optical elements for reflecting the P-wave polarization component of the laser light transmitted through the polarizer and guiding it downstream of the optical path,
An optical unit for absorbing the S-wave polarization component and emitting the P-wave polarization component to an optical path downstream;
The optical unit has the incident optical axis when the incident optical axis of the laser light to the optical unit and the output optical axis of the laser light from the optical unit are coaxial and rotated about the incident optical axis. And the polarizer and the reflective optical element are arranged so that the direction of the optical axis of the exiting optical axis is maintained.
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CN102267010A (en) | 2011-12-07 |
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