WO2019193918A1 - レーザービームを用いた加工のための光学装置、レーザービームを用いた加工方法、及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

レーザービームを用いた加工のための光学装置、レーザービームを用いた加工方法、及びガラス物品の製造方法 Download PDF

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lens
lens group
optical axis
ring
glass
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晴彦 儘田
橘高　重雄
慎吾 藤本
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日本板硝子株式会社
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention relates to an optical device for processing using a laser beam, a processing method using a laser beam, and a method for manufacturing a glass article.
  • Patent Document 1 describes a glass processing method in which a deteriorated portion is formed by irradiating a laser pulse with a wavelength ⁇ .
  • the pulse width of the laser pulse is in the range of 1 ns to 200 ns, and the absorption coefficient of the glass at the wavelength ⁇ is 50 cm ⁇ 1 or less.
  • holes are formed in the glass by etching the altered portion.
  • Patent Documents 2 and 3 describe a method for producing glass with holes using a laser pulse. According to the manufacturing method, a predetermined laser processing glass is irradiated with a laser pulse to form an altered portion, and the altered portion is etched to form a hole.
  • Patent Document 4 describes a system for processing a transparent material.
  • the system includes a laser source and an optical assembly.
  • the laser source emits a pulsed laser beam.
  • the optical assembly is disposed in the optical path of the pulsed laser beam and changes the pulsed laser beam into the focal line of the laser beam.
  • the focal line of the laser beam is placed in the bulk of the transparent material and causes multiphoton absorption in the transparent material. Multiphoton absorption causes material alteration along the focal line of the laser beam.
  • the optical assembly includes an axicon.
  • Non-Patent Document 1 examines the influence of the curvature of the tip of the axicon on the intensity profile in the optical axis direction of the Bessel beam.
  • JP 2008-156200 A International Publication No. 2016/129254 International Publication No. 2016/129255 International Publication No. 2016/010954
  • Patent Documents 1 to 3 do not describe an optical system having an axicon lens.
  • Patent Document 4 describes an optical system having an axicon.
  • the present invention provides a novel optical device for processing using a laser beam, which includes an axicon lens.
  • the present invention provides a novel processing method using a laser beam using an axicon lens.
  • the present invention provides a novel method for producing a glass article using an axicon lens.
  • the present invention A first lens group on which a laser beam is incident; An axicon lens on which the laser beam transmitted through the first lens group is incident; A second lens group on which the laser beam transmitted through the axicon lens is incident,
  • the first lens group forms a first Bessel beam behind the axicon lens, a first ring beam behind the first Bessel beam, and the first lens beam in a direction perpendicular to the optical axis.
  • Forming a focal plane that minimizes the ring width of the ring beam The second lens group makes the first ring beam incident thereon, and a second ring beam whose ring width in a direction perpendicular to the optical axis is substantially constant along the optical axis behind the second lens group.
  • And forming a second Bessel beam behind the second ring beam An optical apparatus for processing using a laser beam is provided.
  • the present invention also provides: Making a laser beam incident on the first lens group; Making the laser beam transmitted through the first lens group incident on an axicon lens; The first lens group forms a first Bessel beam behind the axicon lens, a first ring beam behind the first Bessel beam, and the first lens beam in a direction perpendicular to the optical axis. Forming a focal plane that minimizes the ring width of the ring beam; The first ring beam is incident on the second lens group, and a second ring beam is formed behind the second lens group, the ring width in the direction perpendicular to the optical axis being substantially constant along the optical axis. And forming a second Bessel beam behind the second ring beam, Provided is a processing method using a laser beam.
  • the present invention provides Making a laser beam incident on the first lens group; Making the laser beam transmitted through the first lens group incident on an axicon lens;
  • the first lens group forms a first Bessel beam behind the axicon lens, a first ring beam behind the first Bessel beam, and the first lens beam in a direction perpendicular to the optical axis.
  • Forming a focal plane that minimizes the ring width of the ring beam The first ring beam is incident on the second lens group, and a second ring beam is formed behind the second lens group, the ring width in the direction perpendicular to the optical axis being substantially constant along the optical axis.
  • And forming a second Bessel beam behind the second ring beam Irradiating the glass with the second Bessel beam to form an altered portion in the glass,
  • a method for producing a glass article is provided.
  • the above-described optical device for processing using a laser beam is a novel optical device advantageous for processing glass, for example.
  • the above processing method is a novel method advantageous for processing glass, for example.
  • the above production method is a novel method advantageous for producing a glass article having an altered portion.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an optical device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing generation of an approximate Bessel beam (quasi-Bessel Beam) by an axicon lens.
  • FIG. 3 is a graph showing the intensity on the optical axis of a beam transmitted through the axicon lens with respect to laser beams having different beam diameters incident on the axicon lens.
  • FIG. 4 is a graph showing the intensity on the optical axis of a beam transmitted through an axicon lens with respect to axicon lenses having different apex angles.
  • FIG. 5 shows the beam intensity in the direction perpendicular to the optical axis at the position on the optical axis where the intensity of the beam on the optical axis is the maximum shown in FIG.
  • FIG. 6A is a diagram showing an intensity distribution of light rays that have passed through the axicon lens when the sharpness of the axicon lens is high.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an intensity distribution of light rays transmitted through the axicon lens when the sharpness of the axicon lens is low.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the optical apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an optical apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an optical device according to Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an optical apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an optical apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an optical device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating a tip shape of an axicon lens in the optical device according to the fourth embodiment.
  • 12B is a diagram illustrating the tip shape of the axicon lens in the simulation according to Example 5.
  • FIG. 13A is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude on the optical axis in the simulation according to the third embodiment.
  • FIG. 13B is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the simulation according to the third embodiment.
  • FIG. 14A is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude on the optical axis in the simulation according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14B is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the simulation according to the fourth example.
  • FIG. 15A is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude on the optical axis in the simulation according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15B is a graph illustrating the magnitude of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the simulation according to the fifth example.
  • FIG. 16A is a graph showing the magnitude of the electric field amplitude on the optical axis in the simulation according to Comparative Example 2.
  • FIG. 16B is a graph showing the magnitude of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the simulation according to Comparative Example 2.
  • FIG. 17A is a graph showing the magnitude of the electric field amplitude on the optical axis in the simulation according to Comparative Example 3.
  • FIG. 17B is a graph showing the magnitude of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the simulation according to Comparative Example 3.
  • FIG. 18 is a diagram schematically illustrating an optical device according to another embodiment.
  • FIG. 19A is a view of a shield of an optical device according to another embodiment viewed from the front along the optical axis.
  • FIG. 19B is a view of another shield of the optical device according to another embodiment viewed from the front along the optical axis.
  • FIG. 19C is a view of still another shield of the optical device according to another embodiment viewed from the front along the optical axis.
  • FIG. 19A is a view of a shield of an optical device according to another embodiment viewed from the front along the optical axis.
  • FIG. 19B is a view of another shield of the optical device according to another embodiment viewed
  • 19D is a view of still another shield of the optical device according to another embodiment viewed from the front along the optical axis.
  • 20A is a view of a modification of the shield shown in FIG. 19A viewed from the front along the optical axis.
  • 20B is a view of a modification of the shield shown in FIG. 19B as viewed from the front along the optical axis.
  • FIG. 20C is a view of a modified example of the shield shown in FIG. 19D as viewed from the front along the optical axis.
  • the processing method using a laser beam according to the present invention is performed using, for example, a processing apparatus including the optical device 1a shown in FIG.
  • the optical device 1 a includes a first lens group 21, an axicon lens 10, and a second lens group 22.
  • the laser beam LB is incident on the first lens group 21.
  • a laser beam TB transmitted through the first lens group 21 is incident on the axicon lens 10.
  • the laser beam that has passed through the axicon lens 10 is incident on the second lens group 22.
  • the first lens group 21 forms the first Bessel beam A behind the axicon lens 10 and the first ring beam B behind the first Bessel beam A.
  • the first lens group 21 forms a focal plane f in which the ring width of the first ring beam B is minimized in a direction perpendicular to the optical axis z.
  • the first ring beam B is incident on the second lens group 22, and the second ring beam whose ring width in the direction perpendicular to the optical axis z is substantially constant along the optical axis z behind the second lens group 22.
  • C is formed, and the second Bessel beam D is formed behind the second ring beam C.
  • “rear” means a position away from the reference in the direction of travel of the laser beam
  • “front” means a position away from the reference in the direction opposite to the direction of travel of the laser beam. Means.
  • a “Bessel beam” in a strict sense cannot be realized because it has an infinite extent and energy.
  • an axicon lens is used, an approximate Bessel beam can be realized within a limited range.
  • “Bessel beam” in this specification means “approximate Bessel beam”.
  • a processing method including the following steps can be executed.
  • the laser beam LB is incident on the first lens group 21.
  • the laser beam TB transmitted through the first lens group 21 is incident on the axicon lens 10.
  • the first lens group 21 forms the first Bessel beam A behind the axicon lens 10 and the first ring beam B behind the first Bessel beam A, and is perpendicular to the optical axis z.
  • the focal plane f in which the ring width of the first ring beam B is the smallest is formed in a certain direction.
  • the first ring beam B is incident on the second lens group 22, and the ring width in the direction perpendicular to the optical axis z behind the second lens group 22 is substantially constant along the optical axis z.
  • a ring beam C is formed and a second Bessel beam D is formed behind the second ring beam C.
  • the altered portion can be formed in the glass by irradiating the predetermined glass with the second Bessel beam D.
  • the method for producing a glass article according to the present invention includes the following step (IIa) in addition to the steps (Ia) to (Id). (IIa) Irradiating the glass with the second Bessel beam D to form an altered portion in the glass.
  • a glass substrate in which a through hole or a bottomed hole having a diameter of several ⁇ m to several hundred ⁇ m is formed can be used in various applications such as a glass interposer. For this reason, the technology for forming such holes in the glass substrate is extremely important in industry.
  • “hole” means a through hole and a bottomed hole.
  • the following methods (i) to (vi) can be considered as methods for forming holes in glass.
  • the following method (iv) is also described in Patent Documents 1 to 3, and a hole having a diameter of several tens of ⁇ m can be formed in a glass substrate having a thickness of several hundreds of ⁇ m.
  • Drilling with a tool such as a drill
  • Sand blasting iii) Processing using a laser beam
  • Method combining laser beam processing and etching v
  • Dry etching (vi) Electric discharge machining
  • the laser beam irradiated on the glass is absorbed by the glass and heat is generated. As a result, the glass melts along the optical axis of the laser beam. Since the region irradiated with the laser beam in the glass is a narrow region having a size of several ⁇ m or less, a melting portion having a size corresponding to this region is formed in the glass.
  • a phenomenon such as generation of plasma or filamentation may occur. However, even in this case, as a result, the glass is melted by heat.
  • the volume shrinks, and the part becomes depleted from the surroundings.
  • a microcrack is generated in the portion due to the stress generated by the shrinkage of the volume.
  • the micro cracks are generated in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser beam irradiated on the glass due to tensile stress. It is considered that the depleted portion and the portion having a microcrack become an altered portion that is different from other portions of the glass.
  • the etching rate at the altered portion is higher than the etching rate at the other portion of the glass.
  • the altered portion is a depleted portion or a portion having a microcrack.
  • the altered portion is more selectively etched and holes such as through holes can be formed in the glass.
  • etching is selectively performed from the opening of the microcrack, and a hole having a large hole diameter is formed in the opening direction of the crack.
  • microcracks often occur in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser beam. For this reason, in order to make the hole formed in glass close to a perfect circular hole, it is desirable to reduce the size of the microcrack. By reducing the diameter of the laser beam applied to the glass, the size of the microcracks can be reduced.
  • the glass it is conceivable to irradiate the glass by condensing a laser beam, which is a general Gaussian beam, with a convex lens and adjusting the spot diameter to several ⁇ m.
  • a laser beam which is a general Gaussian beam
  • the spread of the laser beam in the glass affects, and the size of the crack in the altered portion is as large as several tens ⁇ m or more.
  • the hole formed by etching the altered portion tends to be an elliptical hole.
  • a Bessel beam can be formed.
  • a Gaussian laser beam is incident on an axicon lens
  • a plane wave of the laser beam is emitted as a beam having a conical wavefront that converges along the optical axis.
  • a ring-shaped beam is formed behind the Bessel beam.
  • the Bessel beam has a main lobe and a side lobe.
  • the Bessel beam exhibits a high intensity centered on the optical axis in the main lobe, and an intensity distribution (side lobe) that changes in a wave shape in the side lobe away from the optical axis.
  • the length (effective length) that the Bessel beam is maintained in the optical axis direction can be several mm to several tens of mm. As shown in FIG. 2, in a region corresponding to the effective length, a Bessel beam having a main lobe and a side lobe continuously exists along the optical axis.
  • the intensity I ( ⁇ , z) of the beam after passing through the axicon lens is expressed by the following equation (1), and the half apex angle ⁇ 0 of the cone surrounded by the plane wave of the same intensity forming the Bessel beam is , Represented by formula (2).
  • ⁇ is the radial distance from the optical axis z
  • P is the overall power of a Gaussian beam such as a laser incident on the axicon lens
  • k is the angular wave number
  • w 0 is the beam waist of the Gaussian beam.
  • z max w 0 cos ⁇ 0 / sin ⁇ 0 n is the refractive index of the axicon lens, n 0 is the refractive index of the medium around the axicon lens, and ⁇ is the apex angle of the axicon lens.
  • the light energy density is high in the main lobe of the Bessel beam. For this reason, when the glass is arranged in the main lobe of the Bessel beam so that the portion in the thickness direction of the glass is included or overlapped in the region where the Bessel beam is formed, the altered portion of the glass along the region where the Bessel beam is formed Is formed. In the region where the Bessel beam is formed, the depth of focus is long, so that the beam diameter of the converted laser beam can be several ⁇ m or less over several mm in the thickness direction of the glass. Thereby, even if the thickness of glass is several hundred micrometers or more, the magnitude
  • the use of an axicon lens has these advantages.
  • the Bessel beam is typically formed adjacent to the rear of the axicon lens.
  • the distance between the axicon lens and the glass is close, and the glass and the axicon lens come into contact with each other. Risk is high.
  • the use of the Bessel beam formed adjacent to the rear of the axicon lens for the formation of the altered portion of the glass causes several problems in actual work. For example, if the axicon lens is damaged due to accidental contact or collision between the tip of the axicon lens and the glass, the optical characteristics of the axicon lens are significantly deteriorated.
  • the second Bessel beam is formed in a region away from the axicon lens 10, and the altered portion can be formed in the glass using the second Bessel beam. For this reason, the risk that the axicon lens and glass are in contact with each other is low.
  • a first lens group 21, an axicon lens 10, and a second lens group 22 are arranged on the optical axis in this order.
  • the first lens group 21 converges the laser beam LB, which is a substantially parallel beam, to form a converged beam TB.
  • the axicon lens 10 is disposed behind the first lens group 21 and receives the convergent beam TB, emits a beam having a conical wavefront, and outputs a first Bessel beam in a predetermined section on the optical axis. A is formed.
  • the second lens group 22 is disposed behind the axicon lens 10.
  • the second lens group 22 forms a ring-shaped second ring beam C having a substantially constant width without diverging the ring-shaped first ring beam B.
  • the first ring beam B is formed between the axicon lens 10 and the second lens group 22 behind the region where the first Bessel beam A is formed.
  • the first ring beam B has a focal plane f indicating the smallest ring width in the direction perpendicular to the optical axis z between the axicon lens 10 and the second lens group 22.
  • the focal plane f is formed between the axicon lens 10 and the second lens group 22.
  • the width bf in the direction perpendicular to the optical axis z is substantially constant along the optical axis z.
  • the second ring beam C overlaps to form a second Bessel beam D in a predetermined section on the optical axis.
  • the lens group is an optical element having a function of condensing (convex lens action) or diverging (concave lens action) a beam or light ray as long as the effects of the present invention are exhibited. Or it may be a group of two or more lenses. Unless otherwise specified, the lenses that make up the lens group are lenses that are axisymmetric with respect to the optical axis. When a lens group is composed of a combination of multiple lenses, the central axes of those lenses coincide. To be arranged.
  • the processing apparatus includes, for example, an optical device 1a and a laser oscillator (not shown) for emitting a laser beam LB.
  • the beam diameter of the laser beam is determined in consideration of both the intensity on the optical axis of the beam transmitted through the axicon lens and the length in the optical axis direction of the region where the Bessel beam is formed.
  • rb means the reference beam diameter of the laser beam incident on the axicon lens.
  • the laser beam LB generated by the laser oscillator satisfies the following conditions. Thereby, a quality change part can be favorably formed in glass.
  • Wavelength 535 nm or less (preferably including wavelength 355 nm)
  • Center wavelength 300 to 400 nm (desirably 355 nm)
  • Energy 100 ⁇ J / pulse or more
  • Pulse width 1 nanosecond (ns) or more Beam diameter: 0.5 to 20 mm (preferably 0.5 to 10 mm)
  • Number of pulses 1 pulse Beam mode: Single mode
  • the pulse width of the laser beam LB is desirably 1 to 200 ns, more desirably 1 to 100 ns, and further desirably 1 to 50 ns.
  • the beam quality M 2 value of the laser pulse may be 2 or less, for example.
  • the laser beam LB may be a harmonic of an Nd: YAG laser, a harmonic of an Nd: YVO 4 laser, or a harmonic of an Nd: YLF laser.
  • the harmonic is, for example, a second harmonic, a third harmonic, or a fourth harmonic.
  • the wavelength of the second harmonic of these lasers is around 532 to 535 nm.
  • the wavelength of the third harmonic is around 355 to 357 nm.
  • the wavelength of the fourth harmonic is in the vicinity of 266 to 268 nm.
  • the laser oscillator is, for example, a high repetition solid-state pulsed UV laser manufactured by Coherent: AVIA355-4500.
  • This laser oscillator is a third harmonic Nd: YVO 4 laser, and a maximum laser power of about 6 W can be obtained when the repetition frequency is 25 kHz.
  • the wavelength of the third harmonic is 350 to 360 nm.
  • the wavelength of the laser beam LB may be in the range of 350 to 360 nm.
  • the wavelength of the laser beam is larger than 535 nm, the irradiation spot becomes large, making it difficult to produce a minute structure, and the periphery of the irradiation spot is easily broken due to the influence of heat.
  • the first lens group 21 may be composed of, for example, a single lens that has an optical function similar to that of a convex lens and exhibits the function of the convex lens.
  • the first lens group 21 may have an effective diameter sufficiently larger than the beam diameter of the laser beam LB.
  • the laser beam LB generated by the laser oscillator is a substantially parallel beam having a beam diameter of about several millimeters.
  • the beam diameter of the laser beam LB is sufficiently small, the convergent beam TB can be obtained even when the first lens group 21 is composed of a single lens by appropriately selecting the power of the first lens group 21. Can be reduced to a level where there is no problem.
  • the first lens group 21 is a single lens, problems that may occur when the lens group is configured by a plurality of lenses can be avoided.
  • the problem is as follows.
  • a lens group is configured by combining a plurality of lenses having different refractive indexes.
  • usable lens materials are limited, the degree of freedom in designing the lens group is reduced, and correction of aberration is difficult.
  • a glass material having a high refractive index that is advantageous for improving the power of the lens group exhibits a very low transmittance in the ultraviolet region, and thus is difficult to use for the lens group.
  • any surface of the lenses constituting the lens group may be aspherical.
  • a lens having an aspherical surface has a higher degree of design freedom than a lens having a spherical shape or a flat surface, and is effective in correcting aberrations.
  • the power of the lens or lens group represents the degree to which the light beam can be bent, and is represented by the reciprocal of the effective focal length of the lens or lens group.
  • the first lens group 21 may be configured by a plurality of lenses appropriately corrected for aberrations.
  • the laser beam LB is a divergent beam or a convergent beam having a large divergence angle
  • an oblique light beam away from the optical axis is incident on the lens group, so that aberration is likely to occur.
  • the first lens group 21 is configured by a lens having a sufficiently large effective diameter, or the first lens is formed by a plurality of lenses in consideration of the refractive index and shape of the lens material. It is desirable to reduce aberrations by configuring group 21.
  • the axicon lens 10 includes a conical surface, and the conical surface has an apex angle of, for example, 110 to 160 °.
  • the larger the apex angle ⁇ of the axicon lens the longer the length of the range in which the predetermined intensity is maintained on the optical axis.
  • the smaller the apex angle ⁇ of the axicon lens is the larger the crossing angle ⁇ 0 of the light transmitted through the axicon lens is, and the main lobe diameter can be reduced to 1 ⁇ m or less. .
  • the beam diameter means a diameter of a region surrounded by an isointensity line having an intensity 1 / e 2 times (13.5%) the maximum intensity of the beam in a plane perpendicular to the optical axis. .
  • the second lens group 22 is not limited to a specific lens as long as the first ring beam B can be converged without diverging to form the second ring beam C.
  • the second lens group 22 may be composed of a single lens that has the same optical function as, for example, one convex lens and can exhibit the function of a convex lens. Since the second lens group 22 does not diverge the first ring beam B, it is easy to shorten the overall length of the optical device 1a in the optical axis direction. As shown in FIG. 1, since an oblique light beam separated from the optical axis is incident on the second lens group 22, aberration is likely to occur.
  • the second lens group 22 may be a low aberration lens in which aberrations are appropriately corrected, and it is also desirable that the second lens group 22 is composed of a plurality of lenses.
  • the second lens group 22 for example, two plano-convex lenses having the same shape (a lens including a convex surface and a plane facing the opposite direction to the convex surface that is axially symmetric with respect to the optical axis) may be used. .
  • the center axes of the two plano-convex lenses coincide with each other and the convex surfaces face each other.
  • any surface of the lenses constituting the second lens group 22 may be aspheric.
  • a lens having an aspherical surface has a higher degree of design freedom than a lens having a spherical shape or a flat surface, and is effective in correcting aberrations.
  • the processing method according to the present invention preferably further includes the following step (Ie).
  • (Ie) Rays existing inside the first ring beam B or the second ring beam C in the direction perpendicular to the optical axis z and outside the first ring beam B or the second ring beam C in the direction perpendicular to the optical axis z Is shielded between the axicon lens 10 and the second lens group 22 or between the second lens group 22 and the second Bessel beam D.
  • the method according to the present invention further includes the following step (If).
  • the processing method according to the present invention may further include, for example, the following step (Ig).
  • the optical device 1a includes, for example, a shield 25.
  • the shield 25 is disposed between the axicon lens 10 and the second lens group 22 or between the second lens group 22 and the second Bessel beam D.
  • the shield 25 has at least one of a first light shielding part and a second light shielding part. Light rays existing inside the first ring beam B or the second ring beam C are shielded by the first light shielding portion.
  • the second light-shielding portion shields light rays that exist outside the first ring beam B or the second ring beam C in the direction perpendicular to the optical axis z.
  • the shield 25 desirably has a first light shielding portion and shields the light beam existing inside the first ring beam B or the second ring beam C.
  • the shield 25 may have a first light shielding part and a second light shielding part.
  • the shield 25 shields light rays existing inside the first ring beam B or the second ring beam C and light rays existing outside the first ring beam B or the second ring beam C.
  • the shield 25 is a plate-like member, for example.
  • the shield 25 is desirably a disk-shaped member. In this case, for example, the shield 25 is arranged so that the center thereof substantially coincides with the optical axis.
  • the shield 25 may have a through hole at the center thereof.
  • the shield 25 may be made of a material suitable for shielding light rays existing inside and outside the first ring beam B or the second ring beam C.
  • the axicon lens 10 desirably has a sharp tip on its conical surface.
  • the processing precision of the tip of the axicon lens is limited, and it is not easy to make the tip of the axicon lens completely sharp. Since the machine or tool used to manufacture the axicon lens has a finite size and a predetermined tolerance, extremely speaking, the tip of the axicon lens and the portion close to the tip are from the ideal cone shape. There is a possibility that the surface is a sphere, a plane, or a plane that is a combination of a sphere and a plane.
  • the shapes of the first Bessel beam A and the first ring beam B deviate from ideal shapes.
  • FIG. 6A when the tip of the axicon lens is sharp, a clear main lobe is recognized in the light beam transmitted through the axicon lens.
  • FIG. 6B the main lobe becomes unclear when the tip of the axicon lens is not sharp but spherical, or includes defects such as defects. This is because irregularly refracted light is generated by the tip portion including the defect, and such light rays cause irregular interference.
  • the second Bessel beam D can be appropriately formed.
  • the glass used in the step (IIa) (hereinafter also referred to as laser processing glass) has, for example, an absorption coefficient of 1 to 50 cm ⁇ 1 at the center wavelength ⁇ c of the laser beam LB, and preferably has a center wavelength. It has an absorption coefficient of 3 to 40 cm ⁇ 1 at ⁇ c.
  • the glass desirably has an absorption coefficient of 1 to 50 cm ⁇ 1 at a particular wavelength in the range of 300 to 400 nm, and more desirably has an absorption coefficient of 3 to 40 cm ⁇ 1 at this particular wavelength.
  • Such glass can be selected from known glasses.
  • the glass described in Patent Document 2 or 3 can be selected as the glass used in the step (IIa).
  • the glass used in the step (IIa) is, for example, plate glass.
  • the thickness of the glass is, for example, 2 mm or less, and may be 0.1 to 1.5 mm.
  • step (IIa) it is possible to form an altered portion in the glass by one laser pulse irradiation.
  • the altered portion can be formed on the glass by irradiating a laser pulse so that the irradiation positions do not overlap.
  • laser pulses may be irradiated so that the irradiation positions overlap.
  • the laser pulse is focused using the optical device 1a so that the second Bessel beam is formed inside the glass.
  • the laser pulse is usually condensed so that the second Bessel beam is formed near the center in the thickness direction of the glass plate.
  • the distance between the optical system and the glass is adjusted so that the second Bessel beam is formed on the upper surface side of the glass plate. May be.
  • the optical system and the glass so that the second Bessel beam is formed on the lower surface side of the glass plate. You may adjust the space
  • the laser pulse may be collected so that the second Bessel beam is formed outside the glass as long as the altered portion can be formed.
  • the method for producing a glass article according to the present invention further includes the following step (IIb).
  • the etching rate for the altered portion is higher than the etching rate for glass.
  • the etchant is, for example, hydrofluoric acid (an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF)).
  • the etchant may be sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or an aqueous solution thereof, nitric acid (HNO 3 ) or an aqueous solution thereof, or hydrochloric acid (an aqueous solution of hydrogen chloride (HCl)).
  • the etching solution may be one of these acids or a mixture of two or more acids.
  • etching solution is hydrofluoric acid
  • etching of the altered portion is easy to proceed and holes can be formed in a short time.
  • the etching solution is sulfuric acid
  • the glass other than the altered portion is not easily etched, and a straight hole having a small taper angle can be formed.
  • a surface protective film agent may be applied to one main surface of the plate glass in order to enable etching from only one side of the plate glass.
  • a surface protective film agent commercially available products such as Silitite-II (manufactured by Trylaner International Co., Ltd.) can be used.
  • Etching time or etching solution temperature is selected according to the shape of the altered portion or the target processing shape. Note that the etching rate can be increased by increasing the temperature of the etching solution during etching. In addition, the diameter of the hole can be controlled by the etching conditions.
  • Etching time depends on the thickness of the plate glass and is not particularly limited, but is preferably about 30 to 180 minutes.
  • the temperature of the etching solution is, for example, about 5 to 45 ° C., and can be about 15 to 40 ° C.
  • the temperature of the etching solution can be changed to adjust the etching rate. If necessary, etching may be performed while applying ultrasonic waves to the etching solution. Thereby, while being able to enlarge an etching rate, the stirring effect of a liquid can be anticipated.
  • quartz glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, or titanium-containing silicate glass is suitable.
  • glass such as non-alkali glass that does not substantially contain an alkali component (alkali metal oxide) or low alkali glass that contains only a small amount of an alkali component is suitably used as a glass for laser processing. it can.
  • the glass contains at least one oxide of a metal selected from Bi, W, Mo, Ce, Co, Fe, Mn, Cr, V and Cu as a coloring component. May be included.
  • Corning # 7059 glass composition is expressed in mass%, SiO 2 49%, Al 2 O 3 10%, B 2 O 3 15%, RO (alkaline earth metal oxide)) 25%) or Pyrex (registered trademark) (glass cord 7740).
  • the first example of the aluminosilicate glass may have the following composition. Expressed in mass%, SiO 2 50-70%, Al 2 O 3 14-28%, Na 2 O 1-5%, MgO 1-13%, and ZnO 0-14%, A glass composition comprising:
  • the second example of the aluminosilicate glass may have the following composition. Expressed in mass%, SiO 2 56-70%, Al 2 O 3 7-17%, B 2 O 3 0-9%, Li 2 O 4-8%, MgO 1-11%, ZnO 4-12%, TiO 2 0-2%, Li 2 O + MgO + ZnO 14-23%, CaO + BaO 0-3%, A glass composition comprising:
  • the fourth example of the aluminosilicate glass may have the following composition. Expressed in mass%, SiO 2 60-70%, Al 2 O 3 5-20%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-25%, Li 2 O 0-1%, Na 2 O 3-18%, K 2 O 0-9%, MgO + CaO + SrO + BaO 5-20%, MgO 0-10%, CaO 1-15%, SrO 0-4.5%, BaO 0-1%, TiO 2 0-1%, ZrO 2 0 to 1%, A glass composition comprising:
  • the fifth example of the aluminosilicate glass may have the following composition. Indicated by mass% SiO 2 59-68%, Al 2 O 3 9.5-15%, Li 2 O 0-1%, Na 2 O 3-18%, K 2 O 0-3.5%, MgO 0-15%, CaO 1-15%, SrO 0-4.5%, BaO 0-1%, TiO 2 0-2%, ZrO 2 1-10%,
  • a glass composition comprising:
  • Soda lime glass is a glass composition widely used for, for example, plate glass.
  • the first example of the titanium-containing silicate glass may have the following composition. Displayed in mol% Containing 5-25% TiO 2 , SiO 2 + B 2 O 3 50-79%, Al 2 O 3 + TiO 2 5-25%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO 5-20%, A glass composition.
  • titanium-containing silicate glass SiO 2 60-65%, TiO 2 12.5-15%, Na 2 O 12.5-15%, SiO 2 + B 2 O 3 70-75%, It is preferable that
  • the second example of the titanium-containing silicate glass may have the following composition. Displayed in mol% B 2 O 3 10-50%, TiO 2 25-40%, SiO 2 + B 2 O 3 20-50%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O + Cs 2 O + MgO + CaO + SrO + BaO 10-40%, A glass composition.
  • the first example of the low alkali glass may have the following composition. Displayed in mol% SiO 2 45-68%, B 2 O 3 2-20%, Al 2 O 3 3-20%, TiO 2 0.1-5.0% (excluding 5.0%), ZnO 0-9%, A glass composition that is Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 2.0% (excluding 2.0%).
  • the low alkali glass as a coloring component, CeO 2 0-3%, Fe 2 O 3 0 to 1%, It is preferable to contain. Furthermore, an alkali-free glass substantially not containing an alkali metal oxide is more preferable.
  • the first example of the low alkali glass or non-alkali glass contains TiO 2 as an essential component.
  • the content of TiO 2 in the first example of the low alkali glass or non-alkali glass is 0.1 mol% or more and less than 5.0 mol%, and is excellent in the smoothness of the inner wall surface of the hole obtained by laser irradiation. From this point, it is preferably 0.2 to 4.0 mol%, more preferably 0.5 to 3.5 mol%, and still more preferably 1.0 to 3.5 mol%.
  • TiO 2 By appropriately including TiO 2 in a low alkali glass or non-alkali glass having a specific composition, it is possible to form an altered portion even by irradiation of energy such as a relatively weak laser, and the altered portion is a post-process. In this case, the etching can be more easily removed when etching is performed while irradiating with ultrasonic waves.
  • TiO 2 has a binding energy substantially equal to the energy of ultraviolet light, and absorbs ultraviolet light.
  • said 1st example of low alkali glass or an alkali free glass may contain ZnO as an arbitrary component.
  • the ZnO content is preferably 0 to 9.0 mol%, more preferably 1.0 to 8.0 mol%, and even more preferably 1.5 to 5.0 mol%. Particularly desirable is 1.5 to 3.5 mol%.
  • ZnO is a component that absorbs in the ultraviolet region as in TiO 2, and if ZnO is contained in the glass for laser processing, it has an effective effect on the glass.
  • the first example of the aforementioned low alkali glass or alkali-free glass may contain CeO 2 as coloring component.
  • CeO 2 as coloring component.
  • the CeO 2 content in the first example of the low alkali glass or non-alkali glass is preferably 0 to 3.0 mol%, more preferably 0.05 to 2.5 mol%, Desirably, it is 0.1 to 2.0 mol%, and particularly desirably 0.2 to 0.9 mol%.
  • Fe 2 O 3 is also effective as a coloring component in the laser processing glass, and the laser processing glass may contain Fe 2 O 3 .
  • the combined use of TiO 2 and Fe 2 O 3 , or the combined use of TiO 2 , CeO 2 , and Fe 2 O 3 facilitates formation of the altered portion.
  • the content of Fe 2 O 3 in the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 0 to 1.0 mol%, more desirably 0.008 to 0.7 mol%, and still more desirably 0.01. Is 0.4 mol%, particularly preferably 0.02 to 0.3 mol%.
  • the absorption coefficient of a predetermined wavelength (wavelength of 535 nm or less) of the glass is 1 by the inclusion of an appropriate coloring component. It may be set to ⁇ 50 cm ⁇ 1 , preferably 3 to 40 cm ⁇ 1 .
  • the second example of the low alkali glass may have the following composition. Displayed in mol% SiO 2 45-70%, B 2 O 3 2-20%, Al 2 O 3 3-20%, CuO 0.1-2.0%, TiO 2 0-15.0%, ZnO 0-9.0%, A glass composition that is Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 2.0% (excluding 2.0%). Furthermore, an alkali-free glass substantially not containing an alkali metal oxide is more preferable.
  • the second example of the low alkali glass or non-alkali glass may contain TiO 2 as in the first example of the low alkali glass or non-alkali glass.
  • the content of TiO 2 in the second example of the low alkali glass or non-alkali glass is 0 to 15.0 mol%, and is desirable from the viewpoint of excellent smoothness of the inner wall surface of the hole obtained by laser irradiation. 0 to 10.0 mol%, more preferably 1 to 10.0 mol%, more preferably 1.0 to 9.0 mol%, and particularly preferably 1.0 to 5.0 mol%. It is.
  • said 2nd example of a low alkali glass or an alkali free glass may contain ZnO.
  • the content of ZnO in the above second example of the low alkali glass or non-alkali glass is 0 to 9.0 mol%, preferably 1.0 to 9.0 mol%, more preferably 1.0 -7.0 mol%. Since ZnO is a component that absorbs in the ultraviolet light region in the same manner as TiO 2 , if ZnO is contained, it has an effective effect on the laser processing glass.
  • the second example of the low alkali glass or non-alkali glass contains CuO.
  • the content of CuO in the second example of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 0.1 to 2.0 mol%, more desirably 0.15 to 1.9 mol%, More preferably, it is 0.18 to 1.8 mol%, and particularly preferably 0.2 to 1.6 mol%. Since the second example of the low alkali glass or non-alkali glass contains CuO, the glass is colored, the absorption coefficient at a predetermined laser wavelength can be adjusted to an appropriate range, and the energy of the irradiation laser Can be absorbed appropriately. As a result, it is possible to easily form an altered portion that is a basis for hole formation.
  • the glass has an absorption coefficient of 1 at a predetermined wavelength (wavelength of 535 nm or less) due to the inclusion of an appropriate coloring component. It may be set to ⁇ 50 cm ⁇ 1 , desirably 3 to 40 cm ⁇ 1 .
  • the above first and second examples of low alkali glass or non-alkali glass may contain MgO as an optional component.
  • MgO has the characteristics that it suppresses an increase in the thermal expansion coefficient, does not excessively lower the strain point, and improves the solubility.
  • the content of MgO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 15.0 mol% or less, more desirably 12.0 mol% or less, The amount is desirably 10.0 mol% or less, and particularly desirably 9.5 mol% or less.
  • the content of MgO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 2.0 mol% or more, more desirably 3.0 mol% or more. More preferably, it is 4.0 mol% or more, and particularly preferably 4.5 mol% or more.
  • the first and second examples of low alkali glass or non-alkali glass may contain CaO as an optional component.
  • CaO like MgO, has the characteristics that it suppresses an increase in thermal expansion coefficient and does not excessively lower the strain point, and also improves the solubility.
  • the content of CaO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 15.0 mol% or less, more desirably 12.0 mol% or less, The amount is desirably 10.0 mol% or less, and particularly desirably 9.3 mol% or less.
  • the content of CaO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 1.0 mol% or more, more desirably 2.0 mol% or more. More preferably, it is 3.0 mol% or more, and particularly preferably 3.5 mol% or more.
  • the above first and second examples of low alkali glass or non-alkali glass may contain SrO as an optional component.
  • SrO like MgO and CaO, has the characteristics that it suppresses the increase in thermal expansion coefficient and does not excessively lower the strain point, and improves the solubility, thus improving the devitrification characteristics and acid resistance. Therefore, it may be contained in the glass for laser processing.
  • the content of SrO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 15.0 mol% or less, more desirably 12.0 mol% or less, The amount is desirably 10.0 mol% or less, and particularly desirably 9.3 mol% or less.
  • the content of SrO in the first and second examples of the low alkali glass or non-alkali glass is desirably 1.0 mol% or more, and more desirably 2.0 mol% or more. More preferably, it is 3.0 mol% or more, and particularly preferably 3.5 mol% or more.
  • substantially free of a certain component means that the content of the component in the glass is less than 0.1 mol%, desirably less than 0.05 mol%, more desirably 0.01 mol. % Or less.
  • the upper limit value and the lower limit value of the numerical ranges can be appropriately combined.
  • the thermal expansion coefficient of the glass for laser processing is desirably 100 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, more desirably 70 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less, and further desirably 60 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less. Particularly preferably, it is 50 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or less.
  • the lower limit of the thermal expansion coefficient of the glass for laser processing is not particularly limited, but may be, for example, 10 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or more, and may be 20 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. or more.
  • the thermal expansion coefficient of the glass for laser processing is measured, for example, as follows. First, a cylindrical glass sample having a diameter of 5 mm and a height of 18 mm is prepared. This is heated from 25 ° C. to the yield point of the glass sample, and the thermal expansion coefficient is calculated by measuring the elongation of the glass sample at each temperature. An average value of the thermal expansion coefficient in the range of 50 to 350 ° C. can be calculated to determine the average thermal expansion coefficient.
  • step (IIa) it is not necessary to use so-called photosensitive glass, and the range of glass that can be processed is wide. That is, in the step (IIa), glass substantially free of gold or silver can be processed.
  • a highly rigid glass is hard to be cracked on both the upper and lower surfaces of the glass when irradiated with a laser, and can be suitably processed in the above step (IIa).
  • the Young's modulus of the glass for laser processing is desirably 80 GPa or more.
  • the above-mentioned glasses may be commercially available, and can be obtained by purchasing them. Even if this is not the case, a desired glass can be produced by a known molding method (for example, overflow method, float method, slit draw method, casting method, etc.), and further by post-processing such as cutting and polishing. A glass composition having a desired shape can be obtained.
  • a known molding method for example, overflow method, float method, slit draw method, casting method, etc.
  • post-processing such as cutting and polishing.
  • the optical device 1b includes a first lens group 21a, an axicon lens 10a, and a second lens group 22a.
  • the first lens group 21a, the axicon lens 10a, and the second lens group 22a have their central axes aligned with the optical axis of the beam and are arranged in this order in the beam traveling direction.
  • the first lens group 21a is composed of an ideal lens L (21a-1) having zero thickness and no aberration, and its effective focal length EFL (21a-1) is 32.54 mm.
  • the axicon lens 10a includes a conical surface having an apex angle ⁇ of 160 ° and a plane facing the opposite direction of the conical surface, and the center thickness CT (10a) of the axicon lens 10a is 2.0 mm.
  • the refractive index of the medium of the axicon lens 10a is 1.476.
  • the axicon lens 10a is arranged so that the beam is incident on the plane.
  • the distance d (11) between the first lens group 21a composed of the lens L (21a-1) and the axicon lens 10a is 2.0 mm.
  • the second lens group 22a is composed of an ideal lens L (22a-1) having zero thickness and no aberration, and its effective focal length EFL (22a-1) is 7.81 mm.
  • the distance d (12) between the axicon lens 10a and the lens L (22a-1) is 35.9 mm.
  • the parallel laser beam passes through the first lens group 21a and becomes convergent light. This convergent light enters the axicon lens 10a, and a beam having a conical wavefront is emitted.
  • the optical device 1b forms a first Bessel beam behind the axicon lens 10a in a range where conical wavefronts overlap. Further, the beam diverges as a first ring beam behind the first Bessel beam, and forms a focal plane with a minimum ring width before reaching the second lens group 22a.
  • the first ring beam is incident on the second lens group 22a, and a second ring beam is emitted whose width in the direction perpendicular to the optical axis is substantially constant along the optical axis and converges toward the optical axis.
  • a Bessel beam is formed.
  • the region where the second Bessel beam is formed is the region where the second ring beam (the wavefront thereof) overlaps.
  • the distance d (13) between the second lens group 22a composed of the lens L (22a-1) and the substantially starting point in the optical axis direction of the region where the Bessel beam is formed is the surface of glass or the like to be processed. This is the shortest distance that can be approached to the final beam exit surface of the optical device 1b, and corresponds to the working distance WD (1).
  • the total length of the optical device 1b on the optical axis (the distance on the optical axis from the lens L (21a-1) to the lens L (22a-1)) plus the working distance WD (1) is 49.9 mm. It becomes.
  • Example 2 In the optical device 1c according to Example 2 shown in FIG. 8, a ray tracing simulation was performed when a parallel laser beam having a wavelength of 355 nm and a beam diameter of 2.5 mm was incident.
  • the optical device 1c includes a first lens group 21b, an axicon lens 10b, and a second lens group 22b.
  • the first lens group 21b, the axicon lens 10b, and the second lens group 22b have their central axes aligned with the optical axis of the beam and are arranged in this order in the beam traveling direction.
  • the first lens group 21b includes a lens L (21b-1), a lens L (21b-2), and a lens L (21b-3), and these lenses are arranged in this order in the beam traveling direction.
  • the center thickness CT (21b-1) of the lens L (21b-1) is 1.0 mm
  • the refractive index of the medium of the lens L (21b-1) is 1.476
  • the lens L (21b-1) A concave surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the concave surface.
  • the lens L (21b-1) is arranged in such a direction that the beam is incident on the concave surface and the beam is emitted from the plane.
  • the radius of curvature of the concave spherical surface of the lens L (21b-1) is -5.00 mm.
  • the center thickness CT (21b-2) of the lens L (21b-2) is 4.0 mm, the refractive index of the medium of the lens L (21b-2) is 1.476, and the lens L (21b-2) is It includes a convex surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (21b-2) is arranged in such a direction that the beam from the lens L (21b-1) enters the plane and the beam exits from the convex surface.
  • the distance d (21) between the lens L (21b-1) and the lens L (21b-2) is 38.00 mm.
  • the radius of curvature of the convex spherical surface of the lens L (21b-2) is ⁇ 24.33 mm.
  • the center thickness CT (21b-3) of the lens L (21b-3) is 4.0 mm, the refractive index of the medium of the lens L (21b-3) is 1.476, and the lens L (21b-3) is , Including a convex surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (21b-3) is arranged in such a direction that the beam from the lens (21b-2) is incident on the convex surface and the beam is emitted from the plane.
  • the distance d (22) between the lens L (21b-2) and the lens L (21b-3) is 0 mm.
  • the lens L (21b-2) and the lens L (21b-3) are arranged so that their convex surfaces are opposed to each other and the apexes of the convex surfaces are in contact with each other.
  • the curvature radius of the convex spherical surface of the lens L (21b-3) is 24.33 mm.
  • the lens L (21b-2) and the lens L (21b-3) have the same shape.
  • the first lens group 21b has a function of expanding the beam diameter of the laser beam and converging the beam, like a beam expander.
  • the axicon lens 10b includes a conical surface having an apex angle ⁇ of 140 ° and a plane facing the opposite direction of the conical surface, and the center thickness CT (10b) of the axicon lens 10b is 5.0 mm.
  • the refractive index of the medium of the axicon lens 10b is 1.476.
  • the axicon lens 10b is arranged in such a direction that the beam from the first lens group 21b enters the plane and the beam exits from the conical surface.
  • the distance d (23) between the lens (21b-3) of the first lens group 21b and the axicon lens 10b is 2.0 mm.
  • the second lens group 22b includes a lens L (22b-1) and a lens L (22b-2), and these lenses are arranged in this order in the beam traveling direction.
  • the center thickness CT (22b-1) of the lens L (22b-1) is 5.0 mm
  • the refractive index of the medium of the lens L (22b-1) is 1.476
  • the lens L (22b-1) is , Including a convex surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (22b-1) is arranged in such a direction that the beam from the axicon lens 10b enters the plane and the beam exits from the convex surface.
  • the distance d (24) between the axicon lens 10b and the lens L (22b-1) is 36.96 mm.
  • the radius of curvature of the convex spherical surface of the lens L (22b-1) is -14.25 mm.
  • the center thickness CT (22b-2) of the lens L (22b-2) is 5.0 mm, the refractive index of the medium of the lens L (22b-2) is 1.476, and the lens L (22b-2) , And a convex surface and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (22b-2) is arranged in such a direction that the beam from the lens L (22b-1) is incident on the convex surface and the beam is emitted from the plane.
  • the distance d (25) between the lens L (22b-1) and the lens L (22b-2) is 0 mm.
  • the lens L (22b-1) and the lens L (22b-2) are arranged so that their convex surfaces are opposed to each other and the apexes of the convex surfaces are in contact with each other.
  • the curvature radius of the convex spherical surface of the lens L (22b-2) is 14.25 mm.
  • the lens L (22b-1) and the lens L (22b-2) have the same shape.
  • a parallel laser beam is transmitted through the first lens group 21b, the beam diameter of the laser beam is enlarged and becomes convergent light, and the convergent light is incident on the axicon lens 10b, A beam having a conical wavefront is emitted.
  • the optical device 1c forms a first Bessel beam behind the axicon lens 10b in a range where the conical wavefronts overlap. Further, the beam diverges as the first ring beam behind the first Bessel beam, and forms a focal plane where the ring width is minimized before reaching the second lens group 22b.
  • the first ring beam is incident on the second lens group 22b, and a second ring beam that has a constant width in the direction perpendicular to the optical axis along the optical axis and converges toward the optical axis is emitted.
  • the altered portion can be formed inside the glass.
  • the optical device 100 includes an axicon lens 110, a first lens group 121, and a second lens group 122.
  • the axicon lens 110, the first lens group 121, and the second lens group 122 have their central axes. They are aligned with the optical axis of the beam and are arranged along the optical axis in this order in the beam traveling direction.
  • the axicon lens 110 includes a conical surface having an apex angle ⁇ of 160 ° and a plane facing the opposite direction to the conical surface, and the center thickness CT (110) of the axicon lens 110 is 2.0 mm.
  • the refractive index of the medium of the axicon lens 110 is 1.476.
  • the axicon lens 110 is arranged in such a direction that the beam enters the plane and the beam exits from the conical surface.
  • the first lens group 121 includes an ideal lens L (121-1) having zero thickness and no aberration, and an effective focal length EFL (121-1) thereof is 35.68 mm.
  • a distance d (121) between the axicon lens 110 and the first lens group 121 including the lens L (121-1) is 47.48 mm.
  • the second lens group 122 is composed of an ideal lens L (122-1) having zero thickness and no aberration, and its effective focal length EFL (122-1) is 10.00 mm.
  • the distance d (122) between the first lens group 121 composed of the lens L (121-1) and the second lens group 122 composed of the lens L (122-1) is effective with the effective focal length EFL (121-1). It is 45.68 mm which is the sum of the focal length EFL (122-1).
  • a parallel laser beam enters the axicon lens 110, and a beam having a conical wavefront is emitted.
  • the optical device 100 forms the first Bessel beam in a range where the conical wavefront overlaps behind the axicon lens 110.
  • the beam diverges as a first ring beam behind the first Bessel beam.
  • the first ring beam is incident on the first lens group 121, and the second ring beam is emitted.
  • a focal plane having the smallest ring width is formed behind the first lens group 121.
  • the second ring beam is incident on the second lens group 122, and a third ring beam that converges toward the optical axis is emitted with a width in the direction perpendicular to the optical axis being substantially constant along the optical axis.
  • the region where the second Bessel beam is formed is the region where the third ring beam (the wavefront thereof) overlaps.
  • the distance d (123) between the second lens group 122 and the substantially starting point in the optical axis direction of the region where the Bessel beam is formed corresponds to the working distance WD (21).
  • the total length of the optical device 100 on the optical axis (the distance on the optical axis from the axicon lens 110 to the second lens group 122) plus the working distance WD (21) is 105.16 mm.
  • the first lens group is a lens group disposed behind the axicon lens 110 because of the positional relationship with the second lens group 122 that is the final optical system through which the laser beam passes. 121.
  • Example 3 The electric field amplitude when a Gaussian laser beam having a wavelength of 355 nm was incident on the optical device 1d according to Example 3 shown in FIG. 10 was simulated.
  • electromagnetic wave propagation analysis software (BeamPROP "Version 6.0.3) manufactured by Synopsys, USA was used.
  • the optical device 1d includes a first lens group 21c, an axicon lens 10c, and a second lens group 22c.
  • the first lens group 21c, the axicon lens 10c, and the second lens group 22c are arranged in this order in the beam traveling direction, with their central axes coinciding with the optical axis of the beam.
  • the behavior of the beam by the optical device 1d and the optical device 1e to be described later was the same as the behavior of the beam by the optical device 1b according to Example 1.
  • the convergent light was formed by the first lens group 21c.
  • the convergent light is incident on the axicon lens 10c to form a first Bessel beam, a first ring beam, and a focal plane behind the axicon lens 10c. Incident on the lens group 22c, to form a second ring beam and the second Bessel beam at the back.
  • the first lens group 21c includes a lens L (21c-1).
  • the center thickness CT (21c-1) of the lens L (21c-1) is 3.33 mm
  • the refractive index of the medium of the lens L (21c-1) is 1.476
  • the lens L (21c-1) It includes two convex surfaces having spherical shapes facing in opposite directions. In any convex surface of the lens L (21c-1), the absolute value of the radius of curvature of the spherical surface of the convex surface is 31.57 mm.
  • the lens L (21c-1) is arranged so that the beam is incident from one convex surface.
  • the distance d (31) between the simulation origin and the lens L (21c-1) is 0.69 mm.
  • the axicon lens 10c includes a conical surface having an apex angle ⁇ of 140 ° and a plane facing the opposite direction of the conical surface, and the center thickness CT (10c) of the axicon lens 10c is 4.18 mm.
  • the refractive index of the medium of the axicon lens 10c is 1.476.
  • the axicon lens 10c is arranged in such a direction that the beam from the lens L (21c-1) enters the plane and the beam exits from the conical surface.
  • the distance d (32) between the lens L (21c-1) and the axicon lens 10c is 7.42 mm.
  • the distance z1 from the simulation origin to the tip of the axicon lens 10c is 15.62 mm.
  • the second lens group 22c includes a lens L (22c-1) and a lens L (22c-2), and these lenses are arranged in this order in the beam traveling direction.
  • the center thickness CT (22c-1) of the lens L (22c-1) is 3.60 mm
  • the refractive index of the medium of the lens L (22c-1) is 1.476
  • the lens L (22c-1) is , Including a convex surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (22c-1) is arranged in such a direction that the beam from the axicon lens 10c enters the plane and the beam exits from the convex surface.
  • the distance d (33) between the axicon lens 10c and the lens L (22c-1) is 26.38 mm.
  • the radius of curvature of the convex spherical surface of the lens L (22c-1) is -13.75 mm.
  • the center thickness CT (22c-2) of the lens L (22c-2) is 3.60 mm, the refractive index of the medium of the lens L (22c-2) is 1.476, and the lens L (22c-2) is , Including a convex surface having a spherical shape and a plane facing the opposite direction to the convex surface.
  • the lens L (22c-2) is arranged in such a direction that the beam from the lens L (22c-1) is incident on the convex surface and the beam is emitted from the plane.
  • the distance d (34) between the lens L (22c-1) and the lens L (22c-2) is 0 mm.
  • the lens L (22c-1) and the lens L (22c-2) are arranged so that their convex surfaces are opposed to each other and the apexes of the convex surfaces are in contact with each other.
  • the radius of curvature of the convex spherical surface of the lens L (22c-2) is 13.75 mm.
  • the lens L (22c-1) and the lens L (22c-2) have the same shape.
  • FIG. 13A shows a simulation result of the electric field amplitude on the optical axis in the vicinity of the region where the Bessel beam behind the second lens group 22c is formed and the region.
  • FIG. 13B shows the simulation result of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the region and in the vicinity of the region.
  • the square value of the electric field amplitude corresponds to the light intensity.
  • Example 4 The electric field amplitude when a Gaussian laser beam having a wavelength of 355 nm was incident on the optical device 1e according to Example 4 shown in FIG. 11 was simulated.
  • the simulation conditions in Example 4 were the same as the simulation conditions in Example 3 unless otherwise described.
  • the same reference numerals as those of the optical device 1 d according to the third embodiment shown in FIG. 10 are used as the reference numerals indicating the optical elements and distances, except for the axicon lens 10 d and the shield 25.
  • the tip of the axicon lens 10d has a spherical shape shown in FIG. 12A.
  • FIG. 12A the tip of the axicon lens 10d has a spherical shape shown in FIG. 12A.
  • a sufficiently thin plate-like shield 25 is placed in contact with the incident side plane of the lens L (22c-1) of the second lens group 22c.
  • the shield 25 is a disk having a diameter of 8.8 mm and a thickness of 10 ⁇ m, the axis of the shield 25 is located on the optical axis, and the shield 25 is located inside the first ring beam in the radial direction. Shield light passing through.
  • the complex refractive index of the shield 25 was 3.136 + 3.321i.
  • FIG. 14A shows the simulation result of the electric field amplitude on the optical axis in the vicinity of the region where the Bessel beam behind the second lens group 22c is formed in the optical device 1e.
  • FIG. 14B shows a simulation result of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the region and the vicinity thereof.
  • FIG. 15A shows the simulation result of the electric field amplitude on the optical axis in the vicinity of the region where the Bessel beam behind the second lens group 22c is formed and the region.
  • FIG. 15B shows the simulation result of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the region and the vicinity thereof.
  • FIG. 16A shows the simulation result of the electric field amplitude on the optical axis in the vicinity of the region where the Bessel beam behind the second lens group 22c is formed.
  • FIG. 16B shows the simulation result of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the region and the vicinity thereof.
  • FIG. 17A shows the simulation result of the electric field amplitude on the optical axis in the vicinity of the region where the Bessel beam behind the second lens group 22c is formed.
  • FIG. 17B shows a simulation result of the electric field amplitude in the direction perpendicular to the optical axis in the region and the vicinity thereof.
  • FIG. 18 shows an optical device 1f according to another embodiment obtained by further developing the third embodiment.
  • the optical system according to the optical device 1f is the same as the optical system 1d according to the third embodiment in terms of specifications and arrangement of each lens group and the axicon lens, but both have a plate-shaped shield 26a on the optical axis.
  • 26b, 26c, and 26d are further provided.
  • the shields 26a, 26b, 26c, and 26d are arranged so as to substantially shield portions other than the optical path of the ring beam.
  • the incident beam diameter is assumed to be 5 mm here.
  • the shield 26a is disposed at a position 17.3 mm away from the tip of the axicon lens. This position corresponds to a position on the optical axis of the focal plane where the width of the first ring beam is the smallest. As shown in FIG. 19A, the shield 26a includes a transmission part 27a and a light shielding part 28a.
  • the transmission part 27a is a ring-shaped part through which the first ring beam can be transmitted
  • the light-shielding part 28a is a first light-shielding part that is a circular part concentric with the transmission part 27a inside the transmission part 27a in the radial direction.
  • 28a1 and the 2nd light-shielding part 28a2 which is a site
  • the first light shielding portion 28a1 shields light rays that pass through the inside of the first ring beam in the radial direction
  • the second light shielding portion 28a2 shields light rays that pass through the outside of the first ring beam in the radial direction.
  • the diameter of the first ring beam at the position (focal plane) where the shield 26a is disposed is 6.3 mm.
  • the inner diameter of the transmission part 27a is, for example, 6.0 mm
  • the outer diameter of the transmission part 27a is, for example, 6.6 mm.
  • the transmissive part refers to a part having a transmittance of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more.
  • the light-shielding part refers to a part having a transmittance of 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 2% or less, and further preferably 0.5% or less.
  • the width of the transmission part may be made to coincide with the width of the ring beam.
  • the width of the transmission part is set to a size with some allowance in consideration of an error.
  • the shield 26b is disposed at a position 23.0 mm away from the tip of the axicon lens. As shown in FIG. 19B, the shield 26b includes a transmission part 27b and a light shielding part 28b.
  • the transmission part 27b is a part through which the first ring beam can be transmitted
  • the light shielding part 28b includes a first light shielding part 28b1 that is a circular part concentric with the transmission part 27b inside the transmission part 27b in the radial direction.
  • the first light shielding portion 28b1 shields light rays that pass through the inside of the first ring beam in the radial direction.
  • the first ring beam at the position where the shield 26b is disposed has an inner diameter of 8.38 mm and an outer diameter of 9.34 mm.
  • the inner diameter of the transmission part 27b is, for example, 8.0 mm, and the outer diameter of the transmission part 27b is not particularly limited.
  • the light beam passing through a position far from the optical axis may be shielded by a housing or the like for integrating the optical system.
  • the shield 26c is disposed on the incident surface of the lens L (22c-1) of the second lens group 22c.
  • the shield 26c includes a transmission part 27c and a light shielding part 28c.
  • the transmission part 27c is a ring-shaped part through which the first ring beam can be transmitted
  • the light-shielding part 28c is a first light-shielding part that is a circular part concentric with the transmission part 27c inside the transmission part 27c in the radial direction.
  • 28c1 and the 2nd light-shielding part 28c2 which is a ring-shaped site
  • the first light shielding portion 28c1 shields light rays that pass through the inside of the first ring beam in the radial direction
  • the second light shielding portion 28c2 shields light rays that pass through the outside of the first ring beam in the radial direction.
  • the first ring beam at the position where the shield 26c is disposed has an inner diameter of 9.61 mm and an outer diameter of 11.2 mm.
  • the inner diameter of the transmission part 27c is, for example, 9.4 mm
  • the outer diameter of the transmission part 27c is, for example, 11.6 mm.
  • the shield 26d is disposed at a position 5.0 mm away from the exit surface of the lens L (22c-2).
  • the shield 26d includes a transmission part 27d and a light shielding part 28d.
  • the transmission part 27d is a ring-shaped part through which the second ring beam can be transmitted
  • the light-shielding part 28d is a first light-shielding part that is a circular part concentric with the transmission part 27d inside the transmission part 27d in the radial direction.
  • 28d1 and the 2nd light-shielding part 28d2 which is a site
  • the first light shielding portion 28d1 shields light rays that pass through the inside of the second ring beam in the radial direction
  • the second light shielding portion 28d2 shields light rays that pass through the outside of the second ring beam in the radial direction.
  • the second ring beam at the position where the shield 26d is disposed has an inner diameter of 7.56 mm and an outer diameter of 9.69 mm.
  • the inner diameter of the transmission part 27d is, for example, 7.3 mm
  • the outer diameter of the transmission part 27d is, for example, 10.0 mm.
  • shields 26a, 26b, 26c, and 26d a metal thin film, etc., except for a portion that is planned to be a transmission part on a substrate such as quartz glass that exhibits high transmittance with respect to light having a wavelength of 355 nm Those having a shielding layer formed thereon can be used. Further, as shown in FIGS. 20A, 20B, and 20C, the shields 26a, 26b, and 26d may be formed by integrating thin shielding plates with thin supports 29a, 29b, 29d, and the like. Good. In this case, even if it is slight, the action of absorption and refraction by the substrate can be eliminated.
  • the shield 26c may be formed directly on the surface of the lens L (22c-1).
  • the optical system may be configured by selecting one or more of the shields 26a, 26b, 26c, and 26d.
  • the shields 26a, 26c, and 26d may not include the second light shielding part independently.
  • not including the second light shielding portion means that the corresponding portion transmits light to the same extent as the transmission portion. That is, the shield that does not include the second light shielding part includes a transmission part that has no limitation on the outer shape and the first light shielding part.
  • Example 1 is compared with Comparative Example 1. Note that Example 1 and Comparative Example 1 use the same axicon lens with the same beam diameter.
  • the total length (distance from the first lens group 21a to the second lens group 22a) of the optical device necessary for obtaining a working distance WD (1) of 10 mm is 39.9 mm
  • the comparative example 1 the total length of the optical device (distance from the axicon lens 110 to the second lens group 122) necessary to obtain the same 10 mm working distance WD (21) is 95.16 mm.
  • the diameter of the ring beam at the intermediate portion between the axicon lens 110 and the first lens group 121 basically increases.
  • the diameter of the ring beam is substantially constant.
  • the diameter of the ring beam at the intermediate portion between the axicon lens 10a and the second lens group 22a basically increases, and the length of this portion is a comparative example. There is no significant difference from the “ring beam increasing region” of 1. However, there is no “region where the diameter of the ring beam is substantially constant”. As a result, the total length of the optical device 1b according to the first embodiment is much shorter than that of the optical device 100 according to the first comparative example.
  • Each of the optical device 1b according to Example 1 and the optical device 100 according to Comparative Example 1 has two lens groups.
  • the beam diameter of the beam incident on the first lens group 21a is relatively small.
  • the first lens group 121 needs to transmit the ring beam that has passed through the axicon lens. Therefore, the maximum diameter of the beam incident on the first lens group 121 is inevitably large, and the beam is inclined with respect to the optical axis. For this reason, the first lens group 121 is required to have a capability of correcting a higher level of aberration than the performance of correcting the aberration required for the first lens group 21a.
  • substantially parallel light with a small beam diameter emitted from the laser light source is incident on the first lens group 21a, thereby realizing performance capable of suppressing the occurrence of aberration.
  • a beam having a large numerical aperture (NA) is incident on the first lens group 121 of the optical device 100 according to Comparative Example 1. For this reason, when the 1st lens group 121 is comprised from a single lens, it is thought that correction
  • the beam diameter of the beam incident on the axicon lens 10b is relatively large.
  • the total length (100.96 mm) of the optical device 1c according to the second embodiment is longer than the total length of the optical device 1b according to the first embodiment.
  • FIG. 3 it is shown that the length that the Bessel beam is maintained in the optical axis direction can be increased by increasing the laser beam incident on the axicon lens.
  • Example 3 the tip of the conical surface of the axicon lens 10c was sharp, whereas in Comparative Examples 2 and 3, the tip of the axicon lens was rounded and not sharp.
  • FIG. 13A Comparing FIGS. 16A and 17A, the electric field amplitude distribution on the optical axis in Comparative Examples 2 and 3 is more along the optical axis than the electric field amplitude distribution on the optical axis in Example 3. It is changing irregularly. Since the intensity of light corresponds to the square value of the electric field amplitude, the state of the electric field amplitude can be regarded as the state of the light intensity.
  • Comparative Examples 2 and 3 it is understood that the light intensity on the optical axis changes irregularly.
  • the fact that the tip of the axicon lens is not sharp is considered to affect the irregular change in the electric field amplitude on the optical axis, and hence the irregular change in the light intensity on the optical axis.
  • the tip of the axicon lens is not sharp in the optical device as in Comparative Examples 2 and 3, the processed object such as plate glass is irradiated with the beam transmitted through the optical device to form a deteriorated portion inside the processed object. It is thought that the quality of the product obtained is difficult to stabilize. This is because it is considered that the light intensity of the laser beam on the optical axis varies in the laser beam irradiated to the object to be processed by such an optical device, which has an adverse effect on the formation of a uniform deteriorated portion.
  • Example 4 and 5 as in Comparative Examples 2 and 3, the tip of the axicon lens was rounded and not sharp. However, in the fourth and fifth embodiments, the shield 25 is disposed.
  • Examples 4 and 5 as shown in FIGS. 14A and 15A, the irregular change in the electric field amplitude on the optical axis as seen in Comparative Examples 2 and 3 was hardly seen. In particular, in the range where the distance z from the origin is 79 mm ⁇ 1 mm where the electric field amplitude is maximum, no irregular change in the electric field amplitude on the optical axis as seen in Comparative Examples 2 and 3 was observed.
  • the feature in other embodiment is that one or a plurality of shields selected from the plate-like shields 26a, 26b, 26c, and 26d are arranged on the optical axis. This suggests that it is possible to more effectively obtain the ability to cut light rays that cause irregular changes in the electric field amplitude on the optical axis.
  • the shields 26a, 26c, and 26d are circular portions that are concentric with the transmitting portion that is a ring-shaped portion through which the ring beam can be transmitted and the transmitting portion inside the transmitting portion in the radial direction as described above.
  • the shield 26b includes a transmission part and a first light-shielding part that is a circular portion concentric with the transmission part inside the transmission part in the radial direction. Further, the shields 26a, 26c, and 26d may not include the second light shielding part.
  • the effect by the shielding body in that case is considered as follows. As described above, a part of the light emitted from the axicon lens whose tip sharpness has deteriorated is present outside the ring beam. Consider a case where light passes and reaches the rear of the second lens group.
  • the shielding body when there is no second light-shielding part in the shield, light that takes an optical path away from the optical axis often reaches an internal surface of a housing or the like for integrating or supporting the optical system, and is absorbed. There is a high probability that the intensity of the light is attenuated due to the above. Therefore, in the shielding body according to another embodiment, it is desirable to form a first light shielding part for shielding light passing through the inside of the ring beam, and light passing through the outside of the ring beam. It can be said that it is a more desirable form to form the second light shielding portion for shielding the light.
  • the axicon lens is disposed so that the plane is the front and the conical surface is the rear. Therefore, the first Bessel beam is formed in the air. It is also possible to use the axicon lens in the opposite direction, but in this case, the first Bessel beam is formed in the lens, causing the glass material and light energy to interact and cause deterioration, etc. There is concern.
  • an altered portion with small microcracks can be formed by irradiating the glass with the second Bessel beam using any of the optical devices according to Examples 1 to 5 or other embodiments.

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Abstract

光学装置（１ａ）は、第一レンズ群（２１）と、アキシコンレンズ（１０）と、第二レンズ群（２２）と、を備える。レーザービームが第一レンズ群（２１）に入射する。第一レンズ群（２１）を透過したレーザービームがアキシコンレンズ（１０）に入射する。アキシコンレンズ（１０）を透過したレーザービームが第二レンズ群（２２）に入射する。第一レンズ群（２１）は、第一ベッセルビーム（Ａ）を形成するとともに第一リングビーム（Ｂ）を形成し、かつ、第一リングビーム（Ｂ）のリング幅が最小となる焦点面（ｆ）を形成する。第二レンズ群（２２）は、リング幅が光軸に沿って略一定である第二リングビーム（Ｃ）を形成するとともに、第二ベッセルビーム（Ｄ）を形成する。

Description

レーザービームを用いた加工のための光学装置、レーザービームを用いた加工方法、及びガラス物品の製造方法
　本発明は、レーザービームを用いた加工のための光学装置、レーザービームを用いた加工方法、及びガラス物品の製造方法に関する。
　従来、レーザービームを用いた加工方法が知られている。例えば、特許文献１には、波長λのレーザーパルスを照射して変質部を形成するガラスの加工方法が記載されている。この方法において、レーザーパルスのパルス幅が１ｎｓ～２００ｎｓの範囲であり、波長λにおけるガラスの吸収係数が５０ｃｍ-1以下である。加えて、この方法において、その変質部をエッチングすることによりガラスに孔が形成される。
　特許文献２及び３には、レーザーパルスを用いた、孔付きガラスの製造方法が記載されている。その製造方法によれば、所定のレーザー加工用ガラスにレーザーパルスを照射して変質部を形成し、その変質部をエッチングして孔が形成される。
　特許文献４には、透明材料を加工するためのシステムが記載されている。そのシステムは、レーザー源と、光学アセンブリとを備えている。レーザー源は、パルス状のレーザービームを放出する。光学アセンブリは、パルス状のレーザービームの光路に配置され、パルス状のレーザービームをレーザービームの焦線（focal line）に変化させる。レーザービームの焦線は、透明材料のバルクに配置され、透明材料において多光子吸収を引き起こす。多光子吸収により、レーザービームの焦線に沿って材料の変質が生じる。光学アセンブリはアキシコンを備えている。非特許文献１では、ベッセルビームの光軸方向における強度プロフィールに対するアキシコンの先端の曲率の影響が検討されている。
特開２００８－１５６２００号公報 国際公開第２０１６／１２９２５４号 国際公開第２０１６／１２９２５５号 国際公開第２０１６／０１０９５４号
Proceedings of SPIE, (米)，2008, Vol.7141, 714126-1
　特許文献１～３には、アキシコンレンズを有する光学系は記載されていない。特許文献４にはアキシコンを有する光学系が記載されている。しかし、特許文献４に記載されていない、レーザービームを用いた加工のための新規な光学装置を案出する余地がある。そこで、本発明は、アキシコンレンズを備えた、レーザービームを用いた加工のための新規な光学装置を提供する。加えて、本発明は、アキシコンレンズを用いた、レーザービームによる新規な加工方法を提供する。さらに、本発明は、アキシコンレンズを用いた、新規なガラス物品の製造方法を提供する。
　本発明は、
　レーザービームが入射する第一レンズ群と、
　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームが入射するアキシコンレンズと、
　前記アキシコンレンズを透過した前記レーザービームが入射する第二レンズ群と、を備え、
　前記第一レンズ群は、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成し、
　前記第二レンズ群は、前記第一リングビームを入射させ、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成する、
　レーザービームを用いた加工のための光学装置を提供する。
　また、本発明は、
　第一レンズ群にレーザービームを入射させることと、
　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームをアキシコンレンズに入射させることと、
　前記第一レンズ群によって、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成することと、
　第二レンズ群に前記第一リングビームを入射させて、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成することと、を含む、
　レーザービームを用いた加工方法を提供する。
　さらに、本発明は、
　第一レンズ群にレーザービームを入射させることと、
　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームをアキシコンレンズに入射させることと、
　前記第一レンズ群によって、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成することと、
　第二レンズ群に前記第一リングビームを入射させて、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成することと、
　前記第二ベッセルビームをガラスに照射して前記ガラスに変質部を形成することと、を含む、
　ガラス物品の製造方法を提供する。
　上記のレーザービームを用いた加工のための光学装置は、例えば、ガラスを加工するのに有利な新規の光学装置である。上記の加工方法は、例えば、ガラスを加工するのに有利な新規の方法である。上記の製造方法は、変質部を有するガラス物品を製造するのに有利な新規の方法である。
図１は、本発明に係る光学装置の一例を模式的に示す図である。 図２は、アキシコンレンズによる近似ベッセルビーム（quasi-Bessel Beam）の生成を模式的に示す図である。 図３は、アキシコンレンズに入射する異なるビーム径を有するレーザービームに対して、アキシコンレンズを透過したビームの光軸上の強度を示すグラフである。 図４は、異なる頂角を有するアキシコンレンズに対して、アキシコンレンズを透過したビームの光軸上の強度を示すグラフである。 図５は、異なる頂角を有するアキシコンレンズに対して、図４に示す、光軸上のビームの強度が最大となる光軸上の位置において、光軸に垂直な方向のビームの強度を示すグラフである。 図６Ａは、アキシコンレンズの先鋭さが高いときのアキシコンレンズを透過した光線の強度分布を示す図である。 図６Ｂは、アキシコンレンズの先鋭さが低いときのアキシコンレンズを透過した光線の強度分布を示す図である。 図７は、実施例１に係る光学装置を模式的に示す図である。 図８は、実施例２に係る光学装置を模式的に示す図である。 図９は、比較例１に係る光学装置を模式的に示す図である。 図１０は、実施例３に係る光学装置を模式的に示す図である。 図１１は、実施例４に係る光学装置を模式的に示す図である。 図１２Ａは、実施例４に係る光学装置におけるアキシコンレンズの先端形状を示す図である。 図１２Ｂは、実施例５に係るシミュレーションにおけるアキシコンレンズの先端形状を示す図である。 図１３Ａは、実施例３に係るシミュレーションにおいて光軸上の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１３Ｂは、実施例３に係るシミュレーションにおいて光軸に垂直な方向の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１４Ａは、実施例４に係るシミュレーションにおいて光軸上の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１４Ｂは、実施例４に係るシミュレーションにおいて光軸に垂直な方向の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１５Ａは、実施例５に係るシミュレーションにおいて光軸上の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１５Ｂは、実施例５に係るシミュレーションにおいて光軸に垂直な方向の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１６Ａは、比較例２に係るシミュレーションにおいて光軸上の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１６Ｂは、比較例２に係るシミュレーションにおいて光軸に垂直な方向の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１７Ａは、比較例３に係るシミュレーションにおいて光軸上の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１７Ｂは、比較例３に係るシミュレーションにおいて光軸に垂直な方向の電界振幅の大きさを示すグラフである。 図１８は、別の実施形態に係る光学装置を模式的に示す図である。 図１９Ａは、別の実施形態に係る光学装置の遮蔽体を光軸に沿って前方から見た図である。 図１９Ｂは、別の実施形態に係る光学装置の別の遮蔽体を光軸に沿って前方から見た図である。 図１９Ｃは、別の実施形態に係る光学装置のさらに別の遮蔽体を光軸に沿って前方から見た図である。 図１９Ｄは、別の実施形態に係る光学装置のさらに別の遮蔽体を光軸に沿って前方から見た図である。 図２０Ａは、図１９Ａに示す遮蔽体の変形例を光軸に沿って前方から見た図である。 図２０Ｂは、図１９Ｂに示す遮蔽体の変形例を光軸に沿って前方から見た図である。 図２０Ｃは、図１９Ｄに示す遮蔽体の変形例を光軸に沿って前方から見た図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
　本発明に係るレーザービームを用いた加工方法は、例えば、図１に示す光学装置１ａを備えた加工装置を用いて実施される。光学装置１ａは、第一レンズ群２１と、アキシコンレンズ１０と、第二レンズ群２２とを備えている。第一レンズ群２１には、レーザービームＬＢが入射する。アキシコンレンズ１０には、第一レンズ群２１を透過したレーザービームＴＢが入射する。第二レンズ群２２には、アキシコンレンズ１０を透過したレーザービームが入射する。第一レンズ群２１は、アキシコンレンズ１０の後方に第一ベッセルビームＡを形成するとともに第一ベッセルビームＡの後方に第一リングビームＢを形成する。加えて、第一レンズ群２１は、光軸ｚに垂直な方向に第一リングビームＢのリング幅が最小となる焦点面ｆを形成する。第二レンズ群２２には、第一リングビームＢが入射し、第二レンズ群２２の後方に光軸ｚに垂直な方向におけるリング幅が光軸ｚに沿って略一定である第二リングビームＣを形成するとともに、第二リングビームＣの後方に第二ベッセルビームＤを形成する。本明細書において「後方」とは、基準に対してレーザービームの進行方向に離れた位置を意味し、「前方」とは、基準に対してレーザービームの進行方向とは逆方向に離れた位置を意味する。また、厳密な意味での「ベッセルビーム」は無限大の広がりとエネルギーを有するため、実現不可能である。一方、アキシコンレンズを用いれば限定された範囲で近似ベッセルビーム(quasi-Bessel beam）を実現できる。本明細書における「ベッセルビーム」は「近似ベッセルビーム」を意味する。
　この光学装置１ａを用いて、以下の工程を含む加工方法を実行できる。
（Ｉａ）第一レンズ群２１にレーザービームＬＢを入射させる。
（Ｉｂ）第一レンズ群２１を透過したレーザービームＴＢをアキシコンレンズ１０に入射させる。
（Ｉｃ）第一レンズ群２１によって、アキシコンレンズ１０の後方に第一ベッセルビームＡを形成するとともに第一ベッセルビームＡの後方に第一リングビームＢを形成し、かつ、光軸ｚに垂直な方向に第一リングビームＢのリング幅が最小となる焦点面ｆを形成する。
（Ｉｄ）第二レンズ群２２に第一リングビームＢを入射させて、第二レンズ群２２の後方に光軸ｚに垂直な方向におけるリング幅が光軸ｚに沿って略一定である第二リングビームＣを形成するとともに、第二リングビームＣの後方に第二ベッセルビームＤを形成する。
　例えば、所定のガラスに第二ベッセルビームＤを照射することにより、ガラスに変質部を形成できる。本発明に係るガラス物品の製造方法は、上記の（Ｉａ）～（Ｉｄ）の工程に加えて、下記の（IIａ）の工程を含む。
（IIａ）第二ベッセルビームＤをガラスに照射してガラスに変質部を形成する。
　数μｍ～数百μｍの直径を有する貫通孔又は有底孔が形成されたガラス基板は、ガラスインタポーザ等の様々な用途で使用しうる。このため、ガラス基板にこのような孔を形成する技術は産業上極めて重要である。なお、本明細書において「孔」は貫通孔及び有底孔を意味する。ガラスに孔を形成する方法として、以下の（ｉ）～（vi）の方法が考えられる。特に、下記の（iv）の方法は、特許文献１～３にも記載されており、数百μｍの厚みを有するガラス基板にも数十μｍの直径を有する孔を形成でき、他の方法に比べて優位性を有する。
（ｉ）ドリルなどの工具による穿孔
（ii）サンドブラスト
（iii）レーザービームを用いた加工
（iv）レーザービームを用いた加工とエッチングとを組み合わせた方法
（ｖ）ドライエッチング
（vi）放電加工
　ガラスに照射されたレーザービームはガラスに吸収され、発熱が起こる。これにより、レーザービームの光軸に沿ってガラスが融解する。ガラスにおいてレーザービームが照射される領域は、数μｍ以下のサイズの狭い領域になるので、この領域に対応したサイズの融解部がガラスに形成される。ガラスにレーザービームを照射したときには、プラズマの発生又はフィラメンテーションといった現象が発生する場合もある。しかし、この場合にも、結果的には、熱によってガラスが融解する。ガラスにレーザービームを照射した直後にガラスの融解部の周辺に熱が拡散することにより、融解部が凝固（ガラス化）する。このとき、融解部が凝固した部分では、体積の収縮が生じるので、その部分が周囲より空乏になる。場合によっては体積の収縮によって生じる応力によってその部分に微小亀裂が生じる。この微小亀裂は、引っ張り応力により、ガラスに照射されたレーザービームの進行方向に垂直な方向に発生する。この空乏な部分及び微小亀裂を有する部分がガラスの他の部分とは異質な変質部になると考えられる。このように部分的に変質部を有するガラスを、酸又はアルカリでエッチングすると、変質部におけるエッチングレートは、ガラスの他の部分におけるエッチングレートに比べて高い。なぜなら、変質部は、空乏な部分又は微小亀裂を有する部分であるからである。結果的に、変質部がより選択的にエッチングされ、貫通孔等の孔をガラスに形成できる。変質部が微小亀裂を有する部分である場合には、微小亀裂の開口から選択的にエッチングされ、亀裂の開口方向において大きな孔径を有する孔が形成される。これは、微小亀裂がレーザービームの進行方向に垂直な方向に生じる場合が多いからである。このため、ガラスに形成される孔を真円孔に近づけるためには、微小亀裂の大きさを小さくすることが望ましい。ガラスに照射されるレーザービームの径を小さくすることによって、微小亀裂の大きさを小さくできる。
　例えば、一般的なガウシアンビームであるレーザービームを凸レンズで集光して数μｍのスポット径に調節してガラスに照射することが考えられる。しかし、この場合には、ガラスの厚みが数百μｍ以上であると、焦点深度の観点から、ガラスにおけるレーザービームの広がりが影響して、変質部における亀裂の大きさが数十μｍ以上と大きい。その結果、この場合には、変質部をエッチングして形成された孔が楕円孔になりやすい。
　一方、アキシコンレンズを備えた光学系を用いてレーザービームを集光すれば、ベッセルビームを形成できる。図２に示す通り、ガウシアンであるレーザービームがアキシコンレンズに入射すると、レーザービームの平面波が、光軸に沿って収束する円錐状の波面を有するビームとなって出射される。さらに、アキシコンレンズに近接した領域で、その円錐状の波面が重なる領域内（ｚ＝０～ｚmax）にベッセルビームが形成される。ベッセルビームが形成された後方には、リング状のビームが形成される。ベッセルビームは、メインローブ及びサイドローブを有する。ベッセルビームは、メインローブにおいて光軸を中心に高い強度を示し、光軸から離れたサイドローブにおいて波状に変化する強度分布（サイドローブ）を示す。光軸方向においてベッセルビームが保たれる長さ（有効長さ）は、数ｍｍ～数十ｍｍでありうる。図２に示す通り、有効長さに相当する領域では、メインローブ及びサイドローブを有するベッセルビームが光軸に沿って連続的に存在する。なお、アキシコンレンズを透過後のビームの強度Ｉ（ρ，ｚ）は、下記の式（１）で表され、ベッセルビームをなす同一強度の平面波で囲まれた錐の半頂角α0は、式（２）で表される。ρは光軸ｚからの半径方向の距離であり、Ｐはアキシコンレンズに入射したレーザーなどのガウシアンビームの全体のパワーであり、ｋは角波数であり、ｗ0はガウシアンビームのビームウエストであり、ｚmax=ｗ0cosα0/sinα0である。ｎはアキシコンレンズの屈折率であり、ｎ0はアキシコンレンズの周囲の媒質の屈折率であり、τはアキシコンレンズの頂角である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ベッセルビームのメインローブにおいて、光エネルギー密度が高い。このため、ベッセルビームが形成される領域にガラスの厚み方向の部分が含まれる又は重なるように、ベッセルビームのメインローブにガラスを配置すると、ベッセルビームが形成される領域に沿ってガラスに変質部が形成される。ベッセルビームが形成される領域では、その焦点深度が長いことにより、変換されたレーザービームのビーム径は、ガラスの厚み方向に数ｍｍにわたって数μｍ以下でありうる。これにより、ガラスの厚みが数百μｍ以上であっても、変質部における亀裂の大きさが小さく、真円孔に近い孔をガラスに形成できる。アキシコンレンズの使用にはこのような利点がある。
　図２に示す通り、ベッセルビームは、典型的には、アキシコンレンズの後方に隣接して形成される。このため、アキシコンレンズの後方に隣接して形成されるベッセルビームをガラスの変質部の形成に利用しようとすると、アキシコンレンズとガラスとの距離が近く、ガラスとアキシコンレンズとが接触するリスクが高い。このため、アキシコンレンズの後方に隣接して形成されるベッセルビームをガラスの変質部の形成に利用することは、実際の作業にいくつかの問題をもたらす。例えば、アキシコンレンズの先端とガラスとの不慮の接触又は衝突によりアキシコンレンズが破損すると、アキシコンレンズの光学特性が著しく劣化してしまう。その結果、ガラスの変質部を工業的に、安定的に形成することが難しい。そこで、アキシコンレンズなどの光学部品と、ベッセルビームが形成される領域との距離を長くすることが望ましい。本発明に係る加工装置及び加工方法によれば、アキシコンレンズ１０から離れた領域に第二ベッセルビームが形成され、第二ベッセルビームを用いてガラスに変質部を形成できる。このため、アキシコンレンズとガラスとが接触するリスクが低い。
　図１に示す通り、光学装置１ａにおいて、例えば、第一レンズ群２１、アキシコンレンズ１０、及び第二レンズ群２２がこの順番で光軸上に配置されている。例えば、第一レンズ群２１は、略平行なビームである、レーザービームＬＢを収束させて収束ビームＴＢを形成する。アキシコンレンズ１０は、第一レンズ群２１の後方に配置されており、収束ビームＴＢが入射し、円錐状の波面を有するビームを出射させて、光軸上の所定の区間に第一ベッセルビームＡを形成する。第二レンズ群２２は、アキシコンレンズ１０の後方に配置されている。加えて、第二レンズ群２２は、リング状の第一リングビームＢを発散させることなく、幅が略一定のリング状の第二リングビームＣを形成する。光学装置１ａにおいて、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間で、第一ベッセルビームＡが形成された領域の後方に、第一リングビームＢが形成される。第一リングビームＢは、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間で、光軸ｚに垂直な方向において最小のリングの幅を示す焦点面ｆを有する。焦点面ｆは、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間に形成される。第二リングビームＣにおいて、光軸ｚに垂直な方向における幅ｂｆが光軸ｚに沿って略一定である。光学装置１ａにおいて、第二リングビームＣが重なって、光軸上の所定の区間に第二ベッセルビームＤが形成される。なお、レンズ群とは、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、ビームや光線を、集光（凸レンズ作用）又は発散（凹レンズ作用）させる機能を有する光学要素であり、レンズ群は、一つのレンズ又は二以上のレンズからなる群でありうる。特に断りのない限り、レンズ群を構成するレンズは、光軸に対し軸対称なレンズであり、複数枚のレンズの組み合わせによりレンズ群が構成される場合には、それらのレンズの中心軸が一致するように配置される。
　加工装置は、例えば、光学装置１ａと、レーザービームＬＢを出射するためのレーザー発振器（図示省略）とを備えている。
　ガラスと光（レーザー）との相互作用としては、一般的な光の吸収による発熱と、多光子吸収によるガラスの内部の分子結合の直接的な切断とが考えられる。前者は、通常の吸収率で議論できる。一方、後者の相互作用が生じる確率は低いので、後者の相互作用のためには、光子密度が高い状態、すなわち、高フルエンスの状態が必要である。例えば、図３に示す通り、アキシコンレンズに入射するレーザービームのビーム径が小さいほど、アキシコンレンズを透過したビームの光軸上の強度は高い。このため、ビーム径を小さくして、光子の空間密度を高めて高フルエンスの状態を実現することが考えられる。一方、図３に示す通り、アキシコンレンズに入射するレーザービームのビーム径が大きいほど、ベッセルビームが形成される領域の光軸方向における長さが長い。このため、アキシコンレンズを透過したビームの光軸上の強度とベッセルビームが形成される領域の光軸方向における長さとの両立を踏まえて、レーザービームのビーム径が決定される。なお、図３に示す通り、ベッセルビームが形成される領域の光軸方向における長さが長いと、エネルギーが光軸方向に分散する。このため、ベッセルビームが形成される領域において光軸上の強度を高く保つために、アキシコンレンズに入射するレーザービームのエネルギーを高めることが有効である。なお、図３において、ｒｂはアキシコンレンズに入射するレーザービームの基準ビーム径を意味する。
　高フルエンスの状態を実現するために、レーザービームのパルス幅を短くして光子の時間密度を高めることも望ましい。一方、光の吸収に伴う発熱によりガラスの内部で分子が活性化すると、多光子吸収がより発生しやすい状況になる。このため、ナノ秒のオーダーのパルス幅を有するレーザービームによっても多光子吸収を発生させることが可能である。
　レーザー発振器により生成されるレーザービームＬＢは、例えば、下記の条件を満たす。これにより、ガラスに変質部を良好に形成できる。
　波長：５３５ｎｍ以下（望ましくは、波長３５５ｎｍを含む）
　中心波長：３００～４００ｎｍ（望ましくは３５５ｎｍ）
　エネルギー：１００μＪ／パルス以上
　パルス幅：１ナノ秒（ｎｓ）以上
　ビーム径：０．５～２０ｍｍ（望ましくは、０．５～１０ｍｍ）
　パルス数：１パルス
　ビームモード：シングルモード
　レーザービームＬＢのパルス幅は、望ましくは１～２００ｎｓであり、より望ましくは１～１００ｎｓであり、さらに望ましくは１～５０ｎｓである。レーザービームＬＢのパルス幅が２００ｎｓより大きくなると、レーザーパルスの尖頭値が低下してしまい、ガラスの加工がうまくできない場合がある。レーザーパルスのビーム品質Ｍ2値は、例えば２以下であってもよい。Ｍ2値が２以下であるレーザーパルスを用いることによって、ガラスにおける微小な細孔又は微小な溝の形成が容易である。
　上記（IIａ）の工程では、レーザービームＬＢが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーの高調波、又はＮｄ：ＹＬＦレーザーの高調波であってもよい。高調波は、例えば、第２高調波、第３高調波又は第４高調波である。これらレーザーの第２高調波の波長は、５３２～５３５ｎｍ近傍である。第３高調波の波長は、３５５～３５７ｎｍ近傍である。第４高調波の波長は、２６６～２６８ｎｍの近傍である。これらのレーザーを用いることによって、ガラスを安価に加工できる。
　レーザー発振器は、例えば、コヒレント社製の高繰返し固体パルスＵＶレーザー：ＡＶＩＡ３５５－４５００である。このレーザー発振器では、第３高調波Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーであり、繰返し周波数が２５ｋＨｚの時に６Ｗ程度の最大のレーザーパワーが得られる。第３高調波の波長は３５０～３６０ｎｍである。
　レーザービームＬＢの波長は、３５０～３６０ｎｍの範囲であってもよい。一方、レーザービームの波長が５３５ｎｍよりも大きくなると、照射スポットが大きくなり、微小な構造の作製が困難になる上、熱の影響で照射スポットの周囲が割れやすくなる。
　第一レンズ群２１は、例えば、凸レンズと同様の光学的機能を有し、凸レンズの作用を発揮する単一のレンズから構成されていてもよい。この場合、第一レンズ群２１は、レーザービームＬＢのビーム径よりも十分に大きい有効径を有してもよい。レーザー発振器により生成されたレーザービームＬＢは、そのビーム径が数ｍｍ程度の略平行ビームである。レーザービームＬＢのビーム径が十分に小さい場合、第一レンズ群２１のパワーを適切に選択することで、第一レンズ群２１が単一のレンズから構成されたときであっても、収束ビームＴＢにおいて発生する収差を、問題のないレベルまで小さくできる。なお、第一レンズ群２１が単一のレンズであれば、複数のレンズによってレンズ群を構成する場合に発生しうる問題を避けることができる。その問題は、以下のようなものである。光学系の収差を補正するために、通常、異なる屈折率を有する複数のレンズを組み合わせてレンズ群を構成することが考えられる。しかし、レンズ群に入射するレーザービームが主に紫外線領域の波長を有する場合、利用可能なレンズの材料が限定され、レンズ群の設計における自由度が減少し、収差の補正が難しい。特に、レンズ群のパワーの向上に有利な高い屈折率を有するガラス材料は、紫外線領域において非常に低い透過率を示すので、レンズ群に用いることが難しい。レンズ群を構成するレンズのいずれかの面は非球面形状であってもよい。一般に、非球面形状の面を有するレンズは、球面形状又は平面で構成されたレンズより高度な設計の自由度を有し、収差の補正に有効である。また、レンズ又はレンズ群のパワーとは、光線を曲げることのできる程度を表し、レンズ又はレンズ群の有効焦点距離の逆数で表される。
　第一レンズ群２１は、先述のように、適正に収差補正された複数のレンズによって構成されていてもよい。レーザービームＬＢが大きな広がり角を有する発散ビーム又は収束ビームである場合には、光軸から離れた斜めの光線がレンズ群に入射するので収差が発生しやすい。そのような場合は、先述のように、有効径が十分に大きいレンズで第一レンズ群２１を構成すること、又は、レンズの材料の屈折率や形状を考慮して複数のレンズで第一レンズ群２１を構成することによって収差を低減することが望ましい。
　アキシコンレンズ１０は、円錐面を含み、その円錐面は、例えば、１１０～１６０°の頂角を有する。図４に示す通り、アキシコンレンズの頂角τが大きいほど、光軸上で所定の強度が保たれる範囲の長さが長くなる。一方、図５に示す通り、アキシコンレンズの頂角τが小さいほど、アキシコンレンズを透過した光線の交差角度α0が大きくなり、メインローブの直径を１μｍ以下に小さくすることも可能である。アキシコンレンズ１０の頂角が上記の範囲であれば、アキシコンレンズを透過後のレーザービームにおいて光軸上で所定の強度が保たれる範囲の長さと、ベッセルビームにおけるメインローブの径を所望の値に調節できる。本明細書において、ビーム径とは、光軸に垂直な平面において、ビームの最大強度の１／ｅ2倍（１３．５％）の強度の等強度線によって囲まれた領域の直径を意味する。
　第二レンズ群２２は、第一リングビームＢを発散させることなく収束させて第二リングビームＣを形成できる限り、特定のレンズに限定されない。第二レンズ群２２は、例えば１つの凸レンズと同様の光学的機能を有し、凸レンズの作用を発揮できる単一のレンズから構成されてもよい。第二レンズ群２２は、第一リングビームＢを発散させないので、光学装置１ａの光軸方向の全長を短くしやすい。図１に示す通り、第二レンズ群２２には、光軸から離れた斜めの光線が入射するので、収差が発生しやすい。このため、場合によっては、第二レンズ群２２は適正に収差が補正された低収差レンズであってもよく、第二レンズ群２２は複数のレンズによって構成されていることも望ましい。例えば、第二レンズ群２２としては、例えば同一形状の２つの平凸レンズ（光軸に対して軸対称であり、凸面とその凸面と反対方向を向いている平面を含むレンズ）を用いてもよい。この場合、第二レンズ群２２において、２つの平凸レンズの中心軸が一致しており、かつ、凸面同士が対向している。これにより、第二レンズ群２２を透過した光線に発生する収差を比較的容易に低減できる。第二レンズ群２２を構成するレンズのいずれかの面は非球面形状であってもよい。一般に、非球面形状の面を有するレンズは、球面形状又は平面で構成されたレンズより高度な設計の自由度を有し、収差の補正に有効である。
　本発明に係る加工方法は、望ましくは、下記の（Ｉｅ）の工程をさらに含む。
（Ｉｅ）光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線及び光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの外側に存在する光線の少なくとも一方を、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間、又は、第二レンズ群２２と第二ベッセルビームＤとの間で遮蔽する。
　本発明に係る方法は、より望ましくは、下記の（Ｉｆ）の工程をさらに含む。
（Ｉｆ）光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線を、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間、又は、第二レンズ群２２と第二ベッセルビームＤとの間で遮蔽する。
　本発明に係る加工方法は、例えば、下記の（Ｉｇ）の工程をさらに含んでいてもよい。
（Ｉｇ）光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線及び光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの外側に存在する光線を、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間、又は、第二レンズ群２２と第二ベッセルビームＤとの間で遮蔽する。
　光学装置１ａは、例えば、遮蔽体２５を備える。遮蔽体２５は、アキシコンレンズ１０と第二レンズ群２２との間、又は、第二レンズ群２２と第二ベッセルビームＤとの間に配置される。遮蔽体２５は、第一遮光部及び第二遮光部の少なくとも一方を有する。第一遮光部によって、第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線が遮蔽される。第二遮光部によって、光軸ｚに垂直な方向において第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの外側に存在する光線が遮蔽される。遮蔽体２５は、望ましくは、第一遮光部を有し、第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線を遮蔽する。さらに、遮蔽体２５は、第一遮光部及び第二遮光部を有していてもよい。この場合、遮蔽体２５は、第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側に存在する光線及び第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの外側に存在する光線を遮蔽する。遮蔽体２５は、例えば、板状の部材である。遮蔽体２５は、望ましくは円板状の部材である。この場合、例えば、遮蔽体２５の中心が光軸に略一致するように配置される。遮蔽体２５はその中央に貫通孔を有していてもよい。遮蔽体２５は、第一リングビームＢ又は第二リングビームＣの内側及び外側に存在する光線を遮蔽するのに適した材料から形成されていてもよい。
　アキシコンレンズ１０は、望ましくは、その円錐面に先鋭な先端を有する。一方、アキシコンレンズの先端の加工の精密さには限界があり、アキシコンレンズの先端を完全に先鋭にすることは容易なことではない。アキシコンレンズの作製に用いられる機械又は工具は、有限の大きさを有するとともに所定の公差を有するので、極端に言えば、アキシコンレンズの先端と先端に近い部位が、理想的な錐形状から外れ、球面、平面、又は球面と平面が組み合わさった面になる可能性がある。
　アキシコンレンズ１０の先端が完全に先鋭でないと、第一ベッセルビームＡ及び第一リングビームＢの形状が理想的な形状からずれる。図６Ａに示す通り、アキシコンレンズの先端が先鋭であると、アキシコンレンズを透過した光線において明確なメインローブが認められる。一方、図６Ｂに示す通り、アキシコンレンズの先端が、先鋭でなく、球面状になっていたり、欠損などの欠陥を含む場合には、メインローブが不明確になる。これは、欠陥を含んだ先端部分によって不規則な屈折光が生じ、このような光線が不規則な干渉を起こすためである。アキシコンレンズの先端の形状の影響を受けた光の一部は、第一リングビームＢの比較的内側に存在するので、第一リングビームＢの内側に存在する光線を、第一リングビームＢを収束させる前に遮蔽すれば、アキシコンレンズ１０の先端が先鋭でないことによる影響が、第二ベッセルビームＤに現れるのを防止できる。その結果、第二ベッセルビームＤを適切に形成できる。
　上記の（IIａ）の工程で使用されるガラス（以下、レーザー加工用ガラスともいう）は、例えば、レーザービームＬＢの中心波長λｃにおいて１～５０ｃｍ-1の吸収係数を有し、望ましくは中心波長λｃにおいて３～４０ｃｍ-1の吸収係数を有する。このガラスは、望ましくは、３００～４００ｎｍの範囲の特定の波長において、１～５０ｃｍ-1の吸収係数を有し、より望ましくはこの特定の波長において、３～４０ｃｍ-1の吸収係数を有する。このようなガラスは、公知のガラスから選択できる。例えば、特許文献２又は３に記載されたガラスを（IIａ）の工程で使用されるガラスとして選択できる。ガラスの吸収係数αは、厚さｔ（ｃｍ）のガラス基板の透過率及び反射率を測定することによって算出できる。厚さｔ（ｃｍ）のガラス基板について、所定の波長（波長５３５ｎｍ以下）における透過率Ｔ（％）と入射角１２°における反射率Ｒ（％）とを分光光度計（例えば、日本分光株式会社製　紫外可視近赤分光光度計Ｖ－６７０）を用いて測定する。得られた測定値から以下の式（３）を用いて吸収係数αを算出できる。
　α＝（１／ｔ）＊ｌｎ｛（１００－Ｒ）／Ｔ｝　　　（３）
　（IIａ）の工程で使用されるガラスは、例えば板ガラスである。この場合、ガラスの厚みは、例えば２ｍｍ以下であり、０．１～１．５ｍｍでありうる。
　上記の（IIａ）の工程では、１度のレーザーパルス照射でガラスに変質部を形成することが可能である。例えば、上記の（IIａ）の工程において、照射位置が重ならないようにレーザーパルスを照射することによって、ガラスに変質部を形成できる。ただし、照射位置が重なるようにレーザーパルスを照射してもよい。
　上記の（IIａ）の工程では、例えば、上記の光学装置１ａを用いてガラスの内部に第二ベッセルビームが形成されるようにレーザーパルスが集光される。例えば、ガラス板に貫通孔を形成する場合には、通常、ガラス板の厚さ方向の中央付近に第二ベッセルビームが形成されるようにレーザーパルスを集光する。なお、ガラス板の上面側(レーザーパルスの入射側)のみを加工する場合には、例えば、ガラス板の上面側に第二ベッセルビームが形成されるように、光学系とガラスとの間隔を調整してもよい。逆に、ガラス板の下面側(レーザーパルスの入射側とは反対側)のみを加工する場合には、例えば、ガラス板の下面側に第二ベッセルビームが形成されるように、光学系とガラスとの間隔を調整してもよい。ただし、変質部が形成できる限り、レーザーパルスは、ガラスの外部に第二ベッセルビームが形成されるように集光されてもよい。
　本発明に係るガラス物品の製造方法は、下記の（IIｂ）の工程をさらに含む。
（IIｂ）エッチングにより変質部の少なくとも一部を除去してガラスに孔を形成する。
　（IIｂ）の工程において、典型的には、ウェットエッチングにより変質部の少なくとも一部が除去される。エッチング液において、典型的には、ガラスに対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きい。エッチング液は、例えば、フッ酸（フッ化水素（ＨＦ）の水溶液）である。また、エッチング液は、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）もしくはその水溶液、硝酸（ＨＮＯ3）もしくはその水溶液、又は塩酸（塩化水素（ＨＣｌ）の水溶液）であってもよい。エッチング液は、これらの中の１種の酸でもよく、２種以上の酸の混合物であってもよい。エッチング液がフッ酸である場合、変質部のエッチングが進みやすく、短時間に孔を形成できる。エッチング液が硫酸である場合、変質部以外のガラスがエッチングされにくく、テーパ角の小さいストレートな孔を形成できる。
　（IIｂ）の工程において、板ガラスの片側のみからのエッチングを可能にするために、板ガラスの一方の主面に表面保護皮膜剤を塗布してもよい。このような表面保護皮膜剤としては、シリテクト－II（Trylaner International社製）等の市販品を使用できる。
　エッチング時間あるいはエッチング液の温度は、変質部の形状あるいは目的とする加工形状に応じて選択される。なお、エッチング時のエッチング液の温度を高くすることによって、エッチング速度を高めることができる。また、エッチング条件によって、孔の直径を制御することが可能である。
　エッチング時間は板ガラスの厚みにもよるので、特に限定されないが、３０～１８０分程度が好ましい。エッチング液の温度は、例えば、５～４５℃程度であり、１５～４０℃程度であり得る。（IIｂ）の工程の期間中に、エッチング液の温度は、エッチングレートの調整のために変更可能である。必要に応じて、エッチング液に超音波を印加しながら、エッチングを行ってもよい。これにより、エッチングレートを大きくすることができるとともに、液の撹拌効果を期待できる。
　レーザー加工用ガラスとしては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、又はチタン含有シリケートガラスが好適である。さらに、これらのガラスのうち、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）を実質的に含んでいない無アルカリガラス又はアルカリ成分を微量だけ含んでいる低アルカリガラス等のガラスをレーザー加工用ガラスとして好適に使用できる。
　上記の吸収係数をさらに効果的に高めるために、ガラスが、着色成分として、Ｂｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ及びＣｕから選ばれる金属の酸化物を少なくとも１種含んでいてもよい。
　ホウケイ酸ガラスとしては、コーニング社の＃７０５９ガラス（組成は、質量％で表して、ＳｉＯ2　４９％、Ａｌ2Ｏ3　１０％、Ｂ2Ｏ3　１５％、ＲＯ（アルカリ土類金属酸化物）２５％）又はパイレックス（登録商標）（ガラスコード７７４０）等が挙げられる。
　アルミノシリケートガラスの第一の例は、以下のような組成を有してもよい。
　質量％で表して、
　ＳｉＯ2　５０～７０％、
　Ａｌ2Ｏ3　１４～２８％、
　Ｎａ2Ｏ　１～５％、
　ＭｇＯ　１～１３％、及び
　ＺｎＯ　０～１４％、
を含むガラス組成物。
　アルミノシリケートガラスの第二の例は、以下のような組成を有してもよい。
　質量％で表して、
　ＳｉＯ2　５６～７０％、
　Ａｌ2Ｏ3　７～１７％、
　Ｂ2Ｏ3　０～９％、
　Ｌｉ2Ｏ　４～８％、
　ＭｇＯ　１～１１％、
　ＺｎＯ　４～１２％、
　ＴｉＯ2　０～２％、
　Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ　１４～２３％、
　ＣａＯ＋ＢａＯ　０～３％、
を含むガラス組成物。
　アルミノシリケートガラスの第三の例は、以下のような組成を有してもよい。
　質量％で表して、
　ＳｉＯ2　５８～６６％、
　Ａｌ2Ｏ3　１３～１９％、
　Ｌｉ2Ｏ　３～４．５％、
　Ｎａ2Ｏ　６～１３％、
　Ｋ2Ｏ　０～５％、
　Ｒ2Ｏ　１０～１８％（ただし、Ｒ2Ｏ＝Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）、
　ＭｇＯ　０～３．５％、
　ＣａＯ　１～７％、
　ＳｒＯ　０～２％、
　ＢａＯ　０～２％、
　ＲＯ　２～１０％（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
　ＴｉＯ2　０～２％、
　ＣｅＯ2　０～２％、
　Ｆｅ2Ｏ3　０～２％、
　ＭｎＯ　０～１％（ただし、ＴｉＯ2＋ＣｅＯ2＋Ｆｅ2Ｏ3＋ＭｎＯ＝０．０１～３％）、
　ＳＯ3　０．０５～０．５％、
を含むガラス組成物。
　アルミノシリケートガラスの第四の例は、以下のような組成を有してもよい。
　質量％で表して、
　ＳｉＯ2　６０～７０％、
　Ａｌ2Ｏ3　５～２０％、
　Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　５～２５％、
　Ｌｉ2Ｏ　０～１％、
　Ｎａ2Ｏ　３～１８％、
　Ｋ2Ｏ　０～９％、
　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　５～２０％、
　ＭｇＯ　０～１０％、
　ＣａＯ　１～１５％、
　ＳｒＯ　０～４．５％、
　ＢａＯ　０～１％、
　ＴｉＯ2　０～１％、
　ＺｒＯ2　０～１％、
を含むガラス組成物。
　アルミノシリケートガラスの第五の例は、以下のような組成を有してもよい。
　質量％で示して、
　ＳｉＯ2　５９～６８％、
　Ａｌ2Ｏ3　９．５～１５％、
　Ｌｉ2Ｏ　０～１％、
　Ｎａ2Ｏ　３～１８％、
　Ｋ2Ｏ　０～３．５％、
　ＭｇＯ　０～１５％、
　ＣａＯ　１～１５％、
　ＳｒＯ　０～４．５％、
　ＢａＯ　０～１％、
　ＴｉＯ2　０～２％、
　ＺｒＯ2　１～１０％、
を含むガラス組成物。
　ソーダライムガラスは、例えば板ガラスに広く用いられるガラス組成物である。
　チタン含有シリケートガラスの第一の例は、以下のような組成を有してもよい。
　モル％で表示して、
　ＴｉＯ2　５～２５％を含み、
　ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3　５０～７９％、
　Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2　５～２５％、
　Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　５～２０％、
であるガラス組成物。
　また、上記のチタン含有シリケートガラスの第一の例において、
　ＳｉＯ2　６０～６５％、
　ＴｉＯ2　１２．５～１５％、
　Ｎａ2Ｏ　１２．５～１５％、を含み、
　ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3　７０～７５％、
であることが好ましい。
　さらに、上記のチタン含有シリケートガラスの第一の例において、
　（Ａｌ2Ｏ3＋ＴｉＯ2）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）≦０．９、
であることがより好ましい。
　また、チタン含有シリケートガラスの第二の例は、以下のような組成を有してもよい。モル％で表示して、
　Ｂ2Ｏ3　１０～５０％、
　ＴｉＯ2　２５～４０％、を含み、
　ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3　２０～５０％、
　Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ＋Ｃｓ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ　１０～４０％、
であるガラス組成物。
　低アルカリガラスの第一の例は、以下のような組成を有してもよい。
　モル％で表示して、
　ＳｉＯ2　４５～６８％、
　Ｂ2Ｏ3　２～２０％、
　Ａｌ2Ｏ3　３～２０％、
　ＴｉＯ2　０．１～５．０％（但し５．０％は除く）、
　ＺｎＯ　０～９％、を含み、
　Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　０～２．０％（但し２．０％は除く）であるガラス組成物。
　また、上記の低アルカリガラスの第一の例において、着色成分として、
　ＣｅＯ2　０～３％、
　Ｆｅ2Ｏ3　０～１％、
　を含むことが好ましい。さらに実質的にアルカリ金属酸化物を含まない無アルカリガラスがより好ましい。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例は、必須成分としてＴｉＯ2を含む。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例におけるＴｉＯ2の含有量は、０．１モル％以上５．０モル％未満であり、レーザー照射によって得られる孔内壁面の平滑性に優れる点から、望ましくは０．２～４．０モル％であり、より望ましくは０．５～３．５モル％であり、さらに望ましくは１．０～３．５モル％である。特定の組成を有する低アルカリガラス又は無アルカリガラスにＴｉＯ2を適度に含ませることは、比較的弱いレーザー等のエネルギー照射によっても変質部を形成することを可能とし、さらにその変質部は後工程において超音波照射しながらエッチングを行うときにより容易に除去されうるという作用をもたらす。また、ＴｉＯ2は結合エネルギーが紫外光のエネルギーと略一致しており、紫外光を吸収する。ＴｉＯ2を適度に含ませることにより、電荷移動吸収として、他の着色剤との相互作用を利用して着色をコントロールすることも可能である。従ってＴｉＯ2の含有量の調整により、所定の光に対する吸収を適度なものにすることができる。ガラスが適切な吸収係数を有することによって、エッチングによって孔が形成される変質部の形成が容易になるため、これらの観点からも、適度にＴｉＯ2を含ませることが好ましい。
　また、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例はＺｎＯを任意成分として含んでいてもよい。この場合、ＺｎＯの含有量は、望ましくは０～９．０モル％であり、より望ましくは１．０～８．０モル％であり、さらに望ましくは１．５～５．０モル％であり、特に望ましくは１．５～３．５モル％である。ＺｎＯは、ＴｉＯ2と同様に紫外光の領域に吸収を示す成分であり、レーザー加工用ガラスにＺｎＯが含まれていればガラスに対して有効な作用をもたらす。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例は、着色成分としてＣｅＯ2を含有していてもよい。特にＣｅＯ2をＴｉＯ2と併用することによって、変質部をより容易に形成できる。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例におけるＣｅＯ2の含有量は、望ましくは０～３．０モル％であり、より望ましくは０．０５～２．５モル％であり、さらに望ましくは０．１～２．０モル％であり、特に望ましくは０．２～０．９モル％である。
　Ｆｅ2Ｏ3もレーザー加工用ガラスにおける着色成分として有効であり、レーザー加工用ガラスはＦｅ2Ｏ3を含有していてもよい。特に、ＴｉＯ2とＦｅ2Ｏ3とを併用すること、又は、ＴｉＯ2と、ＣｅＯ2と、Ｆｅ2Ｏ3とを併用することにより、変質部の形成が容易になる。低アルカリガラス又は無アルカリガラスにおけるＦｅ2Ｏ3の含有量は、望ましくは０～１．０モル％であり、より望ましくは０．００８～０．７モル％であり、さらに望ましくは０．０１～０．４モル％であり、特に望ましくは０．０２～０．３モル％である。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例において、以上に挙げた成分に限られるものではないが、適度な着色成分の含有によりガラスの所定波長（波長５３５ｎｍ以下）の吸収係数が１～５０ｃｍ-1、好ましくは３～４０ｃｍ-1になるようにしてもよい。
　また、低アルカリガラスの第二の例は、以下のような組成を有してもよい。
　モル％で表示して、
　ＳｉＯ2　４５～７０％、
　Ｂ2Ｏ3　２～２０％、
　Ａｌ2Ｏ3　３～２０％、
　ＣｕＯ　０．１～２．０％、
　ＴｉＯ2　０～１５．０％、
　ＺｎＯ　０～９．０％、
　Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ　０～２．０％（但し２．０％は除く）であるガラス組成物。
　さらに実質的にアルカリ金属酸化物を含まない無アルカリガラスがより好ましい。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例は、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例と同様にＴｉＯ2を含んでいてもよい。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例におけるＴｉＯ2の含有量は、０～１５．０モル％であり、レーザー照射によって得られる孔内壁面の平滑性に優れる点から、望ましくは０～１０．０モル％であり、より望ましくは１～１０．０モル％であり、さらに望ましくは１．０～９．０モル％であり、特に望ましくは１．０～５．０モル％である。
　また、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例はＺｎＯを含んでいてもよい。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例におけるＺｎＯの含有量は０～９．０モル％であり、望ましくは１．０～９．０モル％であり、より望ましくは１．０～７．０モル％である。ＺｎＯは、ＴｉＯ2と同様に紫外光の領域に吸収を示す成分であるので、ＺｎＯが含まれていればレーザー加工用ガラスに対して有効な作用をもたらす。
　さらに、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例は、ＣｕＯを含む。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例におけるＣｕＯの含有量は、望ましくは０．１～２．０モル％であり、より望ましくは０．１５～１．９モル％であり、さらに望ましくは０．１８～１．８モル％であり、特に望ましくは０．２～１．６モル％である。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例がＣｕＯを含有していることにより、ガラスに着色が生じ、所定のレーザーの波長における吸収係数を適切な範囲に調節でき、照射レーザーのエネルギーを適切に吸収させることができる。その結果、孔形成の基礎となる変質部を容易に形成できる。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第二の例において、以上に挙げた成分に限られるものではないが、適度な着色成分の含有によりガラスの所定波長（波長５３５ｎｍ以下）の吸収係数が１～５０ｃｍ-1、望ましくは３～４０ｃｍ-1になるようにしてもよい。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例はＭｇＯを任意成分として含んでいてもよい。ＭｇＯはアルカリ土類金属酸化物の中でも、熱膨張係数の増大を抑制し、かつ、歪点を過大には低下させないという特徴を有し、溶解性も向上させる。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＭｇＯの含有量は、望ましくは１５．０モル％以下であり、より望ましくは１２．０モル％以下であり、さらに望ましくは１０．０モル％以下であり、特に望ましくは９．５モル％以下である。また、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＭｇＯの含有量は、望ましくは２．０モル％以上であり、より望ましくは３．０モル％以上であり、さらに望ましくは４．０モル％以上であり、特に望ましくは４．５モル％以上である。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例はＣａＯを任意成分として含んでいてもよい。ＣａＯは、ＭｇＯと同様に、熱膨張係数の増大を抑制し、かつ、歪点を過大には低下させないという特徴を有し、溶解性も向上させる。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＣａＯの含有量は、望ましくは１５．０モル％以下であり、より望ましくは１２．０モル％以下であり、さらに望ましくは１０．０モル％以下であり、特に望ましくは９．３モル％以下である。また、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＣａＯの含有量は、望ましくは１．０モル％以上であり、より望ましくは２．０モル％以上であり、さらに望ましくは３．０モル％以上であり、特に望ましくは３．５モル％以上である。
　低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例はＳｒＯを任意成分として含んでいてもよい。ＳｒＯはＭｇＯ及びＣａＯと同様に、熱膨張係数の増大を抑制し、かつ、歪点を過大には低下させないという特徴を有し、溶解性も向上させるので、失透特性と耐酸性の改善のためにはレーザー加工用ガラスに含有させてもよい。低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＳｒＯの含有量は、望ましくは１５．０モル％以下であり、より望ましくは１２．０モル％以下であり、さらに望ましくは１０．０モル％以下であり、特に望ましくは９．３モル％以下である。また、低アルカリガラス又は無アルカリガラスの上記の第一の例及び第二の例におけるＳｒＯの含有量は、望ましくは１．０モル％以上であり、より望ましくは２．０モル％以上であり、さらに望ましくは３．０モル％以上であり、特に望ましくは３．５モル％以上である。
　本明細書において、ある成分を「実質的に含有しない」とは、ガラスにおける当該成分の含有量が、０．１モル％未満、望ましくは０．０５モル％未満、より望ましくは０．０１モル％以下であることを意味する。なお、本明細書において、数値範囲（各成分の含有量、各成分から算出される値及び各物性等）の上限値及び下限値は適宜組み合わせ可能である。
　レーザー加工用ガラスの熱膨張係数は、望ましくは１００×１０-7／℃以下であり、より望ましくは７０×１０-7／℃以下であり、さらに望ましくは６０×１０-7／℃以下であり、特に望ましくは５０×１０-7／℃以下である。また、レーザー加工用ガラスの熱膨張係数の下限は特に限定されないが、例えば１０×１０-7／℃以上であり、２０×１０-7／℃以上であってもよい。
　レーザー加工用ガラスの熱膨張係数は、例えば以下のように測定する。まず、直径５ｍｍ、高さ１８ｍｍの円柱形状のガラス試料を作製する。これを２５℃からガラス試料の降伏点まで加温し、各温度におけるガラス試料の伸びを測定することにより、熱膨張係数を算出する。５０～３５０℃の範囲の熱膨張係数の平均値を計算し、平均熱膨張係数を決定できる。
　上記の（IIａ）の工程では、いわゆる感光性ガラスを用いる必要はなく、加工できるガラスの範囲が広い。すなわち、上記の（IIａ）の工程では、金又は銀を実質的に含まないガラスを加工できる。
　特に剛性の高いガラスは、レーザー照射した際に、ガラスの上面と下面のどちらにおいても割れを発生しづらく、上記の（IIａ）の工程において好適に加工できる。このため、レーザー加工用ガラスのヤング率は、望ましくは８０ＧＰａ以上である。
　以上に挙げたガラスについては、市販されている場合もあり、それらを購入して入手することができる。またそうでない場合であっても、公知の成形方法（例えば、オーバーフロー法、フロート法、スリットドロー法、キャスティング法等）で所望のガラスを作製することができ、さらに切断や研磨等の後加工によって目的の形状のガラス組成物を得ることができる。
　以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
　＜実施例１＞
　図７に示す実施例１に係る光学装置１ｂにおいて、波長３５５ｎｍ、ビーム径が５ｍｍの平行光のレーザービームを入射させたときの光線追跡シミュレーションを行った。光学装置１ｂは、第一レンズ群２１ａ、アキシコンレンズ１０ａ、及び第二レンズ群２２ａを有する。第一レンズ群２１ａ、アキシコンレンズ１０ａ、及び第二レンズ群２２ａは、それらの中心軸がビームの光軸に一致し、かつ、ビームの進行方向にこの順番で配置されている。第一レンズ群２１ａは、厚さがゼロで、無収差の理想レンズＬ（２１ａ－１）からなり、その有効焦点距離ＥＦＬ（２１ａ－１）は３２．５４ｍｍである。アキシコンレンズ１０ａは、頂角τが１６０°である円錐面と、その円錐面と反対方向を向いている平面とを含み、アキシコンレンズ１０ａの中心厚みＣＴ（１０ａ）は２．０ｍｍとし、アキシコンレンズ１０ａの媒質の屈折率は１．４７６である。アキシコンレンズ１０ａは、その平面にビームが入射するように向けられて配置されている。レンズＬ（２１ａ－１）からなる第一レンズ群２１ａと、アキシコンレンズ１０ａとの間隔ｄ（１１）は２．０ｍｍである。第二レンズ群２２ａは、厚さがゼロで、無収差の理想レンズＬ（２２ａ－１）からなり、その有効焦点距離ＥＦＬ（２２ａ－１）は７．８１ｍｍである。アキシコンレンズ１０ａと、レンズＬ（２２ａ－１）との距離ｄ（１２）は３５．９ｍｍである。光学装置１ｂにおいて、平行なレーザービームが第一レンズ群２１ａを透過して収束光となり、この収束光が、アキシコンレンズ１０ａに入射し、円錐状の波面を有するビームが出射する。光学装置１ｂは、アキシコンレンズ１０ａの後方に、円錐状の波面が重なる範囲において第一ベッセルビームを形成する。さらに、ビームは、第一ベッセルビームの後方において、第一リングビームとなって発散しつつ、第二レンズ群２２ａに至る前に、リングの幅が最小となる焦点面を形成する。第一リングビームが、第二レンズ群２２ａに入射し、光軸に垂直な方向における幅が光軸に沿って略一定であって、光軸に向かって収束する第二リングビームが出射する。第二レンズ群２２ａの後方において、レンズＬ（２２ａ－１）からなる第二レンズ群２２ａからｄ（１３）＝１０ｍｍだけ離れた光軸上の点を略始点とした一定の区間に、第二ベッセルビームが形成される。第二ベッセルビームが形成される領域は、第二リングビーム（の波面）が重なる領域内である。レンズＬ（２２ａ－１）からなる第二レンズ群２２ａと、上記ベッセルビームが形成された領域の光軸方向の略始点との距離ｄ（１３）は、加工に供されるガラス等の表面を光学装置１ｂによる最終的なビームの出射面に近接できる最短の距離であり、ワーキングディスタンスＷＤ（１）に相当する。光学装置１ｂの光軸上の全長（レンズＬ（２１ａ－１）からレンズＬ（２２ａ－１）までの光軸上の距離）にワーキングディスタンスＷＤ（１）を加えた長さは、４９．９ｍｍとなる。第二ベッセルビームが形成される領域に、その厚み方向の部分が含まれる又は重なるように板状のガラスを配置することによって、ガラス内部に変質部を形成することが可能となる。
　＜実施例２＞
　図８に示す実施例２に係る光学装置１ｃにおいて、波長３５５ｎｍ、ビーム径が２．５ｍｍの平行光のレーザービームを入射させたときの光線追跡シミュレーションを行った。光学装置１ｃは、第一レンズ群２１ｂ、アキシコンレンズ１０ｂ、及び第二レンズ群２２ｂを有する。第一レンズ群２１ｂ、アキシコンレンズ１０ｂ、及び第二レンズ群２２ｂは、それらの中心軸がビームの光軸に一致し、かつ、ビームの進行方向にこの順番で配置されている。第一レンズ群２１ｂは、レンズＬ（２１ｂ－１）、レンズＬ（２１ｂ－２）、及びレンズＬ（２１ｂ－３）から構成されており、これらのレンズはビームの進行方向にこの順番で配置されている。レンズＬ（２１ｂ－１）の中心厚みＣＴ（２１ｂ－１）は１．０ｍｍであり、レンズＬ（２１ｂ－１）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２１ｂ－１）は球面形状からなる凹面とその凹面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２１ｂ－１）は、その凹面にビームが入射し、かつ、その平面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２１ｂ－１）の凹面の球面の曲率半径は、－５．００ｍｍである。レンズＬ（２１ｂ－２）の中心厚みＣＴ（２１ｂ－２）は４．０ｍｍであり、レンズＬ（２１ｂ－２）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２１ｂ－２）は球面形状からなる凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２１ｂ－２）は、その平面にレンズＬ（２１ｂ－１）からのビームが入射し、かつ、その凸面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２１ｂ－１）とレンズＬ（２１ｂ－２）との間隔ｄ（２１）は３８．００ｍｍである。レンズＬ（２１ｂ－２）の凸面の球面の曲率半径は－２４．３３ｍｍである。レンズＬ（２１ｂ－３）の中心厚みＣＴ（２１ｂ－３）は４．０ｍｍであり、レンズＬ（２１ｂ－３）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２１ｂ－３）は、球面形状からなる凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２１ｂ－３）は、その凸面にレンズ（２１ｂ－２）からのビームが入射し、かつ、その平面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２１ｂ－２）とレンズＬ（２１ｂ－３）との間隔ｄ（２２）は０ｍｍである。レンズＬ（２１ｂ－２）とレンズＬ（２１ｂ－３）とは、それらの凸面同士が対向し、かつ、凸面の頂点が接触するように配置されている。レンズＬ（２１ｂ－３）の凸面の球面の曲率半径は２４．３３ｍｍである。レンズＬ（２１ｂ－２）とレンズＬ（２１ｂ－３）とは同一の形状である。図８に示す通り、第一レンズ群２１ｂは、ビームエクスパンダのように、レーザービームのビーム径を拡大し、かつ、ビームを収束させる機能を有する。
　アキシコンレンズ１０ｂは、頂角τが１４０°である円錐面と、その円錐面と反対方向を向いている平面とを含み、アキシコンレンズ１０ｂの中心厚みＣＴ（１０ｂ）は５．０ｍｍであり、アキシコンレンズ１０ｂの媒質の屈折率は１．４７６である。アキシコンレンズ１０ｂは、その平面に第一レンズ群２１ｂからのビームが入射し、かつ、その円錐面からビームが出射するような向きで配置されている。第一レンズ群２１ｂのレンズ（２１ｂ－３）と、アキシコンレンズ１０ｂとの間隔ｄ（２３）は２．０ｍｍである。
　第二レンズ群２２ｂは、レンズＬ（２２ｂ－１）及びレンズＬ（２２ｂ－２）から構成され、これらのレンズがビームの進行方向にこの順番で配置されている。レンズＬ（２２ｂ－１）の中心厚みＣＴ（２２ｂ－１）は５．０ｍｍであり、レンズＬ（２２ｂ－１）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２２ｂ－１）は、球面形状からなる凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２２ｂ－１）は、その平面にアキシコンレンズ１０ｂからのビームが入射し、かつ、その凸面からビームが出射するような向きで配置されている。アキシコンレンズ１０ｂとレンズＬ（２２ｂ－１）との間隔ｄ（２４）は３６．９６ｍｍである。レンズＬ（２２ｂ－１）の凸面の球面の曲率半径は－１４．２５ｍｍである。レンズＬ（２２ｂ－２）の中心厚みＣＴ（２２ｂ－２）は５．０ｍｍであり、レンズＬ（２２ｂ－２）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２２ｂ－２）は、凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２２ｂ－２）は、その凸面にレンズＬ（２２ｂ－１）からのビームが入射し、かつ、その平面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２２ｂ－１）とレンズＬ（２２ｂ－２）との間隔ｄ（２５）は０ｍｍである。レンズＬ（２２ｂ－１）とレンズＬ（２２ｂ－２）とは、それらの凸面同士が対向し、かつ、凸面の頂点が接触するように配置されている。レンズＬ（２２ｂ－２）の凸面の球面の曲率半径は１４．２５ｍｍである。レンズＬ（２２ｂ－１）とレンズＬ（２２ｂ－２）とは同一の形状である。光学装置１ｃにおいて、平行なレーザービームが第一レンズ群２１ｂを透過して、そのレーザービームのビーム径が拡大されて、かつ、収束光となり、その収束光が、アキシコンレンズ１０ｂに入射し、円錐状の波面を有するビームが出射する。光学装置１ｃは、アキシコンレンズ１０ｂの後方に、円錐状の波面が重なる範囲において第一ベッセルビームを形成する。さらに、ビームは、第一ベッセルビームの後方において、第一リングビームとなって発散しつつ、第二レンズ群２２ｂに至る前に、リングの幅が最小になる焦点面を形成する。第一リングビームは、第二レンズ群２２ｂに入射し、光軸に垂直な方向における幅が光軸に沿って略一定であって、光軸に向かって収束する第二リングビームが出射する。第二レンズ群２２ｂの後方において、レンズＬ（２２ｂ－２）からｄ（２６）＝１８ｍｍだけ離れた光軸上の点を略始点とした一定の区間に、第二ベッセルビームが形成される。第二ベッセルビームが形成される領域は、第二リングビーム（の波面）が重なる領域内であった。ｄ（２６）はワーキングディスタンスＷＤ（２）に相当し、光学装置１ｃの光軸上の全長と、ワーキングディスタンスＷＤ（２）を加えた長さは、１１８．９６ｍｍとなる。第二ベッセルビームが形成される領域に、その厚み方向の部分が含まれる又は重なるように板状のガラスを配置することによって、ガラス内部に変質部を形成することが可能である。
　＜比較例１＞
　図９に示す比較例１に係る光学装置１００において、ワーキングディスタンスが実施例１と同等になるように、各光学要素のパラメータを検討しつつ、波長３５５ｎｍ、ビーム径が５．０ｍｍの平行光のレーザービームを入射させたときの光線追跡のシミュレーションを行った。光学装置１００は、アキシコンレンズ１１０、第一レンズ群１２１、及び第二レンズ群１２２を有し、アキシコンレンズ１１０、第一レンズ群１２１、及び第二レンズ群１２２は、それらの中心軸がビームの光軸に一致し、かつ、ビームの進行方向にこの順番で光軸に沿って配置されている。アキシコンレンズ１１０は、頂角τが１６０°である円錐面と、その円錐面と反対方向を向いている平面とを含み、アキシコンレンズ１１０の中心厚みＣＴ（１１０）は２．０ｍｍであり、アキシコンレンズ１１０の媒質の屈折率は１．４７６である。アキシコンレンズ１１０は、その平面にビームが入射し、かつ、その円錐面からビームが出射するような向きで配置されている。第一レンズ群１２１は、厚さがゼロで、無収差の理想レンズＬ（１２１－１）からなり、その有効焦点距離ＥＦＬ（１２１－１）は３５．６８ｍｍである。アキシコンレンズ１１０と、レンズＬ（１２１－１）からなる第一レンズ群１２１との間隔ｄ（１２１）は、４７．４８ｍｍである。第二レンズ群１２２は、厚さがゼロで、無収差の理想レンズＬ（１２２－１）からなり、その有効焦点距離ＥＦＬ（１２２－１）は１０．００ｍｍである。レンズＬ（１２１－１）からなる第一レンズ群１２１と、レンズＬ（１２２－１）からなる第二レンズ群１２２との間隔ｄ（１２２）は、有効焦点距離ＥＦＬ（１２１－１）と有効焦点距離ＥＦＬ（１２２－１）との和の４５．６８ｍｍである。光学装置１００において、平行なレーザービームがアキシコンレンズ１１０に入射し、円錐状の波面を有するビームが出射する。光学装置１００は、アキシコンレンズ１１０の後方に円錐状の波面が重なる範囲において、第一ベッセルビームを形成する。さらに、ビームは、第一ベッセルビームの後方において、第一リングビームとなって発散する。第一リングビームは第一レンズ群１２１に入射し、第二リングビームが出射する。さらに、第二リングビームにおいて、第一レンズ群１２１の後方にリングの幅が最小となる焦点面が形成される。第二リングビームは、第二レンズ群１２２に入射し、光軸に垂直な方向における幅が光軸に沿って略一定であって、光軸に向かって収束する第三リングビームが出射する。第二レンズ群１２２の後方において、レンズＬ（１２２－１）からｄ（１２３）＝１０ｍｍだけ離れた光軸上の点を略始点とした一定の区間に、第二ベッセルビームが形成される。第二ベッセルビームが形成される領域は、第三リングビーム（の波面）が重なる領域内である。第二レンズ群１２２と、上記のベッセルビームが形成された領域の光軸方向の略始点との距離ｄ（１２３）は、ワーキングディスタンスＷＤ（２１）に相当する。光学装置１００の光軸上の全長（アキシコンレンズ１１０から第二レンズ群１２２までの光軸上の距離）にワーキングディスタンスＷＤ（２１）を加えた長さは、１０５．１６ｍｍとなる。第二ベッセルビームが形成される領域に、その厚み方向の部分が含まれる又は重なるように板状のガラスを配置することによって、ガラス内部に変質部を形成することが可能である。なお、比較例１において、レーザービームが透過する最終の光学系である第２レンズ群１２２との配置上の関係から、アキシコンレンズ１１０の後方に配置されているレンズ群について、第一レンズ群１２１と称した。
　＜実施例３＞
　図１０に示す実施例３に係る光学装置１ｄに波長３５５ｎｍのガウシアンレーザービームを入射させたときの電界振幅をシミュレーションした。ビーム中心での最大強度の１／ｅ2倍（１３．５％）の強度となる直径は２．５ｍｍとした。このシミュレーションには、米国のSynopsys社製の電磁波伝搬解析ソフト（BeamPROP”Version 6.0.3）を用いた。光学装置１ｄは、第一レンズ群２１ｃ、アキシコンレンズ１０ｃ、及び第二レンズ群２２ｃを有し、第一レンズ群２１ｃ、アキシコンレンズ１０ｃ、及び第二レンズ群２２ｃが、それらの中心軸がビームの光軸に一致し、かつ、ビームの進行方向にこの順番で配置されている。光学装置１ｄ及び後述の光学装置１ｅによるビームのふるまいは、以下の点において、実施例１に係る光学装置１ｂによるビームのふるまいと同様であった。第一レンズ群２１ｃによって収束光が形成され、その収束光が、アキシコンレンズ１０ｃに入射して、その後方に第一ベッセルビーム、第一リングビーム、及び焦点面を形成し、第一リングビームが、第二レンズ群２２ｃに入射し、その後方に第二リングビーム及び第二ベッセルビームを形成する。
　第一レンズ群２１ｃは、レンズＬ（２１ｃ－１）からなる。レンズＬ（２１ｃ－１）の中心厚みＣＴ（２１ｃ－１）は３．３３ｍｍであり、レンズＬ（２１ｃ－１）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２１ｃ－１）は互いに反対方向を向いている球面形状からなる２つの凸面を含む。レンズＬ（２１ｃ－１）のいずれの凸面においても、その凸面の球面の曲率半径の絶対値は３１．５７ｍｍである。レンズＬ（２１ｃ－１）は、一方の凸面からビームが入射されるように配置されている。シミュレーション上の原点と、レンズＬ（２１ｃ－１）との間隔ｄ（３１）は０．６９ｍｍである。アキシコンレンズ１０ｃは、頂角τが１４０°である円錐面と、その円錐面と反対方向を向いている平面とを含み、アキシコンレンズ１０ｃの中心厚みＣＴ（１０ｃ）は４．１８ｍｍであり、アキシコンレンズ１０ｃの媒質の屈折率は１．４７６である。アキシコンレンズ１０ｃは、その平面にレンズＬ（２１ｃ－１）からのビームが入射し、かつ、その円錐面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２１ｃ－１）とアキシコンレンズ１０ｃとの間隔ｄ（３２）は７．４２ｍｍである。シミュレーション上の原点からアキシコンレンズ１０ｃの先端までの距離ｚ１は１５．６２ｍｍである。
　第二レンズ群２２ｃは、レンズＬ（２２ｃ－１）及びレンズＬ（２２ｃ－２）から構成され、これらのレンズがビームの進行方向にこの順番で配置されている。レンズＬ（２２ｃ－１）の中心厚みＣＴ（２２ｃ－１）は３．６０ｍｍであり、レンズＬ（２２ｃ－１）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２２ｃ－１）は、球面形状である凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２２ｃ－１）は、その平面にアキシコンレンズ１０ｃからのビームが入射し、かつ、その凸面からビームが出射するような向きで配置されている。アキシコンレンズ１０ｃとレンズＬ（２２ｃ－１）との間隔ｄ（３３）は２６．３８ｍｍである。レンズＬ（２２ｃ－１）の凸面の球面の曲率半径は－１３．７５ｍｍである。レンズＬ（２２ｃ－２）の中心厚みＣＴ（２２ｃ－２）は３．６０ｍｍであり、レンズＬ（２２ｃ－２）の媒質の屈折率は１．４７６であり、レンズＬ（２２ｃ－２）は、球面形状である凸面とその凸面と反対方向を向いている平面とを含む。レンズＬ（２２ｃ－２）は、その凸面にレンズＬ（２２ｃ－１）からのビームが入射し、かつ、その平面からビームが出射するような向きで配置されている。レンズＬ（２２ｃ－１）とレンズＬ（２２ｃ－２）との間隔ｄ（３４）は０ｍｍである。レンズＬ（２２ｃ－１）とレンズＬ（２２ｃ－２）とは、それらの凸面同士が対向し、かつ、凸面の頂点が接触するように配置されている。レンズＬ（２２ｃ－２）の凸面の球面の曲率半径は１３．７５ｍｍである。レンズＬ（２２ｃ－１）とレンズＬ（２２ｃ－２）とは同一の形状である。原点から、第二レンズ群２２ｃのレンズＬ（２２ｃ－２）の出射面までの距離ｚ２は、４９．２０ｍｍである。第二レンズ群２２ｃの後方のベッセルビームが形成される領域及びその領域の近傍の光軸上の電界振幅のシミュレーション結果を図１３Ａに示す。加えて、その領域及びその領域の近傍における光軸と垂直な方向の電界振幅のシミュレーション結果を図１３Ｂに示す。電界振幅の二乗値が光強度に対応する。
　＜実施例４＞
　図１１に示す実施例４に係る光学装置１ｅに波長３５５ｎｍのガウシアンレーザービームを入射させたときの電界振幅をシミュレーションした。実施例４におけるシミュレーションの条件は、特に説明する場合を除き、実施例３のシミュレーションの条件と同一であった。また、図１１において、光学エレメント及び距離を示す符号には、アキシコンレンズ１０ｄ及び遮蔽体２５を除き、図１０に示す実施例３に係る光学装置１ｄの符号と同一のものを用いるものとする。光学装置１ｅにおいて、アキシコンレンズ１０ｄの先端は、図１２Ａに示す球面状である。図１２Ａにおいて、α＝２０°、Ｗ＝０．２ｍｍ、及びＲ＝０．２９２４ｍｍとした。加えて、図１１に示す通り、第二レンズ群２２ｃのレンズＬ（２２ｃ－１）の入射側平面に、厚みが十分に薄い板状の遮蔽体２５を接触させて配置する。遮蔽体２５は、８．８ｍｍの直径及び１０μｍの厚みを有する円板であり、遮蔽体２５の軸線は光軸上に位置しており、遮蔽体２５は半径方向において第一リングビームの内側を通過する光を遮蔽する。遮蔽体２５の複素屈折率は、３．１３６＋３．３１２１ｉとした。この複素屈折率は、シミュレーションによる光線追跡において、遮蔽体２５に入射する光線があった場合に遮蔽体２５によって充分に遮蔽されるように定めたものである。光学装置１ｅにおいて、第二レンズ群２２ｃの後方のベッセルビームが形成される領域及びその近傍の光軸上の電界振幅のシミュレーション結果を図１４Ａに示す。加えて、その領域及びその近傍における光軸と垂直な方向の電界振幅のシミュレーション結果を図１４Ｂに示す。
　＜実施例５＞
　アキシコンレンズ１０ｄの先端の形状を図１２Ｂに示すアキシコンレンズ１０ｅの形状に変更した以外は、実施例４と同様にしてシミュレーションを行った。図１２Ｂにおいて、α＝２０°、Ｗ＝０．２ｍｍ、及びＲ＝０．１４６２ｍｍとした。この場合に、第二レンズ群２２ｃの後方のベッセルビームが形成される領域及びその領域の近傍の光軸上の電界振幅のシミュレーション結果を図１５Ａに示す。加えて、その領域及びその近傍における光軸と垂直な方向の電界振幅のシミュレーション結果を図１５Ｂに示す。
　＜比較例２＞
　遮蔽体２５を配置しなかったこと以外は、実施例４と同一の条件でシミュレーションを行った。この場合に、第二レンズ群２２ｃの後方のベッセルビームが形成される領域及びその近傍の光軸上の電界振幅のシミュレーション結果を図１６Ａに示す。加えて、その領域及びその近傍における光軸と垂直な方向の電界振幅のシミュレーション結果を図１６Ｂに示す。
　＜比較例３＞
　遮蔽体２５を配置しなかったこと以外は、実施例５と同一の条件でシミュレーションを行った。この場合に、第二レンズ群２２ｃの後方のベッセルビームが形成される領域及びその近傍の光軸上の電界振幅のシミュレーション結果を図１７Ａに示す。加えて、その領域及びその近傍における光軸と垂直な方向の電界振幅のシミュレーション結果を図１７Ｂに示す。
　（その他の実施形態）
　図１８は、実施例３をさらに発展させた、その他の実施形態に係る光学装置１ｆを示す。光学装置１ｆに係る光学系は、各レンズ群とアキシコンレンズの仕様及び配置の点で実施例３に係る光学系１ｄと同一であるが、光軸上にいずれも板状の遮蔽体２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄをさらに備えるものである。遮蔽体２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄは、リングビームの光路以外の部分を略遮蔽するように配置されている。光学装置１ｆによるビームや光線のふるまいを考察するにあたり、入射するビーム径をここでは５ｍｍと仮定した。これは、強度がピーク強度の１／ｅ2倍に対応するビーム径（２．５ｍｍ）よりさらに外側にも広がるビーム径を考慮するためである。遮蔽体２６ａは、アキシコンレンズの先端から１７．３ｍｍ離れた位置に配置されている。この位置は、第１リングビームの幅が最も小さくなる焦点面の光軸上の位置に相当する。図１９Ａに示す通り、遮蔽体２６ａは、透過部２７ａ及び遮光部２８ａを有する。透過部２７ａは、第一リングビームが透過可能なリング状の部位であり、遮光部２８ａは、半径方向において透過部２７ａの内側の透過部２７ａと同心の円状の部位である第一遮光部２８ａ１と、半径方向において透過部２７ａの外側の透過部２７ａと同心のリング状の部位を含む部位である第二遮光部２８ａ２とを含む。第一遮光部２８ａ１は、半径方向において第一リングビームの内側を通過する光線を遮蔽し、第二遮光部２８ａ２は、半径方向において第一リングビームの外側を通過する光線を遮蔽する。遮蔽体２６ａが配置される位置（焦点面）における第１リングビームの直径は６．３ｍｍである。透過部２７ａの内径は、例えば、６．０ｍｍであり、透過部２７ａの外径は、例えば、６．６ｍｍである。ここで、透過部とは、その部位において、７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上の透過率を示す部位をいう。また、遮光部とは、その部位において、１０％以下、好ましくは５%以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは０．５％以下の透過率を示す部位をいう。遮光の効果を最大とするためには、透過部の幅をリングビームの幅と一致させればよい。しかしながら、両者を完全に一致させる設計とすれば、製作時の誤差によってリングビームの一部が遮光されてしまう可能性が大きい。そこで、透過部の幅は誤差を見越して、ある程度余裕を持たせた大きさとするのが好ましい。
　遮蔽体２６ｂは、アキシコンレンズの先端から２３．０ｍｍ離れた位置に配置されている。図１９Ｂに示す通り、遮蔽体２６ｂは、透過部２７ｂ及び遮光部２８ｂを有する。透過部２７ｂは、第一リングビームが透過可能な部位であり、遮光部２８ｂは、半径方向において透過部２７ｂの内側の透過部２７ｂと同心の円状の部位である第一遮光部２８ｂ１を含む。第一遮光部２８ｂ１は、半径方向において第一リングビームの内側を通過する光線を遮蔽する。遮蔽体２６ｂが配置される位置における第一リングビームは、内径が８．３８ｍｍであり、外径が９．３４ｍｍである。透過部２７ｂの内径は、例えば、８．０ｍｍであり、透過部２７ｂの外径は特に制限されない。光軸より遠く離れた位置を通過する光線等は、例えば光学系を一体化するための筐体等により遮蔽されるように構成されてもよい。
　遮蔽体２６ｃは、第２レンズ群２２ｃのレンズＬ（２２ｃ－１）の入射面に配置されている。遮蔽体２６ｃは、透過部２７ｃ及び遮光部２８ｃを有する。透過部２７ｃは、第一リングビームが透過可能なリング状の部位であり、遮光部２８ｃは、半径方向において透過部２７ｃの内側の透過部２７ｃと同心の円状の部位である第一遮光部２８ｃ１と、半径方向において透過部２７ｃの外側の透過部２７ｃと同心のリング状の部位である第二遮光部２８ｃ２とを含む。第一遮光部２８ｃ１は、半径方向において第一リングビームの内側を通過する光線を遮蔽し、第二遮光部２８ｃ２は、半径方向において第一リングビームの外側を通過する光線を遮蔽する。遮蔽体２６ｃが配置される位置における第一リングビームは、内径が９．６１ｍｍであり、外径が１１．２ｍｍである。透過部２７ｃの内径は、例えば、９．４ｍｍであり、透過部２７ｃの外径は、例えば、１１．６ｍｍである。
　遮蔽体２６ｄは、レンズＬ（２２ｃ－２）の出射面から５．０ｍｍ離れた位置に配置されている。遮蔽体２６ｄは、透過部２７ｄ及び遮光部２８ｄを有する。透過部２７ｄは、第二リングビームが透過可能なリング状の部位であり、遮光部２８ｄは、半径方向において透過部２７ｄの内側の透過部２７ｄと同心の円状の部位である第一遮光部２８ｄ１と、半径方向において透過部２７ｄの外側の透過部２７ｄと同心のリング状の部位を含む部位である第二遮光部２８ｄ２とを含む。第一遮光部２８ｄ１は、半径方向において第二リングビームの内側を通過する光線を遮蔽し、第二遮光部２８ｄ２は、半径方向において第二リングビームの外側を通過する光線を遮蔽する。遮蔽体２６ｄが配置される位置における第二リングビームは、内径が７．５６ｍｍであり、外径が９．６９ｍｍである。透過部２７ｄの内径は、例えば７．３ｍｍであり、透過部２７ｄの外径は、例えば１０．０ｍｍである。第二リングビームが生じた領域に、遮蔽体２６ｄを設けることによって、実質的なワーキングディスタンスが短くなるが、光学系の組み立てや調整が容易になる。
　遮蔽体２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄとして、波長３５５ｎｍの光に対して高い透過率を示す石英ガラス等の基板上に、透過部となることが予定されている部位を除いて、金属薄膜などの遮蔽性の層を形成したものを用いることができる。さらに、遮蔽体２６a、２６ｂ、及び２６ｄは、それぞれ、図２０Ａ、図２０Ｂ、及び図２０Ｃに示すように、薄い遮蔽性の板を細い支持体２９ａ、２９ｂ、及び２９ｄ等で一体化したものでもよい。この場合は、例え僅かであったとしても、基板による吸収や屈折の作用を排除することができる。遮蔽体２６ｃは、レンズＬ（２２ｃ－１）の面上に直接形成してもよい。さらに、遮蔽体２６a、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄのいずれか一つ以上のものを選択して光学系が構成されてもよい。さらに、遮蔽体２６ａ、２６ｃ、及び２６ｄは、それぞれ独立に第二遮光部を含まないものであってもよい。ここで、第二遮光部を含まないとは、その該当部分が透過部と同等程度に光を透過させることを意味する。すなわち、第二遮光部を含まない遮蔽体とは、外形に制限のない透過部と、第一遮光部と、を含むものである。
　実施例１と比較例１とを比較する。実施例１と比較例１は、ビーム径が同じレーザービームと同じアキシコンレンズを用いたことに留意する。実施例１において、１０ｍｍのワーキングディスタンスＷＤ（１）を得るために必要な光学装置の全長（第一レンズ群２１ａから第二レンズ群２２ａまでの距離）は３９．９ｍｍであり、一方、比較例１において、同じ１０ｍｍのワーキングディスタンスＷＤ（２１）を得るために必要な光学装置の全長（アキシコンレンズ１１０から第二レンズ群１２２までの距離）は９５．１６ｍｍである。図９から明らかであるように、比較例１に係る光学装置１００においては、アキシコンレンズ１１０と第一レンズ群１２１との中間部分でのリングビームの直径が、基本的に増大している。その後方に続く第一レンズ群１２１と第二レンズ群１２２の中間部分では、リングビームの径は、ほぼ一定である。両レンズ群の中間にリングビームの焦点を形成するためには、両レンズ群の間隔を長くする必要があり、その間隔は、両レンズ群の焦点距離の和に等しくなる。一方、実施例１に係る光学装置１ｂにおいては、アキシコンレンズ１０ａと第二レンズ群２２ａとの中間部分でのリングビームの直径が基本的に増大していて、この部分の長さは比較例１の「リングビーム増大領域」と大差がない。ところが「リングビームの直径がほぼ一定となる領域」は存在しない。その結果として、実施例１に係る光学装置１ｂの全長は比較例１に係る光学装置１００よりも、はるかに短くなる。
　実施例１に係る光学装置１ｂ及び比較例１に係る光学装置１００のそれぞれは、２つのレンズ群を有している。実施例１に係る光学装置１ｂにおいて、第一レンズ群２１ａに入射するビームのビーム径は比較的小さい。一方、比較例１に係る光学装置１００において、第一レンズ群１２１には、アキシコンレンズを透過後のリングビームを透過させる必要がある。このため、必然的に、第一レンズ群１２１に入射するビームの最大径が大きく、かつ、そのビームが光軸に対して傾く。このため、第一レンズ群１２１には、第一レンズ群２１ａに要求される収差を補正する性能に比べて高いレベルの収差を補正する性能が要求される。例えば、実施例１に係る光学装置１ｂにおいて、第一レンズ群２１ａには、レーザー光源から出射したビーム径の小さい略平行光が入射するので、収差の発生を抑制することのできる性能を実現しやすい。一方、比較例１に係る光学装置１００の第一レンズ群１２１には、開口数（ＮＡ）の大きいビームが入射する。このため、第一レンズ群１２１が単一のレンズから構成される場合、球面収差等の収差の補正が困難であると考えられる。
　実施例２に係る光学装置１ｃにおいて、アキシコンレンズ１０ｂに入射するビームのビーム径が比較的大きい。このため、実施例２に係る光学装置１ｃの全長（１００．９６ｍｍ）は、実施例１に係る光学装置１ｂの全長よりも長い。代わりに、実施例２に係る光学装置１ｃにおいて、実施例１に係る光学装置１ｂに比べてより長いワーキングディスタンス（ＷＤ（２）＝１８ｍｍ）を実現できる。図３にも示す通り、アキシコンレンズに入射するレーザービームを大きくすることにより、光軸方向においてベッセルビームが保たれる長さを長くできるということが示されている。
　実施例３～５と、比較例２及び３とを比較する。実施例３において、アキシコンレンズ１０ｃの円錐面の先端は先鋭であり、一方、比較例２及び３において、アキシコンレンズの先端は丸みを帯び先鋭ではなかった。図１３Ａと、図１６Ａ及び図１７Ａとを比較すると、比較例２及び３における光軸上の電界振幅の分布は、実施例３における光軸上の電界振幅の分布に比べて光軸に沿って不規則に変化している。光の強度は電界振幅の二乗値に対応するので、電界振幅の状態は光強度の状態とみなすことができる。このため、比較例２及び３において、光軸上の光強度が不規則に変化すると理解される。比較例２及び３においてアキシコンレンズの先端が先鋭でないことが、光軸上の電界振幅の不規則な変化、ひいては光軸上の光強度の不規則な変化に影響していると考えられる。比較例２及び３のように光学装置においてアキシコンレンズの先端が先鋭でないと、その光学装置を透過したビームを板ガラス等の加工対象に照射して加工対象の内部に変質部を形成するプロセスにより得られる製品の品質が安定しにくいと考えられる。なぜなら、そのような光学装置によって加工対象に照射されたレーザービームにおいて光軸上のレーザービームの光強度がばらつき、均一な変質部の形成に不利な影響がもたらされると考えられるからである。
　実施例４及び５において、比較例２及び３と同様に、アキシコンレンズの先端が丸みを帯び先鋭ではなかった。しかし、実施例４及び５において遮蔽体２５が配置されている。実施例４及び５において、図１４Ａ及び図１５Ａに示す通り、比較例２及び３で見られたような光軸上の電界振幅の不規則な変化は、ほとんど見られなかった。特に、電界振幅が最大となる、原点からの距離ｚが７９ｍｍ±１ｍｍの範囲において、比較例２及び３で見られたような光軸上の電界振幅の不規則な変化が見られなかった。その他の実施形態における特徴は、板状の遮蔽体２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄから選択される一又は複数の遮蔽体が光軸上に配置されていることである。これによって、光軸上の電界振幅の不規則な変化をもたらす光線をカットする性能をさらに効果的に得られることが示唆される。遮蔽体２６ａ、２６ｃ、及び２６ｄは、先述のようにリングビームが透過可能なリング状の部位である透過部と、半径方向において透過部の内側の透過部と同心の円状の部位である第一遮光部と、透過部の外側の透過部と同心のリング状の部位を含む部位からなる第二遮光部を含む。遮蔽体２６ｂは、透過部と、半径方向において透過部の内側の透過部と同心の円状の部位である第一遮光部を含む。また、遮蔽体２６ａ、２６ｃ、及び２６ｄは、第二遮光部を含まないものであってもよい。その場合の遮蔽体による作用効果は次のように考えられる。先述のように、先端の先鋭度が劣化したアキシコンレンズから出射される一部の光が、リングビームの外側に存在した等の場合であって、第二遮光部に該当する部位をそれらの光が通過して、第二レンズ群のさらに後方まで到達したときを考える。そのような光は、第一及び第二リングビームの外側を進むため、第二ベッセルビームが形成される領域に到達する蓋然性が低く、第二ベッセルビームを形成するうえでその影響が小さいと考えられるからである。遮蔽体２６ｂは第二遮光部をそもそも有しない。対照的に、リングビームの内側を通過する光が存在する場合には、比較例２及び３で示したように、透過部の内側を第一遮光部によって遮蔽しなければ、第二ベッセルビームの形成するうえで、軸上の電界振幅の不規則な変化をはじめとした影響が大きくなる。また、遮蔽体に第二遮光部がない場合に、光軸より離れた光路をとる光は、光学系を一体化もしくは支持するための筐体等の内部の面に到達する場合も多く、吸収等によりその光の強度が減衰する蓋然性が高い。従って、その他の実施形態に係る遮蔽体においては、遮光部のうち、リングビームの内側を通過する光を遮蔽するための第一遮光部を形成することが望ましく、リングビームの外側を通過する光を遮蔽するための第二遮光部を形成することがより望ましい形態であるということができる。
　比較例２及び３では、アキシコンレンズの先端が先鋭ではなかったことにより、リングビームの形成に寄与しない光線が光軸に近い領域を進み、光軸上の電界振幅の不規則な変化に影響を与えたと考えられる。アキシコンレンズの先端は円錐形状なので、先述のように、精度良く研磨するためには高度の技術が必要である。従って、たとえば先端にわずかな丸みが残る製品を不良品として除外すると、歩留りが低下して製造コストが高くなる。また、先端にはレーザービームのエネルギーが集中するので、使用中に温度差などによる応力集中が起こり、クラック及び欠けが発生することも考えられる。さらに、不用意な衝突による破損の可能性もある。アキシコンレンズの先端に丸み、クラック、欠けなどの欠陥があると、その部分を通過する光線の方向は、アキシコンレンズの先端が完全な円錐形状の場合とは異なるので、リングビーム又はベッセルビームの形成に寄与しない不規則な光が生じる。ベッセルビームの形成された領域にこのような不規則な光の一部が到達すると、ランダムな干渉等が発生して、形成されたベッセルビームの分布に乱れが生じてしまう。このため、実施例４及び５のように、リングビームの形成に寄与しない光線の伝搬を遮蔽することにより、第二ベッセルビームが形成される領域における電界振幅の不規則な変化を防止できると考えられる。なお、本発明における実施例ではアキシコンレンズの平面が前方、円錐面が後方になるように配置している。そのため、第一ベッセルビームは空気中に形成される。アキシコンレンズを逆向きにして用いることも可能であるが、その場合は第一ベッセルビームがレンズの中に形成されるので、ガラス材料と光エネルギーが相互作用を起こして劣化などの原因となることが懸念される。
　実施例１～５又はその他の実施形態に係る光学装置のいずれかを用いて、第二ベッセルビームを上記のガラスに照射すれば、微小亀裂が小さい変質部を形成できると考えられる。

Claims (16)

  1. 　レーザービームが入射する第一レンズ群と、
    　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームが入射するアキシコンレンズと、
    　前記アキシコンレンズを透過した前記レーザービームが入射する第二レンズ群と、を備え、
    　前記第一レンズ群は、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成し、
    　前記第二レンズ群は、前記第一リングビームを入射させ、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成する、
    　レーザービームを用いた加工のための光学装置。
  2. 　前記第一レンズ群、前記アキシコンレンズ、及び前記第二レンズ群がこの順番で前記光軸上に配置されており、前記焦点面は、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間に形成される、請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間に配置され、前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線を遮蔽する第一遮光部及び前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの外側に存在する光線を遮蔽する第二遮光部の少なくとも一方を有する、遮蔽体をさらに備えた、請求項１又は２に記載の光学装置。
  4. 　前記遮蔽体は、前記第一遮光部を有する、請求項３に記載の光学装置。
  5. 　前記遮蔽体は、前記第一遮光部及び前記第二遮光部を有する、請求項３又は４に記載の光学装置。
  6. 　第一レンズ群にレーザービームを入射させることと、
    　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームをアキシコンレンズに入射させることと、
    　前記第一レンズ群によって、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成することと、
    　第二レンズ群に前記第一リングビームを入射させて、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成することと、を含む、
    　レーザービームを用いた加工方法。
  7. 　前記第一レンズ群、前記アキシコンレンズ、及び前記第二レンズ群がこの順番で前記光軸上に配置されており、前記焦点面は、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間に形成される、請求項６に記載の方法。
  8. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線及び前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの外側に存在する光線の少なくとも一方を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することをさらに含む、請求項６又は７に記載の方法。
  9. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線及び前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの外側に存在する光線を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することを含む、請求項８又は９に記載の方法。
  11. 　第一レンズ群にレーザービームを入射させることと、
    　前記第一レンズ群を透過した前記レーザービームをアキシコンレンズに入射させることと、
    　前記第一レンズ群によって、前記アキシコンレンズの後方に第一ベッセルビームを形成するとともに前記第一ベッセルビームの後方に第一リングビームを形成し、かつ、光軸に垂直な方向に前記第一リングビームのリング幅が最小となる焦点面を形成することと、
    　第二レンズ群に前記第一リングビームを入射させて、前記第二レンズ群の後方に前記光軸に垂直な方向におけるリング幅が前記光軸に沿って略一定である第二リングビームを形成するとともに、前記第二リングビームの後方に第二ベッセルビームを形成することと、
    　前記第二ベッセルビームをガラスに照射して前記ガラスに変質部を形成することと、を含む、
    　ガラス物品の製造方法。
  12. 　前記第一レンズ群、前記アキシコンレンズ、及び前記第二レンズ群がこの順番で光軸上に配置されており、前記焦点面は、アキシコンレンズと第二レンズ群との間に形成される、請求項１１に記載の方法。
  13. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線及び前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの外側に存在する光線の少なくとも一方を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することをさらに含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 　前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの内側に存在する光線及び前記光軸に垂直な方向において前記第一リングビーム又は前記第二リングビームの外側に存在する光線を、前記アキシコンレンズと前記第二レンズ群との間、又は、前記第二レンズ群と前記第二ベッセルビームとの間で遮蔽することをさらに含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. 　エッチングにより前記変質部の少なくとも一部を除去して前記ガラスに孔を形成することをさらに含む、請求項１１～１５のいずれか１項に記載の方法。
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