TW201509040A - 雷射振盪器 - Google Patents

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Hiroyuki Suzuki
Tetsuo Kojima
Hidenori Fukahori
Takafumi Kawai
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

本發明提供一種雷射振盪器，在雷射振盪器中，具備有：雷射光源，用以輸出第一雷射光；波長變換部，將第一雷射光予以波長變換並輸出脈衝能量成為500μJ以上之第二雷射光；以及光學部件，配置於較波長變換部靠光路後段側，並且用以使在波長變換部經波長變換之第二雷射光進行傳播；其中以射入於光學部件之第二雷射光之能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，於波長變換部與光學部件之間設置有一距離。

Description

雷射振盪器
本發明有關於一種雷射振盪器，用以產生經波長變換之雷射光。
在雷射振盪器(UV(UltraViolet，紫外線)波長變換雷射裝置)中，為獲得高輸出，利用波長變換結晶使光束(beam)集光以提高波長變換效率。因此，在較用以產生UV雷射光之THG(Third Harmonic Generation，三次諧波產生)結晶靠光路後段之光學部件，亦會有因為光束徑未充分擴展而使射入光束能量(energy)強度增加的情形。
例如，有一種藉由於較波長變換結晶偏靠光路前段配置透鏡(lens)來利用波長變換結晶將光束集光，獲得高波長變換效率的方法。前述方法之情形，會有在光束經波長變換結晶射出後於最初所射入之光學部件，因未使光束徑充分擴大，故使光束之能量強度增加。因此，會在較波長變換結晶偏靠光路後段之光學部件(特別是射入光束之能量強度高之光學部件)中對光學部件(元件)產生損壞。一般而言，在波長變換結晶之光路後段，配置有供以將UV雷射光自基本波雷射光等分離的光學系統、供以獲得所期望之光束徑及光束形狀的光學系統等。因此，在該等之光 學系統所使用之光學部件之中，在高射入光束之能量密度之光學部件產生損壞。
然而，ISO(International Standard Organization，國際標準組織)11254中，規定有求得光學部件表面之損壞閾值。光學部件之損壞閾值，係顯示隨著照射之雷射光之擊發(shot)數增加而減少之特性，以擊發數對數之函數的方式而數式化。並且，可想成當擊發數為預定數時，損壞閾值即為幾乎不變之特性。
例如，對於基本波雷射光使用合成石英時，即使以2至3J/cm2之能量密度之方式將脈衝(pulse)寬度30ns左右之脈衝雷射予以照射1×1011脈衝亦不產生損壞。此情形，若以前述ISO所規定之函數來思考，可認為是因為基本波雷射光的能量密度屬於充分小於損壞閾值之值。
另一方面，由於損壞閾值會有隨著雷射光之波長變短而變低之傾向，故UV雷射光的損壞閾值較基本波雷射光還小。例如，在專利文獻1中，揭露有對合成石英，以14J/cm2之能量密度之方式，照射1×107脈衝時，未產生損壞。
此外，已確認根據合成石英之製造條件即使相同能量密度，亦在1×104脈衝損壞。由於該等之情事，設想為使即便在1×1011脈衝之照射亦不產生損壞，必須預設為未滿1J/cm2之能量密度。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2004-59406號公報。
然而，實際上已確認即使照射0.2J/cm2左右之UV雷射脈衝，亦在1×109脈衝大小產生損壞。因此，在前述習知技術中，會有使光學部件不具有足夠壽命之問題。
本發明為有鑑於前述之問題點所開發者，目的在於獲得一種雷射振盪器，係能夠延長光學部件之壽命。
為解決上述之課題並達成目的，本發明之雷射振盪器，係具備有：雷射光源，用以輸出第一雷射光；波長變換部，將前述第一雷射光予以波長變換並輸出脈衝能量成為500μJ以上之第二雷射光；以及光學部件，配置於較前述波長變換部靠光路後段側，並且用以使在前述波長變換部經波長變換之前述第二雷射光進行傳播；其中以射入於前述光學部件之前述第二雷射光之能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，於前述波長變換部與前述光學部件之間設置有一距離。
根據本發明，可達成能夠延長光學部件之壽命之效果。
2‧‧‧加工控制裝置
3‧‧‧電流鏡掃描器反射鏡
4‧‧‧遮罩
6‧‧‧f θ透鏡
7‧‧‧工件
10A至10C‧‧‧雷射振盪器
11‧‧‧雷射光源
12‧‧‧SHG結晶
13‧‧‧THG結晶
14A、14B‧‧‧分離稜鏡
15‧‧‧擴束透鏡
16‧‧‧準直透鏡
17‧‧‧高帽型透鏡
20‧‧‧移動機構
21‧‧‧反射鏡
22‧‧‧CCD攝影機
23‧‧‧光束吸收部
24、33‧‧‧損壞判定部
25‧‧‧驅動控制部
31‧‧‧開口部
32‧‧‧穿透率檢測部
50‧‧‧光學部件
51‧‧‧基本波雷射光
52‧‧‧UV雷射光
61‧‧‧射入位置
62‧‧‧射出位置
100‧‧‧雷射加工裝置
第1圖係顯示實施形態1之雷射振盪器的構成之圖。
第2圖係用以說明較THG結晶偏光路後段之最初之光學部件的配置位置之圖。
第3圖係顯示朝光學部件之脈衝雷射的擊發數，與光學部件之損壞閾值之關係之圖。
第4圖係顯示實施形態2之雷射振盪器之構成之圖。
第5圖係顯示實施形態3之雷射振盪器之構成之圖。
第6圖係顯示雷射加工裝置之構成之圖。
以下，根據圖式詳細說明本發明之實施形態之雷射振盪器。另外，本發明不受該等實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係顯示實施形態1之雷射振盪器之構成之圖。雷射振盪器10A，係例如用以將基本波雷射光予以波長變換而輸出UV雷射光的UV(Ultra Violet，紫外線)波長變換雷射裝置(UV雷射振盪器)。
本實施形態之雷射振盪器10A，係自THG(Third Harmonic Generation，三次諧波產生)結晶輸出脈衝能量500μJ以上之UV雷射光，並且用以對於配置於較THG結晶靠光路後段之光學部件，射入30mJ/cm2以下之UV雷射光。在雷射振盪器10A中，藉由充分保持THG結晶與配置在THG結晶以後之光學部件之間的距離，從而對於UV雷射光所照射之光學部件，射入30mJ/cm2以下之雷射光。
雷射振盪器10A係具有：雷射光源11、SHG(Second Harmonic Generation，二次諧波產生)結晶12、THG結晶13、分離稜鏡(prism)14A、14B、擴束(expand)透鏡15、準直(collimate)透鏡16、以及高帽型(top hat)透鏡17。
雷射光源11係輸出基本波雷射光51並傳送至光路後段側。雷射光源11，係例如採用YAG雷射等之光源。自雷射光源11所輸出之基本波雷射光51係經介反射鏡(mirror)等而導入至SHG結晶12。
SHG結晶12係屬於自光路前段起算第1個波長變換結晶，用以將基本波雷射光51變換成2倍波雷射光。2倍波雷射光係自SHG結晶12傳送至THG結晶13。
THG結晶13係屬於自光路前段起算第2個波長變換結晶。THG結晶13係使用以SHG結晶12所變換之2倍波雷射光、及未變換波長而剩餘之基本波雷射光51，產生UV雷射光52。UV雷射光52、及未變換波長而剩餘之2倍波雷射光和基本波雷射光51，係自THG結晶13傳送至分離稜鏡14A、14B。另外，在以下的說明中，有將基本波雷射光51、2倍波雷射光或UV雷射光52稱為雷射光之情形。
分離稜鏡14A、14B係利用角度分散而將各波長成分之雷射光予以分離，並將UV雷射光52傳送至擴束透鏡15。擴束透鏡15係用以使UV雷射光52之光束徑改變(擴大)並傳送至準直透鏡16。準直透鏡16係屬於用以使光束擴展角改變之透鏡。準直透鏡16係用以使UV雷射光52改變成平行光並傳送至高帽型透鏡17。高帽型透鏡17係用以使UV雷射光52之模態(mode)形狀改變並輸出至射出端(出口)。另外，高帽型透鏡17，亦可配置於較擴束透鏡15或準直透鏡16偏靠光路前段。
本實施形態之雷射振盪器10A中，係令THG結晶13與較THG結晶13靠光路後段之屬於光學部件之分離稜鏡14A 的距離，設為與脈衝能量和射入於分離稜鏡14A之UV雷射光52之能量密度相對應的距離L1。
具體而言，在雷射振盪器10A中，THG結晶13與分離稜鏡14A的距離，係分隔達與脈衝能量(500μJ以上)和在分離稜鏡14A之能量密度(30mJ/cm2以下)相對應的距離L1。藉此，由於可令射入至分離稜鏡14A之UV雷射光52之光束徑擴大，故能夠降低UV雷射光52之能量密度。
在雷射振盪器10A中，為了獲得高雷射光輸出，亦可利用波長變換結晶(SHG結晶12、THG結晶13)使雷射光(光束)集光以提高波長變換效率。此外，在雷射振盪器10A中，亦可對波長變換結晶採用長尺寸之元件以提高波長變換效率。該情形，係在雷射振盪器10A中，藉由縮小射入於波長變換結晶之雷射光之NA(Numerical Aperture，數值孔徑)，從而使雷射光之擴展角縮小。藉此，使在波長變換結晶內整體的光束徑縮小。
如此，在雷射振盪器10A中為獲得高雷射光輸出，係要縮小在THG結晶13之射出面的UV雷射光52之光束徑。結果，在THG結晶13之射出面易堆積有機物，且該堆積之有機物會使UV雷射光52之輸出降低。
因此，亦可將波長變換結晶予以收納在密封箱體。藉此，可降低對THG結晶13之有機物的附著。在該情形中，亦可在使用波長變換結晶之前，預先將密封箱體內予以抽真空。藉此，可令波長變換結晶之附近為低有機物之環境。此外，為防止粉塵等之污物附著於分離稜鏡14A等之光學部件，亦可將光學部件及波長變換結晶予以配置在密封箱體內。此外，雷射振盪器 10A，亦可構成為能夠定期地變更對THG結晶13之雷射光之照射位置。
此外，藉由縮小在波長變換結晶之UV雷射光52的光束徑，從而在較用以產生UV雷射光52之THG結晶13靠光路後段之光學部件中，使UV雷射光52之光束徑縮小，且使UV雷射光52的能量密度變高。
因此，在本實施形態中，以射入於較THG結晶13靠光路後段之最初的光學部件(例如，分離稜鏡14A)之UV雷射光52的能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，配置各光學部件。
藉由如前述之構成，UV雷射光52，經THG結晶13射出後，一邊擴展一邊傳播，且在能量密度成為30mJ/cm2以下之位置，射入於分離稜鏡14A等之光學部件。因此，雷射振盪器10A，能夠將UV雷射光52予以脈衝照射達至1×1010脈衝等級(level)，結果，能夠使光學部件之壽命穩定。
在雷射振盪器10A中，使用合成石英(石英玻璃(glass))等作為UV雷射光52用之光學部件。此係由於採用合成石英之光學部件，對於基本波雷射光51、2倍波雷射光及UV雷射光52具有高耐光強度與壽命。亦即，合成石英，不僅對於UV雷射光52之波長，而且對於基本波雷射光51及2倍波雷射光之波長，亦顯示高穿透性。據此，合成石英，對於在雷射振盪器10A內所產生之任一波長之雷射光而言均可使用。在雷射振盪器10A中，當自基本波雷射光51等分離波長變換後之UV雷射光52之時，例如可採用以合成石英為母材之分離稜鏡14A、14B。
在此，針對較THG結晶13靠光路後段之最初之光 學部件的配置位置加以說明。第2圖係用以說明較THG結晶靠光路後段之最初之光學部件的配置位置之圖。
第2圖中，以射出位置62顯示THG結晶13之中，用以射出UV雷射光52之位置。此外，以射入位置(照射位置)61顯示射入自光學部件50(例如，分離稜鏡14A)之中THG結晶13所傳送來之UV雷射光52的位置。
射入於光學部件50之UV雷射光52的能量密度成為30mJ/cm2以下之光學部件50的配置位置，係可根據在波長變換結晶(在此係THG結晶13)所集光之基本波雷射光51的光束腰部(waist)徑、及雷射輸出值所決定。
在雷射振盪器10A中，自THG結晶13所輸出之UV雷射光52的雷射輸出值，例如設為500μJ以上。雷射輸出值為500μJ以上之情形，自THG結晶13輸出之時之UV雷射光52的光束徑，例如為0.5mm。
在雷射振盪器10A中，例如，藉由將THG結晶13之雷射光射出面與光學部件50之雷射光射入面之間的距離設為L1，從而將使射入於光學部件50之UV雷射光52設為直徑1.5mm以上之光束徑。藉此，令射入於光學部件50之UV雷射光52的能量密度為30mJ/cm2以下。
另外，用以預將射入之UV雷射光52之能量密度設為30mJ/cm2以下的光學部件，不限定為分離稜鏡14A，亦可預設在較THG結晶13靠光路後段之全部的光學部件。換言之，在雷射振盪器10A中，對於UV雷射光52所通過之全部的光學部件，以入射之UV雷射光52的能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，來 配置光學部件。
在雷射振盪器10A中，例如，對全部的分離稜鏡14B、擴束透鏡15、準直透鏡16及高帽型透鏡17，將射入之UV雷射光52之能量密度預設為30mJ/cm2以下。
另外，為了令在雷射振盪器10A之出口(UV雷射光52之輸出位置)之光束徑為所期望之大小，亦可在雷射振盪器10A內，預先配置使雷射光擴大或縮小之各種光學系統。
此外，在雷射振盪器10A內，亦可為將雷射光之光束形狀(beam profile)自高斯(Gauss)分佈形狀調整成高帽型分佈形狀等，而預先配置各種光學系統(光學部件)。該情形，亦在雷射振盪器10A中，以射入於該等之光學部件之UV雷射光52的能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，配置各光學部件。
此外，用以預將射入之能量密度設為30mJ/cm2以下之雷射光，不限定為UV雷射光52。例如，亦可對較THG結晶13靠光路後段的光學部件，以在能量密度30mJ/cm2以下射入波長532nm以下之雷射光方式，預將各光學部件等配置在雷射振盪器10A內。
此外，雷射振盪器10A，不限定為UV波長變換雷射裝置，亦可為任一種波長變換雷射裝置。此外，自雷射光源11輸出之雷射光的波長，亦可為任一種波長。此外，雷射振盪器10A，亦可不具備THG結晶13而僅具備SHG結晶12之方式，來作為波長變換結晶。此外，雷射振盪器10A，亦可具備SHG結晶12和THG結晶13、以及FHG(Fourth Harmonic Generation，四次諧波產生)結晶之方式，來作為波長變換結晶。
然而，在ISO11254中，規定有求得光學部件表面之損壞閾值之方法。第3圖係顯示朝光學部件之脈衝雷射的擊發數，與光學部件之損壞閾值之關係之圖。在第3圖中，顯示將UV脈衝雷射(UV雷射光52)照射於光學部件之情形的損壞閾值特性101。
光學部件之損壞閾值(損壞峰值功率(peak power)密度)，係當具有超過該值之峰值功率密度的雷射光施加至光學部件時，在光學部件造成損壞之值。光學部件之損壞閾值，係值愈高則耐久性愈高愈實用。
如第3圖所示，光學部件之損壞閾值，係隨著UV脈衝雷射之擊發數的增加而變小。換言之，光學部件，係隨著脈衝雷射之擊發數的增加，而變得易受損壞。
並且，如第3圖所示，預測當脈衝雷射之擊發數為預定數(1×109擊發)時，損壞閾值為幾乎不變。然而，可知UV雷射脈衝之情形，即使1×1011擊發等級(shot level)，損壞閾值亦相當大程度地依存於擊發數。因此，在本實施形態中，將使射入於光學部件之UV雷射光52的能量密度設為30mJ/cm2以下，藉此，防止對光學部件之損壞。
如此，根據實施形態1，自THG結晶13輸出脈衝能量為500μJ以上之雷射光，並且對配置在較THG結晶13靠光路後段之光學部件，以射入30mJ/cm2以下之UV雷射光52之方式，來配置光學部件。因此，即使UV脈衝雷射1×109脈衝照射在光學部件的情形下，亦能夠防止損壞的產生。因此，形成能夠對光學部件賦予足夠的壽命。
實施形態2
接著，使用第4圖針對本發明之實施形態2加以說明。在實施形態2中，當UV雷射光52之光束形狀(空間強度分佈)，自預定形狀偏移時，藉由使光學部件移動，從而使對光學部件之UV雷射光52的射入位置移動。
第4圖係顯示實施形態2之雷射振盪器之構成之圖。針對第4圖之各構成要素之中達成與第1圖所示之實施形態1之雷射振盪器10A相同功能之構成要素係標註相同符號，且省略重複說明。
本實施形態之雷射振盪器10B，係具有檢測UV雷射光52之光束形狀的功能、判定光束形狀是否自預定形狀偏移的功能、及當光束形狀自預定形狀偏移時使光學部件之位置移動的功能。
具體而言，雷射振盪器10B，係具有雷射光源11、SHG結晶12、THG結晶13、分離稜鏡14A、14B、擴束透鏡15、準直透鏡16、高帽型透鏡17、反射鏡21、CCD攝影機(camera)22、光束吸收部23、損壞判定部24、驅動控制部25、以及移動機構20。
在雷射振盪器10B中，令雷射光源11、SHG結晶12、THG結晶13、分離稜鏡14A、14B、擴束透鏡15、準直透鏡16、以及高帽型透鏡17，配置於與雷射振盪器10A同樣的位置。
反射鏡21，係配置於雷射振盪器10B之中用以射出UV雷射光52之位置(出口)。具體而言，反射鏡21係配置於較準直透鏡16靠光路後段。反射鏡21，係以開閉自如之方式加以配 置。反射鏡21，於開狀態時，使UV雷射光52通過，而於閉狀態時，將UV雷射光52予以反射並傳送至光束吸收部23。
雷射振盪器10B，係於外部輸出UV雷射光52之時，令雷射光源11控制在脈衝振盪動作，並且令反射鏡21控制在開狀態。此外，當雷射振盪器10B停止UV雷射光52之外部輸出之時，令雷射光源11控制在CW(Continuous Wave，連續波)振盪動作，並且令反射鏡21控制在閉狀態。並且，當雷射振盪器10B，於檢測UV雷射光52之光束形狀之時，令雷射光源11控制在脈衝振盪動作，並且令反射鏡21控制在閉狀態。
光束吸收部23，係用以吸收UV雷射光52之一部分，並且將剩餘之一部分傳送至CCD攝影機(光束形狀檢測部)22。CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合裝置)攝影機(攝像裝置)22，係用以檢測利用反射鏡21所反射而傳送來之UV雷射光52的光束形狀。CCD攝影機22，係將UV雷射光52之光束形狀傳送至損壞判定部24。
損壞判定部24，例如為電腦(computer)，且用以判定自CCD攝影機22傳送來之UV雷射光52的光束形狀，是否自預定之光束形狀偏移。損壞判定部24，例如若UV雷射光52為高斯形狀之分佈即計算與理想高斯分佈之間的相關係數(形狀偏移量)，且根據計算結果來判定光學部件之損壞狀況。相關係數，若與理想分佈完全一致則為1.0之係數。損壞判定部24，例如相關係數若為未滿0.9，則判定任何的損壞產生在光學部件內的元件。損壞判定部24，當判定在光學部件產生損壞時，將移動指令傳送至驅動控制部25。驅動控制部25，係根據自損壞判定部24傳送 來的移動指令，驅動控制移動機構20，藉此，使移動機構20之位置移動。
移動機構20，係用以載置分離稜鏡14A、14B，並且令分離稜鏡14A、14B移動的載台(stage)等。移動機構20，係使UV雷射光52之光軸朝不偏移方向之方式，令移動機構20移動。第4圖之情形，移動機構20，係令分離稜鏡14A、14B朝紙面之上側移動。
另外，反射鏡21、CCD攝影機22、光束吸收部23、損壞判定部24，亦可與雷射振盪器10B不同體構成。
如前述之方式，可知射入於光學部件之雷射光為UV雷射光52之情形，即使1×1011擊發等級，損壞閾值亦相當大程度地依存於擊發數。因此，在本實施形態中，將使射入於光學部件之UV雷射光52的能量密度設為30mJ/cm2，並且對UV雷射光52之高射入能量的光學部件，定期性地令光學部件移動。
如此，在本實施形態中，藉由延長UV雷射光52進行傳播空間的距離，從而使射入於光學部件之UV雷射光52的光束徑擴大，並且當光學部件損壞時，使對光學部件之UV雷射光52的射入位置移動。藉此，對於光學部件，形成能夠確保達(每1點之壽命擊發數)×(移動點(point)數)之壽命。
如此，藉由使射入於光學部件之UV雷射光52的能量密度設為30mJ/cm2，並且定期性地使光學部件移動，從而形成能夠將光學部件之壽命，予以長壽命化達至1×1012擊發以上之等級。
另外，在本實施形態中，根據自雷射振盪器10B於 最後所輸出之UV雷射光52的光束形狀，判定光學部件之損壞，但亦可依預先決定之預定時間使光學部件移動。
此外，在本實施形態中，雖針對使分離稜鏡14A、14B移動之情形加以說明，惟亦可令UV雷射光52所照射之其他的光學部件移動。該情形，亦於判定光學部件損壞時，變更UV雷射光52之照射位置(對光學部件之射入位置)。
如此，根據實施形態2，自THG結晶13輸出脈衝能量為500μJ以上之雷射光，並且對配置於較THG結晶13靠光路後段之光學部件，以射入30mJ/cm2以下之UV雷射光52之方式，配置光學部件。再者，根據UV雷射光52之光束形狀，判定光學部件是否損壞，當損壞時即移動對光學部件之UV雷射光52的照射位置。因此，即使UV脈衝雷射照射1×1011脈衝於光學部件時，也可防止光學部件之損壞的產生。因此，形成能夠對光學部件賦予足夠的壽命。
實施形態3
接者，使用第5圖針對本發明之實施形態3加以說明。在實施形態3中，當UV雷射光52之穿透率變化預定值以上時，藉由使光學部件移動，從而令對光學部件之UV雷射光52的射入位置移動。
第5圖係顯示實施形態3之雷射振盪器之構成之圖。第5圖之各構成要素之中，針對達成與第1圖所示之實施形態1之雷射振盪器10A、第4圖所示之實施形態2之雷射振盪器10B相同功能的構成要素，係標註相同符號，且省略重複說明。
本實施形態之雷射振盪器10C，係具有檢測UV雷射 光52之中通過開口(aperture)(開口部31)之UV雷射光52之光束功率的功能、判定光束功率是否自預定範圍內偏移的功能、以及當光束功率自預定範圍內偏移時使光學部件之位置移動的功能。
具體而言，雷射振盪器10C，係具有雷射光源11、SHG結晶12、THG結晶13、分離稜鏡14A、14B、擴束透鏡15、準直透鏡16、高帽型透鏡17、開口部31、穿透率檢測部32、損壞判定部33、驅動控制部25、以及移動機構20。
在雷射振盪器10C中，令雷射光源11、SHG結晶12、THG結晶13、分離稜鏡14A、14B、擴束透鏡15、準直透鏡16、以及高帽型透鏡17，配置在與雷射振盪器10A、10B同樣的位置。
於開口部31，係設置具有預定之尺寸的孔。開口部31，使射入於孔之UV雷射光52通過，並且遮斷射入於孔以外之位置之UV雷射光52。另外，開口部31，只要是在較THG結晶13靠光路後段側，則可配置於雷射振盪器10C內之光路中的任何之位置。
開口部31，係以對於UV雷射光52之光路中插入自如之方式加以配置。並且，開口部31，於檢測穿透率之時，在UV雷射光52之光路中移動。開口部31，當未檢測穿透率之情形(輸出UV雷射光52之時)，排除在UV雷射光52之光路中。
穿透率檢測部32，係用以檢測在開口部31被插入於UV雷射光52之光路中之狀態下之UV雷射光52的穿透率、以及在開口部31未被插入於UV雷射光52之光路中之狀態下之UV雷射光52的穿透率。因此，開口部31，係每當用以確認光學部件 之損壞即插入於光路中。穿透率檢測部32，係將檢測結果傳送至損壞判定部33。
損壞判定部33，係例如為電腦，且用以根據自穿透率檢測部32傳送過來之檢測結果，計算穿透率之變化量。並且，損壞判定部33，係根據穿透率之變化量，來判定光學部件之損壞狀況。
具體而言，損壞判定部33，係當在開口部31被插入於光路中之狀態之UV雷射光52的穿透率，自在開口部31未被插入於光路中之狀態之UV雷射光52的穿透率變化預定值以上時，則判定在光學部件產生任何之損壞。損壞判定部33，當判定在光學部件產生損壞時，即將移動指令傳送至驅動控制部25。驅動控制部25，係根據自損壞判定部33傳送來的移動指令，驅動控制移動機構20。
如此，在本實施形態中，在光路中之特定位置設置開口部31，且根據插入開口部31之時之穿透率的變化來判定光學部件是否損壞。當在光學部件產生損壞時，由於在損壞部產生熱，故藉由熱透鏡效應使UV雷射光52集光。因此，在損壞前與損壞後，對在開口部31之UV雷射光52的光束徑產生變化。另外，UV雷射光52之光束徑，係與光路中之透鏡及開口部31之配置位置相對應，而在開口部31會有放大之情形與縮小之情形。
另外，穿透率檢測部32，亦可用以檢測通過開口部31之能量。此時，穿透率檢測部32，係用以檢測當開口部31在UV雷射光52之光路中移動時，穿透開口部31的能量、以及當開口部31在UV雷射光52之光路中未移動時之UV雷射光52的能 量。並且，損壞判定部33，根據UV雷射光52之能量變化量，來判定光學部件之損壞狀況。
雷射振盪器10A至10C，例如適用雷射加工裝置等。在此，針對雷射振盪器10A至10C適用於雷射加工裝置之情形之雷射加工裝置的構成加以說明。
第6圖係顯示雷射加工裝置之構成之圖。雷射加工裝置100，係對印刷(print)線路板等之工件(work)(被加工物)7進行貫穿孔(through hole)等之開孔加工之裝置。本實施形態雷射加工裝置100，係具備有雷射振盪器10A至10C之任一者、電流鏡掃描器(galvanometer scanner)反射鏡3、以及加工控制裝置2。另外，在此，針對雷射加工裝置100具備有雷射振盪器10A之情形加以說明。
雷射振盪器10A，係輸出脈衝雷射光(UV雷射光52)並傳送至工件7側之裝置。雷射振盪器10A，係根據來自加工控制裝置2的指令而輸出脈衝雷射光。
加工控制裝置2，係以與電流鏡掃描器反射鏡3之動作同步而輸出脈衝雷射光之方式，控制雷射振盪器10A及電流鏡掃描器反射鏡3。加工控制裝置2，將雷射輸出指定輸出給雷射振盪器10A，並且將定位定位指令(指定加工位置之指令)輸出至電流鏡掃描器反射鏡3。
如此，加工控制裝置2，以可對所期望之開孔位置照射脈衝雷射光之方式，根據加工程式(program)，控制自雷射振盪器10A所輸出之UV雷射光52之射出時序(timing)、以及電流鏡掃描器反射鏡3之定位處理。
此外，雷射加工裝置100，係具備有遮罩(mask)4及f θ透鏡6，其等係相對於所輸出之脈衝雷射光構成像轉印光學系統。自雷射振盪器10A所射出之UV雷射光52，係經介遮罩4而傳送至電流鏡掃描器反射鏡3，且利用電流鏡掃描器反射鏡3而反射。
電流鏡掃描器反射鏡3，係用以在電流鏡區域(Galvano area，電流鏡區域)內定位脈衝雷射光之照射位置的反射鏡。電流鏡掃描器反射鏡3，係藉由掃描脈衝雷射光，經介f θ透鏡6將雷射光(UV雷射光52)照射在工件7上之雷射加工位置。
如此，根據實施形態3，自THG結晶13輸出脈衝能量為500μJ以上之雷射光，並且對於配置於較THG結晶13靠光路後段之光學部件，以射入30mJ/cm2以下之UV雷射光52之方式，配置光學部件。再者，根據穿透開口部31之UV雷射光52之穿透率的變化量，判定光學部件是否已損壞，當損壞時移動對光學部件之UV雷射光52的照射位置。因此，即使UV脈衝雷射照射1×1011脈衝於光學部件時，亦可防止光學部件之損壞的產生。因此，能夠對光學部件賦予足夠的壽命。
(產業上之可利用性)
如以上所述，本發明之雷射振盪器，適用於高脈衝能量之雷射光輸出。
10A‧‧‧雷射振盪器
11‧‧‧雷射光源
12‧‧‧SHG結晶
13‧‧‧THG結晶
14A、14B‧‧‧分離稜鏡
15‧‧‧擴束透鏡
16‧‧‧準直透鏡
17‧‧‧高帽型透鏡
51‧‧‧基本波雷射光
52‧‧‧UV雷射光

Claims (10)

  1. 一種雷射振盪器，係具備有：雷射光源，用以輸出第一雷射光；波長變換部，將前述第一雷射光予以波長變換並輸出脈衝能量成為500μJ以上之第二雷射光；以及光學部件，配置於較前述波長變換部靠光路後段側，並且用以使在前述波長變換部經波長變換之前述第二雷射光進行傳播；其中以射入於前述光學部件之前述第二雷射光之能量密度成為30mJ/cm2以下之方式，於前述波長變換部與前述光學部件之間設置有一距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，其中，前述第二雷射光之波長係為532nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射振盪器，又具備有：損壞判定部，用以判定在前述光學部件是否產生損壞；以及移動機構，用以載置前述光學部件，並且當判定於前述光學部件產生損壞時，藉由令前述光學部件之位置移動，從而令對前述光學部件之前述第二雷射光的照射位置移動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之雷射振盪器，又具備有用以檢測前述第二雷射光之光束形狀的光束形狀檢測部；其中前述損壞判定部，係當自檢測之光束形狀之預定形狀的偏移量為大於預定量時，判定於前述光學部件產生損壞。
  5. 申請專利範圍第3項所述之雷射振盪器，又具備有開口部，用 以使前述第二雷射光通過預定尺寸之孔，且在前述孔以外之位置遮斷前述第二雷射光，並且以插入自如之方式配置於前述第二雷射光的光路中；其中前述損壞判定部，係當在前述開口部被插入於前述光路中之狀態之前述第二雷射光的穿透率，自在前述開口部未插入於前述光路中之狀態之前述第二雷射光的穿透率變化預定值以上時，判定在前述光學部件產生損壞。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，其中，前述光學部件，係用以分離自前述波長變換部所輸出之前述第二雷射光、以及該第二雷射光以外之雷射光的分離稜鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，其中，前述光學部件，係用以使自前述波長變換部所輸出之前述第二雷射光之光束徑、光束擴展角或模態形狀變化的透鏡。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，前述波長變換部，係具有將前述第一雷射光變換成2倍波雷射光的SHG結晶；其中前述第二雷射光係前述2倍波雷射光。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，其中，前述波長變換部，係具有用以將前述第一雷射光變換成2倍波雷射光之SHG結晶，以及使用前述第一雷射光和前述2倍波雷射光來產生3倍波雷射光之THG結晶；其中前述第二雷射光係前述3倍波雷射光。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之雷射振盪器，其中，前述第二雷射光係UV雷射光。
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