CN102834216A - 脉冲激光器装置、透明部件熔接方法以及透明部件熔接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输出能够进行透明材料的熔接的激光脉冲的廉价的脉冲激光器装置。该脉冲激光器装置的特征在于，具备：输出重复脉冲激光的激光光源（1）；分波器（2），其将从激光光源（1）输出的脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元（3），其变更利用分波器（2）分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第1脉冲串；以及合波器（4），其将利用分波器（2）分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过第1脉冲串生成单元（3）生成的第1脉冲串进行合波，该脉冲激光器装置输出在高峰值功率超短脉冲激光上重叠了低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。

Description

脉冲激光器装置、透明部件熔接方法以及透明部件熔接装置
技术领域
本发明涉及输出高峰值功率短脉冲激光的激光器装置和使用了该激光器装置的透明部件熔接方法以及装置。具体而言，涉及输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光的脉冲激光器装置、使用了该激光器装置的透明部件熔接方法以及装置。
背景技术
高功率短脉冲激光器装置在各种领域中在实用上是重要的。尤其是峰值功率大的高峰值功率超短脉冲激光器实用于医学、产业中的透明材料的加工、治疗。
被实用了的至此为止的高峰值功率超短脉冲激光器装置是用光调制器将从锁模光纤激光器振荡器输出的高重复频率的激光脉冲串调制为低重复频率后，通过放大器进行放大的装置（例如，参照专利文献1）。
另外，在加工应用中，上述高峰值功率超短脉冲激光所执行的透明材料（玻璃、蓝宝石等）的切割受到关注（例如，参照专利文献2）。
最近，开发了下述方法，即向相互接触的透明部件的内侧部分聚光照射高峰值功率超短脉冲激光来引起多光子吸收而熔接的方法（例如，参照专利文献3）。
专利文献1：日本特表2007-532005号公报
专利文献2：日本特开2004-351466号公报
专利文献3：日本特开2005-1172号公报
发明内容
上述那样的透明材料的切割是利用脉冲宽度为皮秒~飞秒量级，脉冲能量为微焦量级，峰值功率为兆瓦~十亿瓦量级的高峰值功率超短脉冲激光所引起的多光子吸收来产生裂缝，并切割。
另外，最近开发的透明材料的熔接是向相互接触的透明材料的界面部分内聚光照射高峰值功率超短脉冲激光来引起多光子吸收的熔接。
至此，利用高峰值功率超短脉冲激光所引起的多光子吸收，虽然能够切割玻璃等透明材料，但难以进行不产生裂缝的熔接强度高的良好的熔接。在向透明体材料的界面照射高峰值功率超短脉冲激光之时，当界面至少存在空隙（~200nm）时，界面产生裂缝，或者界面仅被烧蚀而不被熔接。也就是说，为了仅利用以非热加工为特征的脉冲宽度为皮秒~飞秒量级的高峰值功率超短脉冲激光来进行熔接，透明体材料的界面需要作出光学性地接触的状态。因此，仅利用高峰值功率超短脉冲激光来进行熔接仅在非常局限的状态（光学性地接触的状态）下成为可能。因此，将仅利用高峰值功率超短脉冲激光来进行熔接实用化是不现实的。另外，假设即使透明体界面间在光学性地接触的状态（界面的空隙＜~150nm）下能够熔接，在仅照射了高峰值功率超短脉冲激光的情况下，因照射引起的热的传播距离短，因此照射部与其附近的温度差急剧地增大。因此，能够照射的激光的能量或者注量会被限制。例如，为了加宽熔接的熔宽，将激光的能量或者注量提高到必要以上时，裂缝产生，熔接强度降低。
即使仅使用以热加工为特征的长脉冲激光（例如纳秒激光）来选择性地熔融透明体材料彼此的界面，进行熔接，由于长脉冲激光是线性吸收为主要的吸收，因此不能仅熔接界面。即，长脉冲激光不仅被界面吸收，也被表面、材料整体吸收，因此仅利用长脉冲激光不能熔接透明体材料。为了解决这个问题，也提出了在透明体材料界面涂敷吸收激光的材料来进行熔接的方法。即，该方法是向涂敷的材料照射纳秒激光，溶解吸收材料来进行熔接的方法。但是，该方法复杂且会带来熔接成本的上涨。
本发明鉴于以上那样的现有技术的问题点而提出，目的在于提供一种输出能够进行透明材料的熔接的激光脉冲的廉价的脉冲激光器装置。
另外，本发明的目的在于提供一种能够不产生裂缝、能够进行熔接强度高的良好的熔接的透明部件熔接方法以及装置。
为了解决上述的课题而提出的本发明的脉冲激光器装置的特征在于，具有：激光光源，其输出重复脉冲激光；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其将利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，其中，该脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。
使激光光源为输出低重复频率、长脉冲激光的激光光源，通过第1脉冲串生成单元扩展脉冲宽度，通过合波器合波后，进行放大以及压缩，从而能够输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光（使2种类的脉冲串在空间/时间上重叠）。
通过按时间序列进行利用高峰值功率超短脉冲激光的多光子吸收引起的改性工序和利用低峰值功率脉冲激光的蓄热效果引起的熔融工序，能够不产生裂缝地熔接透明材料。
在上述的脉冲激光器装置中，也可以具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前，变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第2脉冲串。
使激光光源为输出低重复频率、长脉冲激光的激光光源，通过第1脉冲串生成单元扩展以及放大脉冲宽度，通过第2脉冲串生成单元放大以及压缩脉冲宽度，通过合波器进行合波，从而能够输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。
另外，所述第1脉冲串生成单元也可以具备第1光调制器，该第1光调制器变更为比从所述激光光源输出的脉冲激光的重复频率小的重复频率。
由于第1脉冲串的重复频率小，因此会难以引起增大峰值功率的放大器的饱和。因此，通过使激光光源为输出高重复短脉冲激光的激光光源，能够输出在低重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了高重复低峰值功率短脉冲激光的脉冲激光。
另外，所述第2脉冲串生成单元也可以具备第2光调制器，该第2光调制器变更为比从所述激光光源输出的脉冲激光的重复频率小的重复频率。
由于第2脉冲串的重复频率小，因此难以引起增大峰值功率的放大器的饱和。因此，通过使激光光源为输出高重复短脉冲激光的激光光源，能够输出在低重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了高重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。
另外，所述第1脉冲串生成单元与所述第2脉冲串生成单元的至少一方具备扩展器，在所述合波器之后，也可以具备调整线性调频脉冲的线性调频脉冲调整单元。
第1脉冲串生成单元与第2脉冲串生成单元的至少一方具备扩展器，因此能够抑制增大峰值功率的放大器的饱和。另外，具备线性调频脉冲调整单元，因此能够调整第1脉冲串与第2脉冲串的至少一方的线性调频脉冲来压缩脉冲时间宽度。
另外，所述第1光调制器变更为比所述第2光调制器小的重复频率即可。
能够将第1脉冲串设为改性用，将第2脉冲串设为熔融用。
另外，所述第1光调制器变更为小于1MHz的重复频率即可。
脉冲与脉冲的间隔分离1μsec以上，因此即使向用前面的脉冲改性后的区域照射下一脉冲也难以产生烧蚀等损伤。
另外，所述第2光调制器也可以变更为所述第1脉冲串的重复频率以上的重复频率。
在第1脉冲串的脉冲与脉冲之间能够配置至少1个第2脉冲串的脉冲。结果，在通过第1脉冲串的脉冲进行因多光子吸收引起的改性后，能够用至少1个第2脉冲串的脉冲进行加热。
为解决上述的课题而提出的本发明的透明部件熔接方法的特征在于，具有：激光输出步骤，从脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波；照射步骤，将在所述激光输出步骤中输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光照射；改性步骤，通过所述高峰值功率超短脉冲激光，引起多光子吸收来对所述接触部附近进行改性；以及熔融步骤，利用所述低峰值功率脉冲激光熔融所述改性步骤中改性的所述接触部附近。
在上述的透明部件熔接方法中，所述脉冲激光器装置也可以具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前，变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第2脉冲串。
为解决上述的课题而提出的本发明的透明部件熔接装置的特征在于，具备：脉冲激光器装置，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，其中，脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光；聚光透镜，其将在从所述脉冲激光器装置输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光而形成聚光光斑；以及扫描所述聚光光斑的载物台。
在上述的透明部件熔接装置中，所述脉冲激光器装置也可以具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前，变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第2脉冲串。
使激光光源为输出低重复频率、长脉冲激光的激光光源，用第1脉冲串生成单元扩展脉冲宽度，用合波器合波后，进行放大以及压缩，从而能够输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光（2种类的脉冲串在空间上/时间上重叠）的脉冲激光。
通过在时间序列上进行利用高峰值功率超短脉冲激光的因多光子吸收引起的改性工序与利用低峰值功率脉冲激光的因蓄热效果引起的熔融工序，能够不产生裂缝地熔接透明材料。
附图说明
图1是实施方式1的脉冲激光器装置的框图。
图2是图1的第1脉冲串生成单元的具体框图。
图3是具备了实施方式1的脉冲激光器装置的透明部件熔接装置的概略构成图。
图4是图3的A-A线剖视图。
图5是实施方式2的脉冲激光器装置的框图。
图6是图5的第2脉冲串生成单元的具体框图。
图7是实施方式3的脉冲激光器装置的框图。
图8是实施方式4的脉冲激光器装置的框图。
图9是实施方式4的脉冲激光器装置的变形方式的框图。
图10是实施例1的脉冲激光器装置的概略构成图。
图11是实施例2的脉冲激光器装置的概略构成图。
图12是向有间隙的透明玻璃的界面聚光照射了飞秒脉冲激光单体的情况下的显微镜照片。
图13是向有间隙的透明玻璃的界面照射飞秒脉冲激光后，聚光照射了纳秒脉冲激光的情况下的显微镜照片。
图14是向有间隙的透明玻璃的界面聚光照射了在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光的情况下的显微镜照片。
图15是向无间隙的透明玻璃的界面聚光照射了飞秒脉冲激光单体的情况和聚光照射了飞秒脉冲激光单体后聚光照射纳秒脉冲激光的情况的显微镜照片。
图16是向无间隙的透明玻璃的界面聚光照射了在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光的情况下的显微镜照片。
图17是向无间隙的透明玻璃的界面聚光照射了具有图15的情况的2倍的脉冲能量的飞秒脉冲激光单体的情况下的显微镜照片。
具体实施方式
参照附图详细地说明本发明的实施方式。
（实施方式1）
本实施方式的脉冲激光器装置如图1所示，具备：输出重复短脉冲激光（种子脉冲串）L0的激光光源1；将由激光光源1输出的种子脉冲串L0分为两个短脉冲激光（第1种子脉冲串L01，第2种子脉冲串L02）的分波器2；变更通过分波器2分出的第1种子脉冲串L01的重复频率和峰值功率，来生成第1脉冲串L1的第1脉冲串生成单元3；对通过分波器2分出的第2种子脉冲串L02和通过第1脉冲串生成单元3生成的第1脉冲串L1进行合波的合波器4。
另外，第1脉冲串生成单元3如图2所示，具备：将第1种子脉冲串L01的重复频率f0变更为比f0小的频率f1的第1光调制器3a；以及将第1种子脉冲串L01的峰值功率P01放大为比P01大的峰值功率P1的第1光放大单元3b。
对于激光光源1而言，能够使用锁模光纤激光器、锁模钛蓝宝石激光器、Q开关激光器等。然而，从装置整体的小型化、高可靠性的方面来看优选使用锁模光纤激光器。
对于分波器2而言，能够使用光纤分波器、分束器、半透半反镜等。
对于第1光调制器3a而言，能够使用声光调制器（AOM），电光调制器（EOM）、磁光调制器（MOM）等。
第1光放大单元3b具备光放大器。当光放大器是光纤放大器时，为了防止饱和，也可以在光纤放大器之前设置扩展脉冲的扩展器。扩展器中能够使用光纤、线性调频脉冲光栅、线性调频脉冲光纤光栅等使入射的光脉冲成为线性调频脉冲，使脉冲宽度扩展的光学元件。
对于合波器4而言，能够使用光纤合波器、分束器、半透半反镜等。
其次，说明本实施方式的脉冲激光器装置的动作。从激光光源1输出的峰值功率P0、重复频率f0的种子脉冲串L0通过分波器2被分为峰值功率P01、重复频率f0的第1种子脉冲串L01和峰值功率P02、重复频率f0的第2种子脉冲串L02。
第1种子脉冲串L01在第1光调制器3a中被减少脉冲，变为重复频率f1（＜f0）的脉冲串L10。
脉冲串L10在第1光放大单元3b中被放大，变为峰值功率P1（＞P0）的第1脉冲串L1。
第1脉冲串L1与第2种子脉冲L02在合波器4中被合波，变为在第1脉冲串L1上重叠了第2种子脉冲L02的脉冲串L3。
在本实施方式中，作为激光光源1，使用输出重复频率f0＝5MHz、脉冲宽度τ0＝150fs、峰值功率P0＝1.33MW（平均功率Pm＝1W）的种子脉冲串L0的飞秒脉冲激光振荡器。
另外，作为分波器2，当使用按照20：80的方式分波的分波器时，第1种子脉冲串L01的峰值功率P01＝0.27MW，第2种子脉冲串L02的峰值功率P02＝1.1MW。
另外，作为第1光调制器3a，当使用将种子脉冲串L0的重复频率f0＝5MHz减少为1MHZ的调制器时，脉冲串L10的重复频率变为f10＝1MHz。
另外，作为第1光放大单元3b，当使用放大率100倍的放大器时，第1脉冲串L1的峰值功率为P1＝270MW。
因此，从本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲串L3是在重复频率f10＝1MHz、峰值功率P1＝270MW的第1脉冲串L1上重叠了重复频率f0＝5MHz、峰值功率P02＝1.1MW的第2种子脉冲串L02（第2脉冲串L2）的脉冲串。
在透明体材料的熔接中，为了不使用昂贵的吸收剂直接且容易地熔接透明体材料彼此的界面，如下述那样操作即可。
即，首先，利用高峰值功率的超短脉冲激光器，进行因多光子吸收引起的材料的改性（折射率等的改变），以便能够吸收激光。之后，在通常的状态（改性前）下，利用不吸收的长脉冲激光、或者低峰值功率的高重复短脉冲激光所引起的热积累效果来进行加热熔融，从而熔接透明材料。因此，在透明材料的激光熔接等情况下，需要因多光子吸收引起的材料的改性（折射率等的改变）工序和因多个脉冲或者长脉冲的热的积累效果所引起的熔融工序这2个加工工序。
在以往的脉冲激光器装置中，需要改变动作条件，分为2次产生引起多光子吸收的高峰值功率超短脉冲激光和引起蓄热所导致的熔融的低峰值功率脉冲激光，来照射激光。
但是，据报告，因多光子吸收改变的透明材料的折射率以数μs量级返回原来的折射率（参照Alexander Horn等的JLMN-Journal of LaserMicro/Nanoenginerring Vol.13，No.2，2008）。另外，也报告了材料的吸收率因超短脉冲激光照射所引起的光离子化，过渡地上升（参照LocalMelting of Glass Material and Its Application to Direct Fusion Weldingby Ps-laser Pulses Isamu MIYAMOTO＊，Alexander HORN＊＊，Jens GOTTMANN ＊＊JLMN-Journal of LaserMicro/Nanoengineering Vol.2，No.1，2007）。另外，在其他的文献中，记载有在材料表面加工中，因超短脉冲激光照射引起的过渡的吸收率变化的持续时间即使长也是数10ns（参照Investigations offemtosecond-nanosecond dual-beamlaser ablation of dielectrics 2490OPTICS LETTERS/Vol.35，No.14/July 15，2010）。另外，公开了下述方法，即通过飞秒激光照射，在材料中产生裂缝，或者对其赋予变色等恒久的材质变化，然后通过照射长脉冲激光来使熔接强度提高的方法（参照特开2005-1172号公报）。在该方法中，至少在不发生黑化现象的玻璃的情况下，不能期望吸收率的急剧的增大。因此，该方法在不发生黑化现象的玻璃的情况下，没有效果。因此，如上述那样，需要在高峰值功率超短脉冲激光之后，立即照射低峰值功率短脉冲激光，其实现较困难。
因此，在上述以往的脉冲激光器装置中，为了进行2个加工工序，需要同步使用输出低重复频率、高峰值功率超短脉冲激光的激光器装置和输出高~低重复频率、低峰值功率短脉冲激光的激光器装置。而且，需要在空间上、时间上使由这2台激光器装置输出的激光重叠。
与此相对，本实施方式的脉冲激光器装置输出在重复频率f10＝1MHz、峰值功率P1＝270MW的第1脉冲串L1上重叠了重复频率f0＝5MHz、峰值功率P02＝1.1MW的第2种子脉冲串L02（第2脉冲串L2）的脉冲串L3。因此，如以下那样，能够利用第1脉冲串L1改性，利用第2脉冲串L2进行加热熔融，来熔接透明材料。
图3是透明部件熔接装置的概略构成图。透明部件熔接装置具有：本实施方式的脉冲激光器装置10；聚光透镜20，其向石英玻璃10a、10b的对接部附近聚光由脉冲激光器装置10输出的脉冲激光来形成聚光光斑Si；以及扫描聚光光斑Si的载物台30。图4是图3中的A-A线剖视图。以下使用图3以及图4对透明部件的熔接方法进行说明。
在本实施方式的脉冲激光器装置10中，第1脉冲串L1与第2脉冲串L2的光程差极小，因此第1脉冲串L1与第2脉冲串L2的相位相一致。因此，脉冲串L3如图3示意地所示那样，第1脉冲串L1的排头脉冲u11与第2脉冲串L2的排头脉冲u21重合。此外，在光程差不同，相位不一致的情况下，向短的光路***光延迟线来加长光路。
另外，第1脉冲串L1的重复频率f10＝1MHz，因此第1脉冲串L1的脉冲间隔为1μsec。第2脉冲串L2的重复频率f20＝f0＝5MHz，因此第2脉冲串L2的脉冲间隔为0.2μsec。因此，在第1脉冲串L1的脉冲之间（例如，u11与u12之间），排列4个第2脉冲串L2的脉冲（例如，u22、u23、u24、u25）。
图4的圆形光斑Si（i＝1、2、3、…）表示透镜20所产生的聚光光斑，S1是第1脉冲串L1的脉冲u11所产生的聚光光斑，S2是u12所产生的聚光光斑、…。第1脉冲串L1的脉冲间隔（例如，u11与u12的时间间隔）为1μs，因多光子吸收引起的改性状态的缓和时间为数μs，因此当聚光光斑S1与S2、S2与S3、…重叠时，在改性缓和前，第1脉冲串L1的下一脉冲被照射，有可能产生烧蚀等损伤。因此，如图4所示，按照聚光光斑S1与S2、S2与S3、…不重叠的方式进行照射较好。
光斑Si的直径2a随透镜20的焦距而变化，但不能小到衍射极限以下。若使用高功率超短脉冲激光，使激光的波长为常见的1μm，则2a~1μm。因此，为了形成图4那样的（相邻的光斑接触）聚光光斑，需要沿箭头A1方向以1m/s的速度扫描玻璃10a、10b。
说明利用以上那样的条件，进行玻璃10a、10b的对接熔接的情况的动作。首先，沿箭头A1方向以1m/s的速度使玻璃10a、10b移动，同时照射脉冲串L3。这样，峰值功率P1＝270MW、脉冲宽度τ0＝150fs的脉冲u11与峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u21聚光成光斑S1，通过多光子吸收，该区域被改性。0.2μsec后，向被改性的光斑S1（严密地，是偏移了0.2μm的位置）聚光峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u22，从而被线性吸收（因为被改性）。被吸收的能量变为热而积累。其次，0.2μsec后，峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u23被聚光，从而被线性吸收。然后，0.2μsec后，峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u24被聚光，从而被线性吸收。然后，0.2μsec后，峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u25被聚光，从而被线性吸收。然后，0.2μsec后，峰值功率P1＝270MW、脉冲宽度τ0＝150fs的脉冲u12与峰值功率P02＝1.1MW的脉冲u26聚光成光斑S2，由于多光子吸收，该区域被改性，以下被重复。因脉冲u22、u23、u24、u25产生的热被积累，从而玻璃被软化、熔融，对接部被接合。
第1脉冲串L1的脉冲间隔为1μs，比改性缓和的时间（数μs）短，因此需要按照光斑不重叠的方式以高速（上述的情况，1m/sec）进行扫描。另外，当以高速扫描时，第2脉冲串L2的脉冲u22、u24…的聚光位置的偏移大（上述的情况，0.2μm），难以有效地发挥蓄热效果。
若使第1脉冲串L1的脉冲间隔为数μs以上，则在最初的脉冲引起的改性区域中下一脉冲也被聚光，改性缓和，因此在低速扫描、极端的情况下，也可以不扫描。材料的改性的缓和时间一般在数μ秒以下。因此，为了高效率地重复L1脉冲所引起的材料的改性和L2脉冲所引起的热积累，优选L1脉冲的间隔与材料的改性的缓和时间为相同程度。因此，第1脉冲串L1的重复频率f10为小于1MHz，优选为小于300kHz，更优选为小于200kHz。
为了在用第1脉冲串L1改性后，用第2脉冲串L2加热，必须在第1脉冲串L1的脉冲与脉冲之间至少配置1个第2脉冲串L2的脉冲。因此，当第1脉冲串L1的重复频率f10在1MHz以下时，第2脉冲串L2的重复频率f20在500kHz以上较好。另外，当第1脉冲串L1的重复频率f10在300kHz以下时，优选第2脉冲串L2的重复频率f20在300kHz以上。另外，当第1脉冲串L1的重复频率f10在200kHz以下时，优选第2脉冲串L2的重复频率f20在200kHz以上。
以上，是对激光波长透明的玻璃板的对接熔接，也可以是重合熔接。按照聚光光斑Si能够形成于重合部（在上面的玻璃板与下面的玻璃板的重合部中，从上面的玻璃板的上表面开始，进入了厚度的量的位置）的方式调整透镜20与上面的玻璃板的距离即可。
当使用由本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲串L3时，除上述那样的透明材料的熔接之外，也能够进行透明材料的退火。
透明的薄膜保持形成了膜的状态下，结晶性差，需要退火来提高结晶性。利用第1脉冲串的脉冲来提高薄膜材料的吸收率，利用第2脉冲串的脉冲来加热并退火。
（实施方式2）
本实施方式的脉冲激光器装置如图5所示，与实施方式1的脉冲激光器装置有较大不同之处在于，在分波器2A与合波器4之间与第1脉冲串生成单元3并列地具备第2脉冲串生成单元5。
第2脉冲串生成单元5如图6所示，具备：将第2种子脉冲串L02的重复频率f0变更为比f0小的频率f2的第2光调制器5a；以及将第2种子脉冲串L02的峰值功率P02放大为比P02大的峰值功率P2的第2光放大单元5b。
对于第2光调制器5a而言，能够使用声光调制器（AOM）、电光调制器（EOM）、磁光调制器（MOM）等。
第2光放大单元5b具备光放大器。当光放大器是光纤放大器时，为了防止饱和，也可以在光纤放大器之前设置扩展脉冲时间宽度的扩展器。在扩展器中能够使用光纤、线性调频脉冲光栅、线性调频脉冲光纤光栅等使入射的光脉冲成为线性调频脉冲来扩展脉冲宽度的光学元件。该情况下，脉冲的扩展量例如与第1放大单元中的扩展量为相同。由此，最终，通过线性调频脉冲调整单元来调整线性调频脉冲，以便压缩后的第1脉冲串L1与第2脉冲串L2具有相同的脉冲时间宽度。
其次，说明本实施方式的脉冲激光器装置的动作。从激光光源1A输出的峰值功率P0、重复频率f0的种子脉冲串L0通过分波器2，被分为峰值功率P01、重复频率f0的第1种子脉冲串L01和峰值功率P02、重复频率f0的第2种子脉冲串L02。
第1种子脉冲串L01通过第1光调制器3a被减少脉冲，变为重复频率f1（＜f0）的脉冲串L10。脉冲串L10通过第1光放大单元3b被放大，变为峰值功率P1（＞P0）的第1脉冲串L1（参照图2）。
第2种子脉冲串L02通过第2光调制器5a被减少脉冲，变为重复频率f2（＞f1）的脉冲串L20。脉冲串L20通过第2光放大单元5b被放大，变为峰值功率P2（＜P1）的第2脉冲串L2（参照图6）。
第1脉冲串L1与第2脉冲串L2通过合波器4被合波，变为在第1脉冲串L1上重叠了第2脉冲L2的脉冲串L3。
在本实施方式中，使用输出峰值功率P0＝40W、重复频率f0＝50MHz、脉冲宽度τ0＝10ps、平均功率P0＝20mW的种子脉冲串L0的皮秒脉冲激光器光源1A。
另外，作为分波器2A，当使用按照50：50的方式分波的分波器时，第1种子脉冲串L01的峰值功率P01＝20W，第2种子脉冲串L02的峰值功率P02＝20W。
另外，作为第1光调制器3a，当使用将第1种子脉冲串L01的重复频率f0＝50MHz减少为100kHz的调制器时，脉冲串L10的重复频率f10＝100kHz。
另外，作为第1光放大单元3b，当使用放大率10000倍的放大器时，第1脉冲串L1的峰值功率P1＝1Mw。
另外，作为第2光调制器5a，当使用将第2种子脉冲串L02的重复频率f0＝50MHz减少为5MHz的调制器时，脉冲串L20的重复频率f20＝5MHz。
另外，作为第2光放大单元5b，当使用放大率1000倍的放大器时，第2脉冲串L2的峰值功率P2＝20kW。
因此，从本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲串L3是在重复频率f10＝100kHz、峰值功率P1＝1Mw的第1脉冲串L1上重叠了重复频率f20＝5MHz、峰值功率P2＝20kW的第2脉冲串L2的脉冲串。
光调制器是入口，例如，通过第2光调制器5a进行不连续地减少也能够形成为脉冲串L20A（参照图6）。这样，从脉冲激光器装置输出的脉冲串L3A如图5所示，能够在第1脉冲串L1的脉冲与脉冲之间具有宽余。因此，即使需要在第1脉冲串L1的脉冲与脉冲之间***5个第2脉冲串L2的脉冲的情况下，也能够有宽余地***。
（实施方式3）
本实施方式的脉冲激光器装置如图7所示，在合波器4之后具备线性调频脉冲调整单元8的方面与实施方式2的脉冲激光器装置有较大不同。本实施方式的脉冲激光器装置要作出具有比实施方式2的第1脉冲串长的时间宽度的第2脉冲串。
第1脉冲串生成单元3具备：将第1种子脉冲串L01的重复频率f0变更为比f0小的频率f1的第1光调制器3a；以及将第1种子脉冲串L01的峰值功率P01放大为比P01大的峰值功率P1的第1光放大单元3b。
第1光放大单元3b具备扩展器31b和放大器32b。
第2脉冲串生成单元5b具备：将第2种子脉冲串L02的重复频率f0变更为比f0小的频率f2的第2光调制器5a；以及将第2种子脉冲串L02的峰值功率P02放大为比P02大的峰值功率P2的第2光放大单元5b。
第2光放大单元5b具备扩展器51b和光放大器52b。因第2光放大单元5b的扩展器51b引起的脉冲的扩展量与因第1光放大单元3b的扩展器31b引起的脉冲的扩展量不同。这样，第1脉冲串L1与第2脉冲串L2通过合波器4被合波后，对于利用线性调频脉冲调整单元8调整线性调频脉冲之时的脉冲时间宽度而言，在按照第1脉冲串L1成为最小时间宽度的方式调整线性调频脉冲的情况下，第2脉冲串L2的时间宽度未被充分地压缩，或者，向逆线性调频脉冲方向扩展。也就是说，可以是当第2脉冲串L2的线性调频脉冲调整前的峰值功率相对于放大器的饱和/非线性峰值功率充分地小时，使第2脉冲串L2的扩展量比第1脉冲串L2的扩展量小，在第2脉冲串L2的峰值功率变大时，使该扩展量比第1脉冲串L1的扩展量大。由此，最终，按照将第1脉冲串L1压缩成最短的方式被最佳化的从线性调频脉冲调整单元8输出的第1脉冲串L1变为超短脉冲，第2脉冲串L2变为长脉冲，因此能够使2种类的时间宽度的脉冲混在在同一光轴内。即，从本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲串L3C为在超短脉冲激光上重叠了长脉冲激光的脉冲。
对于扩展器31b、51b而言，使用光纤、线性调频脉冲光栅、线性调频脉冲光纤光栅等使入射的光脉冲成为线性调频脉冲，来使脉冲宽度扩展的光学元件。
对于线性调频脉冲调整单元8而言，使用衍射光栅对、线性调频脉冲光栅、布拉格光栅等。
其次，说明本实施方式的脉冲激光器装置的动作。从激光光源1A输出的峰值功率P0、重复频率f0的种子脉冲串L0通过分波器2A被分为峰值功率P01、重复频率f0的第1种子脉冲串L01和峰值功率P02、重复频率f0的第2种子脉冲串L02。
第1种子脉冲串L01通过第1光调制器3a被减少脉冲，变为重复频率f1（＜f0）的脉冲串L10。脉冲串L10通过扩展器31b被扩展后，通过光放大器32b被放大，变为峰值功率P1（＞P0）的第1脉冲串L1。
第2种子脉冲串L02通过第2光调制器5a被减少脉冲，变为重复频率f2（＞f1）的脉冲串L20。脉冲串L20通过扩展器51b被扩展后，通过光放大器52b被放大，变为峰值功率P2（＜P1）的第2脉冲串L2。
第1脉冲串L1与第2脉冲串L2通过合波器4被合波，变为在第1脉冲串L1上重叠了第2脉冲L2的脉冲串L3，由于通过共用的线性调频脉冲调整单元8，因此第1脉冲串L1被压缩至超短脉冲，第2脉冲串L2未被充分地压缩，或者通过具有逆线性调频脉冲，以便具有比第1脉冲串L1长的时间宽度。
在本实施方式中，使用输出峰值功率P0＝40W、重复频率f0＝50MHz、脉冲宽度τ0＝500fs、平均功率P0＝20mW的种子脉冲串L0的飞秒脉冲激光器光源1A。
另外，作为分波器2A，当使用按照50：50的方式分波的分波器时，第1种子脉冲串L01的峰值功率P01＝20W，第2种子脉冲串L02的峰值功率P02＝20W。
另外，作为第1光调制器3a，当使用将第1种子脉冲串L01的重复频率f0＝50MHz减少为100kHz的调制器时，脉冲串L10的重复频率f10＝100kHz。
另外，利用扩展器31b，将脉冲串L10的脉冲宽度从500fs扩展为200ps后，作为光放大器32b，当使用放大率5000倍的放大器时，第1脉冲串L1的峰值功率P1＝100kW。
另外，作为第2光调制器5a，当使用将第2种子脉冲串L02的重复频率f0＝50MHz减少为1MHz的调制器时，脉冲串L20的重复频率f20＝1MHz。
另外，利用扩展器51b，将脉冲串L20的脉冲宽度从500fs扩展为400ps后，当通过放大率1000倍的放大器52b进行放大时，第2脉冲串L2的峰值功率P2＝20kW。
另外，由于使脉冲串L1、L2通过共用的线性调频脉冲调整单元8，因此第1脉冲串L1再次被压缩为500fs，与此相对，第2脉冲串L2仅被压缩至0.2ns。
因此，从本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲串L3C是在重复频率f10＝100kHz、脉冲时间宽度＝500fs、峰值功率P1＝100kW的第1脉冲串L1上重叠了重复频率f20＝1MHz、脉冲时间宽度＝0.2ns、峰值功率P2＝20kW的第2脉冲串L2的脉冲串。
（实施方式4）
本实施方式的脉冲激光器装置如图8所示，具备：输出重复脉冲激光的激光光源1；将由激光光源1输出的脉冲激光L0分为两个脉冲激光L01、L02的分波器2；变更由分波器2分出的两个脉冲激光L01、L02的一方的脉冲激光L01的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串L11的第1脉冲串生成单元；以及对通过分波器2分出的两个脉冲激光L01、L02的另一方的脉冲激光L02和通过第1脉冲串生成单元3生成的第1脉冲串L11进行合波的合波器4。
本实施方式的激光光源1具备：扩展器，其扩展由激光振荡器11输出的重复脉冲激光的脉冲宽度；以及降低重复频率的调制器13。
另外，本实施方式的第1脉冲生成单元3具备扩展器，脉冲激光L01被设为脉冲宽度大的脉冲串L11。
另外，本实施方式的脉冲激光器装置在合波器4之后具备放大器6和压缩器8。
脉冲串L11通过放大器6被放大，通过压缩器8被压缩脉冲宽度，成为脉冲u11、u12、u13、…。
脉冲激光L02通过放大器6被放大，通过压缩器8被压缩脉冲宽度，成为脉冲u21、u22、u23、…。
通过适当选定激光振荡器11的激光特性（重复频率、脉冲宽度、平均功率）、扩展器12的扩展率以及调制器13的调制率，能够形成为规定的种子脉冲L0。另外，通过适当选定第1脉冲串生成单元3的扩展器的扩展率、合波器4的合波率、放大器6的放大率、压缩器8的压缩率，本实施方式的脉冲激光器装置例如能够输出在脉冲宽度为500fs、脉冲能量为0.5μJ、重复频率为1MHz、平均功率为0.5W的脉冲（u21、u22、u23、…）上重叠了脉冲宽度为1ns、脉冲能量为2μJ、重复频率为1MHz、平均功率为2W的脉冲（u11、u12、u13、…）的脉冲激光L3。
在从本实施方式的脉冲激光器装置输出的脉冲激光中，在脉冲宽度为500fs的高峰值功率超短脉冲u21之后，接着脉冲宽度为1ns的长脉冲u11，在脉冲u11之后接着脉冲u22。例如，通过改变合波器的跟前的光纤长（光程长）可以调整u21到u11的时间延迟d。因此，在本实施方式的脉冲激光器装置中，各个脉冲的重复频率为1MHz，因此时间延迟d可以在-0.5μs＜d＜0.5μs的范围内调整。
图9表示本实施方式的脉冲激光器装置的变形方式。在变形方式的脉冲激光器装置中，第1脉冲串生成单元3在扩展器31之后具备放大器32。另外，具备从脉冲激光L02生成第2脉冲串L12的第2脉冲串生成单元5。
第1脉冲串生成单元3具备扩展器31与放大器32，对通过分波器2分出的两个脉冲激光L01、L02的一方的脉冲激光L01的脉冲宽度进行扩展，并且放大功率来生成第1脉冲串L11。第2脉冲串生成单元5具备放大器51与压缩器52，放大脉冲激光器L02的功率，并压缩脉冲宽度，来生成第2脉冲串L12。
第1脉冲串L11与第2脉冲串L12通过合波器4被合波，成为在重复高峰值功率超短脉冲激光L12上重叠了重复低峰值功率长脉冲激光L11的脉冲激光L13。
（实施例1）
本实施例的脉冲激光器装置如图10所示，具备：激光光源1、分波器2、第1脉冲串生成单元3、第2脉冲串生成单元5和合波器4。本实施例的脉冲激光器装置具备：放大被合波而成的脉冲串L3的放大器6；对在光纤中导波而来的脉冲串进行准直的准直器7；以及调整准直后的脉冲串的线性调频脉冲的衍射光栅对8A。
激光光源1通过锁模光纤激光器输出脉冲宽度150fs、重复频率50MHz、平均功率10mW（峰值功率1.33kW、脉冲能量0.2nJ）、波长1.0μm的种子脉冲串L0。
分波器2通过光纤合波器按照50：50的方式分波。因此，第1种子脉冲串L01、第2种子脉冲串L02的峰值功率均为0.67kW。第1种子脉冲串L01、第2种子脉冲串L02的平均功率均为5mW。
第1光调制器3a通过声光调制器将50MHz调制为100kHz。因此，脉冲串L10的平均功率变为10μW。
第1光放大单元3b具备扩展器31b，该扩展器31b为了防止放大器32b的饱和而扩展脉冲宽度。
扩展器31b是纤芯直径6μm、长度500m的石英光纤，GVD＝50ps/nm·km，将脉冲宽度从150fs扩展为100ps。
放大器32b具备纤芯直径30μm的掺杂Yb光纤321b、激励用半导体激光器323b和波长复用耦合器322b，放大率为1000倍（10μW放大为10mW）。
第2光调制器5a也是声光调制器，该调制器将50MHz调制为5MHz。因此，脉冲串L20的平均功率为0.5mW。
第2光放大单元5b也具备为了防止放大器52b的饱和而扩展脉冲宽度的扩展器51b。
扩展器51b与扩展器31b相同，将脉冲宽度从150fs扩展为100ps。
放大器52b具备纤芯直径为30μm的掺杂Yb光纤521b、激励用半导体激光器523b和波长复用耦合器522b，放大率为10倍（从0.5mW放大为5mW）。
合波器4通过与分波器2相同的光纤合波器，将第1脉冲串L1与第2脉冲串L2进行合波，并输出脉冲串L3。
放大器6具备：纤芯直径为30μm的掺杂Yb光纤61、激励用半导体激光器63和波长复用耦合器62，放大率为100倍（5mW放大为500mW，从10mW放大为1W）。
准直器7具备透镜***，使由光纤端面出射的脉冲串为平行光束的脉冲串L3A。
衍射光栅对8A调整入射的光脉冲的线性调频脉冲，利用扩展器31b、51b将从150fs扩展为100ps的脉冲宽度压缩为500fs。
根据以上的说明，可以明确：从衍射光栅对8A输出的脉冲串L3B是在重复频率100kHz、脉冲宽度500fs、平均功率1W（峰值功率2MW、脉冲能量10μJ）的脉冲串上重叠了重复频率5MHz、脉冲宽度500fs、平均功率500mW（峰值功率20kW、脉冲能量0.1μJ）的脉冲串的脉冲串。
（实施例2）
图11所示的本实施例的脉冲激光器装置除放大器以外，在由体光学部件构成的方面与实施例2有较大不同。另外，在激光光源1中使用输出皮秒脉冲串的激光器，去掉了作为线性调频脉冲调整单元的衍射光栅对8A的方面与实施例1不同。
激光光源1A通过锁模光纤激光器输出脉冲宽度10ps、重复频率50MHz、平均功率20mW（峰值功率400W，脉冲能量0.4nJ）、波长1μm的种子脉冲串L0。
分波器2是分束器，按照50：50的方式分波。因此，第1种子脉冲串L01、第2种子脉冲串L02的峰值功率均为200W。第1种子脉冲串L01、第2种子脉冲串L02的平均功率均为10mW。第1种子脉冲串L01、第2种子脉冲串L02的脉冲能量均为0.2nJ。
第1光调制器3a利用声光调制器将50MHz调制为100kHz。这样，脉冲串L10的平均功率为0.02mW。
放大器3b具备：纤芯直径30μm的掺杂Yb光纤31b、激励用半导体激光器32b和2色反射镜33b，放大率是250倍（0.02mW放大为5mW）。
第2光调制器5a也是声光调制器，该调制器将50MHz调制为5MHz。这样，脉冲串L20的平均功率变为1mW。
放大器5b具备：纤芯直径30μm的掺杂Er光纤51b、激励用半导体激光器52b和2色反射镜53b，放大率是10倍（从1mW放大为10mW）。
合波器4A通过与分波器2A相同的分束器，对第1脉冲串L1和第2脉冲串L2进行合波，并输出脉冲串L3。
放大器6具备：纤芯直径30μm的掺杂Yb光纤61、激励用半导体激光器63和2色反射镜62，放大率为100倍（从5mW放大为500mW，从10mW放大为1W）。
根据以上的说明，可以明确：从放大器6输出的脉冲串L3A是在重复频率100kHz、脉冲宽度10ps、平均功率500mW（峰值功率0.5MW，脉冲能量5μJ）的脉冲串上重叠了重复频率5MHz、脉冲宽度10ps、平均功率1W（峰值功率20kW，脉冲能量0.2μJ）的脉冲串的脉冲串。
（透明部件熔接方法的验证实验）
＜有间隙的情况＞
为了了解飞秒/纳秒脉冲的组合效果，最初，重叠2片透明玻璃，进行了在重合界面间具有间隙（有空隙）的玻璃的熔接比较实验。
在该比较实验中使用的玻璃是厚度2mm的钠玻璃。按照约有2μm的间隙的方式重合了2片玻璃板。激光从重合的玻璃的一方的玻璃的界面的相反侧表面入射，按照在玻璃界面形成焦点的方式调整了聚光透镜（20倍物镜，NA＝0.4）位置。
图12是从上方拍摄以扫描速度10mm/s聚光照射了平均输出：1W、重复频率：1MHz、脉冲能量：1μJ、脉冲时间宽度：500fs、峰值功率：2MW的飞秒脉冲激光的情况下的玻璃板的显微镜照片。
从图12可知，仅在面向玻璃界面的表面上产生裂缝，未达到熔接。也就是说，通过仅用飞秒脉冲的照射在界面上有空隙时未能进行熔接。
图13是从上方拍摄以扫描速度10mm/s向图12的状态（飞秒脉冲激光器照射后）的玻璃界面聚光照射了平均输出：2W、重复频率：1MHz、脉冲能量：2μJ、脉冲时间宽度：1ns、峰值功率：2KW的纳秒脉冲激光的情况下的玻璃板的显微镜照片。
从图13可知，向界面照射飞秒脉冲激光，产生了裂缝后，即使照射纳秒激光也不熔接。即，通过利用飞秒激光在玻璃界面产生裂缝后照射纳秒激光来进行熔接的方法（参照日本特开2005-1172号公报）未能进行熔接。
图14是从上方拍摄以扫描速度10mm/s向玻璃界面聚光照射了在由实施方式4的脉冲激光器装置输出的飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光的情况的玻璃板的显微镜照片。即，对于飞秒脉冲激光而言，平均输出：0.5W，重复频率：1MHz，脉冲能量：0.5μJ，脉冲时间宽度：500fs，峰值功率：1MW，对于纳秒脉冲激光而言，与上述纳秒脉冲激光相同。此外，在实施方式4的脉冲激光器装置中，通过调整分波器2与合波器4之间的光程长，从飞秒脉冲至纳秒脉冲的时间延迟为0.5ns。
从图14可知，当照射在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光时，玻璃整面看上去暗，略微可看到扫描激光光斑后的黑的带状图案（熔接熔道？）。玻璃整面看上去暗是因为玻璃被熔接，界面的间隙消失，来自界面的反射光消失。因此验证了通过照射在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光，即使界面上有间隙（空隙）也可以良好地进行熔接。
图12~图14是从上方拍摄上述那样重合的玻璃板的显微镜照片，当用肉眼观察样本时，在图12、13的样本的情况下，鲜明地观察到干涉图案，残留了界面的间隙。图14的样本的情况可知，未观察到激光照射部周边的干涉图案，由于熔接而间隙消失。
此外，在利用该光学***的激光照射中，利用飞秒脉冲的加工阈值在0.5-1.0μJ之间，利用图14的情况的飞秒脉冲能量虽能产生等离子体，但利用飞秒单体不能进行加工（照射后，未引起恒久的材料的改性）。另外，确认了利用纳秒脉冲的加工阈值比2μJ大，利用纳秒脉冲单体完全不能进行加工。也就是说可知，由于进行加工阈值以下的飞秒脉冲照射，因此至少在数100皮秒期间发生了过渡的材质变化，其间通过照射纳秒脉冲，可有效地使纳秒脉冲激光被吸收。
＜无间隙的情况＞
其次，进行了在2片玻璃板完全地紧贴的状态（界面空隙＜150nm）下的熔接状态的比较实验。实验条件除玻璃板完全紧贴以外，与上述＜有间隙的情况＞相同。
图15是聚光照射了激光脉冲后，从上方拍摄玻璃板的显微镜照片。沿上侧箭头方向以扫描速度10mm/s聚光照射了平均输出：1W、重复频率：1MHz、脉冲能量：1μJ、脉冲时间宽度：500fs、峰值功率：2MW的飞秒脉冲激光。沿下侧箭头方向在照射了上述飞秒脉冲激光后，以扫描速度10mm/s聚光照射了平均输出：2W、重复频率：1MHz、脉冲能量：2μJ、脉冲时间宽度：1ns、峰值功率：2KW的纳秒脉冲激光。
图16是从上方拍摄以扫描速度10mm/s聚光照射了在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光的情况下的玻璃板的显微镜照片。
沿图15的上侧箭头方向观察熔接熔道可知，在没有间隙的情况下，仅用飞秒脉冲激光来进行熔接。但是，仅用飞秒脉冲激光的情况下，熔接的熔宽最多也是20-30μm。
沿图15的下侧箭头方向观察可知，熔接熔宽与仅用飞秒脉冲激光的情况几乎不变。因此，如日本特开2005-1172号公报所记载的那样的熔融部变为吸收体，超短脉冲激光在局部被吸收的现象在玻璃中未被观察到。
当沿图16的箭头方向观察时，可观察到宽度宽（约75μm）的熔接熔道。因此可知，当聚光照射了在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光时，与飞秒脉冲激光单体相比，熔接熔宽会宽到加倍以上。这表示即使是紧贴的玻璃界面上的熔接，在飞秒脉冲激光上重叠了纳秒脉冲激光的脉冲激光与飞秒脉冲激光单体相比，也可以进行强力的熔接。
在利用飞秒脉冲激光单体进行熔接的情况下，本次使用了脉冲能量：1μJ、重复频率：1MHz的脉冲串。但是，通过使用更大的脉冲能量来进行熔接，即使飞秒脉冲激光单体也可能得到宽度宽的熔接熔道。
图17是从上方拍摄以扫描速度10mm/s聚光照射了平均输出：2W、重复频率：1MHz、脉冲能量：2μJ、脉冲时间宽度：500fs、峰值功率：4MW的飞秒脉冲激光的情况下的玻璃板的显微镜照片。
从图17可知，在飞秒脉冲激光单体的情况下，例如当使脉冲能量提高至2倍的2μJ来进行熔接时，会产生裂缝，相反，熔接强度会变弱。
附图标记的说明
1、1A…激光光源；2、2A…分波器；3…第1脉冲串生成单元；3a…第1光调制器；31b…扩展器；4、4A…合波器；5…第2脉冲串生成单元；5A…第2光调制器；51b…扩展器；8、8A…线性调频脉冲调整单元；L1…第1脉冲串；L2…第2脉冲串
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种脉冲激光器装置，其特征在于，具有：
激光光源，其输出重复脉冲激光；
分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；
第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及
合波器，其将利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，
其中，该脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第2脉冲串。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1脉冲串生成单元具备变更为比从所述激光光源输出的脉冲激光的重复频率小的重复频率的第1光调制器。
4.根据权利要求2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第2脉冲串生成单元具备变更为比从所述激光光源输出的短脉冲激光的重复频率小的重复频率的第2光调制器。
5.（补正后）根据权利要求2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1脉冲串生成单元与所述第2脉冲串生成单元的至少一方具备扩展器，在所述合波器之前具备调整线性调频脉冲的线性调频脉冲调整单元。
6.根据权利要求4所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1光调制器变更为比所述第2光调制器小的重复频率。
7.根据权利要求5所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1光调制器变更为1MHz以下的重复频率。
8.根据权利要求6所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第2光调制器变更为所述第1脉冲串的重复频率以上的重复频率。
9.一种透明部件熔接方法，其特征在于，具有：
激光输出步骤，从脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波；
照射步骤，将在所述激光输出步骤中输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光照射；
改性步骤，通过所述高峰值功率超短脉冲激光，引起多光子吸收来对所述接触部附近进行改性；以及
熔融步骤，利用所述低峰值功率脉冲激光熔融所述改性步骤中改性的所述接触部附近。
10.根据权利要求9所述的透明部件熔接方法，其特征在于，
所述脉冲激光器装置具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第2脉冲串。
11.一种透明部件熔接装置，其特征在于，具备：
脉冲激光器装置，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，其中，脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光；
聚光透镜，其将在从所述脉冲激光器装置输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光而形成聚光光斑；以及
扫描所述聚光光斑的载物台。
12.根据权利要求11所述的透明部件熔接装置，其特征在于，
所述脉冲激光器装置具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更通过所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第2脉冲串。

Claims (12)

1.一种脉冲激光器装置，其特征在于，具有：
激光光源，其输出重复脉冲激光；
分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；
第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及
合波器，其将利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，
其中，该脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第2脉冲串。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1脉冲串生成单元具备变更为比从所述激光光源输出的脉冲激光的重复频率小的重复频率的第1光调制器。
4.根据权利要求2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第2脉冲串生成单元具备变更为比从所述激光光源输出的短脉冲激光的重复频率小的重复频率的第2光调制器。
5.根据权利要求2所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1脉冲串生成单元与所述第2脉冲串生成单元的至少一方具备扩展器，在所述合波器之后具备调整线性调频脉冲的线性调频脉冲调整单元。
6.根据权利要求4所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1光调制器变更为比所述第2光调制器小的重复频率。
7.根据权利要求5所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第1光调制器变更为1MHz以下的重复频率。
8.根据权利要求6所述的脉冲激光器装置，其特征在于，
所述第2光调制器变更为所述第1脉冲串的重复频率以上的重复频率。
9.一种透明部件熔接方法，其特征在于，具有：
激光输出步骤，从脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波；
照射步骤，将在所述激光输出步骤中输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光照射；
改性步骤，通过所述高峰值功率超短脉冲激光，引起多光子吸收来对所述接触部附近进行改性；以及
熔融步骤，利用所述低峰值功率脉冲激光熔融所述改性步骤中改性的所述接触部附近。
10.根据权利要求9所述的透明部件熔接方法，其特征在于，
所述脉冲激光器装置具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第2脉冲串。
11.一种透明部件熔接装置，其特征在于，具备：
脉冲激光器装置，该脉冲激光器装置具有：输出重复脉冲激光的激光光源；分波器，其将从所述激光光源输出的所述脉冲激光分为两个脉冲激光；第1脉冲串生成单元，其变更利用所述分波器分出的两个脉冲激光的一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度来生成第1脉冲串；以及合波器，其对利用所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光和通过所述第1脉冲串生成单元生成的第1脉冲串进行合波，其中，脉冲激光器装置输出在重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光；
聚光透镜，其将在从所述脉冲激光器装置输出的所述重复高峰值功率超短脉冲激光上重叠了重复低峰值功率脉冲激光的脉冲激光向针对该激光的波长透明的两个部件的接触部附近进行聚光而形成聚光光斑；以及
扫描所述聚光光斑的载物台。
12.根据权利要求11所述的透明部件熔接装置，其特征在于，
所述脉冲激光器装置具备第2脉冲串生成单元，该第2脉冲串生成单元在所述合波器之前变更通过所述分波器分出的两个脉冲激光的另一个脉冲激光的至少峰值功率和/或脉冲宽度，来生成第2脉冲串。
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