KR20220148158A - Beam splitter and split ratio adjustment method - Google Patents
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Abstract
편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 경로 상에, 레이저빔의 전반방향으로 차례로 제1 반사경, 제2 반사경, 및 제3 반사경이 배치되어 있다. 제1 반사경으로의 입사광의 편광면과, 제1 반사경에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로 틸트조정 가능하게 제1 반사경이 제1 조정기구에 지지되어 있다. 제1 조정기구에 의하여 제1 반사경의 자세를 변화시켰을 때에, 제1 반사경의 반사광이 제2 반사경에 입사되는 상태, 및 제2 반사경의 반사광이 제3 반사경에 입사되는 상태를 유지시키는 방향으로 이동 가능하게 또한 틸트조정 가능하게 제2 반사경이 제2 조정기구에 지지되어 있다. 레이저빔의 광로에 삽입되는 광학부품의 개수를 증가시키지 않고, 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 미세조정하는 것이 가능하게 된다.On the path of the laser beam incident on the polarizing beam splitter, a first reflecting mirror, a second reflecting mirror, and a third reflecting mirror are sequentially disposed in the forward direction of the laser beam. The first reflecting mirror is supported by the first adjusting mechanism so as to be tilt-adjustable in a direction for changing the angle between the polarization plane of the light incident on the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light reflected by the first reflecting mirror. When the posture of the first reflecting mirror is changed by the first adjusting mechanism, the state in which the reflected light of the first reflecting mirror is incident on the second reflecting mirror and the state in which the reflected light of the second reflecting mirror is incident on the third reflecting mirror is maintained. A second reflecting mirror is supported by the second adjusting mechanism so that it is possible and tilt-adjustable. It becomes possible to fine-tune the polarization direction of the laser beam incident on the polarization beam splitter without increasing the number of optical components inserted into the optical path of the laser beam.
Description
본 발명은, 레이저빔을 분기시키는 빔분기장치 및 분기비 조정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beam splitter for splitting a laser beam and a method for adjusting a branch ratio.
레이저가공의 효율을 높이기 위하여, 레이저발진기로부터 출력된 펄스레이저빔의 1개의 펄스로부터 2개의 펄스를 잘라내어 2개의 레이저빔으로 가공을 행하는 2축 레이저가공장치가 공지이다(예를 들면, 하기의 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 개시된 레이저가공장치에 있어서는, 펄스레이저빔의 1개의 펄스가, 음향광학소자에 의하여 시간축 상에서 2개의 펄스로 분리되어, 2개의 펄스가 각각 상이한 광로를 전반(傳搬)한다. 음향광학소자는, 1개의 펄스로부터 가공용의 펄스를 잘라내는 기능과, 1개의 광로를 2개의 광로로 분기시키는 기능을 갖는다.In order to increase the efficiency of laser processing, a biaxial laser processing apparatus that cuts out two pulses from one pulse of a pulsed laser beam output from a laser oscillator and performs processing with two laser beams is known (for example, the following patent See document 1). In the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, one pulse of a pulsed laser beam is divided into two pulses on a time axis by an acoustooptic element, and the two pulses propagate through different optical paths, respectively. The acousto-optical element has a function of cutting out a processing pulse from one pulse, and a function of branching one optical path into two optical paths.
음향광학소자에 의하여 분기된 2개의 광로가 이루는 각도는 작다. 이 때문에, 분기 후의 2개의 광로에 배치해야 할 광학부품이 공간적으로 간섭하기 쉬워져, 광학부품을 배치하는 위치가 제약을 받는다. 음향광학소자 대신에, 레이저빔을 편광방향에 따라 2개의 경로에 분기시키는 편광빔스플리터를 이용함으로써, 1개의 광로를 2개의 광로로 분기시키는 것이 가능하다.The angle formed by the two optical paths branched by the acoustooptic device is small. For this reason, it becomes easy to spatially interfere with the optical component to be arrange|positioned in the two optical paths after branching, and the position which arrange|positions an optical component is restricted. By using a polarization beam splitter that splits the laser beam into two paths according to the polarization direction instead of the acousto-optical element, it is possible to branch one optical path into two optical paths.
편광빔스플리터의 제조불균일에 의하여, 레이저빔의 분기비가 개체 간에서 불균일하다. 분기된 2개의 레이저빔의 강도를 목표의 값으로 설정하기 위해서는, 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 미세조정하여, P편광성분과 S편광성분의 강도비를 미세조정해야 한다. 브루스터 창(Brewster window)을 이용하여 P편광성분과 S편광성분의 강도비를 조정할 수 있다. P편광성분과 S편광성분의 강도비의 조정을 위해서만 레이저빔의 광로에 브루스터 창을 삽입하면, 광학부품의 개수가 증가해 버린다. 증가한 광학부품은, 레이저빔의 수렴발산에, 열렌즈효과 등의 다양한 악영향을 미친다.Due to the manufacturing non-uniformity of the polarizing beam splitter, the laser beam divergence ratio is non-uniform among individuals. In order to set the intensity of the two diverged laser beams to a target value, the polarization direction of the laser beam incident on the polarization beam splitter must be finely adjusted, and the intensity ratio of the P-polarization component and the S-polarization component must be finely adjusted. The intensity ratio of the P-polarization component and the S-polarization component can be adjusted using the Brewster window. If a Brewster window is inserted into the optical path of the laser beam only for adjusting the intensity ratio of the P-polarized light component and the S-polarized light component, the number of optical components increases. The increased optical component exerts various adverse effects such as thermal lensing effect on the convergence and divergence of the laser beam.
본 발명의 목적은, 레이저빔의 광로에 삽입되는 광학부품의 개수를 증가시키지 않고, 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 미세조정하는 것이 가능한 빔분기장치 및 분기비 조정방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a beam splitter capable of finely adjusting the polarization direction of a laser beam incident on a polarization beam splitter and a method for adjusting the split ratio without increasing the number of optical components inserted into the optical path of the laser beam. will be.
본 발명의 일 관점에 의하면,According to one aspect of the present invention,
직선편광된 레이저빔을 분기시키는 편광빔스플리터와,A polarization beam splitter that splits the linearly polarized laser beam;
입사되는 레이저빔을 상기 편광빔스플리터까지 도광하는 편광방향조정광학계를 갖고,and a polarization direction adjustment optical system for guiding the incident laser beam to the polarization beam splitter,
상기 편광방향조정광학계는,The polarization direction adjustment optical system,
상기 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 경로 상에, 레이저빔의 전반방향으로 차례로 배치된 제1 반사경, 제2 반사경, 및 제3 반사경과,A first reflector, a second reflector, and a third reflector are sequentially disposed in the forward direction of the laser beam on the path of the laser beam incident on the polarization beam splitter;
상기 제1 반사경으로의 입사광의 편광면과, 상기 제1 반사경에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로 틸트조정 가능하게 상기 제1 반사경을 지지하는 제1 조정기구와,a first adjusting mechanism for supporting the first reflecting mirror so as to be tilt-adjustable in a direction for changing an angle between the polarization plane of the light incident on the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light reflected from the first reflecting mirror;
상기 제1 조정기구에 의하여 상기 제1 반사경의 자세를 변화시켰을 때에, 상기 제1 반사경의 반사광이 상기 제2 반사경에 입사되는 상태, 및 상기 제2 반사경의 반사광이 상기 제3 반사경에 입사되는 상태를 유지시키는 방향으로, 이동 가능하게 또한 틸트조정 가능하게 상기 제2 반사경을 지지하는 제2 조정기구를 갖는 빔분기장치가 제공된다.When the posture of the first reflecting mirror is changed by the first adjusting mechanism, the reflected light of the first reflecting mirror is incident on the second reflecting mirror, and the reflected light of the second reflecting mirror is incident on the third reflecting mirror There is provided a beam splitter having a second adjusting mechanism for supporting the second reflecting mirror so as to be movable and tilt-adjustable in the direction of holding the .
본 발명의 다른 관점에 의하면,According to another aspect of the present invention,
직선편광된 레이저빔을, 편광방향에 따라 분기비를 바꾸어 분기시키는 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 경로 상에, 레이저빔의 전반방향으로 차례로 제1 반사경, 제2 반사경, 및 제3 반사경을 배치하고,A first reflector, a second reflector, and a third reflector are sequentially formed in the forward direction of the laser beam on the path of the laser beam incident on the polarization beam splitter, which branches the linearly polarized laser beam by changing the branching ratio according to the polarization direction. place it,
상기 제1 반사경으로의 입사광의 편광면과, 상기 제1 반사경에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로 상기 제1 반사경의 틸트조정을 행하며,performing tilt adjustment of the first reflecting mirror in a direction in which an angle between the polarization plane of the incident light to the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light reflected by the first reflecting mirror is changed,
상기 제2 반사경의 이동 및 틸트조정을 행함으로써, 상기 제1 반사경의 자세를 변화시킨 후에도, 상기 제1 반사경의 반사광이 상기 제2 반사경에 입사되는 상태, 및 상기 제2 반사경의 반사광이 상기 제3 반사경에 입사되는 상태를 유지하는 분기비 조정방법이 제공된다.Even after changing the posture of the first reflecting mirror by adjusting the movement and tilt of the second reflecting mirror, the state in which the reflected light of the first reflecting mirror is incident on the second reflecting mirror, and the reflected light of the second reflecting mirror 3 A branch ratio adjustment method for maintaining a state of being incident on a reflector is provided.
제1 반사경의 틸트조정, 및 제2 반사경의 이동 및 틸트조정을 행함으로써, 광학부품의 개수를 증가시키지 않고, 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 조정할 수 있다.By performing the tilt adjustment of the first reflecting mirror and the movement and tilt adjustment of the second reflecting mirror, the polarization direction of the laser beam incident on the polarizing beam splitter can be adjusted without increasing the number of optical components.
도 1은, 일 실시예에 의한 빔분기장치의 개략사시도이다.
도 2의 2A는, 빔분기장치의 각 광학부품의 배치 및 레이저빔의 광축의 위치관계를 나타내는 개략평면도이며, 도 2의 2B는, 각 광학부품의 배치 및 레이저빔의 광축의 위치관계를 나타내는 개략측면도이다.
도 3은, 제2 조정기구의 개략정면도이다.
도 4는, 도 1~도 3에 나타낸 실시예의 변형예에 의한 레이저가공장치의 개략도이다.
도 5는, 다른 실시예에 의한 편광방향조정광학계의 제1 반사경, 제2 반사경, 및 제3 반사경의 위치관계를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic perspective view of a beam splitter according to an embodiment.
Fig. 2A is a schematic plan view showing the arrangement of each optical component of the beam splitter and the positional relationship of the optical axis of the laser beam, and Fig. 2B is the arrangement of each optical component and the positional relationship of the optical axis of the laser beam It is a schematic side view.
It is a schematic front view of a 2nd adjustment mechanism.
Fig. 4 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to a modification of the embodiment shown in Figs.
Fig. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the first reflecting mirror, the second reflecting mirror, and the third reflecting mirror of the polarization direction adjusting optical system according to another embodiment.
도 1~도 3을 참조하여, 일 실시예에 의한 빔분기장치에 대하여 설명한다.A beam splitter according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
도 1은, 일 실시예에 의한 빔분기장치의 개략사시도이다. 광학정반(10) 위에, 레이저광원(20), 편광방향조정광학계(30), 및 편광빔스플리터(40)가 지지되어 있다. 편광방향조정광학계(30)는, 제1 반사경(31), 제2 반사경(32), 제3 반사경(33), 제1 조정기구(36), 및 제2 조정기구(37)를 포함한다. 광학정반(10)의 상면을 xy면으로 하고, 광학정반(10)의 상면의 법선방향을 z축방향으로 하는 xyz직교좌표계를 정의한다. 예를 들면, xy면이 수평면이며, z축이 연직상방을 향한다.1 is a schematic perspective view of a beam splitter according to an embodiment. On the
도 2의 2A는, 각 광학부품의 배치 및 레이저빔의 광축의 위치관계를 나타내는 개략평면도이며, 도 2의 2B는, x축을 따라 보았을 때의 각 광학부품의 배치 및 레이저빔의 광축의 위치관계를 나타내는 개략측면도이다. 이하의 설명에서는, 도 1을 참조하면서, 필요에 따라 도 2의 2A 및 2B를 참조한다.Fig. 2A is a schematic plan view showing the arrangement of each optical component and the positional relationship of the optical axis of the laser beam, and Fig. 2B is the arrangement of each optical component and the positional relationship of the optical axis of the laser beam when viewed along the x-axis. It is a schematic side view showing In the following description, with reference to FIG. 1, reference is made to 2A and 2B of FIG. 2 as necessary.
레이저광원(20)은, 직선편광된 레이저빔을 출력한다. 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 광축은, 광학정반(10)의 상면에 대하여 평행이다. 예를 들면, 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 광축은 xy면에 평행이며, 레이저빔은 x축의 부(負)의 방향으로 전반한다. 본 명세서에 있어서, xy면을 기준평면이라고 한다. 이 레이저빔의 편광방향(PD)은 y축에 평행이다. 즉, 편광면은 xy면에 평행이다. 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔은, 제1 반사경(31), 제2 반사경(32), 및 제3 반사경(33)에서 차례로 반사되어 편광빔스플리터(40)에 입사된다.The
제1 반사경(31)은, 입사되는 레이저빔(이하, 입사광이라고 한다.)의 편광면, 및 입사광의 광축을 포함하고 편광면에 대하여 직교하는 평면 중 어느 것에 대해서도, 반사된 레이저빔(이하, 반사광이라고 한다.)의 광축이 비스듬하게 되는 방향으로 레이저빔을 반사한다. 예를 들면, 제1 반사경(31)에 의한 반사광의 광축은, 기준평면(xy면) 및 zx면 중 어느 것에 대해서도 비스듬하다(도 2의 2B 참조). 또, 제1 반사경(31)의 반사광의 광축은, 입사광의 광축에 대하여 직교한다. 즉, 제1 반사경(31)의 반사광의 광축은 yz면에 평행이다(도 2의 2A 참조).The first reflecting
제1 조정기구(36)는, 제1 반사경(31)으로의 입사광의 편광면과, 제1 반사경(31)에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로, 틸트조정 가능하게 제1 반사경(31)을 지지한다(도 2의 2B 참조). 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행하면, 제1 반사경(31)에 의한 반사광의 광축은, yz면에 평행한 면내에서 변화하고, 기준평면(xy면)으로부터의 경사각(이하, 앙각 θ라고 한다.)이 변화한다.The first adjustment mechanism (36) is a tilt-adjustable first in a direction for changing an angle between the polarization plane of the incident light to the first reflecting mirror (31) and the optical axis of the reflected light reflected by the first reflecting mirror (31). The
제2 반사경(32)에 의한 반사광의 광축은, 기준평면(xy면)에 대하여 수직이다(도 2의 2B 참조). 제2 조정기구(37)는, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행해도, 제1 반사경(31)의 반사광이 제2 반사경(32)에 입사되는 상태, 및 제2 반사경(32)의 반사광이 제3 반사경(33)에 입사되는 상태를 유지하는 방향으로 이동 가능하게, 또한 틸트조정 가능하게 제2 반사경(32)을 지지한다(도 2의 2B 참조). 제2 반사경(32)이 이동해도, 제2 반사경(32)의 반사광의 광축의 xy면 내에 있어서의 위치는 변화하지 않는다.The optical axis of the light reflected by the second
제3 반사경(33)은, 광학정반(10)에 고정되어 있다. 제3 반사경(33)의 반사광의 광축은 기준평면(xy면)에 대하여 평행이며, 반사광은 x축의 정(正)의 방향으로 전반한다(도 2의 2A 참조). 즉, 제3 반사경(33)의 반사광의 전반방향은, 제1 반사경(31)의 입사광의 전반방향과 반(反)평행이다. 제3 반사경(33)의 반사광이 편광빔스플리터(40)에 입사된다. 제3 반사경(33)의 반사광의 편광방향(PD)은, 앙각 θ(도 2의 2B 참조)에 따라 xy면에 대하여 기울어진다. 예를 들면, 앙각 θ가 45°일 때, 제3 반사경(33)의 반사광의 편광면은, xy면에 대하여 45° 경사진다.The third reflecting
편광빔스플리터(40)는, 입사되는 레이저빔을, x축에 평행한 광로 및 z축에 평행한 광로의 2개의 광로로 분기시킨다. 분기비는, 입사되는 레이저빔의 편광방향에 의존한다. 제3 반사경(33)의 반사광의 편광면이, xy면에 대하여 45° 경사져 있을 때, 편광빔스플리터(40)에 의한 레이저빔의 분기비는 대략 1대 1이 된다.The
도 3은, 제2 조정기구(37)의 개략정면도이다. 광학정반(10)에 지지부재(51)가 고정되어 있다. 지지부재(51)는, yz면에 평행한 안내면을 갖는다. 지지부재(51)의 안내면에, 승강부재(53) 및 위치결정블록(52)이, z축방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 예를 들면, 위치결정블록(52)은, z축방향으로 긴 장공(長孔)(55)을 통하여 지지부재(51)에 나사고정된다. 승강부재(53)는, z축방향으로 긴 복수의 장공(56)을 통하여 지지부재(51)에 나사고정된다. 승강부재(53)의 위치결정 시에는, 먼저 위치결정블록(52)을 지지부재(51)에 고정하고, 승강부재(53)의 하방을 향하는 면을 위치결정블록(52)의 상방을 향하는 면에 접촉시킨다.3 : is a schematic front view of the
승강부재(53)에 미러홀더(54)가 장착되어 있다. 미러홀더(54)에, 제2 반사경(32)이 틸트조정 가능하게 지지되어 있다.A
다음으로, 상기 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.Next, the excellent effect of the above embodiment will be described.
상기 실시예에서는, 제1 조정기구(36)에 의하여 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행하며, 앙각 θ(도 2의 2B)를 조정함으로써, 편광빔스플리터(40)에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 조정할 수 있다. 즉, 편광빔스플리터(40)에 대한 P편광성분과 S편광성분의 강도비를 조정할 수 있다. 이로써, 편광빔스플리터(40)의 제조상의 불균일에 의한 분기비의 개체차를 흡수하여, 분기된 2개의 레이저빔의 강도를 동일하게 할 수 있다.In the above embodiment, the tilt adjustment of the first reflecting
다음으로, 제1 반사경(31)의 틸트조정의 범위, 및 제2 반사경(32)의 x축방향의 이동범위에 대하여 설명한다. 제1 반사경(31)의 틸트조정의 범위는, 편광빔스플리터(40)의 분기비의 개체 간의 불균일의 크기에 의존하여 설정하면 된다. 제1 반사경(31)의 틸트조정의 범위를 크게 하면, 편광빔스플리터(40)의 분기비의 개체 간의, 보다 큰 불균일에 대응하는 것이 가능하다. 예를 들면, 일반적인 편광빔스플리터(40)의 분기비의 개체 간의 통상의 불균일에 대응할 수 있도록 하기 위하여, 앙각 θ(도 2의 2B)의 조정가능범위가 45°±1°의 범위를 포함하도록, 제1 반사경(31)의 틸트조정의 범위를 설정하면 된다.Next, the range of the tilt adjustment of the first reflecting
앙각 θ의 조정가능범위는, 편광빔스플리터(40)의 분기비의 개체 간의 불균일을 흡수할 수 있으면 충분하고, 과도하게 크게 할 필요는 없다. 앙각 θ(도 2의 2B)의 조정가능범위를 크게 하면, 제1 반사경(31)의 반사광이 제2 반사경(32)에 입사되는 상태를 유지하기 위하여, 제2 반사경(32)의 이동가능범위를 크게 해야 한다. 즉, 제2 반사경(32)을 이동 가능하게 지지하는 지지부재(51)나 미러홀더(54)(도 3)에 의한 조정가능범위를 크게 해야 한다. 제2 반사경(32)의 이동가능범위를 과도하게 크게 하면, 지지부재(51)나 미러홀더(54)에 의한 대응이 곤란하게 된다. 이 때문에, 앙각 θ를 45°±5°의 범위 내에서 조정할 수 있도록, 제1 반사경(31)의 틸트조정의 범위를 설정하면 된다.The adjustable range of the elevation angle [theta] is sufficient as long as it can absorb the individual nonuniformity of the branch ratio of the
제1 반사경(31)의 입사광의 광축과, 제3 반사경(33)의 반사광의 광축의 간격을 L이라고 표기하면, 제3 반사경(33)부터 제2 반사경(32)까지의 높이는 L×tanθ가 된다. 앙각 θ를 45°±5°의 범위에서 조정할 수 있도록 한 경우, 제2 반사경(32)의 높이를, L×tan40°로부터 L×tan50°의 범위 내에서 이동 가능하게 하면 된다. 이 범위에서 제2 반사경(32)을 이동 가능하게 하면, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행해도, 제1 반사경(31)의 반사광이 제2 반사경(32)에 입사되는 상태를 유지할 수 있다. 일례로서, 간격 L이 143mm인 경우, 제3 반사경(33)부터 제2 반사경(32)까지의 높이를, 120.0mm 이상 170.4mm 이하의 범위에서 조정 가능하게 하면 된다.If the interval between the optical axis of the incident light of the first reflecting
또, 상기 실시예에서 이용되고 있는 제1 반사경(31), 제2 반사경(32), 및 제3 반사경(33)은, 일반적으로, 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 편광방향을 45° 선회시키기 위하여 필요한 광학부품이다. 상기 실시예에서는, 편광방향을 미세조정하기 위한 전용의 광학부품, 예를 들면 브루스터 창 등을 레이저빔의 광축 상에 추가배치하지 않고, 편광방향을 미세조정하는 것이 가능하다. 이 때문에, 광학부품 개수가 증가하는 것에 의한 레이저빔의 수렴발산에 대한 영향 등을 저감시킬 수 있다.In addition, the first reflecting
또, 상기 실시예에서는, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행하여 앙각 θ(도 2의 2B)를 변화시켜도, 제2 반사경(32)과 제3 반사경(33)의 사이의 레이저빔의 광축은 xy면내방향으로 이동하지 않는다. 이 때문에, 편광방향의 조정 시에, 제3 반사경(33)의 위치조정이나 틸트조정을 행할 필요는 없다. 또한, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행해도, 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 광축과, 편광빔스플리터(40)에 입사되는 레이저빔의 광축의 간격은 불변이다. 따라서, 편광방향의 조정을 행해도, 레이저광원(20)과 편광빔스플리터(40)의 상대위치관계를 조정할 필요는 없다.Further, in the above embodiment, the optical axis of the laser beam between the second reflecting
다음으로, 상기 실시예의 변형예에 대하여 설명한다.Next, a modified example of the above embodiment will be described.
상기 실시예에서는, 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 편광방향이 y축방향과 평행이지만, z축방향과 평행이어도 된다. 또, 상기 실시예에서는, 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔의 전반방향과, 편광빔스플리터(40)에 입사되는 레이저빔의 전반방향이 반평행이지만, 양자는 평행이어도 된다.In the above embodiment, the polarization direction of the laser beam output from the
상기 실시예에서는, 편광빔스플리터(40)에서 반사된 레이저빔의 광축을 z축에 평행하게 하고 있지만, y축에 평행하게 해도 된다. 또, 상기 실시예에서는, 제1 반사경(31)의 반사광의 광축을 yz면 내에서 변화시키고 있지만, x축에 대하여 기울어진 평면 내에서 변화시켜도 된다.In the above embodiment, the optical axis of the laser beam reflected by the
다음으로, 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 의한 레이저가공장치에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, a laser processing apparatus according to another embodiment will be described.
도 4는, 본 실시예에 의한 레이저가공장치의 개략도이다. 광학정반(10)의 상면에, 레이저광원(20), 편광방향조정광학계(30), 편광빔스플리터(40), 및 폴드미러(23)가 지지되어 있다. 다만, 필요에 따라, 레이저빔의 빔직경이나 발산수렴을 조정하는 광학부품, 예를 들면 애퍼처, 빔익스팬더 등이 배치된다. 레이저광원(20)으로부터 출력된 레이저빔이 편광방향조정광학계(30)에 의하여, 편광방향이 조정되어, 편광빔스플리터(40)에 입사된다. 편광방향조정광학계(30)로서, 도 1~도 3에 나타낸 실시예에 의한 편광방향조정광학계(30)가 이용된다.Fig. 4 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment. A
편광방향조정광학계(30)에서 편광방향이 조정된 레이저빔이, 편광빔스플리터(40)에 의하여 2분기된다. 편광빔스플리터(40)에서 반사된 레이저빔은, 광학정반(10)에 마련된 개구를 통과하여, 광학정반(10) 아래에 배치된 빔주사기(24A)에 입사된다. 편광빔스플리터(40)를 직진한 레이저빔은, 폴드미러(23)에 의하여 하방에 반사되고, 광학정반(10)에 마련된 개구를 통과하여, 광학정반(10) 아래에 배치된 빔주사기(24B)에 입사된다.The laser beam whose polarization direction is adjusted in the polarization direction adjustment
빔주사기(24A, 24B)로 주사된 레이저빔은, 각각 집광렌즈(25A, 25B)를 통과하여 가공대상물(60A, 60B)에 입사된다. 가공대상물(60A, 60B)은, 예를 들면 프린트배선기판이며, 레이저빔의 입사에 의하여 천공가공이 행해진다.The laser beam scanned by the
가공대상물(60A, 60B)은, 이동기구(70)에 의하여, 기판면내방향으로 이동 가능하게 유지되어 있다. 이동기구(70)에, 파워미터(26)가 장착되어 있다. 2개의 레이저빔 중 일방의 레이저빔을 파워미터(26)에 입사시킴으로써, 레이저빔의 파워를 측정할 수 있다. 제어장치(71)가, 레이저광원(20), 빔주사기(24A, 24B), 및 이동기구(70)를 제어한다.The objects to be processed 60A and 60B are held movably in the inward direction of the substrate by the moving
다음으로, 본 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.Next, the excellent effect of this embodiment is demonstrated.
파워미터(26)로 2개의 레이저빔의 각각의 파워를 계측하면서, 편광방향조정광학계(30)에 의하여 편광빔스플리터(40)에 입사되는 레이저빔의 편광방향을 조정함으로써, 2개의 레이저빔의 파워를 동일하게 할 수 있다. 편광방향조정광학계(30)로서, 도 1~도 3에 나타낸 실시예에 의한 편광방향조정광학계(30)가 이용되고 있기 때문에, 편광방향을 미세조정하기 위한 전용의 광학부품, 예를 들면 브루스터 창 등을 레이저빔의 광축 상에 배치하지 않고, 편광방향을 미세조정하는 것이 가능하다.By adjusting the polarization direction of the laser beam incident on the
다음으로, 상기 실시예의 변형예에 대하여 설명한다. 상기 실시예에서는 1개의 파워미터(26)로 2개의 레이저빔의 각각의 파워를 계측하는 구성을 하고 있지만, 일 변형예로서, 이동기구(70)에 2개의 파워미터를 장착해도 된다. 2개의 파워미터를 장착하면, 2개의 레이저빔의 파워를 동시에 계측할 수 있다. 이 때문에, 2개의 레이저빔의 파워를 동일하게 하기 위한 편광방향조정광학계(30)의 조정이 용이하게 된다는 효과가 얻어진다.Next, a modified example of the above embodiment will be described. In the above embodiment, one
다음으로, 도 5를 참조하여, 다른 실시예에 의한 편광방향조정광학계에 대하여 더 설명한다. 이하, 도 1~도 3에 나타낸 실시예에 의한 편광방향조정광학계(30)와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.Next, a polarization direction adjustment optical system according to another embodiment will be further described with reference to FIG. 5 . Hereinafter, a description of the configuration common to the polarization direction adjustment
도 5는, 본 실시예에 의한 편광방향조정광학계(30)의 제1 반사경(31), 제2 반사경(32), 및 제3 반사경(33)의 위치관계를 나타내는 개략도이다. 도 2의 2B에 나타낸 실시예에서는, 제2 반사경(32)의 이동방향이 z축에 평행이다. 이 때문에, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행하면, 제1 반사경(31)과 제2 반사경(32)의 사이의 광로길이, 및 제2 반사경(32)과 제3 반사경(33)의 사이의 광로길이의 양방이 변화한다. 이에 대하여 본 실시예에서는, 제1 반사경(31)의 틸트조정 시에, 제3 반사경(33)의 레이저빔의 입사점을 중심으로 한 원호(38)를 따라 제2 반사경(32)이 이동한다. 이 때문에, 편광방향의 조정을 행해도, 제2 반사경(32)과 제3 반사경(33)의 사이의 광로길이는 변화하지 않고, 제1 반사경(31)과 제2 반사경(32)의 사이의 광로길이만이 변화한다.5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the first reflecting
다음으로, 본 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.Next, the excellent effect of this embodiment is demonstrated.
본 실시예에 있어서도, 도 1~도 3에 나타낸 실시예와 동일하게, 편광방향을 미세조정하기 위한 전용의 광학부품, 예를 들면 브루스터 창 등을 레이저빔의 광축 상에 배치하지 않고, 편광방향을 미세조정하는 것이 가능하다.In this embodiment, as in the embodiment shown in Figs. 1 to 3, a dedicated optical component for finely adjusting the polarization direction, for example, a Brewster window, etc., is not disposed on the optical axis of the laser beam, and the polarization direction It is possible to fine-tune the
다음으로, 상기 실시예의 변형예에 대하여 설명한다.Next, a modified example of the above embodiment will be described.
상기 실시예에서는, 제1 반사경(31)의 틸트조정을 행할 때에, 제2 반사경(32)과 제3 반사경(33)의 사이의 광로길이를 변화시키지 않고, 제1 반사경(31)과 제2 반사경(32)의 사이의 광로길이를 변화시키고 있다. 그 반대로, 제1 반사경(31)과 제2 반사경(32)의 사이의 광로길이를 변화시키지 않고, 제2 반사경(32)과 제3 반사경(33)의 사이의 광로길이를 변화시키는 구성으로 해도 된다.In the above embodiment, when the tilt adjustment of the first reflecting
상술한 각 실시예는 예시이며, 상이한 실시예로 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 복수의 실시예의 동일한 구성에 의한 동일한 작용효과에 대해서는 실시예별로는 따로 언급하지 않는다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.Each of the above-described embodiments is an example, and it goes without saying that partial substitutions or combinations of configurations shown in different embodiments are possible. The same operation and effect due to the same configuration of the plurality of embodiments will not be separately mentioned for each embodiment. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
10 광학정반
20 레이저광원
23 폴드미러
24A, 24B 빔주사기
25A, 25B 집광렌즈
26 파워미터
30 편광방향조정광학계
31 제1 반사경
32 제2 반사경
33 제3 반사경
36 제1 조정기구
37 제2 조정기구
38 원호
40 편광빔스플리터
51 지지부재
52 위치결정블록
53 승강부재
54 미러홀더
55, 56 장공
60A, 60B 가공대상물
70 이동기구
71 제어장치10 optical plate
20 laser light source
23 fold mirror
24A, 24B beam syringe
25A, 25B condensing lens
26 power meter
30 Polarization direction adjustment optical system
31 first reflector
32 second reflector
33 third reflector
36 first adjustment mechanism
37 second adjustment mechanism
38 arc
40 Polarizing Beam Splitter
51 support member
52 positioning block
53 Elevating member
54 mirror holder
55, 56 long hole
60A, 60B processing object
70 moving mechanism
71 control
Claims (8)
입사되는 레이저빔을 상기 편광빔스플리터까지 도광하는 편광방향조정광학계를 갖고,
상기 편광방향조정광학계는,
상기 편광빔스플리터에 입사되는 레이저빔의 경로 상에, 레이저빔의 전반방향으로 차례로 배치된 제1 반사경, 제2 반사경, 및 제3 반사경과,
상기 제1 반사경으로의 입사광의 편광면과, 상기 제1 반사경에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로 틸트조정 가능하게 상기 제1 반사경을 지지하는 제1 조정기구와,
상기 제1 조정기구에 의하여 상기 제1 반사경의 자세를 변화시켰을 때에, 상기 제1 반사경의 반사광이 상기 제2 반사경에 입사되는 상태, 및 상기 제2 반사경의 반사광이 상기 제3 반사경에 입사되는 상태를 유지시키는 방향으로, 이동 가능하게 또한 틸트조정 가능하게 상기 제2 반사경을 지지하는 제2 조정기구를 갖는 빔분기장치.A polarization beam splitter that splits the linearly polarized laser beam;
and a polarization direction adjustment optical system for guiding the incident laser beam to the polarization beam splitter,
The polarization direction adjustment optical system,
A first reflector, a second reflector, and a third reflector are sequentially disposed in the forward direction of the laser beam on the path of the laser beam incident on the polarization beam splitter;
a first adjusting mechanism for supporting the first reflecting mirror so as to be tilt-adjustable in a direction for changing an angle between the polarization plane of the light incident on the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light reflected from the first reflecting mirror;
When the posture of the first reflecting mirror is changed by the first adjusting mechanism, the reflected light of the first reflecting mirror is incident on the second reflecting mirror, and the reflected light of the second reflecting mirror is incident on the third reflecting mirror A beam splitter having a second adjusting mechanism for supporting the second reflecting mirror so as to be movable and tilt-adjustable in a direction for maintaining the .
상기 제1 조정기구는, 상기 제1 반사경으로의 입사광의 광축에 대하여 수직인 평면 내에서 반사광의 광축을 변화시키는 방향으로 틸트조정 가능하게 상기 제1 반사경을 지지하고,
상기 제2 조정기구는, 상기 제1 반사경부터 상기 제2 반사경까지의 광로길이, 및 상기 제2 반사경부터 상기 제3 반사경까지의 광로길이 중 적어도 일방을 변화시키는 방향으로 이동 가능하게 또한 틸트조정 가능하게 상기 제2 반사경을 지지하는 빔분기장치.According to claim 1,
the first adjusting mechanism supports the first reflecting mirror so as to be tilt-adjustable in a direction for changing the optical axis of the reflected light in a plane perpendicular to the optical axis of the incident light to the first reflecting mirror;
The second adjustment mechanism is movable and tilt adjustable in a direction to change at least one of an optical path length from the first reflecting mirror to the second reflecting mirror and an optical path length from the second reflecting mirror to the third reflecting mirror A beam splitter for supporting the second reflector.
상기 제1 반사경으로의 입사광의 광축과, 상기 제3 반사경의 반사광의 광축은, 기준평면에 대하여 평행인 빔분기장치.3. The method of claim 1 or 2,
The optical axis of the light incident on the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light of the third reflecting mirror are parallel to the reference plane.
상기 제2 반사경부터 상기 제3 반사경까지의 레이저빔의 광축이, 상기 기준평면에 대하여 수직이며,
상기 제2 조정기구는, 상기 기준평면에 대하여 직교하는 방향으로 이동 가능하게 상기 제2 반사경을 지지하는 빔분기장치.4. The method of claim 3,
An optical axis of the laser beam from the second reflecting mirror to the third reflecting mirror is perpendicular to the reference plane,
The second adjusting mechanism is a beam splitter for supporting the second reflecting mirror so as to be movable in a direction orthogonal to the reference plane.
상기 제1 반사경으로의 입사광의 편광면과, 상기 제1 반사경에서 반사된 반사광의 광축이 이루는 각도를 변화시키는 방향으로 상기 제1 반사경의 틸트조정을 행하며,
상기 제2 반사경의 이동 및 틸트조정을 행함으로써, 상기 제1 반사경의 자세를 변화시킨 후에도, 상기 제1 반사경의 반사광이 상기 제2 반사경에 입사되는 상태, 및 상기 제2 반사경의 반사광이 상기 제3 반사경에 입사되는 상태를 유지하는 분기비 조정방법.A first reflector, a second reflector, and a third reflector are sequentially formed in the forward direction of the laser beam on the path of the laser beam incident on the polarization beam splitter, which branches the linearly polarized laser beam by changing the branching ratio according to the polarization direction. place it,
performing tilt adjustment of the first reflecting mirror in a direction in which an angle between the polarization plane of the incident light to the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light reflected by the first reflecting mirror is changed,
Even after changing the posture of the first reflecting mirror by adjusting the movement and tilt of the second reflecting mirror, the state in which the reflected light of the first reflecting mirror is incident on the second reflecting mirror, and the reflected light of the second reflecting mirror 3 A branch ratio adjustment method that maintains the state of being incident on the reflector.
상기 제1 반사경의 틸트조정을 행할 때에, 상기 제1 반사경으로의 입사광의 광축에 대하여 수직인 평면 내에서 반사광의 광축을 변화시키고,
상기 제2 반사경의 이동 및 틸트조정을 행할 때에, 상기 제1 반사경부터 상기 제2 반사경까지의 광로길이, 및 상기 제2 반사경부터 상기 제3 반사경까지의 광로길이 중 적어도 일방을 변화시키는 분기비 조정방법.6. The method of claim 5,
When the tilt adjustment of the first reflecting mirror is performed, the optical axis of the reflected light is changed in a plane perpendicular to the optical axis of the incident light to the first reflecting mirror;
Branch ratio adjustment for changing at least one of the optical path length from the first reflecting mirror to the second reflecting mirror and the optical path length from the second reflecting mirror to the third reflecting mirror when the second reflecting mirror is moved and tilted Way.
상기 제1 반사경으로의 입사광의 광축과, 상기 제3 반사경의 반사광의 광축은, 기준평면에 대하여 평행인 분기비 조정방법.7. The method according to claim 5 or 6,
An optical axis of the light incident on the first reflecting mirror and the optical axis of the reflected light of the third reflecting mirror are parallel to a reference plane.
상기 제2 반사경부터 상기 제3 반사경까지의 레이저빔의 광축이, 상기 기준평면에 대하여 수직이며,
상기 제2 반사경의 위치 및 자세를 변화시킬 때에, 상기 제2 반사경을 상기 기준평면에 대하여 직교하는 방향으로 이동시키는 분기비 조정방법.8. The method of claim 7,
An optical axis of the laser beam from the second reflecting mirror to the third reflecting mirror is perpendicular to the reference plane,
A branch ratio adjusting method of moving the second reflecting mirror in a direction perpendicular to the reference plane when the position and posture of the second reflecting mirror are changed.
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