JPH0750442A - 加工用レーザ装置 - Google Patents
加工用レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0750442A JPH0750442A JP19480293A JP19480293A JPH0750442A JP H0750442 A JPH0750442 A JP H0750442A JP 19480293 A JP19480293 A JP 19480293A JP 19480293 A JP19480293 A JP 19480293A JP H0750442 A JPH0750442 A JP H0750442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser device
- processing
- angle
- nonlinear optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的短波長のレーザ光で均一な加工面を得
るレーザ加工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を短
波長に変換することによって得ることを可能にした加工
用レーザ装置を提供する。 【構成】 非線形光学結晶８，１０として位相整合の許
容入射角の大きいものを用い、かつ、この非線形光学結
晶の位相整合許容入射角の範囲内において、基本波レー
ザ装置の出力鏡２から出射される基本波レーザ光のビー
ム発散角を大きく設定することにより、波長変換効率を
比較的高く維持しつつマルチモードの加工用レーザ光を
得る。
るレーザ加工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を短
波長に変換することによって得ることを可能にした加工
用レーザ装置を提供する。 【構成】 非線形光学結晶８，１０として位相整合の許
容入射角の大きいものを用い、かつ、この非線形光学結
晶の位相整合許容入射角の範囲内において、基本波レー
ザ装置の出力鏡２から出射される基本波レーザ光のビー
ム発散角を大きく設定することにより、波長変換効率を
比較的高く維持しつつマルチモードの加工用レーザ光を
得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に比較的短波長のレ
ーザ光で均一な加工面を得るレーザ加工に用いるレーザ
光を、基本波レーザ光を短波長に変換することによって
得ることを可能にした加工用レーザ装置に関する。
ーザ光で均一な加工面を得るレーザ加工に用いるレーザ
光を、基本波レーザ光を短波長に変換することによって
得ることを可能にした加工用レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＩＣ回路表面に形成された樹脂
薄膜をＩＣ回路等を損傷することなく正確に所定の領域
のみを除去する方法として、紫外領域あるいはその近傍
の比較的短波長のレーザ光を用いてレーザ加工によって
行なう方法が提案されている。このように、短波長のレ
ーザ光を用いたレーザ加工は、加工対象たる樹脂等に紫
外光等の短波長のレーザ光を照射することによって、そ
の照射した領域のみの化学結合状態（ボンド）を光化学
反応により瞬時に破壊した後、わずかな熱エネルギーに
よってそのボンドが破壊された部分を速やかに除去す
る。このため、加工対象物に熱的損傷を与えるおそれが
著しく小さく、したがって、また、照射した部分のみを
正確に除去でき、さらには、短波長であることから薄膜
の厚さ方向の一部に限って照射することができ、薄膜の
精密な加工も可能である等の種々の特徴を有しているの
で、近年、様々な分野でその応用が検討されている。
薄膜をＩＣ回路等を損傷することなく正確に所定の領域
のみを除去する方法として、紫外領域あるいはその近傍
の比較的短波長のレーザ光を用いてレーザ加工によって
行なう方法が提案されている。このように、短波長のレ
ーザ光を用いたレーザ加工は、加工対象たる樹脂等に紫
外光等の短波長のレーザ光を照射することによって、そ
の照射した領域のみの化学結合状態（ボンド）を光化学
反応により瞬時に破壊した後、わずかな熱エネルギーに
よってそのボンドが破壊された部分を速やかに除去す
る。このため、加工対象物に熱的損傷を与えるおそれが
著しく小さく、したがって、また、照射した部分のみを
正確に除去でき、さらには、短波長であることから薄膜
の厚さ方向の一部に限って照射することができ、薄膜の
精密な加工も可能である等の種々の特徴を有しているの
で、近年、様々な分野でその応用が検討されている。
【０００３】ところで、レーザ加工に利用可能な高い出
力を有する短波長のレーザ光を発生できるレーザ発振器
としては、例えば、エキシマレーザがあるが、装置が大
型・高価であるのでその応用も未だ限られている。
力を有する短波長のレーザ光を発生できるレーザ発振器
としては、例えば、エキシマレーザがあるが、装置が大
型・高価であるのでその応用も未だ限られている。
【０００４】比較的容易に短波長のレーザ光を得る方法
としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長約１０６
４ｎｍ）を基本波とし、第１の波長変換用非線形光学結
晶によって基本波（波長約１０６４ｎｍ）から第２高調
波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、この第２高調波か
ら第２の波長変換用非線形光学結晶によって第４高調波
（波長約２６６ｎｍ）を発生させる方法がある。
としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長約１０６
４ｎｍ）を基本波とし、第１の波長変換用非線形光学結
晶によって基本波（波長約１０６４ｎｍ）から第２高調
波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、この第２高調波か
ら第２の波長変換用非線形光学結晶によって第４高調波
（波長約２６６ｎｍ）を発生させる方法がある。
【０００５】また、例えば、第１の波長変換用非線形光
学結晶によって基本波（波長約１０６４ｎｍ）から第２
高調波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、次に、第２の
波長変換用非線形光学結晶によって第２高調波と基本波
とから第３高調波（波長約３５５ｎｍ）を和周波発生
し、さらに第３の波長変換用非線形光学結晶によって、
第３高調波と基本波とから第４高調波（波長約２６６ｎ
ｍ）を和周波発生させる方法がある（特開平４−１１１
４８４号公報参照）。
学結晶によって基本波（波長約１０６４ｎｍ）から第２
高調波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、次に、第２の
波長変換用非線形光学結晶によって第２高調波と基本波
とから第３高調波（波長約３５５ｎｍ）を和周波発生
し、さらに第３の波長変換用非線形光学結晶によって、
第３高調波と基本波とから第４高調波（波長約２６６ｎ
ｍ）を和周波発生させる方法がある（特開平４−１１１
４８４号公報参照）。
【０００６】上述の従来の方法は、いずれもより高い波
長変換効率を得るために、基本波を発生するレーザ装置
は、出来るだけ少ないビーム広がり角、つまりできるだ
け基本モード（シングルモード）に近いレーザ発振が得
られるように考慮されていた。基本モードに近いレーザ
光は干渉性が高く、また波長変換した高調波も干渉性が
高い。通常、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波のような
干渉性の高いレーザ光は、被加工物表面上の１点に集光
することで穴加工をおこない、また集光点を走査するこ
とで線または面加工に用いられている。
長変換効率を得るために、基本波を発生するレーザ装置
は、出来るだけ少ないビーム広がり角、つまりできるだ
け基本モード（シングルモード）に近いレーザ発振が得
られるように考慮されていた。基本モードに近いレーザ
光は干渉性が高く、また波長変換した高調波も干渉性が
高い。通常、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波のような
干渉性の高いレーザ光は、被加工物表面上の１点に集光
することで穴加工をおこない、また集光点を走査するこ
とで線または面加工に用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、通常のＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波のように干渉性の高いレ
ーザ光と結像型の光学系を組み合わせて加工すると、干
渉効果が高いために被加工物表面には凹凸状の加工痕が
残ってしまうという問題がある。被加工物表面での凹凸
状の加工痕の発生を避けるためには、干渉性の低いレー
ザ光、つまり横モード数の多いレーザ光が必要である。
ｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波のように干渉性の高いレ
ーザ光と結像型の光学系を組み合わせて加工すると、干
渉効果が高いために被加工物表面には凹凸状の加工痕が
残ってしまうという問題がある。被加工物表面での凹凸
状の加工痕の発生を避けるためには、干渉性の低いレー
ザ光、つまり横モード数の多いレーザ光が必要である。
【０００８】しかしながら、例えば、上述のＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザのように、紫外光を発生するには波長変換する
ことが前提となるレーザでは、単に、レーザの横モード
を増やして干渉性を下げてしまっては、こんどは波長変
換が難しくなるという問題があった。
Ｇレーザのように、紫外光を発生するには波長変換する
ことが前提となるレーザでは、単に、レーザの横モード
を増やして干渉性を下げてしまっては、こんどは波長変
換が難しくなるという問題があった。
【０００９】本発明は上述の背景のもとでなされたもの
であり、特に比較的短波長のレーザ光で均一な加工面を
得るレーザ加工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を
短波長に変換することによって比較的簡単に得ることを
可能にした加工用レーザ装置を提供することを目的とし
たものである。
であり、特に比較的短波長のレーザ光で均一な加工面を
得るレーザ加工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を
短波長に変換することによって比較的簡単に得ることを
可能にした加工用レーザ装置を提供することを目的とし
たものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかる加工用レーザ装置は、 （構成１） 基本波レーザ光を発生する基本波レーザ装
置と、前記基本波レーザ光の波長を短波長に変換して出
射する非線形光学結晶とを有し、前記非線形光学結晶と
して位相整合の許容入射角の大きいものを用い、前記非
線形光学結晶の位相整合許容入射角の範囲内において、
前記基本波レーザ装置から出射される基本波レーザ光の
ビーム発散角を大きく設定することによりマルチモード
の加工用レーザ光を得ることを特徴とした構成とし、こ
の構成１の態様として、 （構成２） 構成１の加工用レーザ装置において、前記
基本波レーザ装置から出射する基本波レーザ光のビーム
発散角が、該基本波レーザ光のビーム径と広がり角（半
角）との積が縦又は横方向において２０ｍｍ・ｍｒａｄ
以上になるように前記基本波レーザ装置の発振条件を設
定したことを特徴とする構成とし、また、この構成１又
は２の態様として、 （構成３） 構成１又は２の加工用レーザ装置におい
て、前記基本波レーザ装置として、共振器内に一次拡大
光学系としてシリンドリカルレンズ又はアナモルフィッ
クプリズムを設けてこれらの光学条件を選定することに
より、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レー
ザ光のビーム発散角を所定の角度に設定するようにした
レーザ発振器又はレーザ増幅器を用いたことを特徴とす
る構成、及び、 （構成４） 構成１又は２の加工用レーザ装置におい
て、前記基本波レーザ装置として、出射開口部の縦横比
が１：２以上のレーザ媒体を用いたレーザ発振器又はレ
ーザ増幅器を用いたことを特徴とする構成とし、，さら
に、構成４の態様として、 （構成５） 構成４の加工用レーザ装置において、前記
レーザ媒体として、スラブ型レーザ媒体を用いたことを
特徴とする構成とし、構成１ないし５のいずれかの態様
として、 （構成６） 構成１ないし５のいずれかの加工用レーザ
装置において、前記非線形光学結晶として、前記基本波
レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合の非線
形光学結晶及び第４高調波光を発生する温度位相整合の
非線形光学結晶を用いたことを特徴とする構成とし、こ
の構成６の態様として、 （構成７） 構成６の加工用レーザ装置において、前記
基本波レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合
の非線形光学結晶としてＬＢＯ結晶又はＫＴＰ結晶を用
い、第４高調波光を発生する温度位相整合の非線形光学
結晶としてＤＫＤＰ結晶を用いたことを特徴とする構成
とし、また、構成１ないし５のいずれかの態様として、 （構成８） 構成１ないし５のいずれかの加工用レーザ
装置において、前記非線形光学結晶として、前記基本波
レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合の非線
形光学結晶及び第３高調波光を発生する角度位相整合の
非線形光学結晶を用いたことを特徴とする構成とし、さ
らに、構成８の態様として、 （構成９） 構成８の加工用レーザ装置において、前記
第２高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学結晶
及び第３高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学
結晶としてて共にＬＢＯ結晶を用いたことを特徴とする
構成とし、そして、構成１ないし９のいずれかの態様と
して、 （１０） 構成１ないし９のいずれかの加工用レーザ装
置において、前記レーザ装置として、Ｎｄ・ＹＡＧレー
ザ媒体を用いたレーザ発振器又はレーザ増幅器を用いた
ことを特徴とする構成としたものである。
めに本発明にかかる加工用レーザ装置は、 （構成１） 基本波レーザ光を発生する基本波レーザ装
置と、前記基本波レーザ光の波長を短波長に変換して出
射する非線形光学結晶とを有し、前記非線形光学結晶と
して位相整合の許容入射角の大きいものを用い、前記非
線形光学結晶の位相整合許容入射角の範囲内において、
前記基本波レーザ装置から出射される基本波レーザ光の
ビーム発散角を大きく設定することによりマルチモード
の加工用レーザ光を得ることを特徴とした構成とし、こ
の構成１の態様として、 （構成２） 構成１の加工用レーザ装置において、前記
基本波レーザ装置から出射する基本波レーザ光のビーム
発散角が、該基本波レーザ光のビーム径と広がり角（半
角）との積が縦又は横方向において２０ｍｍ・ｍｒａｄ
以上になるように前記基本波レーザ装置の発振条件を設
定したことを特徴とする構成とし、また、この構成１又
は２の態様として、 （構成３） 構成１又は２の加工用レーザ装置におい
て、前記基本波レーザ装置として、共振器内に一次拡大
光学系としてシリンドリカルレンズ又はアナモルフィッ
クプリズムを設けてこれらの光学条件を選定することに
より、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レー
ザ光のビーム発散角を所定の角度に設定するようにした
レーザ発振器又はレーザ増幅器を用いたことを特徴とす
る構成、及び、 （構成４） 構成１又は２の加工用レーザ装置におい
て、前記基本波レーザ装置として、出射開口部の縦横比
が１：２以上のレーザ媒体を用いたレーザ発振器又はレ
ーザ増幅器を用いたことを特徴とする構成とし、，さら
に、構成４の態様として、 （構成５） 構成４の加工用レーザ装置において、前記
レーザ媒体として、スラブ型レーザ媒体を用いたことを
特徴とする構成とし、構成１ないし５のいずれかの態様
として、 （構成６） 構成１ないし５のいずれかの加工用レーザ
装置において、前記非線形光学結晶として、前記基本波
レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合の非線
形光学結晶及び第４高調波光を発生する温度位相整合の
非線形光学結晶を用いたことを特徴とする構成とし、こ
の構成６の態様として、 （構成７） 構成６の加工用レーザ装置において、前記
基本波レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合
の非線形光学結晶としてＬＢＯ結晶又はＫＴＰ結晶を用
い、第４高調波光を発生する温度位相整合の非線形光学
結晶としてＤＫＤＰ結晶を用いたことを特徴とする構成
とし、また、構成１ないし５のいずれかの態様として、 （構成８） 構成１ないし５のいずれかの加工用レーザ
装置において、前記非線形光学結晶として、前記基本波
レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相整合の非線
形光学結晶及び第３高調波光を発生する角度位相整合の
非線形光学結晶を用いたことを特徴とする構成とし、さ
らに、構成８の態様として、 （構成９） 構成８の加工用レーザ装置において、前記
第２高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学結晶
及び第３高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学
結晶としてて共にＬＢＯ結晶を用いたことを特徴とする
構成とし、そして、構成１ないし９のいずれかの態様と
して、 （１０） 構成１ないし９のいずれかの加工用レーザ装
置において、前記レーザ装置として、Ｎｄ・ＹＡＧレー
ザ媒体を用いたレーザ発振器又はレーザ増幅器を用いた
ことを特徴とする構成としたものである。
【００１１】
【作用】上述の構成１によれば、非線形光学結晶として
位相整合の許容入射角の大きいものを用い、かつ、前記
非線形光学結晶の位相整合許容入射角の範囲内におい
て、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レーザ
光のビーム発散角を大きく設定することにより、波長変
換効率を比較的高く維持しつつマルチモードの加工用レ
ーザ光を得ることが可能となった。これにより、比較的
短波長のレーザ光で均一な加工面を得るレーザ加工に用
いるレーザ光を、基本波レーザ光を短波長に変換するこ
とによって極めて容易に得ることが可能になった。
位相整合の許容入射角の大きいものを用い、かつ、前記
非線形光学結晶の位相整合許容入射角の範囲内におい
て、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レーザ
光のビーム発散角を大きく設定することにより、波長変
換効率を比較的高く維持しつつマルチモードの加工用レ
ーザ光を得ることが可能となった。これにより、比較的
短波長のレーザ光で均一な加工面を得るレーザ加工に用
いるレーザ光を、基本波レーザ光を短波長に変換するこ
とによって極めて容易に得ることが可能になった。
【００１２】この場合、構成２の程度にビーム発散角を
設定することによって、容易に入手できる非線形光学結
晶を用いることが可能となる。
設定することによって、容易に入手できる非線形光学結
晶を用いることが可能となる。
【００１３】また、構成３ないし５によれば、基本波レ
ーザ光のビーム発散角を容易に所望の角度に設定するこ
とできる。
ーザ光のビーム発散角を容易に所望の角度に設定するこ
とできる。
【００１４】構成６ないし９によれば、基本波レーザ光
の第２ないし第４高調波光を得ることができる。
の第２ないし第４高調波光を得ることができる。
【００１５】構成１０によれば、必要十分な出力を有す
る基本波レーザ装置を容易に得ることができる。
る基本波レーザ装置を容易に得ることができる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の一実施例の係る加工用レーザ
装置の概略構成を示す図、図２は縦方向ビーム拡がり角
の説明図、図３は横方向ビーム拡がり角の説明図であ
る。
装置の概略構成を示す図、図２は縦方向ビーム拡がり角
の説明図、図３は横方向ビーム拡がり角の説明図であ
る。
【００１７】図１において、符号１はＮｄ：ＹＡＧスラ
ブレーザ媒体、符号２は出力鏡、符号３は全反射鏡、符
号４はＱスイッチ動作をさせるために必要なポッケルス
セル、符号５は同じくＱスイッチ動作をさせるために必
要なポーラライザー、符号６ａ，６ｂはビーム径（縦方
向のみ）を波長変換用結晶ＬＢＯ及びＤＫＤＰのサイズ
に合わせるための２枚のシリンドリカルレンズ、符号７
は基本波の偏光方向を調整するための１／２波長板、符
号８は第２高調波発生（ＳＨＧ）用のＬＢＯ結晶、符号
９は第２高調波の偏光方向を調整するための１／２波長
板、符号１０は第４高調波発生（ＦＨＧ）用のＤＫＤＰ
結晶、符号１１は発生した第４高調波光（紫外光；２６
６ｎｍ）と、基本波光（１０６４ｎｍ）及び第２高調波
光（５３２ｎｍ）とを分離するためのプリズムである。
ブレーザ媒体、符号２は出力鏡、符号３は全反射鏡、符
号４はＱスイッチ動作をさせるために必要なポッケルス
セル、符号５は同じくＱスイッチ動作をさせるために必
要なポーラライザー、符号６ａ，６ｂはビーム径（縦方
向のみ）を波長変換用結晶ＬＢＯ及びＤＫＤＰのサイズ
に合わせるための２枚のシリンドリカルレンズ、符号７
は基本波の偏光方向を調整するための１／２波長板、符
号８は第２高調波発生（ＳＨＧ）用のＬＢＯ結晶、符号
９は第２高調波の偏光方向を調整するための１／２波長
板、符号１０は第４高調波発生（ＦＨＧ）用のＤＫＤＰ
結晶、符号１１は発生した第４高調波光（紫外光；２６
６ｎｍ）と、基本波光（１０６４ｎｍ）及び第２高調波
光（５３２ｎｍ）とを分離するためのプリズムである。
【００１８】これら各光学素子は光軸を共通にして配置
されており、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１を挾んで
共振器を構成する出力鏡２と全反射鏡３とが配置され、
また、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１と出力鏡２との
間に、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１側から順にポー
ラライザー５及びポッケルスセル４が配置されている。
さらに、出力鏡２の外側には、該出力鏡２側から順にシ
リンドリカルレンズ６ａ，６ｂ、１／２波長板７、ＬＢ
Ｏ結晶８、１／２波長板９、ＤＫＤＰ結晶１０及びプリ
ズム１１が配置されている。
されており、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１を挾んで
共振器を構成する出力鏡２と全反射鏡３とが配置され、
また、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１と出力鏡２との
間に、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１側から順にポー
ラライザー５及びポッケルスセル４が配置されている。
さらに、出力鏡２の外側には、該出力鏡２側から順にシ
リンドリカルレンズ６ａ，６ｂ、１／２波長板７、ＬＢ
Ｏ結晶８、１／２波長板９、ＤＫＤＰ結晶１０及びプリ
ズム１１が配置されている。
【００１９】なお、ここではＮｄ：ＹＡＧスラブレーザ
媒体１を励起するためのフラッシュランプ、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇスラブレーザ媒体１やフラッシュランプ等を納めるた
めのランプハウス、フラッシュランプに電力を供給する
ための電源装置、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１やフ
ラッシュランプを冷却するための冷却器、Ｎｄ：ＹＡＧ
スラブレーザ媒体１、出力鏡２と全反射鏡３とで構成さ
れる共振器、シリンドリカルレンズ６ａ，６ｂ、１／２
波長板７、ＬＢＯ結晶８、１／２波長板９、ＤＫＤＰ結
晶１０及びプリズム１１等を収納するための筐体等の図
示は省略した。
媒体１を励起するためのフラッシュランプ、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇスラブレーザ媒体１やフラッシュランプ等を納めるた
めのランプハウス、フラッシュランプに電力を供給する
ための電源装置、Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１やフ
ラッシュランプを冷却するための冷却器、Ｎｄ：ＹＡＧ
スラブレーザ媒体１、出力鏡２と全反射鏡３とで構成さ
れる共振器、シリンドリカルレンズ６ａ，６ｂ、１／２
波長板７、ＬＢＯ結晶８、１／２波長板９、ＤＫＤＰ結
晶１０及びプリズム１１等を収納するための筐体等の図
示は省略した。
【００２０】前記Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１は、
長さ１８０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、端面カット
角３０度であり、周知のように、厚さ方向において対向
する一対の平行な面から励起光を導入し、長さ方向にお
いて対向する一対の傾斜する端面を通じてレーザ光を入
・出射するとともに、内部で上記厚さ方向において対向
する一対の平行な面を全反射面として交互にジグザグ反
射を繰り返して進行することによりレーザ光を発生する
ものである 全反射鏡３は曲率半径３ｍの凹面鏡であり、出力鏡２は
反射率３０％の一部透過鏡であって、これらはＮｄ：Ｙ
ＡＧスラブレーザ媒体１、ポーラライザー５及びポッケ
ルスセル４を挾み、約５５ｃｍの間隔をおいて対向配置
されてレーザ共振器を構成しているものである。
長さ１８０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、端面カット
角３０度であり、周知のように、厚さ方向において対向
する一対の平行な面から励起光を導入し、長さ方向にお
いて対向する一対の傾斜する端面を通じてレーザ光を入
・出射するとともに、内部で上記厚さ方向において対向
する一対の平行な面を全反射面として交互にジグザグ反
射を繰り返して進行することによりレーザ光を発生する
ものである 全反射鏡３は曲率半径３ｍの凹面鏡であり、出力鏡２は
反射率３０％の一部透過鏡であって、これらはＮｄ：Ｙ
ＡＧスラブレーザ媒体１、ポーラライザー５及びポッケ
ルスセル４を挾み、約５５ｃｍの間隔をおいて対向配置
されてレーザ共振器を構成しているものである。
【００２１】Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１、ポーラ
ライザー５及びポッケルスセル４を全反射鏡３と出力鏡
２とで挾んで構成された装置は、基本波レーザ装置たる
Ｑスイッチパルスレーザ発信器を構成するものであり、
例えば、図示しないフラッシュランプに励起エネルギー
約４０Ｊを投入してＮｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１を
励起し、ポッケルスセル４を駆動することにより、出力
鏡２から、パルス幅約１５ナノ秒、出力エネルギー約４
５０ｍＪ、レーザ発振の繰り返し周波数が１００Ｈｚの
基本波レーザ光（波長；１０６４ｎｍ）を取り出すこと
ができるものである。
ライザー５及びポッケルスセル４を全反射鏡３と出力鏡
２とで挾んで構成された装置は、基本波レーザ装置たる
Ｑスイッチパルスレーザ発信器を構成するものであり、
例えば、図示しないフラッシュランプに励起エネルギー
約４０Ｊを投入してＮｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体１を
励起し、ポッケルスセル４を駆動することにより、出力
鏡２から、パルス幅約１５ナノ秒、出力エネルギー約４
５０ｍＪ、レーザ発振の繰り返し周波数が１００Ｈｚの
基本波レーザ光（波長；１０６４ｎｍ）を取り出すこと
ができるものである。
【００２２】また、ＬＢＯ結晶８は、縦横８ｍｍで長さ
１２ｍの直方体形状であり、また、ＤＫＤＰ結晶１０は
縦横１０ｍｍで長さ３０ｍｍの直方体形状であって、図
示しないが、どちらも回転および縦横のあおり調整機能
のついたステージ等に取り付けて調整できるようになっ
ている。
１２ｍの直方体形状であり、また、ＤＫＤＰ結晶１０は
縦横１０ｍｍで長さ３０ｍｍの直方体形状であって、図
示しないが、どちらも回転および縦横のあおり調整機能
のついたステージ等に取り付けて調整できるようになっ
ている。
【００２３】この場合、第２高調波発生（ＳＨＧ）用の
ＬＢＯ結晶８は、ＴＹＰＥＩ角度位相整合において、許
容角はΔΦ＝６．５ｍｒａｄ・ｃｍ-1であり、ΔΘ＝７
５ｍｒａｄ・ｃｍ-1である。また、第４高調波発生（Ｆ
ＨＧ）用のＤＫＤＰ結晶１０（Noncritical ）はＴＹＰ
ＥＩ温度位相整合において、ΔΦ方向依存性なし、ΔΘ
＝２３ｍｒａｄ・ｃｍ-1と非常に広い。
ＬＢＯ結晶８は、ＴＹＰＥＩ角度位相整合において、許
容角はΔΦ＝６．５ｍｒａｄ・ｃｍ-1であり、ΔΘ＝７
５ｍｒａｄ・ｃｍ-1である。また、第４高調波発生（Ｆ
ＨＧ）用のＤＫＤＰ結晶１０（Noncritical ）はＴＹＰ
ＥＩ温度位相整合において、ΔΦ方向依存性なし、ΔΘ
＝２３ｍｒａｄ・ｃｍ-1と非常に広い。
【００２４】上述の構成の装置において、出力鏡２から
基本波レーザ光（波長約１０６４ｎｍ）が出射される
と、この基本波レーザ光がＬＢＯ結晶８に入射して第２
高調波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、次に、発生し
た第２高調波がＤＫＤＰ結晶１０に入射して第４高調波
（波長約２６６ｎｍ）を発生させる。そして、これら
は、プリズム１１によって分離して取り出される。
基本波レーザ光（波長約１０６４ｎｍ）が出射される
と、この基本波レーザ光がＬＢＯ結晶８に入射して第２
高調波（波長約５３２ｎｍ）を発生させ、次に、発生し
た第２高調波がＤＫＤＰ結晶１０に入射して第４高調波
（波長約２６６ｎｍ）を発生させる。そして、これら
は、プリズム１１によって分離して取り出される。
【００２５】ここで、レーザ発振器のビームクォリティ
ーは、安定共振器の場合、一般的に共振器の長さに比例
し、共振器内の支承の開口部の寸法の２乗に反比例する
ことが知られている。本実施例ではこのことを利用し
て、波長変換用非線形光学結晶（ＬＢＯ結晶８、ＤＫＤ
Ｐ結晶１０）の許容入射角の許す限り、つまり波長変換
効率が大きく低下しない範囲（ここでは、同じ強度をも
つ理想的な単一モードレーザの波長変換効率（理論値）
の１／２以下にならない範囲を目安とした）において、
できるだけビームクォリティーを低下、つまりビーム発
散角を大きくするように、さらに換言するとマルチモー
ド発振の共振器を構成するように設定した。
ーは、安定共振器の場合、一般的に共振器の長さに比例
し、共振器内の支承の開口部の寸法の２乗に反比例する
ことが知られている。本実施例ではこのことを利用し
て、波長変換用非線形光学結晶（ＬＢＯ結晶８、ＤＫＤ
Ｐ結晶１０）の許容入射角の許す限り、つまり波長変換
効率が大きく低下しない範囲（ここでは、同じ強度をも
つ理想的な単一モードレーザの波長変換効率（理論値）
の１／２以下にならない範囲を目安とした）において、
できるだけビームクォリティーを低下、つまりビーム発
散角を大きくするように、さらに換言するとマルチモー
ド発振の共振器を構成するように設定した。
【００２６】すなわち、レーザ発振器の出力鏡２を出た
直後の基本波レーザ光のビームクォリティー、つまりビ
ーム発散角は、図２に示されるように、縦方向（スラブ
開口部の寸法が大きい方向；幅方向；開口幅約１５ｍ
ｍ）は約１５ｍｒａｄ、Ｍ2 ファクターで表せば、約２
００となるようにした。また、横方向（スラブ開口部の
寸法が小さい方向；厚さ方向；開口幅約５ｍｍ）は約４
ｍｒａｄ、Ｍ2 ファクターで表せば、約２０となるよう
にした。なお、このままではレーザビームの縦方向の大
きさが波長変換用結晶（ＬＢＯ結晶８、ＤＫＤＰ結晶１
０）よりも大きいので、２枚のシリンドリカルレンズ６
ａ，６ｂによって縦方向のビーム径を約５ｍｍにまで縮
小する。このときのビーム発散角は縦方向は約４５ｍｒ
ａｄになり、また横方向は約４ｍｒａｄのままである。
直後の基本波レーザ光のビームクォリティー、つまりビ
ーム発散角は、図２に示されるように、縦方向（スラブ
開口部の寸法が大きい方向；幅方向；開口幅約１５ｍ
ｍ）は約１５ｍｒａｄ、Ｍ2 ファクターで表せば、約２
００となるようにした。また、横方向（スラブ開口部の
寸法が小さい方向；厚さ方向；開口幅約５ｍｍ）は約４
ｍｒａｄ、Ｍ2 ファクターで表せば、約２０となるよう
にした。なお、このままではレーザビームの縦方向の大
きさが波長変換用結晶（ＬＢＯ結晶８、ＤＫＤＰ結晶１
０）よりも大きいので、２枚のシリンドリカルレンズ６
ａ，６ｂによって縦方向のビーム径を約５ｍｍにまで縮
小する。このときのビーム発散角は縦方向は約４５ｍｒ
ａｄになり、また横方向は約４ｍｒａｄのままである。
【００２７】出力鏡２から出射された基本波レーザ光の
発散角の大きい方向（縦方向）にＬＢＯ結晶８の許容入
射角の大きい方向が合うように該結晶８を保持し、かつ
１／２波長板７によってＬＢＯ結晶８の波長変換効率が
最大になるように偏光方向を調整する。このときＬＢＯ
結晶８では基本波の約４０％が第２高調波に波長変換さ
れる。この変換効率は単一モードレーザを用いた実験に
比べ、その８０％程度の高い変換効率であり、実用上十
分な値である。
発散角の大きい方向（縦方向）にＬＢＯ結晶８の許容入
射角の大きい方向が合うように該結晶８を保持し、かつ
１／２波長板７によってＬＢＯ結晶８の波長変換効率が
最大になるように偏光方向を調整する。このときＬＢＯ
結晶８では基本波の約４０％が第２高調波に波長変換さ
れる。この変換効率は単一モードレーザを用いた実験に
比べ、その８０％程度の高い変換効率であり、実用上十
分な値である。
【００２８】波長変換された第２高調波はＤＫＤＰ結晶
１０に入射する。そこで、第２高調波の発散角の大きい
方向（縦方向）にＤＫＤＰ結晶１０の許容入射角の大き
い方向が合うように該結晶１０を保持し、かつ１／２波
長板９によってＤＫＤＰ結晶１０の波長変換効率が最大
になるように偏光方向を調整する。このとき、ＤＫＤＰ
結晶１０では第２高調波（波長約５３２ｎｍ）の約３０
％が第４高調波に波長変換された。この変換効率は単一
モードレーザを用いた実験に比べ、その７０％程度の高
い変換効率であり、実用上十分な値である。
１０に入射する。そこで、第２高調波の発散角の大きい
方向（縦方向）にＤＫＤＰ結晶１０の許容入射角の大き
い方向が合うように該結晶１０を保持し、かつ１／２波
長板９によってＤＫＤＰ結晶１０の波長変換効率が最大
になるように偏光方向を調整する。このとき、ＤＫＤＰ
結晶１０では第２高調波（波長約５３２ｎｍ）の約３０
％が第４高調波に波長変換された。この変換効率は単一
モードレーザを用いた実験に比べ、その７０％程度の高
い変換効率であり、実用上十分な値である。
【００２９】プリズム１１によって分離・出力された第
４高調波光として、最終的に、本実施例では、出力鏡２
から出射された基本波レーザ光の約１０％にあたる４５
ｍＪ／パルスのエネルギーをもった干渉性の低い紫外光
が繰り返し１００Ｈｚにおいて安定して得られた。
４高調波光として、最終的に、本実施例では、出力鏡２
から出射された基本波レーザ光の約１０％にあたる４５
ｍＪ／パルスのエネルギーをもった干渉性の低い紫外光
が繰り返し１００Ｈｚにおいて安定して得られた。
【００３０】この紫外光を矩形マスクで整形し、これを
結像レンズでポリイミド樹脂上に縮小結像したところ、
従来は発生していた干渉効果による凹凸状の加工ムラが
ほとんど無い加工が容易に可能であった。
結像レンズでポリイミド樹脂上に縮小結像したところ、
従来は発生していた干渉効果による凹凸状の加工ムラが
ほとんど無い加工が容易に可能であった。
【００３１】ここでは波長変換素子としてＬＢＯ、ＤＫ
ＤＰを用いたが、これ以外にも位相整合許容角が１方向
だけでも大きい非線形光学結晶、例えばＫＴＰを用いて
もよい。また、ここではＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波１
０６４ｎｍから第２高調波及び第４高調波を発生させる
場合を例に掲げたが、同様にして第２高調波及び第３高
調波を発生させることも勿論可能である。また基本波を
発生するレーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ以外にも、例え
ば、レーザガラス、アレキサンドライト等を用いること
も可能である。
ＤＰを用いたが、これ以外にも位相整合許容角が１方向
だけでも大きい非線形光学結晶、例えばＫＴＰを用いて
もよい。また、ここではＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波１
０６４ｎｍから第２高調波及び第４高調波を発生させる
場合を例に掲げたが、同様にして第２高調波及び第３高
調波を発生させることも勿論可能である。また基本波を
発生するレーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ以外にも、例え
ば、レーザガラス、アレキサンドライト等を用いること
も可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、非線形
光学結晶として位相整合の許容入射角の大きいものを用
い、かつ、この非線形光学結晶の位相整合許容入射角の
範囲内において、基本波レーザ装置から出射される基本
波レーザ光のビーム発散角を大きく設定することによ
り、波長変換効率を比較的高く維持しつつマルチモード
の加工用レーザ光を得ることを可能とし、これにより、
比較的短波長のレーザ光で均一な加工面を得るレーザ加
工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を短波長に変換
することによって極めて容易に得ることを可能にした加
工用レーザ装置を得ているものである。
光学結晶として位相整合の許容入射角の大きいものを用
い、かつ、この非線形光学結晶の位相整合許容入射角の
範囲内において、基本波レーザ装置から出射される基本
波レーザ光のビーム発散角を大きく設定することによ
り、波長変換効率を比較的高く維持しつつマルチモード
の加工用レーザ光を得ることを可能とし、これにより、
比較的短波長のレーザ光で均一な加工面を得るレーザ加
工に用いるレーザ光を、基本波レーザ光を短波長に変換
することによって極めて容易に得ることを可能にした加
工用レーザ装置を得ているものである。
【図１】本発明の一実施例にかかる加工用レーザ装置の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図２】縦方向ビーム拡がり角の説明図である。
【図３】横方向ビーム拡がり角の説明図である。
１…Ｎｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒体、２…出力鏡、３…
全反射鏡、４…ポッケルスセル、５…ポーラライザー、
６ａ，６ｂ…シリンドリカルレンズ、７，９…１／２波
長板、８…ＬＢＯ結晶、１０…ＤＫＤＰ結晶、１１…プ
リズム。
全反射鏡、４…ポッケルスセル、５…ポーラライザー、
６ａ，６ｂ…シリンドリカルレンズ、７，９…１／２波
長板、８…ＬＢＯ結晶、１０…ＤＫＤＰ結晶、１１…プ
リズム。
Claims (10)
- 【請求項１】 基本波レーザ光を発生する基本波レーザ
装置と、 前記基本波レーザ光の波長を短波長に変換して出射する
非線形光学結晶とを有し、 前記非線形光学結晶として位相整合の許容入射角の大き
いものを用い、 前記非線形光学結晶の位相整合許容入射角の範囲内にお
いて、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レー
ザ光のビーム発散角を大きく設定することによりマルチ
モードの加工用レーザ光を得ることを特徴とした加工用
レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の加工用レーザ装置にお
いて、 前記基本波レーザ装置から出射する基本波レーザ光のビ
ーム発散角が、該基本波レーザ光のビーム径と広がり角
（半角）との積が縦又は横方向において２０ｍｍ・ｍｒ
ａｄ以上になるように前記基本波レーザ装置の発振条件
を設定したことを特徴とする加工用レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の加工用レーザ装
置において、 前記基本波レーザ装置として、共振器内に一次拡大光学
系としてシリンドリカルレンズ又はアナモルフィックプ
リズムを設けてこれらの光学条件を選定することによ
り、前記基本波レーザ装置から出射される基本波レーザ
光のビーム発散角を所定の角度に設定するようにしたレ
ーザ発振器又はレーザ増幅器を用いたことを特徴とする
加工用レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の加工用レーザ装
置において、 前記基本波レーザ装置として、出射開口部の縦横比が
１：２以上のレーザ媒体を用いたレーザ発振器又はレー
ザ増幅器を用いたことを特徴とする加工用レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の加工用レーザ装置にお
いて、 前記レーザ媒体として、スラブ型レーザ媒体を用いたこ
とを特徴とする加工用レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の加
工用レーザ装置において、 前記非線形光学結晶として、前記基本波レーザ光の第２
高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学結晶及び
第４高調波光を発生する温度位相整合の非線形光学結晶
を用いたことを特徴とする加工用レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の加工用レーザ装置にお
いて、 前記基本波レーザ光の第２高調波光を発生する角度位相
整合の非線形光学結晶としてＬＢＯ結晶又はＫＴＰ結晶
を用い、第４高調波光を発生する温度位相整合の非線形
光学結晶としてＤＫＤＰ結晶を用いたことを特徴とする
加工用レーザ装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし５のいずれかに記載の加
工用レーザ装置において、 前記非線形光学結晶として、前記基本波レーザ光の第２
高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学結晶及び
第３高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学結晶
を用いたことを特徴とする加工用レーザ装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の加工用レーザ装置にお
いて、 前記第２高調波光を発生する角度位相整合の非線形光学
結晶及び第３高調波光を発生する角度位相整合の非線形
光学結晶としてて共にＬＢＯ結晶を用いたことを特徴と
する加工用レーザ装置。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
加工用レーザ装置において、 前記レーザ装置として、
Ｎｄ・ＹＡＧレーザ媒体を用いたレーザ発振器又はレー
ザ増幅器を用いたことを特徴とする加工用レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19480293A JPH0750442A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 加工用レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19480293A JPH0750442A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 加工用レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750442A true JPH0750442A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16330508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19480293A Pending JPH0750442A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 加工用レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750442A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055368A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Takano Co Ltd | 波長変換レーザ装置 |
| WO2004086121A1 (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Nikon Corporation | 光学素子、光学系、レーザ装置、露光装置、マスク検査装置、及び高分子結晶の加工装置 |
| JP2006066818A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Sony Corp | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| WO2013111211A1 (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | レーザ装置 |
| WO2015029141A1 (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振器 |
-
1993
- 1993-08-05 JP JP19480293A patent/JPH0750442A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002055368A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Takano Co Ltd | 波長変換レーザ装置 |
| WO2004086121A1 (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Nikon Corporation | 光学素子、光学系、レーザ装置、露光装置、マスク検査装置、及び高分子結晶の加工装置 |
| US7379251B2 (en) | 2003-03-24 | 2008-05-27 | Nikon Corporation | Optical element, optical system, laser device, exposure device, mask testing device and high polymer crystal processing device |
| CN100427994C (zh) * | 2003-03-24 | 2008-10-22 | 株式会社尼康 | 光学元件、光学***、激光器装置、曝光设备、掩模检测装置和高分子晶体加工设备 |
| JP2006066818A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Sony Corp | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| JP4618487B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| WO2013111211A1 (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | レーザ装置 |
| WO2015029141A1 (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振器 |
| JPWO2015029141A1 (ja) * | 2013-08-27 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6584134B2 (en) | High power laser | |
| US5850407A (en) | Third-harmonic generator with uncoated brewster-cut dispersive output facet | |
| US6249371B1 (en) | Wavelength converter | |
| JP3187431B2 (ja) | ダイオードポンプ型多軸モード空洞内倍加式レーザ | |
| US6999483B1 (en) | External 3rd, 4th and 5th harmonic laser | |
| US5638388A (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US6241720B1 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US6741620B2 (en) | Methods and devices for efficient generation of ultraviolet light | |
| JP3977529B2 (ja) | 波長変換レーザ装置およびレーザ加工装置 | |
| EP1493213B1 (en) | Intracavity resonantly enhanced fourth-harmonic generation using uncoated brewster surfaces | |
| US6287298B1 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| US6931037B2 (en) | Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser | |
| JP2022518740A (ja) | レーザ焼鈍のためのダイオード励起固体レーザ装置 | |
| US6836592B2 (en) | Method and apparatus for fiber Bragg grating production | |
| CN112421355A (zh) | 一种直接产生稳定的多光束脉冲紫外激光的装置和方法 | |
| JPH0750442A (ja) | 加工用レーザ装置 | |
| US5241551A (en) | High average power laser which generates radiation at a wavelength near 530 nm | |
| JP5213368B2 (ja) | レーザ光第２高調波発生装置 | |
| US7068689B2 (en) | Frequency-converted laser apparatus with frequency conversion crystals | |
| Nakazato et al. | Development of high coherence, 200mW, 193nm solid-state laser at 6 kHz | |
| US7573930B2 (en) | Anamorphotic solid-sate laser | |
| JPH0595144A (ja) | 半導体レーザ励起固体レーザ | |
| JP2005150252A (ja) | 第５高調波発生装置 | |
| JP2003304019A (ja) | 波長変換レーザ装置 | |
| JPH02202079A (ja) | レーザ装置 |