JP2003046173A

JP2003046173A - レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法

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Publication number: JP2003046173A
Application number: JP2001230281A
Authority: JP
Inventors: Taiji Narita; 太治成田; Hidehiko Karasaki; 秀彦唐崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-14
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP4162876B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ発振光の時間的或いは環境的な変化に
よって生じるレーザ発振の時間的な不安定性、加工品質
の低下を防止する。【解決手段】個体レーザ発振器１により被加工物４に
レーザ光を照射するレーザ装置であって、被加工物４に
照射するレーザ光の一部を分離する光学素子２０と、分
離されたレーザ光の強度分布を測定する受光センサ３と
を備えた。これにより、加工対象へ照射されるレーザ光
の強度分布を加工と同時に観測するという作用を有す
る。すなわち、個体レーザ装置からの出力鏡の一部をＣ
ＣＤ素子等の受光センサにレーザ光の一部を受光させる
事によって、個体レーザ装置からの出力光の強度分布
（モードプロフィール）を観測する機能を付加すること
ができる。このため、観測結果から加工物の加工結果を
予測、個体レーザ装置の発振条件の補正等が可能な構成
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種加工に使用
されるレーザ光を発生するパルスレーザ発振器および基
本波を波長変換するための波長変換素子、レーザ装置の
光制御方法に関係したレーザ装置、波長変換素子、レー
ザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ装置の安定性及び加工品質
の向上を図る手段として、レーザ光の平均出力或いはピ
ーク出力を観測し、観測値を基にレーザ装置の出力指令
を変化させる方法が用いられてきた。個体レーザを用い
たレーザ加工において、近年プリント基板のビアホール
の穴あけ、フィルム・金属の切断、マーキング等の微細
加工を必要とする分野において、レーザ光が用いられる
ようになり、レーザ加工の応用範囲が広がりつつある。
レーザ加工の拡がりと共にレーザ装置に対する安定性及
び加工に対する信頼性へのさらなる要求及び加工品質の
向上が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このレーザ加工装置に
おいて、さらなる加工安定性の向上及び微細加工時に生
じる熱影響を緩和する加工工法の実現が要求されてい
る。

【０００４】特に、レーザ加工装置の経時変化、環境変
化に対する出力、ビーム品質の安定化が要求されてい
る。

【０００５】したがって、この発明の目的は、レーザ加
工装置において従来行われてきたレーザ出力の観測によ
る加工品質安定化だけでなく、レーザ発振光の時間的或
いは環境的な変化によって生じるレーザ発振の時間的な
不安定性、加工品質の低下を防止する手段を付加するこ
とによって、レーザ光を用いた装置に経時変化、環境変
化が生じても出力、ビーム品質が安定した加工信頼性の
高いレーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変
換装置およびレーザ加工方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の請求項１記載のレーザ装置は、個体レーザ
発振器により被加工物にレーザ光を照射するレーザ装置
であって、被加工物に照射するレーザ光の一部を分離す
る光学素子と、分離されたレーザ光の強度分布を測定す
る受光センサとを備えた。

【０００７】このように、被加工物に照射するレーザ光
の一部を分離する光学素子と、分離されたレーザ光の強
度分布を測定する受光センサとを備えたので、加工対象
へ照射されるレーザ光の強度分布を加工と同時に観測す
るという作用を有する。

【０００８】すなわち、個体レーザ装置からの出力鏡の
一部をＣＣＤ素子等の受光センサにレーザ光の一部を受
光させる事によって、個体レーザ装置からの出力光の強
度分布（モードプロフィール）を観測する機能を付加す
ることができる。このため、観測結果から加工物の加工
結果を予測、個体レーザ装置の発振条件の補正等が可能
な構成となる。

【０００９】請求項２記載のレーザ装置は、個体レーザ
発振器と波長変換素子である非線形結晶により第二高調
波のレーザ光を発生させ、このレーザ光を被加工物に照
射するレーザ装置であって、前記非線形結晶を通過し高
調波変換されなかった基本波のレーザ光の強度分布を測
定する受光センサを備えた。

【００１０】このように、非線形結晶を通過し高調波変
換されなかった基本波のレーザ光の強度分布を測定する
受光センサを備えたので、非線形結晶によってレーザ光
の波長変換を行う場合、非線形結晶に入射する基本波の
強度分布と非線形結晶によって変換された高調波光の強
度分布には相関関係があるため非線形結晶において変換
されなかった基本波のレーザ光の強度分布を測定するこ
とにより非線形結晶によって波長変換されたレーザ光の
強度分布を等価的に観測するという作用を有する。

【００１１】請求項３記載のレーザ装置は、個体レーザ
発振器と波長変換素子である複数の非線形結晶により和
周波のレーザ光を発生させ、このレーザ光を被加工物に
照射するレーザ装置であって、前記複数の非線形結晶を
通過し高調波変換されなかった基本波および第二高調波
の少なくとも一方のレーザ光の強度分布を測定する受光
センサを備えた。

【００１２】このように、複数の非線形結晶を通過し高
調波変換されなかった基本波および第二高調波の少なく
とも一方のレーザ光の強度分布を測定する受光センサを
備えたので、非線形結晶によってレーザ光の波長変換を
行う場合、非線形結晶に入射する基本波または第二高調
波の強度分布と非線形結晶によって変換された第三高調
波光の強度分布には相関関係があるため非線形結晶にお
いて変換されなかった基本波または第二高調波のレーザ
光の強度分布を測定することにより非線形結晶によって
波長変換されたレーザ光の強度分布を等価的に観測する
という作用を有する。

【００１３】請求項４記載のレーザ装置は、請求項１，
２または３記載のレーザ装置において、受光センサがＣ
ＣＤ素子あるいは複数のフォトダイオードで構成された
フォトセンサである。このように、受光センサがＣＣＤ
素子あるいは複数のフォトダイオードで構成されたフォ
トセンサであるので、観測する強度分布の精度に最適な
受光センサを用いることにより、最適な観測結果を得ら
れるという作用を有する。

【００１４】請求項５記載のレーザ装置は、請求項２ま
たは３記載のレーザ装置において、受光センサからの信
号および個体レーザ発振器からの出力信号を受け、非線
形結晶の基本波を受光する位置を自動的に変化させる演
算回路を備えた。非線形結晶を用いて波長変換を行う場
合において、通常結晶の断面積に対して出射光のスポッ
ト径が小さいため長時間使用すると結晶にダメージが発
生し、レーザ出力の低下や結晶のダメージによって生じ
る基本波光或いは変換光による吸収によって結晶の局所
的な温度変化或いは変換効率の低下によって結晶を通過
するレーザ光の出力或いは強度分布が変化する。このた
め、受光センサからの信号および個体レーザ発振器から
の出力信号を受け、非線形結晶の基本波を受光する位置
を自動的に変化させる演算回路を備えたので、レーザ光
の強度分布変化を常に観測することによっていち早く非
線形結晶の以上を検出する事によって、出力低下だけで
なく強度分布変化による加工品質の低下を防止するため
に受光センサからの出力信号によって加工品質が問題と
なるレベルになる前に非線形結晶の位置を変化させるこ
とによって信頼性の高いレーザ装置を提供するという作
用が得られる。

【００１５】請求項６記載のレーザ装置は、請求項１記
載のレーザ装置において、個体レーザ発振器は複数の半
導体レーザ素子によってレーザ媒質を励起する構成であ
り、受光センサからの信号により、個々の前記半導体レ
ーザ素子への供給電流量を制御する演算回路を設けた。
このように、個体レーザ発振器は複数の半導体レーザ素
子によって、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ₄等のレーザ媒質を励起する構成であり、レーザ媒質
内における励起強度分布は励起光の照射強度により異な
る。通常は一様な分布強度となるように調整されるが、
媒質の劣化、汚染、温度等の環境変化により、レーザ媒
質の励起状態変化が生じた場合、レーザ媒質から取り出
されるレーザ光の出力及び強度分布に変化が生じる。こ
の強度分布及び出力変化を抑制するために、受光センサ
からの信号により、個々の半導体レーザ素子への供給電
流量を制御する演算回路を設けたので、受光センサから
のデータを基に個々の半導体レーザへの供給電力量を変
化させることによって、レーザ媒質の励起状態を一定に
保つことによって、レーザ光の強度分布及び出力を初期
状態に維持させるという作用が得られる。

【００１６】請求項７記載のレーザ装置は、請求項１記
載のレーザ装置において、個体レーザ発振器は半導体レ
ーザ素子と半導体レーザ素子を最適なビーム径に変換す
るコリメートレンズとを備え、前記半導体レーザ素子に
よってレーザ媒質を励起する構成であり、受光センサか
ら信号により、前記コリメートレンズの駆動を制御する
演算回路を設けた。このように、個体レーザ発振器は半
導体レーザ素子と半導体レーザ素子を最適なビーム径に
変換するコリメートレンズとを備え、半導体レーザ素子
によって、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ
₄等のレーザ媒質を励起する構成であり、レーザ媒質内
における励起強度分布は励起光の照射強度により異な
る。通常は一様な分布強度となるように調整されるが、
媒質の劣化、汚染、温度等の環境変化によってレーザ媒
質の励起状態が変化した場合において、レーザ媒質から
取り出されるレーザ光の出力及び強度分布変化が生じ
る。この出力及び強度分布の変化を抑制するために、受
光センサから信号により、コリメートレンズの駆動を制
御する演算回路を設けたので、受光センサからのデータ
を基に個々の励起用半導体レーザ光を集光するコリメー
トレンズを構成する光学レンズの間隔を変えることによ
って、コリメートレンズの合成焦点距離を変化させるこ
とによって、個々の励起用半導体レーザ光のレーザ媒質
へ供給される励起光出力密度を変化させることによっ
て、発生するレーザ光の強度分布が一定となるように自
動調整する事により、安定した加工が実現できるレーザ
加工装置を提供するという作用が得られる。

【００１７】請求項８記載の波長変換素子は、波長変換
の基本波となるレーザビームの波長を変換する非線形結
晶として異なった結晶カット角を有する二つのＬＢＯ結
晶を備え、波長変換される基本波が入射する第一の結晶
は、第二高調波発生が可能な非臨界位相整合が最適とな
るようにカットされ、第二の結晶は、前記第一の結晶を
通過した基本波と第二高調波によって和周波の発生に最
適な位相角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の
結晶の入射面がオプティカルコンタクトにより接合され
た。

【００１８】このように、波長変換される基本波が入射
する第一の結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位相
整合が最適となるようにカットされ、第二の結晶は、第
一の結晶を通過した基本波と第二高調波によって和周波
の発生に最適な位相角にカットされ、第一の結晶の出射
面と第二の結晶の入射面が熱拡散等によりオプティカル
コンタクトにより接合されたので、非線形結晶を空間的
に分離した構成と比べ結晶温度を一括で管理することが
できるため構成部品数を減らすことができ、かつ、調整
及び振動等の外乱に対する光軸ずれ等の原因を減らす事
ができるという作用が得られる。

【００１９】請求項９記載の波長変換素子は、波長変換
の基本波となるレーザビームの波長を変換する非線形結
晶として異なったＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）とＣＬＢ
Ｏ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）あるいはＢＢＯ結晶（β−
ＢａＢ₂Ｏ₄）を備え、波長変換される基本波が入射す
る第一の結晶である前記ＬＢＯ結晶は、第二高調波発生
が可能な非臨界位相整合が最適となるようにカットさ
れ、第二の結晶である前記ＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ
結晶は、前記第一の結晶を通過した基本波と第二高調波
によって和周波の発生に最適な位相角にカットされ、第
一の結晶の出射面と第二の結晶の入射面がオプティカル
コンタクトにより接合された。

【００２０】このように、波長変換される基本波が入射
する第一の結晶であるＬＢＯ結晶は、第二高調波発生が
可能な非臨界位相整合が最適となるようにカットされ、
第二の結晶であるＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、
第一の結晶を通過した基本波と第二高調波によって和周
波の発生に最適な位相角にカットされ、第一の結晶の出
射面と第二の結晶の入射面が熱拡散等によりオプティカ
ルコンタクトにより接合されたので、非線形結晶を空間
的に分離した構成と比べ結晶温度を一括で管理すること
ができるため構成部品数を減らすことができ、かつ、調
整及び振動等の外乱に対する光軸ずれ等の原因を減らす
事ができるという作用が得られる。

【００２１】請求項１０記載の波長変換素子は、波長変
換の基本波となるレーザビームの波長を変換する非線形
結晶として異なったＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）とＣＬ
ＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）あるいはＢＢＯ結晶（β
−ＢａＢ₂Ｏ₄）を備え、波長変換される基本波が入射
する第一の結晶である前記ＬＢＯ結晶は、第二高調波発
生が可能な非臨界位相整合が最適となるようにカットさ
れ、第二の結晶である前記ＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ
結晶は、前記第一の結晶を通過した第二高調波によって
第四高調波の発生に最適な位相角にカットされ、第一の
結晶の出射面と第二の結晶の入射面がオプティカルコン
タクトにより接合された。

【００２２】このように、波長変換される基本波が入射
する第一の結晶であるＬＢＯ結晶は、第二高調波発生が
可能な非臨界位相整合が最適となるようにカットされ、
第二の結晶であるＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、
第一の結晶を通過した第二高調波によって第四高調波の
発生に最適な位相角にカットされ、第一の結晶の出射面
と第二の結晶の入射面が熱拡散等によりオプティカルコ
ンタクトにより接合されたので、非線形結晶を空間的に
分離した構成と比べ結晶温度を一括で管理することがで
きるため構成部品数を減らすことができ、かつ、調整及
び振動等の外乱に対する光軸ずれ等の原因を減らす事が
できるという作用が得られる。

【００２３】請求項１１記載の波長変換素子は、請求項
８，９または１０記載の波長変換素子において、第一の
結晶と第二の結晶の接合面に吸湿性の少ない材料からな
る平板状の偏光光学素子を挿入した。このように、第一
の結晶と第二の結晶の接合面に吸湿性の少ない材料から
なる平板状の偏光光学素子を挿入したので、第二の結晶
に入射する不必要な電界方向を有する波長の光を偏光光
学素子により防止することによって第二の結晶の温度安
定性や破損及び不必要な高調波の発生を防止可能な非線
形素子を提供するという作用が得られる。

【００２４】請求項１２記載のレーザ装置は、請求項
８，９，１０または１１記載の波長変換素子と、波長変
換の基本波となるレーザビームを発生する基本波レーザ
とを備えた。このように、請求項８，９，１０または１
１記載の波長変換素子と、波長変換の基本波となるレー
ザビームを発生する基本波レーザとを備えたので、第二
の結晶に入射する不必要な電界方向を有する波長の光を
偏光光学素子により防止することによって第二の結晶の
温度安定性や破損及び不必要な高調波の発生を防止する
ことにより、レーザ装置に内蔵する波長選択素子の構成
数が少なくできると共に、加工対象物に照射されるレー
ザ光の単色性及び安定性を高めるという作用が得られ
る。

【００２５】請求項１３記載のレーザ発振器は、音響光
学Ｑスイッチング素子を用いてパルス光を発生させるレ
ーザ発振器であって、音響光学Ｑスイッチング素子に印
加するＲＦ電源の供給電力波形を制御する機能を付加し
た。

【００２６】このように、音響光学Ｑスイッチング素子
に印加するＲＦ電源の供給電力波形を制御する機能を付
加したので、音響光学Ｑスイッチ素子は超音波パワーに
よって回折効率が変化することを利用して意図的に音響
光学素子を通過する０次光（０次光を共振器の光軸とし
て利用する場合）の光量を制御する事によってレーザ発
振器から出力されるレーザ光のパルス幅又は１パルス内
における時間強度分布を任意に変化させることができる
という作用が得られる。

【００２７】請求項１４記載のレーザ発振器は、電気光
学Ｑスイッチング素子を用いてパルス光を発生させる偏
光パルスレーザ発振器であって、電気光学Ｑスイッチン
グ素子に印加する電界波形を制御する機能を付加した。

【００２８】このように、電気光学Ｑスイッチング素子
に印加する電界波形を制御する機能を付加したので、電
気光学素子に印加する電圧強度を任意に変化させること
によって電気光学素子を通過するレーザ光の偏光角が変
化することを利用して、レーザ発振器から出力されるレ
ーザ光のパルス幅又は１パルス内における時間強度分布
を任意に変化させることができるという作用が得られ
る。

【００２９】請求項１５記載のレーザ装置は、請求項１
３または１４記載のＱスイッチングパルス個体レーザ発
振器と、レーザ光を分割する第１の光学鏡と、分割され
たレーザ光を合成する第２の光学鏡とを備え、分割され
たレーザ光の少なくとも一方の経路の前記第１の光学鏡
と前記第２の光学鏡の間にＱスイッチング素子を配置し
た。このように、請求項１３または１４記載のＱスイッ
チングパルス個体レーザ発振器と、レーザ光を分割する
第１の光学鏡と、分割されたレーザ光を合成する第２の
光学鏡とを備え、分割されたレーザ光の少なくとも一方
の経路の第１の光学鏡と第２の光学鏡の間にＱスイッチ
ング素子を配置したので、レーザ発振器から出力された
レーザ光を分割し、分割されたレーザ光をＱスイッチン
グ素子によってレーザ光の通過を制御する事によって、
最終的に合成されたレーザ光の時間的な強度分布を変化
させることによってレーザ加工の精度及び応用範囲を向
上させることができるレーザ装置を提供するという作用
が得られる。

【００３０】請求項１６記載のレーザ装置は、請求項１
５記載のレーザ装置において、パルス発振指令から任意
の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるための
制御回路を設けた。このように、パルス発振指令から任
意の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるため
の制御回路を設けたので、レーザ光の発振タイミングと
外部に設けたＱスイッチング素子を連携することによっ
て合成されたレーザ光の時間的な強度分布を精度良く変
化させることができるレーザ装置を提供するという効果
が得られる。

【００３１】請求項１７記載のレーザ装置は、請求項１
３または１４記載のＱスイッチングパルス個体レーザ発
振器と、レーザ光を分割する第１の光学鏡と、分割され
たレーザ光を合成する第２の光学鏡と、分割されたレー
ザ光の光軸上に非線形結晶とを備え、分割されたレーザ
光の少なくとも一方の経路の前記第１の光学鏡と前記非
線形結晶の間にＱスイッチング素子を配置した。このよ
うに、請求項１３または１４記載のＱスイッチングパル
ス個体レーザ発振器と、レーザ光を分割する第１の光学
鏡と、分割されたレーザ光を合成する第２の光学鏡と、
分割されたレーザ光の光軸上に非線形結晶とを備え、分
割されたレーザ光の少なくとも一方の経路の第１の光学
鏡と非線形結晶の間にＱスイッチング素子を配置したの
で、一つの効果としては、レーザ発振器から出力された
レーザ光を分割し、分割されたレーザ光をＱスイッチン
グ素子によってレーザ光の通過を制御する事によって、
最終的に合成されたレーザ光の時間的な強度分布を変化
させることによって、レーザ加工の精度及び応用範囲を
向上させることができるレーザ装置を提供するという作
用が得られる。もう一つの作用としては、各々の分割さ
れたレーザ光の光軸上に配置する非線形結晶の構成を変
えることにより、異なった高調波を時間的に遅らせて加
工対象に照射する事によって、レーザ加工の精度及び応
用範囲を向上させることができるレーザ装置を提供する
という作用が得られる。

【００３２】請求項１８記載のレーザ装置は、請求項１
７記載のレーザ装置において、パルス発振指令から任意
の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるための
制御回路を設けた。このように、パルス発振指令から任
意の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるため
の制御回路を設けたので、レーザ光の発振タイミングと
外部に設けたＱスイッチング素子を連携することによっ
て合成されたレーザ光の時間的な強度分布を精度良く、
高速に変化させることができるレーザ装置を提供すると
いう作用が得られる。

【００３３】以上のようにレーザ発振器の内部あるいは
外部にＱスイッチング素子を配することにより、Ｑスイ
ッチング素子の動作制御を行うことにより、レーザ発振
器からの出力波形を高速に制御すること可能な構成とな
る。

【００３４】請求項１９記載のレーザ装置は、請求項１
５，１６，１７または１８記載のレーザ装置において、
Ｑスイッチング素子が音響光学素子である。このよう
に、請求項１５，１６，１７または１８記載のレーザ装
置において、Ｑスイッチング素子が音響光学素子である
ので、請求項１３と同様の作用が得られる。

【００３５】請求項２０記載のレーザ装置は、請求項１
５，１６，１７または１８記載のレーザ装置において、
Ｑスイッチング素子が電気光学素子である。このよう
に、請求項１５，１６，１７または１８記載のレーザ装
置において、Ｑスイッチング素子が電気光学素子である
ので、請求項１４と同様の作用が得られる。

【００３６】請求項２１記載のレーザ装置は、請求項１
６または１８記載のレーザ装置において、レーザ発振器
から出力されたレーザ光を分離合成する時、異なった経
路を伝搬したパルスレーザ光のピーク位置のずれをレー
ザ発振器設定パルス幅の２０％以内とした。このよう
に、レーザ発振器から出力されたレーザ光を分離合成す
る時、異なった経路を伝搬したパルスレーザ光のピーク
位置のずれをレーザ発振器設定パルス幅の２０％以内と
したので、パルスレーザ光の出力が安定する。

【００３７】請求項２２記載のレーザ装置は、請求項２
１記載のレーザ装置において、レーザ発振器から出力さ
れるレーザ光の波長が、４００ｎｍ以下である。このよ
うにレーザ発振器から出力されるレーザ光の波長が、４
００ｎｍ以下であるので、パルスレーザ光の出力がさら
に安定する。

【００３８】請求項２３記載の波長変換装置は、レーザ
発振器から出力されるレーザ光を基本波として非線形結
晶である高調波発生素子を用いて波長変換を行う波長変
換装置であって、第二高調波を発生する高調波発生素子
と、第二高調波を入射させることにより第四高調波を発
生させる別の高調波発生素子とを有し、前記二つの高調
波発生素子が同一の非線形結晶ユニットにより温度管理
される。

【００３９】このように、第二高調波を発生する高調波
発生素子と、第二高調波を入射させることにより第四高
調波を発生させる別の高調波発生素子とを有し、二つの
高調波発生素子が同一の非線形結晶ユニットにより温度
管理されるので、二つ以上の非線形結晶を用いる場合に
おいて非線形結晶を一つの結晶ホルダに保持することに
よって、個々の結晶ホルダ間の光軸調整を管理する必要
が無くなると共に振動等の外乱に対して堅牢な波長変換
装置を提供するという作用が得られる。

【００４０】請求項２４記載の波長変換装置は、レーザ
発振器から出力されるレーザ光を基本波として非線形結
晶である高調波発生素子を用いて波長変換を行う波長変
換装置であって、第二高調波を発生する高調波発生素子
と、基本波と第二高調波を入射させることにより和周波
発生により第三高調波を発生させる別の高調波発生素子
とを有し、前記二つの高調波発生素子が同一の非線形結
晶ユニットにより温度管理される。

【００４１】このように、第二高調波を発生する高調波
発生素子と、基本波と第二高調波を入射させることによ
り和周波発生により第三高調波を発生させる別の高調波
発生素子とを有し、二つの高調波発生素子が同一の非線
形結晶ユニットにより温度管理されるので、二つ以上の
非線形結晶を用いる場合において非線形結晶を一つの結
晶ホルダに保持することによって、個々の結晶ホルダ間
の光軸調整を管理する必要が無くなると共に振動等の外
乱に対して堅牢な波長変換装置を提供出来るという作用
が得られる。

【００４２】以上のようにレーザ発振器に使用する高調
波発生非線形素子の温度、角度管理が容易な構成とな
る。

【００４３】請求項２５記載の波長変換装置は、請求項
２３または２４記載の波長変換装置において、同一の非
線形結晶ユニットにより保持される二つの高調波発生素
子の温度が同一温度となるように制御する。このよう
に、同一の非線形結晶ユニットにより保持される二つの
高調波発生素子の温度が同一温度となるように制御する
ので、一つの温調ヒータによって温度管理することによ
って、構成部品数を減らすことによって信頼性の高い波
長変換装置を提供できるという作用が得られる。

【００４４】請求項２６記載の波長変換装置は、請求項
２３または２４記載の波長変換装置において、二つの高
調波発生素子の個々の非線形結晶を保持する非線形結晶
ユニットホルダが前記個々の非線形結晶毎に異なった熱
伝導率を有する材質によって形成された。このように、
二つの高調波発生素子の個々の非線形結晶を保持する非
線形結晶ユニットホルダが個々の非線形結晶毎に異なっ
た熱伝導率を有する材質によって形成されたので、一つ
の温調ヒータからの熱供給量を非線形ユニットホルダに
よって変化させることによって異なった最適温度を有す
る個々の非線形結晶の温度を最適値に維持することが出
来るという作用が得られる。

【００４５】請求項２７記載の波長変換装置は、請求項
２３または２４記載の波長変換装置において、一方の高
調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他
方の高調波発生素子がＬＢＯ結晶あるいはＧｄＹＣＯＢ
結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＧｄＣＯＢ）とＹＣ
ａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯＢ）の個融体）である。こ
のように、一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（Ｌｉ
Ｂ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＬＢＯ結晶あ
るいはＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ ₃）
₃（ＧｄＣＯＢ）とＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯ
Ｂ）の個融体）であるので、個々の結晶ホルダ間の光軸
調整を管理する必要が無くなると共に振動等の外乱に対
して堅牢な波長変換装置を提供出来るという作用が得ら
れる。

【００４６】請求項２８記載の波長変換装置は、請求項
２３または２４記載の波長変換装置において、一方の高
調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他
方の高調波発生素子がＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）
あるいはＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）である。こ
のように、一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（Ｌｉ
Ｂ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＢＢＯ結晶
（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）あるいはＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉ
Ｂ₆Ｏ₁₀）であるので、個々の結晶ホルダ間の光軸調整
を管理する必要が無くなると共に振動等の外乱に対して
堅牢な波長変換装置を提供出来るという作用が得られ
る。

【００４７】請求項２９記載の波長変換装置は、請求項
２５記載の波長変換装置において、一方の高調波発生素
子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波
発生素子がＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）を波長変
換素子の非線形結晶として用い、前記非線形結晶の温度
をおよそ１４８℃に制御する。このように、一方の高調
波発生素子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方
の高調波発生素子がＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）
を波長変換素子の非線形結晶として用い、前記非線形結
晶の温度をおよそ１４８℃に制御するので、第二高調波
発生をＬＢＯ結晶において非臨界位相整合によって行う
ことが出来、他方の高調波発生素子であるＣＬＢＯ結晶
の吸湿によるＣＬＢＯ結晶の特性変化を抑制することが
できるという作用が得られる。

【００４８】請求項３０記載の波長変換装置は、請求項
２５記載の波長変換装置において、一方の高調波発生素
子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波
発生素子ＢがＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（Ｂ
Ｏ₃）₃（ＧｄＣＯＢ）、ＹＣａ ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｙ
ＣＯＢ））を波長変換素子の非線形結晶として用い、前
記非線形結晶の温度をおよそ１５０℃に制御する。この
ように、一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ
₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子ＢがＧｄＹＣＯＢ
結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＧｄＣＯＢ）、ＹＣ
ａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯＢ））を波長変換素子の非
線形結晶として用い、前記非線形結晶の温度をおよそ１
５０℃に制御するので、第二高調波発生素子としてＬＢ
Ｏ結晶を非臨界位相整合で使用し、第三高調波発生素子
としてＧｄＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｇ
ｄＣＯＢ））とＹＣＯＢ結晶（ＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃
（ＹＣＯＢ））の比率をＬＢＯ結晶とほぼ同一温度にお
いて非臨界位相整合可能な個溶体結晶としたＧｄＹＣＯ
Ｂ結晶を使用する事により、ウォークオフの発生しない
波長変換装置を提供することができるという効果を有す
る。また、他方の高調波発生素子ＢであるＧｄＹＣＯＢ
結晶の吸湿によるＣＬＢＯ結晶の特性変化を抑制するこ
とができるという作用が得られる。

【００４９】請求項３１記載のレーザ装置は、請求項２
３，２４，２５，２６，２７または２８記載の波長変換
装置を用いて波長変換を行う。このように、請求項２
３，２４，２５，２６，２７または２８記載の波長変換
装置を用いて波長変換を行うので、安定した波長変換レ
ーザ装置を提供するという作用が得られる。

【００５０】請求項３２記載の波長変換装置は、高調波
発生素子である非線形結晶を用いたレーザ発振器から出
力される直線偏光された基本波であるレーザ光を波長変
換する波長変換装置であって、前記非線形結晶に入射す
るレーザ光の偏光角を変化させる電気光学素子と、変換
された高調波レーザ光の出力を測定するパワーメータ
と、前記パワーメータの出力値を検出して前記電気光学
素子に印加する電圧を変化させる出力制御回路とを備え
た。

【００５１】このように、非線形結晶に入射するレーザ
光の偏光角を変化させる電気光学素子と、変換された高
調波レーザ光の出力を測定するパワーメータと、パワー
メータの出力値を検出して電気光学素子に印加する電圧
を変化させる出力制御回路とを備えたので、非線形結晶
は使用しているうちに結晶にダメージが生じ徐々に出力
が低下するという現象が発生するが、電気光学素子に印
可する電圧を制御することによって非線形結晶の変換効
率を変化させることによって、パワーメータの出力が一
定となる様に電気光学素子への印加電圧を制御すること
によって、結晶の状態に関係なく安定した高調波レーザ
出力を提供する波長変換装置を提供できるという作用が
得られる。

【００５２】請求項３３記載のレーザ装置は、請求項３
２記載の波長変換装置を用いて波長変換を行う。このよ
うに、請求項３２記載の波長変換装置を用いて波長変換
を行うので、安定した高調波光を出力できるレーザ装置
を提供できるという作用が得られる。

【００５３】請求項３４記載のレーザ加工方法は、パル
スレーザ発振器を用いたＰＷＢ加工により少なくとも一
つの穴加工を行う際に、複数のパルス光を照射すること
によって穴加工を行うレーザ加工方法であって、パルス
光のピーク出力を徐々に強くすることにより穴加工を行
う。

【００５４】ＰＷＢ加工を行う場合通常２発以上のパル
ス光を照射する事によって穴加工を実現する加工装置に
おいて、加工表面が１発目のパルス光により掘られる事
により、２発目以降のレーザ光の加工ワーク面における
レーザ出力密度が低下する事によって生じる、穴加工の
断面形状がレーザ光の照射面と反対面において穴加工径
が異なることを防止する必要がある。このため、パルス
レーザ発振器を用いたＰＷＢ加工により少なくとも一つ
の穴加工を行う際に、複数のパルス光を照射することに
よって穴加工を行うレーザ加工方法であって、パルス光
のピーク出力を徐々に強くすることにより穴加工を行う
ので、２発目以降のパルス光のピーク出力を徐々に高く
する事によって加工対象レーザ照射部の出力密度を最適
値に保つ事によってレーザ光照射面と反射面における穴
径寸法をおよそ同径状に加工できるという作用が得られ
る。

【００５５】請求項３５記載のレーザ加工方法は、請求
項３４記載のレーザ加工方法において、パルスレーザ発
振器が、炭酸ガスレーザ発振器である。このように、パ
ルスレーザ発振器が、炭酸ガスレーザ発振器である構成
において請求項３４の作用が得られる。

【００５６】請求項３６記載のレーザ加工方法は、請求
項３４記載のレーザ加工方法において、パルスレーザ発
振器が、個体レーザ発振器である。このように、パルス
レーザ発振器が、個体レーザ発振器である構成において
請求項３４の作用が得られる。

【００５７】これにより、レーザ装置の出力、モード安
定性の優れたレーザ装置を実現すると共に、加工安定
性、信頼性の高いレーザ装置および熱影響の少ないレー
ザ加工装置が得られる。

【００５８】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１に基づいて説明する。図１は、この発明の第１の実施
の形態における受光センサを有するレーザ装置を示す構
成図を示す。このレーザ装置は、個体レーザ発振器によ
り被加工物にレーザ光を照射する構成において、被加工
物に照射するレーザ光の一部を分離する光学素子と、分
離されたレーザ光の強度分布を測定する受光センサとを
備えている。図１において、１は、レーザ発振器、２
は、レーザ電源、２０は、レーザ発振器から出力された
レーザ光を分割する光学素子であるビームスピリッタ、
３は、分離されたレーザ光の一方のレーザ光強度を測定
するための受光センサである。

【００５９】この実施の形態によれば、レーザ装置の出
力フィードバック以外にレーザ発振器１から出力された
レーザ光の一部をビームスピリッタ２０によって強度分
布測定に必要な出力のみを被加工物４に照射されるレー
ザ光の一部から分離し受光センサ３へ入力することによ
って、レーザ光の加工性能にとって重要なパラメータで
あるレーザ光の空間的な強度分布及び時間的な強度分布
変化を測定することにより、被加工物４に設定されたレ
ーザ出力で、設定されたビーム形状のレーザ光が入射さ
れたかを判断することが可能となる。

【００６０】この発明の第２の実施の形態を図２に基づ
いて説明する。図２は、この発明の第２の実施の形態に
おける受光センサを有する第二高調波発生レーザ装置の
構成図を示す。このレーザ装置は、個体レーザ発振器と
波長変換素子である非線形結晶により第二高調波のレー
ザ光を発生させ、このレーザ光を被加工物に照射する構
成において、非線形結晶を通過し高調波変換されなかっ
た基本波のレーザ光の強度分布を測定する受光センサを
備えている。図２において、１は、レーザ発振器、２
は、レーザ電源、５は、高調波を発生させるためのＢＢ
Ｏ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ等の非線形結晶６にレーザ発振器
１から出力された基本波であるレーザ光を効率よく集光
するための集光レンズ、１９は非線形結晶６によって発
生したレーザ光を反射し、レーザ発振器１から出力され
非線形結晶６を通過し高調波変換されなかった基本波を
透過するダイクロイックミラー、３は、ダイクロイック
ミラー１９を通過したレーザ光強度を測定するための受
光センサである。

【００６１】この実施の形態によれば、レーザ装置の出
力フィードバック以外にレーザ発振器１から出力された
レーザ光の内非線形結晶６によって変換されなかった基
本波をダイクロイックミラー１９によって分離し、受光
センサ３に入射させることによって、レーザ光の加工性
能にとって重要なパラメータであるレーザ光の空間的な
強度分布及び時間的な強度分布変化を測定するができ
る。非線形結晶６に入射する基本波光と非線形結晶６に
よって変換される高調波光は、波長及び出力以外は相関
関係があり、レーザ発振器１から出力されるレーザ光に
よって非線形結晶変換される高調波出力も予測出来、基
本波のレーザ光の強度分布を受光センサによって測定す
ることによって、被加工物４に設定された高調波レーザ
出力とビーム形状が入射されたかを判断することが可能
となる。

【００６２】なお、以上の説明では、受光センサ３に入
射させるレーザ光を基本波としたが、非線形結晶６によ
って変換されたレーザ光の一部をダイクロイックミラー
１９の代わりにビームスピリッタを用いて分離し、変換
光を受光させても同様の効果が得られる。

【００６３】この発明の第３の実施の形態を図３に基づ
いて説明する。図３は、この発明の第３の実施の形態に
おける受光センサを有する和周波発生レーザ装置の構成
図を示す。このレーザ装置は、個体レーザ発振器と波長
変換素子である複数の非線形結晶により和周波のレーザ
光を発生させ、このレーザ光を被加工物に照射する構成
において、複数の非線形結晶を通過し高調波変換されな
かった基本波および第二高調波の少なくとも一方のレー
ザ光の強度分布を測定する受光センサを備えている。図
３において、１は、レーザ発振器、２は、レーザ電源、
７は、第二高調波を発生させるためのＫＴＰ、ＬＢＯ等
の第一の非線形結晶８にレーザ発振器１から出力された
基本波であるレーザ光を効率よく変換させるための第一
の集光レンズ、９は、和周波により第三高調波を発生さ
せるためのＬＢＯ、ＢＢＯ、ＣＬＢＯ等の第二の非線形
結晶１０にレーザ光を効率よく変換させるための第二の
集光レンズ、１９は、第三高調波光を反射し、基本波光
及び第二高調波光の両方或いはどちらか一方を透過する
ダイクロイックミラー、３は、ダイクロイックミラー１
９を通過したレーザ光強度を測定するための受光センサ
である。

【００６４】この実施の形態によれば、レーザ装置の出
力フィードバック以外にレーザ発振器１から出力された
レーザ光の内非線形結晶によって変換されなかった基本
波或いは第二高調波をダイクロイックミラー１９によっ
て分離し、受光センサ３に入射させることによって、レ
ーザ光の加工性能にとって重要なパラメータであるレー
ザ光の空間的な強度分布及び時間的な強度分布変化を測
定するができる。第二の非線形結晶１０に入射する基本
波或いは第二高調波光と第二の非線形結晶１０によって
変換された第三高調波光は、相関関係があり、基本波或
いは第二高調波のレーザ光の強度分布を受光センサ３に
よって測定することによって、被加工物４に設定された
高調波レーザ出力とビーム形状が入射されたかを判断す
ることが可能となる。

【００６５】なお、以上の説明では、受光センサ３に入
射させるレーザ光を基本波としたが、非線形結晶によっ
て変換されたレーザ光の一部をダイクロイックミラー１
９の代わりにビームスピリッタを用いて分離し、変換光
を受光させても同様の効果が得られる。また、第二の非
線形結晶１０を第四高調波発生が可能な結晶に置き換え
ても同様の効果が得られる。

【００６６】この発明の第４の実施の形態を説明する。
この実施の形態では、上記実施の形態において、受光セ
ンサがＣＣＤ素子あるいは複数のフォトダイオードで構
成されたフォトセンサである。このように、受光センサ
にＣＣＤ素子等を用いることにより、素子の画素数を最
適な値にすることにより、より正確なレーザ光強度分布
の変動を測定することが可能となり、レーザ発振器の光
学的なダメージ等を検出可能となる効果が得られる。

【００６７】この発明の第５の実施の形態を図４に基づ
いて説明する。図５は、この発明の第５の実施の形態に
おける非線形結晶照射位置を自動的に移動するレーザ装
置の構成図である。このレーザ装置は、受光センサから
の信号および個体レーザ発振器からの出力信号を受け、
非線形結晶の基本波を受光する位置を自動的に変化させ
る演算回路を備えた。図４において、１０は非線形結晶
に入射させる基本波を発生するレーザ装置、５は非線形
結晶６において最適な波長変換を行うために基本波を非
線形結晶６に集光するための集光レンズ、１１は、非線
形結晶６に照射される基本波のレーザ光の照射点を変化
させるための可動結晶ホルダ、１９は非線形結晶６によ
って発生したレーザ光を反射し、レーザ発振器１から出
力され非線形結晶６を通過し高調波変換されなかった基
本波を透過するダイクロイックミラー、３はダイクロイ
ックミラー１９を通過したレーザ光強度を測定するため
の受光センサ、１２は受光センサからの信号及びレーザ
発振器１からの出力信号を受け、レーザ出力低下および
レーザ強度分布が変化した場合に自動的に非線形結晶の
位置を変化させるための結晶ホルダ制御演算回路であ
る。

【００６８】この実施の形態によれば、非線形結晶６は
レーザ光を長時間照射することによってダメージを受け
レーザ出力の低下やレーザ光の強度分布変化を生じるが
本機能により設定した加工特性が得られなくなる前に事
前に非線形結晶６に入射する基本波の位置を結晶内にお
いて変化させることにより、安定レーザ光が得られると
いう効果を有する。

【００６９】この発明の第６の実施の形態を図５に基づ
いて説明する。図５は、この発明の第６の実施の形態に
おける励起用半導体レーザの出力調整機能を有するレー
ザ装置の構成図である。このレーザ装置は、個体レーザ
発振器は複数の半導体レーザ素子によってレーザ媒質を
励起する構成であり、受光センサからの信号により、個
々の半導体レーザ素子への供給電流量を制御する演算回
路を設けた。図５において、１４は受光センサ３からの
信号を基に個々のレーザ媒質励起用半導体レーザへの供
給電流を制御するための演算回路、１３は、レーザ発振
器１に供給する半導体レーザ駆動電源である。

【００７０】この実施の形態によれば、半導体励起の個
体レーザにおいて励起光の強度バランスによりレーザ光
の空間的強度分布が変化することを利用して、受光セン
サ３からの信号をもとに半導体レーザへの供給電流量を
変化させることによってレーザ光強度を一定の範囲内に
保持或いは任意の強度分布に調整する。

【００７１】この発明の第７の実施の形態を図６に基づ
いて説明する。図６は、この発明の第７の実施の形態に
おける励起用レーザ光をレーザ媒質に集光するコリメー
トレンズの焦点位置を可変する機能を有するレーザ装置
の構成図である。このレーザ装置では、個体レーザ発振
器は半導体レーザ素子と半導体レーザ素子を最適なビー
ム径に変換するコリメートレンズとを備え、半導体レー
ザ素子によってレーザ媒質を励起する構成であり、受光
センサから信号により、コリメートレンズの駆動を制御
する演算回路を設けた。図６において、１６は励起用半
導体レーザ、１７は半導体レーザからの励起光をレーザ
媒質に最適なビーム径で照射するためのコリメータレン
ズ、１８は、２枚以上の光レンズで構成されるコリメー
タレンズ１７内のレンズ距離を変化或いは、コリメータ
レンズ１７の位置を変化させるためのレンズ駆動制御装
置、１５は受光センサ３の信号を基にコリメータレンズ
１７を制御するための演算回路である。

【００７２】この実施の形態によれば、コリメータレン
ズ１７内のレンズ構成位置を変化させる事によってコリ
メータレンズ１７の焦点距離を変化させる或いはコリメ
ータレンズ１７の位置を変化させることによって、レー
ザ媒質であるＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ₄等のレーザ媒質
への励起光照射強度を変化させることによってレーザ媒
質ないの励起状態を変化させることにより、レーザ発振
器から出力されるレーザ光の空間的強度分布が変化する
事を利用して、受光センサ３からの信号をもとにコリメ
ータレンズ１７の状態を変化させることによってレーザ
光強度を一定の範囲内に保持或いは任意の強度分布に調
整する。

【００７３】この発明の第８の実施の形態を図７に基づ
いて説明する。図７は、この発明の第８の実施の形態に
おける非線形結晶素子の概念図である。この波長変換素
子は、波長変換の基本波となるレーザビームの波長を変
換する非線形結晶として異なった結晶カット角を有する
二つのＬＢＯ結晶を備え、波長変換される基本波が入射
する第一の結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位相
整合が最適となるようにカットされ、第二の結晶は、第
一の結晶を通過した基本波と第二高調波によって和周波
の発生に最適な位相角にカットされ、第一の結晶の出射
面と第二の結晶の入射面がオプティカルコンタクトによ
り接合される。図７において、３０は波長変換される基
本波が入射するＬＢＯ等の非臨界位相整合が可能な第一
の非線形結晶、３１は前記第一の非線形結晶３０を通過
した基本波と第二高調波によって和周波の発生に最適な
位相角にカットされたＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ等の第
二の非線形結晶であり、３２は、第一の非線形結晶３０
の出射面と第二の非線形結晶３１のレーザ光入射をオプ
ティカルコンタクトされる接合部である。

【００７４】この実施の形態によれば、レーザ発振器か
ら出力されたレーザ光は、第一の非線形結晶３０に入射
し、第二高調波を発生する。第一の非線形結晶３０内で
発生した第二高調波と第一の非線形結晶３０内部で変換
されずに通過した基本波が、第二の非線形結晶３１に入
射することによって、第二の非線形結晶３１内部におい
て第三高調波が発生する。非線形結晶を用いた高調波発
生において高調波への変換効率は、非線形結晶の温度及
び入射レーザ光の角度によって変動するため、二つの非
線形結晶を物理的に結合することによって一括に結晶温
度を管理することによって、個々の非線形結晶の温度変
動によって生じる高調波レーザ光の出力変動を抑制し、
かつ、第一の非線形結晶３０と第二の非線形結晶３１を
光学的に結合する場合に生じる結晶間の温度、振動に対
するずれを防止することができる。

【００７５】この発明の第９の実施の形態を説明する。
図７に示す第８の実施の形態において、第二の非線形結
晶３１を第四高調波発生に最適な位相整合となるように
結晶をカットし同様に第一の非線形結晶３０とオプティ
カルコンタクトすることによって、二つの非線形結晶を
物理的に結合することによって一括に結晶温度を管理す
ることによって、個々の非線形結晶の温度変動によって
生じる高調波レーザ光の出力変動を抑制し、かつ、第一
の非線形結晶３０と第二の非線形結晶３１を光学的に結
合する場合に生じる結晶間の温度、振動に対するずれを
防止することができる。

【００７６】この発明の第１０の実施の形態を図８に基
づいて説明する。図８は、この発明の発明の第１０の実
施の形態における偏光光学素子を有する非線形結晶素子
の概念図である。この波長変換素子は、第一の結晶と第
二の結晶の接合面に吸湿性の少ない材料からなる平板状
の偏光光学素子を挿入した。図８において、３３は第一
の非線形結晶と第二の非線形結晶の間に挿入された偏光
素子、３４は、第一の非線形結晶の出射面と偏光光学素
子及び第二の非線形結晶のレーザ光入射面をオプティカ
ルコンタクトされる接合部である。

【００７７】この実施の形態によれば、レーザ発振器か
ら出力された偏光レーザ光は、ＴｙｐｅＩ非臨界位相整
合が可能なように結晶をカットされた第一の非線形結晶
３０に入射し、第二高調波を発生する。この時第一の非
線形結晶３０と第二の非線形結晶３１の間に挟まれた偏
光光学素子３３によって基本波と直交した偏光成分を有
する第一の非線形結晶３０内で発生した第二高調波のみ
が第二の非線形結晶に入射することによって、第二の非
線形結晶３１内部において第四高調波が発生する。この
時、第一の非線形結晶３０内において変換されなかった
基本波は、第一の非線形結晶３０と第二の非線形結晶３
１の間に挟まれ両非線形結晶とオプティカルコンタクト
された偏光光学素子３３によって第二の非線形結晶３１
への入射を制限される。非線形結晶を用いた高調波発生
において高調波への変換効率は、非線形結晶の温度及び
入射レーザ光の角度によって変動するため、二つの非線
形結晶を物理的に結合することによって、一括に結晶温
度を管理することが可能となり、個々の非線形結晶の温
度変動によって生じる高調波レーザ光の出力変動を抑制
し、かつ、第一の非線形結晶３０と第二の非線形結晶３
１を光学的に結合する場合に生じる結晶間の温度、振動
に対するずれを防止することができる。また、第二の非
線形結晶内部に高調波発生に不必要な波長のレーザ光の
入射を抑制することによって安定した高調波発生を可能
とする。

【００７８】この発明の第１１の実施の形態を図９に基
づいて説明する。図９は、この発明の第１１の実施の形
態におけるレーザ光を時間的に強度変化させる機能を有
するレーザ装置の構成図である。このレーザ発振器は、
音響光学Ｑスイッチング素子を用いてパルス光を発生さ
せる構成において、音響光学Ｑスイッチング素子に印加
するＲＦ電源の供給電力波形を制御する機能を付加し
た。または、電気光学Ｑスイッチング素子を用いてパル
ス光を発生させる構成において、電気光学Ｑスイッチン
グ素子に印加する電界波形を制御する機能を付加した。
図９において、４０は励起用半導体レーザ、４１は前記
半導体レーザ４０の光をレーザ媒質４３に最適な条件で
照射するための励起光集光レンズ、４２は光共振器を形
成する全反射鏡で励起光を透過させ、レーザ光の波長に
対しては全反射するコーティングが光共振器側面になさ
れている。４６は光共振器を形成する出力鏡であり、発
生したレーザ光の一部を透過し、一部を光共振器内部に
戻す様なコーティングが施されている。４４はレーザ発
振器の出力鏡を偏光させるために共振器内部に配された
偏光素子、４５はレーザ発振器をパルス発振させるため
に光の通過を制御する音響光学素子或いは電気光学素子
を用いたＱスイッチング素子、４７はダンパ、４８は前
記Ｑスイッチング素子４５を制御するためのＱスイッチ
ング素子駆動電源である。

【００７９】この構成において、レーザ光のパルス波形
は、Ｑスイッチング素子４５を通過するレーザ光の強度
或いはＱスイッチング素子４５を通過するレーザ光の時
間によって決まる。Ｑスイッチング素子４５の特性は、
音響光学素子では印加するＲＦ電力の強度、電気光学素
子では、印可する電圧強度によって素子を通過するレー
ザ光の偏光角が変化するためレーザ発振器内部に偏光素
子４４を有するレーザ発振器においては印加電圧を変化
させることにより、レーザ共振器内部を往復するレーザ
光の強度が変化するため等価的にＱスイッチング素子４
５を通過するレーザ光が変化することを用いて、Ｑスイ
ッチング素子４５を駆動するＱスイッチング素子素子駆
動電源４８からのＱスイッチング素子４５へのＲＦ電力
供給波形或いは電圧波形を任意制御することにより、１
パルス内におけるレーザ発振器から出力されるレーザ光
の強度分布を任意に変化させることが可能となる。

【００８０】また、レーザ発振器の外部にＱスイッチン
グ素子を設け、同様にＱスイッチング素子への供給電力
形態を制御しても同様の働きを実現できることはいうま
でもない。

【００８１】この発明の第１２の実施の形態を図１０お
よび図１１に基づいて説明する。図１０は、この発明の
第１２の実施の形態におけるレーザ光を時間的に強度変
化させる機能を有するレーザ装置の構成図である。この
レーザ装置は、Ｑスイッチングパルス個体レーザ発振器
と、レーザ光を分割する第１の光学鏡と、分割されたレ
ーザ光を合成する第２の光学鏡とを備え、分割されたレ
ーザ光の少なくとも一方の経路の第１の光学鏡と第２の
光学鏡の間にＱスイッチング素子を配置した。また、パ
ルス発振指令から任意の時間経過後にＱスイッチング素
子を動作させるための制御回路を設けた。図１０におい
て、５１はレーザ発振器であり、内部に主要構成品とし
て、４０は励起用半導体レーザ、４１は前記半導体レー
ザ４０の光をレーザ媒質４３に最適な条件で照射するた
めの励起光集光レンズ、４２は光共振器を形成する全反
射鏡で励起光を透過させ、レーザ光の波長に対しては全
反射するコーティングが光共振器側面になされている。
４６は光共振器を形成する出力鏡であり、発生したレー
ザ光の一部を透過し、一部を光共振器内部に戻す様なコ
ーティングが施されている。４５はレーザ発振器をパル
ス発振させる働きをするために光の通過を制御するＱス
イッチング素子、４８は前記Ｑスイッチング素子４５を
動作させるためのＱスイッチング素子駆動電源である。
２０はレーザ発振器から出力されたレーザ光を分割する
ためのビームスピリッタ、４９はレーザ発振器の外部に
設けられたレーザ光の通過を制御するためのＱスイッチ
ング素子、５０は、前記Ｑスイッチング素子４９を動作
させるためのＱスイッチング素子駆動電源である。５３
はレーザ光を反射する全反射鏡、５５はレーザ光を合成
するための合成鏡である。

【００８２】図１１は、レーザ光を分割合成する場合に
おけるパルス波形の合成光の一例を表す図である。６３
は、ビームスピリッタ２０によって反射されたレーザ光
の光波形１であり、６４は、前記ビームスピリッタ２０
を通過し、レーザ共振器外部に設けたレーザ発振器から
のレーザ出力からΔｔ後にＱスイッチング素子４９によ
り遅延されたレーザ光の光波形２である。

【００８３】以上の構成とすることによって、一つのＱ
スイッチング素子では不可能であったパルス強度の高速
制御が容易に実現することが可能となり、特に微細加工
時に生じる加工物の熱影響を抑制する可能なレーザ装置
を実現する。

【００８４】この発明の第１３の実施の形態を図１２お
よび図１３に基づいて説明する。図１２は、この発明の
第１３の実施の形態におけるレーザ光を時間的に強度変
化させる機能を有するレーザ装置の構成図である。この
レーザ装置は、Ｑスイッチングパルス個体レーザ発振器
と、レーザ光を分割する一枚以上の第１の光学鏡と、分
割されたレーザ光を合成する一枚以上の第２の光学鏡
と、分割されたレーザ光の光軸上に非線形結晶とを備
え、分割されたレーザ光の少なくとも一方の経路の第１
の光学鏡と非線形結晶の間にＱスイッチング素子を配置
した。また、パルス発振指令から任意の時間経過後にＱ
スイッチング素子を動作させるための制御回路を設け
た。図１２において、５１はレーザ発振器であり、内部
に主要構成品として、４０は励起用半導体レーザ、４１
は前記半導体レーザ４０の光をレーザ媒質４３に最適な
条件で照射するための励起光集光レンズ、４２は光共振
器を形成する全反射鏡で励起光を透過させ、レーザ光の
波長に対しては全反射するコーティングが光共振器側面
になされている。４６は光共振器を形成する出力鏡であ
り、発生したレーザ光の一部を透過し、一部を光共振器
内部に戻す様なコーティングが施されている。４５はレ
ーザ発振器をパルス発振させる働きをするために光の通
過を制御するＱスイッチング素子、４８は前記Ｑスイッ
チング素子４８を動作させるためのＱスイッチング素子
駆動電源１である。２０はレーザ発振器から出力された
レーザ光を分割するためのビームスピリッタ、４９はレ
ーザ発振器の外部に設けられたレーザ光の通過を制御す
るためのＱスイッチング素子、５０は、前記Ｑスイッチ
ング素子４９を動作させるためのＱスイッチング素子駆
動電源である。５３はレーザ光を反射する全反射鏡、５
５はレーザ光を合成するための合成鏡、５６は第一の非
線形結晶５８にレーザ発振器５１からのレーザ光を集光
するための集光レンズ、５７は、第二の非線形結晶５９
にレーザ発振器５１からのレーザ光を集光するための集
光レンズである。

【００８５】この構成において、一つのＱスイッチング
素子では不可能であったパルス強度の高速制御が容易に
実現することが可能となり、特に微細加工時に生じる加
工物の熱影響を抑制する可能なレーザ装置を実現する。

【００８６】図１３は、高調波発生装置６２の構成図で
あり、６０は、レーザ発振器からの基本波であるレーザ
光を透過し、非線形結晶６によって発生する高調波光に
対しては全反射する様にコーティングが施された外部共
振器鏡、６１は、非線形結晶６によって発生した高調波
光を透過し、レーザ発振器から出力された基本波光に対
しては全反射する様なコーティングを施された外部共振
器鏡であり、前記第一の非線形結晶５８及び第二の非線
形結晶５９の代わりに前記高調波発生装置６２を用いる
ことによって、基本波のレーザ光を効率良く変換する事
によって高効率なレーザ装置を実現する。

【００８７】なお、レーザ発振器から出力されたレーザ
光を分離合成する時、異なった経路を伝搬したパルスレ
ーザ光のピーク位置のずれをレーザ発振器設定パルス幅
の２０％以内としてもよい。また、レーザ発振器から出
力されるレーザ光の波長が、４００ｎｍ以下としてもよ
い。

【００８８】この発明の第１４の実施の形態を図１４に
基づいて説明する。図１４は、この発明の第１４の実施
の形態における非線形結晶ユニットの断面図である。こ
の波長変換装置は、レーザ発振器から出力されるレーザ
光を基本波として非線形結晶である高調波発生素子を用
いて波長変換を行う構成において、第二高調波を発生す
る高調波発生素子と、第二高調波を入射させることによ
り第四高調波を発生させる別の高調波発生素子とを有
し、二つの高調波発生素子が同一の非線形結晶ユニット
により温度管理される。図１４において、６９は、入射
するレーザ光を基本波として第二高調波を発生する非線
形結晶である高調波発生結晶、７０は、整形光学素子７
１によって第四高調波発生に最適なビーム形状にされた
前記高調波発生結晶６９によって発生した第二高調波を
第四高調波に変換するための高調波発生結晶、８２は、
前記高調波発生結晶６９を保持断熱するための非線形結
晶ユニットホルダ、６８は、前記高調波発生結晶７０を
保持断熱するための非線形結晶ユニットホルダ、８３
は、前記整形光学素子７１を保持すると共に周りからの
熱影響を遮断するための断熱材からなる整形光学素子ホ
ルダ、６７は、前記高調波発生結晶６９，７０の温度を
一定に保持するための温調ヒータ、６６は、非線形結晶
ユニットを熱的に遮断するための断熱材、６５は、非線
形結晶ユニットをレーザ装置等に取り付けるための非線
形結晶ユニットベースである。

【００８９】この構成において、温調ヒータの設定温度
を一定に制御することによって、前記非線形結晶ユニッ
トホルダ８２，６９の熱伝導率を各々の非線形結晶に合
わせて最適な材料を選択する事によって、高調波発生素
子６９，７０が異なった最適温度を必要とする場合にお
いても、一つの温調ヒータによって両高調波発生素子の
温度を最適な値に保持することが可能となり、また、複
数の非線形結晶を用いる場合に生じる振動等の外乱に対
してもユニット化することによって安定した波長変換を
実現できる波長変換装置を実現する。

【００９０】なお、個々の非線形結晶ユニットホルダを
同一の材質し、厚みを変化させることによって結晶への
熱伝導を変化させる、或いは、異なった材料を積層した
構成によって非線形ユニットホルダを形成しても同様の
効果が得られることは明白である。

【００９１】この発明の第１５の実施の形態を説明す
る。この波長変換装置は、レーザ発振器から出力される
レーザ光を基本波として非線形結晶である高調波発生素
子を用いて波長変換を行う構成において、第二高調波を
発生する高調波発生素子と、基本波と第二高調波を入射
させることにより和周波発生により第三高調波を発生さ
せる別の高調波発生素子とを有し、二つの高調波発生素
子が同一の非線形結晶ユニットにより温度管理される。
この場合、図１４の構成において、６９は、入射するレ
ーザ光を御基本波として第二高調波を発生する非線形結
晶である高調波発生結晶、７０は、整形光学素子７１に
よって和周波発生に最適なビーム形状にされた前記高調
波発生結晶６９によって発生した第二高調波と基本波に
よって第三高調波に変換するための高調波発生結晶、８
２は、前記高調波発生結晶６９を保持断熱するための非
線形結晶ユニットホルダ、６８は、前記高調波発生結晶
７０を保持断熱するための非線形結晶ユニットホルダ、
８３は、前記整形光学素子７１を保持すると共に周りか
らの熱影響を遮断するための断熱材からなる整形光学素
子ホルダ、６７は、前記高調波発生結晶６９，７０の温
度を一定に保持するための温調ヒータ、６６は、非線形
結晶ユニットを熱的に遮断するための断熱材、６５は、
非線形結晶ユニットをレーザ装置等に取り付けるための
非線形結晶ユニットベースである。

【００９２】この構成において、温調ヒータの設定温度
を一定に制御することによって、前記非線形結晶ユニッ
トホルダ８２，６８の熱伝導率を各々の非線形結晶に合
わせて最適な材料を選択する事によって、高調波発生素
子６９，７０が異なった最適温度を必要とする場合にお
いても、一つの温調ヒータによって両高調波発生素子の
温度を最適な値に保持することが可能となり、また、複
数の非線形結晶を用いる場合に生じる振動等の外乱に対
してもユニット化することによって安定した波長変換を
実現できる波長変換装置を実現する。

【００９３】なお、個々の非線形結晶ユニットホルダを
同一の材質し、厚みを変化させることによって結晶への
熱伝導を変化させる、或いは、異なった材料を積層した
構成によって非線形ユニットホルダを形成しても同様の
効果が得られることは明白である。

【００９４】また、第１４および１５の実施の形態にお
いて、一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃
Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＬＢＯ結晶あるい
はＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｇｄ
ＣＯＢ）とＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ ₃）₃（ＹＣＯＢ）の個融
体）であってもよく、一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ
結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＢ
ＢＯ結晶（β−ＢａＢ ₂Ｏ₄）あるいはＣＬＢＯ結晶
（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）であってもよい。

【００９５】この発明の第１６の実施の形態を説明す
る。図１４の形態において、高調波発生素子６９として
ＬｉＢ₃Ｏ₅結晶を使用し、ＴｙｐｅＩ位相整合を前記
ＬｉＢ ₃Ｏ₅結晶の温度をおよそ１４８℃によって非臨
界位相整合を実現可能なＬｉＢ ₃Ｏ₅結晶を使用し、高
調波発生素子７０としてＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀結晶を使用す
る構成とする。

【００９６】この発明の第１７の実施の形態を説明す
る。図１４の形態において、高調波発生素子６９として
ＬｉＢ₃Ｏ₅結晶を使用し、ＴｙｐｅＩ位相整合を前記
ＬｉＢ ₃Ｏ₅結晶の温度をおよそ１５０℃によって非臨
界位相整合を実現可能なＬｉＢ ₃Ｏ₅結晶を使用し、高
調波発生素子７０としてＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｇ
ｄＣＯＢ）結晶とＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯＢ）
結晶の比率をおよそ１５０℃において基本波と第二高調
波による和周波発生によって第三高調波が非臨界位相整
合可能な様に制作したＧｄＹＣＯＢ結晶を使用する構成
とする。

【００９７】この発明の第１８の実施の形態を図１５に
基づいて説明する。図１５はこの発明の第１８の実施の
形態における出力補正波長変換装置の構成図であり、
（ａ）、（ｂ）は電気光学素子７３の配置場所を変えた
場合の構成上の相違を表す図である。この波長変換装置
は、高調波発生素子である非線形結晶を用いたレーザ発
振器から出力される直線偏光された基本波であるレーザ
光を波長変換する構成において、非線形結晶に入射する
レーザ光の偏光角を変化させる電気光学素子と、変換さ
れた高調波レーザ光の出力を測定するパワーメータと、
パワーメータの出力値を検出して電気光学素子に印加す
る電圧を変化させる出力制御回路とを備えた。図１５に
おいて、７３は電気光学素子、７５は第一の整形光学素
子、７７は、第一の非線形素子、７６は第二の整形光学
素子、７８は、第二の非線形素子、７９は、波長変換さ
れなかった不必要なレーザ光を分離するための波長選択
光学素子、４７は不必要なレーザ光を吸収させるダン
パ、２０は、レーザ光の一部を出力測定のために分離す
るビームスピリッタ、８０は分離されたレーザ光の出力
を測定するためのパワーメータ、７４は前記パワーメー
タからの信号から変換されたレーザ光の出力を計算し、
設定された出力になるようにＥＯＭ駆動電源７２に指令
を出す出力制御回路、前記ＥＯＭ駆動電源７２は、前記
出力制御回路からの信号をもとに電気光学素子７３に印
加する電圧を変化させることによって、第一或いは第二
の非線形素子７７，７８の変換率を変化させることによ
って、最終的に取り出す高調波レーザ光の出力が一定と
なるようにする。ω１は基本波、ω２は第２高調波、ω
３は第３高調波、ω４は第４高調波である。

【００９８】図１５に示す構成の波長変換装置を有する
レーザ装置としてもよい。

【００９９】また、パルスレーザ発振器を用いたＰＷＢ
加工により少なくとも一つの穴加工を行う際に、複数の
パルス光を照射することによって穴加工を行うレーザ加
工方法において、前記実施の形態を用いることにより、
パルス光のピーク出力を徐々に強くすることにより穴加
工を行うことができる。この場合、パルスレーザ発振器
が、炭酸ガスレーザ発振器、個体レーザ発振器である。

【０１００】

【発明の効果】この発明の請求項１記載のレーザ装置に
よれば、被加工物に照射するレーザ光の一部を分離する
光学素子と、分離されたレーザ光の強度分布を測定する
受光センサとを備えたので、加工対象へ照射されるレー
ザ光の強度分布を加工と同時に観測するという効果を有
する。

【０１０１】すなわち、個体レーザ装置からの出力鏡の
一部をＣＣＤ素子等の受光センサにレーザ光の一部を受
光させる事によって、個体レーザ装置からの出力光の強
度分布（モードプロフィール）を観測する機能を付加す
ることができる。このため、観測結果から加工物の加工
結果を予測、個体レーザ装置の発振条件の補正等が可能
な構成となる。

【０１０２】これにより、レーザ装置からの出力光の時
間的、空間的強度分布を観測する機能を付加することに
より、観測結果から加工物の加工結果を予測、個体レー
ザ装置の発振条件の補正等を可能なレーザ装置を提供す
ることにより、レーザ装置の安定を向上及び加工信頼性
を高めた個体レーザ装置が得られるという有効な効果が
得られる。

【０１０３】この発明の請求項２記載のレーザ装置によ
れば、非線形結晶を通過し高調波変換されなかった基本
波のレーザ光の強度分布を測定する受光センサを備えた
ので、非線形結晶によってレーザ光の波長変換を行う場
合、非線形結晶に入射する基本波の強度分布と非線形結
晶によって変換された高調波光の強度分布には相関関係
があるため非線形結晶において変換されなかった基本波
のレーザ光の強度分布を測定することにより非線形結晶
によって波長変換されたレーザ光の強度分布を等価的に
観測するという効果を有する。

【０１０４】この発明の請求項３記載のレーザ装置によ
れば、複数の非線形結晶を通過し高調波変換されなかっ
た基本波および第二高調波の少なくとも一方のレーザ光
の強度分布を測定する受光センサを備えたので、非線形
結晶によってレーザ光の波長変換を行う場合、非線形結
晶に入射する基本波または第二高調波の強度分布と非線
形結晶によって変換された第三高調波光の強度分布には
相関関係があるため非線形結晶において変換されなかっ
た基本波または第二高調波のレーザ光の強度分布を測定
することにより非線形結晶によって波長変換されたレー
ザ光の強度分布を等価的に観測するという効果を有す
る。

【０１０５】請求項４では、受光センサがＣＣＤ素子あ
るいは複数のフォトダイオードで構成されたフォトセン
サであるので、観測する強度分布の精度に最適な受光セ
ンサを用いることにより、最適な観測結果を得られると
いう効果を有する。

【０１０６】請求項５では、非線形結晶を用いて波長変
換を行う場合において、通常結晶の断面積に対して出射
光のスポット径が小さいため長時間使用すると結晶にダ
メージが発生し、レーザ出力の低下や結晶のダメージに
よって生じる基本波光或いは変換光による吸収によって
結晶の局所的な温度変化或いは変換効率の低下によって
結晶を通過するレーザ光の出力或いは強度分布が変化す
る。このため、受光センサからの信号および個体レーザ
発振器からの出力信号を受け、非線形結晶の基本波を受
光する位置を自動的に変化させる演算回路を備えたの
で、レーザ光の強度分布変化を常に観測することによっ
ていち早く非線形結晶の以上を検出する事によって、出
力低下だけでなく強度分布変化による加工品質の低下を
防止するために受光センサからの出力信号によって加工
品質が問題となるレベルになる前に非線形結晶の位置を
変化させることによって信頼性の高いレーザ装置を提供
するという効果が得られる。

【０１０７】請求項６では、個体レーザ発振器は複数の
半導体レーザ素子によって、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬ
Ｆ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄等のレーザ媒質を励起する構成であ
り、レーザ媒質内における励起強度分布は励起光の照射
強度により異なる。通常は一様な分布強度となるように
調整されるが、媒質の劣化、汚染、温度等の環境変化に
より、レーザ媒質の励起状態変化が生じた場合、レーザ
媒質から取り出されるレーザ光の出力及び強度分布に変
化が生じる。この強度分布及び出力変化を抑制するため
に、受光センサからの信号により、個々の半導体レーザ
素子への供給電流量を制御する演算回路を設けたので、
受光センサからのデータを基に個々の半導体レーザへの
供給電力量を変化させることによって、レーザ媒質の励
起状態を一定に保つことによって、レーザ光の強度分布
及び出力を初期状態に維持させるという効果が得られ
る。

【０１０８】請求項７では、個体レーザ発振器は半導体
レーザ素子と半導体レーザ素子を最適なビーム径に変換
するコリメートレンズとを備え、半導体レーザ素子によ
って、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄等
のレーザ媒質を励起する構成であり、レーザ媒質内にお
ける励起強度分布は励起光の照射強度により異なる。通
常は一様な分布強度となるように調整されるが、媒質の
劣化、汚染、温度等の環境変化によってレーザ媒質の励
起状態が変化した場合において、レーザ媒質から取り出
されるレーザ光の出力及び強度分布変化が生じる。この
出力及び強度分布の変化を抑制するために、受光センサ
から信号により、コリメートレンズの駆動を制御する演
算回路を設けたので、受光センサからのデータを基に個
々の励起用半導体レーザ光を集光するコリメートレンズ
を構成する光学レンズの間隔を変えることによって、コ
リメートレンズの合成焦点距離を変化させることによっ
て、個々の励起用半導体レーザ光のレーザ媒質へ供給さ
れる励起光出力密度を変化させることによって、発生す
るレーザ光の強度分布が一定となるように自動調整する
事により、安定した加工が実現できるレーザ加工装置を
提供するという効果が得られる。

【０１０９】この発明の請求項８記載の波長変換素子に
よれば、波長変換される基本波が入射する第一の結晶
は、第二高調波発生が可能な非臨界位相整合が最適とな
るようにカットされ、第二の結晶は、第一の結晶を通過
した基本波と第二高調波によって和周波の発生に最適な
位相角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の結晶
の入射面が熱拡散等によりオプティカルコンタクトによ
り接合されたので、非線形結晶を空間的に分離した構成
と比べ結晶温度を一括で管理することができるため構成
部品数を減らすことができ、かつ、調整及び振動等の外
乱に対する光軸ずれ等の原因を減らす事ができるという
効果が得られる。

【０１１０】この発明の請求項９記載の波長変換素子に
よれば、波長変換される基本波が入射する第一の結晶で
あるＬＢＯ結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位相
整合が最適となるようにカットされ、第二の結晶である
ＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、第一の結晶を通過
した基本波と第二高調波によって和周波の発生に最適な
位相角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の結晶
の入射面が熱拡散等によりオプティカルコンタクトによ
り接合されたので、非線形結晶を空間的に分離した構成
と比べ結晶温度を一括で管理することができるため構成
部品数を減らすことができ、かつ、調整及び振動等の外
乱に対する光軸ずれ等の原因を減らす事ができるという
効果が得られる。

【０１１１】この発明の請求項１０記載の波長変換素子
によれば、波長変換される基本波が入射する第一の結晶
であるＬＢＯ結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位
相整合が最適となるようにカットされ、第二の結晶であ
るＣＬＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、第一の結晶を通
過した第二高調波によって第四高調波の発生に最適な位
相角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の結晶の
入射面が熱拡散等によりオプティカルコンタクトにより
接合されたので、非線形結晶を空間的に分離した構成と
比べ結晶温度を一括で管理することができるため構成部
品数を減らすことができ、かつ、調整及び振動等の外乱
に対する光軸ずれ等の原因を減らす事ができるという効
果が得られる。

【０１１２】請求項１１では、第一の結晶と第二の結晶
の接合面に吸湿性の少ない材料からなる平板状の偏光光
学素子を挿入したので、第二の結晶に入射する不必要な
電界方向を有する波長の光を偏光光学素子により防止す
ることによって第二の結晶の温度安定性や破損及び不必
要な高調波の発生を防止可能な非線形素子を提供すると
いう効果が得られる。

【０１１３】請求項１２では、請求項８，９，１０また
は１１記載の波長変換素子と、波長変換の基本波となる
レーザビームを発生する基本波レーザとを備えたので、
第二の結晶に入射する不必要な電界方向を有する波長の
光を偏光光学素子により防止することによって第二の結
晶の温度安定性や破損及び不必要な高調波の発生を防止
することにより、レーザ装置に内蔵する波長選択素子の
構成数が少なくできると共に、加工対象物に照射される
レーザ光の単色性及び安定性を高めるという効果が得ら
れる。

【０１１４】この発明の請求項１３記載のレーザ発振器
によれば、音響光学Ｑスイッチング素子に印加するＲＦ
電源の供給電力波形を制御する機能を付加したので、音
響光学Ｑスイッチ素子は超音波パワーによって回折効率
が変化することを利用して意図的に音響光学素子を通過
する０次光（０次光を共振器の光軸として利用する場
合）の光量を制御する事によってレーザ発振器から出力
されるレーザ光のパルス幅又は１パルス内における時間
強度分布を任意に変化させることができるという効果が
得られる。

【０１１５】この発明の請求項１４記載のレーザ発振器
によれば、電気光学Ｑスイッチング素子に印加する電界
波形を制御する機能を付加したので、電気光学素子に印
加する電圧強度を任意に変化させることによって電気光
学素子を通過するレーザ光の偏光角が変化することを利
用して、レーザ発振器から出力されるレーザ光のパルス
幅又は１パルス内における時間強度分布を任意に変化さ
せることができるという効果が得られる。このように、
レーザ加工の品質を向上させる為にＱスイッチング素子
を用いた光波形制御可能なレーザ装置を提供することが
できる。

【０１１６】請求項１５では、請求項１３または１４記
載のＱスイッチングパルス個体レーザ発振器が、レーザ
光を分割する第１の光学鏡と、分割されたレーザ光を合
成する第２の光学鏡とを備え、第１の光学鏡と前記第２
の光学鏡の間にＱスイッチング素子を配置したので、レ
ーザ発振器から出力されたレーザ光を分割し、分割され
たレーザ光をＱスイッチング素子によってレーザ光の通
過を制御する事によって、最終的に合成されたレーザ光
の時間的な強度分布を変化させることによってレーザ加
工の精度及び応用範囲を向上させることができるレーザ
装置を提供するという効果が得られる。

【０１１７】請求項１６では、パルス発振指令から任意
の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるための
制御回路を設けたので、レーザ光の発振タイミングと外
部に設けたＱスイッチング素子を連携することによって
合成されたレーザ光の時間的な強度分布を精度良く変化
させることができるレーザ装置を提供するという効果が
得られる。

【０１１８】請求項１７では、請求項１３または１４記
載のＱスイッチングパルス個体レーザ発振器が、レーザ
光を分割する第１の光学鏡と、分割されたレーザ光を合
成する第２の光学鏡と、分割されたレーザ光の光軸上に
非線形結晶とを備え、少なくとも一方の光学鏡と非線形
結晶の間にＱスイッチング素子を配置したので、一つの
効果としては、レーザ発振器から出力されたレーザ光を
分割し、分割されたレーザ光をＱスイッチング素子によ
ってレーザ光の通過を制御する事によって、最終的に合
成されたレーザ光の時間的な強度分布を変化させること
によって、レーザ加工の精度及び応用範囲を向上させる
ことができるレーザ装置を提供するという効果が得られ
る。もう一つの効果としては、各々の分割されたレーザ
光の光軸上に配置する非線形結晶の構成を変えることに
より、異なった高調波を時間的に遅らせて加工対象に照
射する事によって、レーザ加工の精度及び応用範囲を向
上させることができるレーザ装置を提供するという効果
が得られる。

【０１１９】以上のようにレーザ発振器の内部あるいは
外部にＱスイッチング素子を配することにより、Ｑスイ
ッチング素子の動作制御を行うことにより、レーザ発振
器からの出力波形を高速に制御すること可能な構成とな
る。

【０１２０】請求項１８では、パルス発振指令から任意
の時間経過後にＱスイッチング素子を動作させるための
制御回路を設けたので、レーザ光の発振タイミングと外
部に設けたＱスイッチング素子を連携することによって
合成されたレーザ光の時間的な強度分布を精度良く、高
速に変化させることができるレーザ装置を提供するとい
う効果が得られる。この場合、微細加工時に生じる熱影
響によるレーザ加工の精度を緩和するためのレーザ装置
を提供することにより、熱影響による歪みの少ないレー
ザ加工装置を提供するという有効な効果が得られる。

【０１２１】請求項１９では、請求項１５，１６，１７
または１８記載のレーザ装置において、Ｑスイッチング
素子が音響光学素子であるので、請求項１３と同様の効
果が得られる。

【０１２２】請求項２０では、請求項１５，１６，１７
または１８記載のレーザ装置において、Ｑスイッチング
素子が電気光学素子であるので、請求項１４と同様の効
果が得られる。

【０１２３】請求項２１では、レーザ発振器から出力さ
れたレーザ光を分離合成する時、異なった経路を伝搬し
たパルスレーザ光のピーク位置のずれをレーザ発振器設
定パルス幅の２０％以内としたので、パルスレーザ光の
出力が安定する。

【０１２４】請求項２２では、レーザ発振器から出力さ
れるレーザ光の波長が、４００ｎｍ以下であるので、パ
ルスレーザ光の出力がさらに安定する。

【０１２５】この発明の請求項２３記載の波長変換装置
によれば、第二高調波を発生する高調波発生素子と、第
二高調波を入射させることにより第四高調波を発生させ
る別の高調波発生素子とを有し、二つの高調波発生素子
が同一の非線形結晶ユニットにより温度管理されるの
で、二つ以上の非線形結晶を用いる場合において非線形
結晶を一つの結晶ホルダに保持することによって、個々
の結晶ホルダ間の光軸調整を管理する必要が無くなると
共に振動等の外乱に対して堅牢な波長変換装置を提供す
るという効果が得られる。

【０１２６】この発明の請求項２４記載の波長変換装置
によれば、第二高調波を発生する高調波発生素子と、基
本波と第二高調波を入射させることにより和周波発生に
より第三高調波を発生させる別の高調波発生素子とを有
し、二つの高調波発生素子が同一の非線形結晶ユニット
により温度管理されるので、二つ以上の非線形結晶を用
いる場合において非線形結晶を一つの結晶ホルダに保持
することによって、個々の結晶ホルダ間の光軸調整を管
理する必要が無くなると共に振動等の外乱に対して堅牢
な波長変換装置を提供出来るという効果が得られる。

【０１２７】以上のように、レーザ発振器に使用する高
調波発生非線形素子の温度、角度管理が容易な構成とな
る。

【０１２８】請求項２５では、同一の非線形結晶ユニッ
トにより保持される二つの高調波発生素子の温度が同一
温度となるように制御するので、一つの温調ヒータによ
って温度管理することによって、構成部品数を減らすこ
とによって信頼性の高い波長変換装置を提供できるとい
う効果が得られる。

【０１２９】請求項２６では、二つの高調波発生素子の
個々の非線形結晶を保持する非線形結晶ユニットホルダ
が個々の非線形結晶毎に異なった熱伝導率を有する材質
によって形成されたので、一つの温調ヒータからの熱供
給量を非線形ユニットホルダによって変化させることに
よって異なった最適温度を有する個々の非線形結晶の温
度を最適値に維持することが出来るという効果が得られ
る。

【０１３０】請求項２７では、一方の高調波発生素子
が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発
生素子がＬＢＯ結晶あるいはＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣ
ａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＧｄＣＯＢ）とＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ
₃）₃（ＹＣＯＢ）の個融体）であるので、個々の結晶
ホルダ間の光軸調整を管理する必要が無くなると共に振
動等の外乱に対して堅牢な波長変換装置を提供出来ると
いう効果が得られる。

【０１３１】請求項２８では、一方の高調波発生素子
が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発
生素子がＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）あるいはＣＬ
ＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）であるので、個々の結晶
ホルダ間の光軸調整を管理する必要が無くなると共に振
動等の外乱に対して堅牢な波長変換装置を提供出来ると
いう効果が得られる。

【０１３２】請求項２９では、一方の高調波発生素子
が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発
生素子がＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）を波長変換
素子の非線形結晶として用い、前記非線形結晶の温度を
およそ１４８℃に制御するので、第二高調波発生をＬＢ
Ｏ結晶において非臨界位相整合によって行うことが出
来、他方の高調波発生素子であるＣＬＢＯ結晶の吸湿に
よるＣＬＢＯ結晶の特性変化を抑制することができると
いう効果が得られる。

【０１３３】請求項３０では、一方の高調波発生素子
が、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発
生素子ＢがＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）
₃（ＧｄＣＯＢ）、ＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯ
Ｂ））を波長変換素子の非線形結晶として用い、前記非
線形結晶の温度をおよそ１５０℃に制御するので、第二
高調波発生素子としてＬＢＯ結晶を非臨界位相整合で使
用し、第三高調波発生素子としてＧｄＣＯＢ結晶（Ｇｄ
Ｃａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＧｄＣＯＢ））とＹＣＯＢ結晶
（ＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯＢ））の比率をＬＢ
Ｏ結晶とほぼ同一温度において非臨界位相整合可能な個
溶体結晶としたＧｄＹＣＯＢ結晶を使用する事により、
ウォークオフの発生しない波長変換装置を提供すること
ができるという効果を有する。また、他方の高調波発生
素子ＢであるＧｄＹＣＯＢ結晶の吸湿によるＣＬＢＯ結
晶の特性変化を抑制することができるという効果が得ら
れる。

【０１３４】請求項３１では、請求項２３，２４，２
５，２６，２７または２８記載の波長変換装置を用いて
波長変換を行うので、安定した波長変換レーザ装置を提
供するという効果が得られる。

【０１３５】この発明の請求項３２記載の波長変換装置
によれば、非線形結晶に入射するレーザ光の偏光角を変
化させる電気光学素子と、変換された高調波レーザ光の
出力を測定するパワーメータと、パワーメータの出力値
を検出して電気光学素子に印加する電圧を変化させる出
力制御回路とを備えたので、非線形結晶は使用している
うちに結晶にダメージが生じ徐々に出力が低下するとい
う現象が発生するが、電気光学素子に印可する電圧を制
御することによって非線形結晶の変換効率を変化させる
ことによって、パワーメータの出力が一定となる様に電
気光学素子への印加電圧を制御することによって、結晶
の状態に関係なく安定した高調波レーザ出力を提供する
波長変換装置を提供できるという効果が得られる。

【０１３６】請求項３３では、請求項３２記載の波長変
換装置を用いて波長変換を行うので、安定した高調波光
を出力できるレーザ装置を提供できるという効果が得ら
れる。

【０１３７】この発明の請求項３４記載のレーザ加工方
法によれば、ＰＷＢ加工を行う場合通常２発以上のパル
ス光を照射する事によって穴加工を実現する加工装置に
おいて、加工表面が１発目のパルス光により掘られる事
により、２発目以降のレーザ光の加工ワーク面における
レーザ出力密度が低下する事によって生じる、穴加工の
断面形状がレーザ光の照射面と反対面において穴加工径
が異なることを防止する必要がある。このため、パルス
レーザ発振器を用いたＰＷＢ加工により少なくとも一つ
の穴加工を行う際に、複数のパルス光を照射することに
よって穴加工を行うレーザ加工方法であって、パルス光
のピーク出力を徐々に強くすることにより穴加工を行う
ので、２発目以降のパルス光のピーク出力を徐々に高く
する事によって加工対象レーザ照射部の出力密度を最適
値に保つ事によってレーザ光照射面と反射面における穴
径寸法をおよそ同径状に加工できるという効果が得られ
る。

【０１３８】請求項３５では、パルスレーザ発振器が、
炭酸ガスレーザ発振器である構成において請求項３４の
効果が得られる。

【０１３９】請求項３６では、パルスレーザ発振器が、
個体レーザ発振器である構成において請求項３４の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態による受光センサ
を有するレーザ装置を示す構成図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態による受光センサ
を有する第二高調波発生レーザ装置の構成図である。

【図３】この発明の第３の実施の形態による受光センサ
を有する和周波発生レーザ装置の構成図である。

【図４】この発明の第５の実施の形態による非線形結晶
照射位置を自動的に移動するレーザ装置の構成図であ
る。

【図５】この発明の第６の実施の形態による励起用半導
体レーザの出力調整機能を有するレーザ装置の構成図で
ある。

【図６】この発明の第７の実施の形態による励起用レー
ザ光をレーザ媒質に集光するコリメートレンズの焦点位
置を可変する機能を有するレーザ装置の構成図である。

【図７】この発明の第８の実施の形態による非線形結晶
素子の概要図である。

【図８】この発明の第１０の実施の形態による非線形結
晶素子の概要図である。

【図９】この発明の第１１の実施の形態によるレーザ光
を時間的に強度変化させる機能を有するレーザ装置の構
成図である。

【図１０】この発明の第１２の実施の形態によるレーザ
光を時間的に強度変化させる機能を有するレーザ装置の
構成図である。

【図１１】レーザ光を分割合成する場合のパルス波形の
合成例を表す図である。

【図１２】この発明の第１３の実施の形態によるレーザ
光を時間的に強度変化させる機能を有するレーザ装置の
構成図である。

【図１３】この発明の第１３の実施の形態による高調波
発生装置の構成図である。

【図１４】この発明の第１４の実施の形態による非線形
結晶ユニットの断面図である。

【図１５】この発明の第１８の実施の形態による出力補
正波長変換装置の構成図である。

【符号の説明】

１レーザ発振器２レーザ電源３受光センサ４被加工物５集光レンズ６非線形結晶７第一の集光レンズ８第一の非線形結晶９第二の集光レンズ１０第二の非線形結晶１１可動結晶ホルダ１２結晶ホルダ制御演算回路１３半導体レーザ駆動電源１４演算装置１５演算装置１６励起用半導体レーザ１７コリメータレンズ１８レンズ駆動制御装置１９ダイクロイックミラー２０ビームスピリッタ３０第一の非線形結晶３１第二の非線形結晶３２オプティカルコンタクト３３偏光素子３４オプティカルコンタクト４０励起用半導体レーザ４１励起光集光レンズ４２全反射鏡４３レーザ媒質４４偏光素子４５Ｑスイッチング素子４６出力鏡４７ダンパ４８Ｑスイッチング素子駆動電源４９Ｑスイッチング素子５０Ｑスイッチング素子駆動電源５１Ｑスイッチングパルスレーザ発振器５３全反射鏡５５合成鏡５６集光レンズ５７集光レンズ５８第一の非線形結晶５９第二の非線形結晶６０外部共振器鏡６１外部共振器鏡６２高調波発生装置６３光波形６４光波形６５非線形結晶ユニットベース６６断熱材６７温調ヒータ６８非線形結晶ユニットホルダ６９高調波発生結晶７０高調波発生結晶７１整形光学素子７２ＥＯＭ駆動電源７３電気光学素子７４出力制御回路７５第一の整形光学素子７６第二の整形光学素子７７第一の非線形素子７８第二の非線形素子７９波長選択光学素子８０パワーメータ８１ビームスピリッタ８２非線形結晶ユニットホルダ８３整形光学素子ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 3/136 Ｈ０１Ｓ 3/136 Ｆターム(参考） 2K002 AA04 AB12 CA02 EB15 4E068 AF00 CA02 CA03 DA11 5F072 AB02 AB20 HH01 HH02 HH06 HH07 JJ05 KK18 PP07 QQ01 QQ02 SS06 YY06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】個体レーザ発振器により被加工物にレー
ザ光を照射するレーザ装置であって、被加工物に照射す
るレーザ光の一部を分離する光学素子と、分離されたレ
ーザ光の強度分布を測定する受光センサとを備えたレー
ザ装置。
【請求項２】個体レーザ発振器と波長変換素子である
非線形結晶により第二高調波のレーザ光を発生させ、こ
のレーザ光を被加工物に照射するレーザ装置であって、
前記非線形結晶を通過し高調波変換されなかった基本波
のレーザ光の強度分布を測定する受光センサを備えたレ
ーザ装置。
【請求項３】個体レーザ発振器と波長変換素子である
複数の非線形結晶により和周波のレーザ光を発生させ、
このレーザ光を被加工物に照射するレーザ装置であっ
て、前記複数の非線形結晶を通過し高調波変換されなか
った基本波および第二高調波の少なくとも一方のレーザ
光の強度分布を測定する受光センサを備えたレーザ装
置。
【請求項４】受光センサがＣＣＤ素子あるいは複数の
フォトダイオードで構成されたフォトセンサである請求
項１，２または３記載のレーザ装置。
【請求項５】受光センサからの信号および個体レーザ
発振器からの出力信号を受け、非線形結晶の基本波を受
光する位置を自動的に変化させる演算回路を備えた請求
項２または３記載のレーザ装置。
【請求項６】個体レーザ発振器は複数の半導体レーザ
素子によってレーザ媒質を励起する構成であり、受光セ
ンサからの信号により、個々の前記半導体レーザ素子へ
の供給電流量を制御する演算回路を設けた請求項１記載
のレーザ装置。
【請求項７】個体レーザ発振器は半導体レーザ素子と
半導体レーザ素子を最適なビーム径に変換するコリメー
トレンズとを備え、前記半導体レーザ素子によってレー
ザ媒質を励起する構成であり、受光センサから信号によ
り、前記コリメートレンズの駆動を制御する演算回路を
設けた請求項１記載のレーザ装置。
【請求項８】波長変換の基本波となるレーザビームの
波長を変換する非線形結晶として異なった結晶カット角
を有する二つのＬＢＯ結晶を備え、波長変換される基本
波が入射する第一の結晶は、第二高調波発生が可能な非
臨界位相整合が最適となるようにカットされ、第二の結
晶は、前記第一の結晶を通過した基本波と第二高調波に
よって和周波の発生に最適な位相角にカットされ、第一
の結晶の出射面と第二の結晶の入射面がオプティカルコ
ンタクトにより接合されたことを特徴とする波長変換素
子。
【請求項９】波長変換の基本波となるレーザビームの
波長を変換する非線形結晶として異なったＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）とＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ ₆Ｏ₁₀）
あるいはＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）を備え、波長
変換される基本波が入射する第一の結晶である前記ＬＢ
Ｏ結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位相整合が最
適となるようにカットされ、第二の結晶である前記ＣＬ
ＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、前記第一の結晶を通過
した基本波と第二高調波によって和周波の発生に最適な
位相角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の結晶
の入射面がオプティカルコンタクトにより接合されたこ
とを特徴とする波長変換素子。
【請求項１０】波長変換の基本波となるレーザビーム
の波長を変換する非線形結晶として異なったＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）とＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）
あるいはＢＢＯ結晶（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）を備え、波長
変換される基本波が入射する第一の結晶である前記ＬＢ
Ｏ結晶は、第二高調波発生が可能な非臨界位相整合が最
適となるようにカットされ、第二の結晶である前記ＣＬ
ＢＯ結晶あるいはＢＢＯ結晶は、前記第一の結晶を通過
した第二高調波によって第四高調波の発生に最適な位相
角にカットされ、第一の結晶の出射面と第二の結晶の入
射面がオプティカルコンタクトにより接合されたことを
特徴とする波長変換素子。
【請求項１１】第一の結晶と第二の結晶の接合面に吸
湿性の少ない材料からなる平板状の偏光光学素子を挿入
した請求項８，９または１０記載の波長変換素子。
【請求項１２】請求項８，９，１０または１１記載の
波長変換素子と、波長変換の基本波となるレーザビーム
を発生する基本波レーザとを備えたレーザ装置。
【請求項１３】音響光学Ｑスイッチング素子を用いて
パルス光を発生させるレーザ発振器であって、音響光学
Ｑスイッチング素子に印加するＲＦ電源の供給電力波形
を制御する機能を付加したことを特徴とするレーザ発振
器。
【請求項１４】電気光学Ｑスイッチング素子を用いて
パルス光を発生させる偏光パルスレーザ発振器であっ
て、電気光学Ｑスイッチング素子に印加する電界波形を
制御する機能を付加したことを特徴とするレーザ発振
器。
【請求項１５】請求項１３または１４記載のＱスイッ
チングパルス個体レーザ発振器と、レーザ光を分割する
第１の光学鏡と、分割されたレーザ光を合成する第２の
光学鏡とを備え、分割されたレーザ光の少なくとも一方
の経路の前記第１の光学鏡と前記第２の光学鏡の間にＱ
スイッチング素子を配置したことを特徴とするレーザ装
置。
【請求項１６】パルス発振指令から任意の時間経過後
にＱスイッチング素子を動作させるための制御回路を設
けた請求項１５記載のレーザ装置。
【請求項１７】請求項１３または１４記載のＱスイッ
チングパルス個体レーザ発振器と、レーザ光を分割する
第１の光学鏡と、分割されたレーザ光を合成する第２の
光学鏡と、分割されたレーザ光の光軸上に非線形結晶と
を備え、分割されたレーザ光の少なくとも一方の経路の
前記第１の光学鏡と前記非線形結晶の間にＱスイッチン
グ素子を配置したことを特徴とするレーザ装置。
【請求項１８】パルス発振指令から任意の時間経過後
にＱスイッチング素子を動作させるための制御回路を設
けた請求項１７記載のレーザ装置。
【請求項１９】Ｑスイッチング素子が音響光学素子で
ある請求項１５，１６，１７または１８記載のレーザ装
置。
【請求項２０】Ｑスイッチング素子が電気光学素子で
ある請求項１５，１６，１７または１８記載のレーザ装
置。
【請求項２１】レーザ発振器から出力されたレーザ光
を分離合成する時、異なった経路を伝搬したパルスレー
ザ光のピーク位置のずれをレーザ発振器設定パルス幅の
２０％以内とした請求項１６または１８記載のレーザ装
置。
【請求項２２】レーザ発振器から出力されるレーザ光
の波長が、４００ｎｍ以下である請求項２１記載のレー
ザ装置。
【請求項２３】レーザ発振器から出力されるレーザ光
を基本波として非線形結晶である高調波発生素子を用い
て波長変換を行う波長変換装置であって、第二高調波を
発生する高調波発生素子と、第二高調波を入射させるこ
とにより第四高調波を発生させる別の高調波発生素子と
を有し、前記二つの高調波発生素子が同一の非線形結晶
ユニットにより温度管理されることを特徴とする波長変
換装置。
【請求項２４】レーザ発振器から出力されるレーザ光
を基本波として非線形結晶である高調波発生素子を用い
て波長変換を行う波長変換装置であって、第二高調波を
発生する高調波発生素子と、基本波と第二高調波を入射
させることにより和周波発生により第三高調波を発生さ
せる別の高調波発生素子とを有し、前記二つの高調波発
生素子が同一の非線形結晶ユニットにより温度管理され
ることを特徴とする波長変換装置。
【請求項２５】同一の非線形結晶ユニットにより保持
される二つの高調波発生素子の温度が同一温度となるよ
うに制御する請求項２３または２４記載の波長変換装
置。
【請求項２６】二つの高調波発生素子の個々の非線形
結晶を保持する非線形結晶ユニットホルダが前記個々の
非線形結晶毎に異なった熱伝導率を有する材質によって
形成された請求項２３または２４記載の波長変換装置。
【請求項２７】一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＬＢＯ
結晶あるいはＧｄＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（Ｂ
Ｏ₃）₃（ＧｄＣＯＢ）とＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｙ
ＣＯＢ）の個融体）である請求項２３または２４記載の
波長変換装置。
【請求項２８】一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＢＢＯ
結晶（β−ＢａＢ₂Ｏ₄）あるいはＣＬＢＯ結晶（Ｃｓ
ＬｉＢ₆Ｏ₁₀）である請求項２３または２４記載の波長
変換装置。
【請求項２９】一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子がＣＬＢ
Ｏ結晶（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）を波長変換素子の非線形結
晶として用い、前記非線形結晶の温度をおよそ１４８℃
に制御する請求項２５記載の波長変換装置。
【請求項３０】一方の高調波発生素子が、ＬＢＯ結晶
（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶、他方の高調波発生素子ＢがＧｄ
ＹＣＯＢ結晶（ＧｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＧｄＣＯ
Ｂ）、ＹＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（ＹＣＯＢ））を波長変
換素子の非線形結晶として用い、前記非線形結晶の温度
をおよそ１５０℃に制御する請求項２５記載の波長変換
装置。
【請求項３１】請求項２３，２４，２５，２６，２７
または２８記載の波長変換装置を用いて波長変換を行う
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３２】高調波発生素子である非線形結晶を用
いたレーザ発振器から出力される直線偏光された基本波
であるレーザ光を波長変換する波長変換装置であって、
前記非線形結晶に入射するレーザ光の偏光角を変化させ
る電気光学素子と、変換された高調波レーザ光の出力を
測定するパワーメータと、前記パワーメータの出力値を
検出して前記電気光学素子に印加する電圧を変化させる
出力制御回路とを備えた波長変換装置。
【請求項３３】請求項３２記載の波長変換装置を用い
て波長変換を行うことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３４】パルスレーザ発振器を用いたＰＷＢ加
工により少なくとも一つの穴加工を行う際に、複数のパ
ルス光を照射することによって穴加工を行うレーザ加工
方法であって、パルス光のピーク出力を徐々に強くする
ことにより穴加工を行うことを特徴とするレーザ加工方
法。
【請求項３５】パルスレーザ発振器が、炭酸ガスレー
ザ発振器である請求項３４記載のレーザ加工方法。
【請求項３６】パルスレーザ発振器が、個体レーザ発
振器である請求項３４記載のレーザ加工方法。