JPS61107215A - 光減衰器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は波長板を用いた光減衰器、殊にレーザ加工用の
レーザ・ビームのエネルギ等を調整する為の光減衰器に
関する。

（従来技術） レーザ加工は周知の如くレーザ・ビームを光学的に微少
スポットに集中しそのエネルギ密度を高めることによっ
て被加工材料を溶融或は蒸発せしめるものであるが、レ
ーザはその光源自体出力の変動が少なくないのみならず
被加工材料表面に於ける光の吸収率、熱伝導率或は反射
率等々の相違に基づくエネルギ密度のバラツキを生ずる
。

上述の如きレーザ出力或は被加工材料表面に於けるエネ
ルギ密度の変動を制御する為にはＮＤフィルタと称する
透明基板にクロム等の金属膜を蒸着したフィルタを利用
することも考えられるが光源がＹＡＧ或はＣＯ２ガスレ
ーザの如く高出力のものである場合には蒸着膜の損傷が
発生し使用不可能であった。

そこで波長板１と偏光ビームｅスプリッタ２と全第２図
に示す如く組み合わせ、レーザ光源３ｔ−出射した直線
偏光のレーザ・ビームを前記波長板ｌ″ｆ：介して一般
的には楕円偏光に変換する際前記波長板Ｉｔその板面法
線を回転軸として所要角回動することによって前記偏光
ビーム・スプリッタ２の偏光膜４に於いて分離されるＰ
及びＳ偏光成分の比率全可変するようにした光減衰器が
考えられる。

しかしながら斯る型式の光減衰器も前記偏光膜４を接着
剤を介してプリズム間にサンドイッチする為その接着層
が損傷し高出力レーザに対しては実用に耐えないもので
あ−った。

この問題を解決する為プリズムの接合を接着剤に頼らず
真空接着したものもあるが接合面仕上げ精度を極めて高
くする必要があることからとうてい量産不能であり必然
的に極めて高価となるという欠点があった。

発明の目的） 本発明は上述した如き従来の光減衰器の欠陥を除去すべ
くなされたものであって、構造簡単安価にして、しかも
高出力レーザ・ビームをも使用可能な光減衰器を提供す
ること金目的とする。

発明の概要） 上述の目的を達成する為９本発明の光減衰器は一面に偏
光膜を付着した位相板を光路に対し所定角度に配置し２
位相板の偏光膜非付着面から光線を入射せしめると共に
前記位相板をその板面法線全回転軸として回動可能とな
るよう構成したものである。

発明の実施例） 以下１本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る光減衰器の一実施例の構成を示す
斜視図である。

即ち、レーザ光源３を出射したレーザ・ビームを該ビー
ムに対して所要の角度傾斜して配置した波長板５の一面
に入射せしめ楕円偏光に変換すると共に前記波長板５の
他の面に付着した偏光膜４によって９例えばＳ偏光成分
を反射せしめＰ偏光成分を透過せしめるものである。こ
の際前記波長板５をその板面法線Ｎｔ−回転軸として回
転してやれば前記Ｓ偏光とＰ偏光との光量の比率を変化
することが可能となる。

次に前記波長板へのレーザ・ビームの入射角、波長板の
回動角とこれを出射するレーザ・ビームのエネルギの変
化量との関係について第３図を用いて少しく説明する。

先ず前記波長板５に入射するレーザ光線が２偏光であっ
たと仮定するとこれは波長板５を通過して一般に楕円偏
光になること前述のとうりである。

そこで楕円偏光のＰ偏光及びＳ偏光成分に対する透過率
を夫々Ｉｔ（Ｐ）及びＩｔ（Ｓ）とすると。

Ｉｔ（Ｐ）＝Ｔｐ・（１−ｓｉｎ２２θ・ｓｉｎ”　ｒ
　／　２　）　−−（１）Ｉ　ｔ　（Ｓ　）　＝　ＴＳ
−ｓｊｎ２２θ・ｓｉｎ”　ｒ／　２　−−−−・・（
２）る常光線と異常光線との位相差、０は前記波長板５
の光学軸ＧＱ基準にした回転角を表す、４÷−喝 従りて総合的な透過率Ｉｔは。

’　　　Ｉｔ＝Ｉｔ（Ｐ）＋Ｉｔ（Ｓ）　　・・・・・
・（３）となる。但し、これらの式は波長板入射面での
反射及び偏光膜の吸収を無視したものであるが波長板表
面には一般に無反射コートを行うこと、又偏光膜として
は一般にＴｉ０ｚ−８ｉｆ２ｆ用　。

いる為これらの反射、吸収は実質的に無視しても差しつ
かえない。

ところで前記（２１式に於いてＳ偏光成分に対する偏光
膜の透過率ＴＳは現実にはかなり小さく、又特定の条件
の下では殆んど無視し得るので前記（３）式は。

Ｉｔ？Ｉｔ（Ｐ）＝Ｔｐ（１−ｓｉａ２２θ＠　ｓｉｎ
　”　ｒ／　２　）　＝（４）としてもよい。

ここで前記波長板の回転角θは零から２πまで回動しつ
るからもし波長板が１／２波長板。

即ｒ＝πであるとすれば０≦Ｉｔ≦Ｔ、なる可変レンジ
を有する。一方、波長板が１／２波長板以外のそれであ
れば２例えばｌ／４波長板であればＴ、／２≦Ｉｔ≦Ｔ
ｐとなりこの光減衰器のダイナミック・レンジは著しく
小さくなる。

即ち２本発明に係る光減衰器に於いてはいかなる波長板
を用いても差しつかえないが光量の変化範囲を大とする
必要がある場合には１／２波長板金使用すると好都合で
あることが理解さ関係である如く説明を行ってきたが現
実には前記偏光膜の吸収、換言すればその透過率で、。

Ｔ、はビーム入射角と無関係ではあり得ない。

そこでＴｉ０ｚ−８ｉＯｚ偏光膜を付着した水晶裏波長
板にブリュースタ角αＢｔ以って入射した光の偏光膜に
対するＰ偏光及びＳ偏光の透過率を調べてみると＠４図
の如くなる。

ｎ−ｍ、近傍の波長の光の場合、Ｐ偏光成分はは’ｆ９
５％以上が透過するに対しＳ偏光成分は殆んど全て反射
してしまい吸収は無視し得ると共に両側光成分の分離も
はソ完全に行なわれるとどが判る。因みに１０６０ｎ、
ｍ、の波長とはＹＡＧレーザの波長でありこれはＣｏｔ
レーザと共にレーザ加工等に使用する高出力レーザであ
る。

従って本発明に係る光減衰器は他に格別の支障がない限
り入射角を波長板のブリ、−スタ角に説定するのが効率
的であることが理解されよう。

尚、第５図に１／２波長板（水晶）ｔ−使用しブリュー
スタ角にてＹＡＧレーザ・ビームを入射した場合に於け
る透過率Ｉｔ及び反射重工。

と波長板回転角θとの関係を示し比実験データであり前
述した理論を裏付けていることが判る。　　　゛又、説
明の煩雑を避ける為詳述は省略するがレーザ加工に使用
するビームは透過光でも反射光でも任意に選択可能であ
り、これら両者の相ｒＪＡは事前に知り得るから加工に
使用しないビームの出力を検出しつつ前記波長板の回転
角θを制御すれば被加工面に印加されるピ、−ム・エネ
ルギを所望の値に安定させることは容易である。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く構成するものであるから直角
プリズムを使用する高価な偏光ビーム・スプリッタ全必
要としないのでレーザ加工等に使用する光減衰器を極め
て簡単安価に構成し得ると共に装置自体を小型化する上
で著しい効果全発揮する。

又２本発明は必ずしも高出力レーザと共に使用すること
に限定する必要はなく、一般の光減衰器に適用してもや
はり同様の効果を奏することはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光減衰器の一実施例を示す斜視図
、第２図は従来の光減衰器の構成を示す図、第３図は本
発明に係る光減衰器の原理を説明する為の説明図、第４
図は本発明に於いて使用する光減衰器へのビーム入射角
とＰ、８両直線偏光の分光特性を示す図、第５図は１／
２波長板を使用しブリュースタ角にてＹＡＧレーザ・ビ
ームを入射した場合の透過率及び反射光の波長板回転角
に対する光の減衰量の変化を示す実験データの図である
。 ｌ、５・・・・・・・・・波長板、　　４・・・・・・
・・・偏光膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一面に偏光膜を付着した位相板の偏光膜を付着し
   ない他の面からα＿ｉ（但し０°＜α＿ｉ＜９０°）な
   る所定の入射角にて光線を入射せしめると共に前記位相
   板を板面法線を回転軸として所要角度θ回転することに
   よって透過光量及び反射光量を制御するようにしたこと
   を特徴とする光減衰器。
2. （２）前記波長板を１／２波長板とすることによって透
   過光量及び反射光量の可変範囲を最大としたことを特徴
   とする特許請求の範囲１記載の光減衰器。
3. （３）前記入射角α＿ｉを前記位相板に関するブリュー
   スター角近傍の角度に設定し分光特性を向上することに
   よって前記偏光膜による光エネルギの損失を小ならしめ
   たことを特徴とする特許請求の範囲１又は２記載の光減
   衰器。