KR101954697B1

KR101954697B1 - Free Formation machining Ultrafast laser Equipment

Info

Publication number: KR101954697B1
Application number: KR1020160094266A
Authority: KR
Inventors: 조성학; 최원석; 김훈영; 전진우
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2019-03-06
Also published as: KR20180011641A

Abstract

본 발명은 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빔의 형상을 사용자가 원하는 다양한 형상으로 변형하되 빔의 회절현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가공 대상물을 가공하며 가공 대상물을 성형하는 빔에 대한 가공 대상물의 특성과, 변화되는 가공 대상물의 가공 형상을 실시간으로 확인 가능한, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a laser beam machining apparatus for free shape machining, and more particularly, to a beam machining apparatus for machining a workpiece, The present invention relates to a laser machining apparatus for laser machining for freeform machining, which can confirm in real time the characteristics of an object to be machined and a machining shape of the object to be machined to be changed.

Description

자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비 {Free Formation machining Ultrafast laser Equipment}{Free Formation machining Ultrafast laser Equipment}

본 발명은 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비에 관한 것으로서, 빔의 크기 및 형상 조절이 자유로울 뿐만 아니라, 가공 대상물의 가공이 올바르게 이루어지고 있는지를 실시간으로 확인 가능하여, 대상물에 대응하여 빔을 제어 가능한, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a laser beam machining apparatus for freeform machining, and more particularly, to a laser beam machining apparatus capable of controlling beam size and shape freely, , And ultra-fast laser processing equipment for freeform machining.

단수의 빔으로 대상 물체를 가공하던 종래의 레이저 가공장비는, 레이저를 이용한 가공분야가 넓어지고 가공되는 재료 및 응용분야 또한 다양해지며 한계를 가지게 되었다.Conventional laser processing equipments that process a target object with a single beam have widened the range of processing using laser, and the materials and application fields to be processed have also become various and limited.

상세히 설명하면, 일반적으로 산업 양산라인에서 사용되는 레이저 가공장비는 빔의 세기 분포가 종 모양인 가우시안 빔 프로파일을 가지기 때문에, 가공 역시 종 모양으로 가공된다. 그러나 가공 재료나 응용에 따라 깊이 방향으로 균일하게 혹은 특정한 형상을 갖는 가공이 필요한 부분이 발생하므로, 원형가공이나 사각가공 또는 다양한 자유 형상 가공이 가능한 레이저 가공장비의 필요성이 대두된 것이다.In detail, since the laser processing equipment used in the industrial mass production line has a Gaussian beam profile in which the beam intensity distribution is a bell-shaped shape, the processing is also processed into a bell-shaped shape. However, there is a need for a laser processing machine capable of performing circular machining, square machining, or various free machining operations, depending on the material to be processed or the application, because portions that need to be processed uniformly in a depth direction or having a specific shape are generated.

이러한 문제점을 해결하고자, 기존에 산업에서 사용되던 종 모양의 가우시안 빔 쉐이핑 광학계를 이중슬릿을 사용하여 종모양의 가우시안 프로파일에서 가운데 부분만 남기고 나머지를 잘라 플랫탑 빔 프로파일을 만드는 방법이 사용되었으나, 이중 슬릿을 이용한 빔 성형 방법은 슬릿의 칼날 끝부분에서 발생하는 빔의 회절현상을 피할 수 없으며, 이로 인해 최종 가공영역에 규칙적인 회절에 의한 간섭무늬가 발생하므로, 가공 대상물의 가공부 표면조도가 저해되고, 가공깊이의 불균일성이 발생하므로, 후 공정을 필요로 하거나 회절패턴으로 인해 공정상 불량이 발생하였다.To solve these problems, there has been used a method of forming a flat top beam profile by leaving only the center portion of a bell-shaped Gaussian profile using a double slit, and cutting out the remainder by using a bell-shaped Gaussian beam shaping optical system, The beam forming method using the slit can not avoid the diffraction phenomenon of the beam generated at the blade edge of the slit and thereby causes interference fringes due to regular diffraction in the final machining area, And unevenness in the depth of processing occurs. Therefore, a post-process is required or a process defect occurs due to the diffraction pattern.

따라서, 회절패턴이 발생하지 않으며 빔을 가공 대상에 대응하여 다양한 형상 및 파장을 가지도록 변환시킬 수 있는 레이저 가공장비의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need for a laser processing apparatus capable of converting a beam so as to have various shapes and wavelengths corresponding to an object to be machined without generating a diffraction pattern.

한국등록특허 제1582455호Korean Patent No. 1582455 한국공개특허 제2013-0044832호Korean Patent Publication No. 2013-0044832

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 레이저 빔의 형상 변화 시 빛의 회절 현상이 발생하는 것을 방지함으로서, 가공의 정밀성을 향상시키는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to improve the precision of machining by preventing the diffraction phenomenon of light when the shape of the laser beam is changed.

또한, 가공 대상물을 가공부를 가공과 동시에 측정하여 디스플레이화 함으로서 작업자가 가공 대상물의 변형에 대응하여 빔의 파장과 형상을 제어하여 가공의 신뢰성을 향상시키는 것이다.Further, the object to be processed is measured and displayed simultaneously with the processing of the object to be processed, thereby enabling the operator to control the wavelength and shape of the beam in response to deformation of the object, thereby improving the reliability of the processing.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는, 레이저 광원; 상기 레이저 광원에서 출사되어 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되며, 레이저 빔의 형상을 제어하는 형상 구현부; 및 상기 형상 구현부에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser machining apparatus for laser machining for freeform machining, comprising: a laser light source; A shape implementing unit disposed on a light path of the laser beam emitted from the laser light source and irradiated to the object to be processed, and controlling the shape of the laser beam; And an objective lens for condensing the beam emitted from the shape implementing section to a processing region of the object to be processed.

또한, 상기 가공 대상물에서 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물의 가공 부위 영상을 촬영하는 제1 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a first measuring unit that receives the laser beam reflected by the object and captures an image of the object to be processed of the object.

또한, 상기 형상 구현부는 입사되는 레이저 빔을 반사하는 광학표면 모듈과, 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하는 광학표면 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The shape implementation unit may include an optical surface module that reflects an incident laser beam, and an optical surface control unit that controls a shape of the optical surface module.

또한, 상기 광학표면 제어부는 제1 전극이 형성되는 기판, 상기 제1 전극에 인가되는 전기 신호에 의해 형상이 변형되는 구동력 전달 표면, 상기 구동력 전달 표면 상에 형성되며 상기 광학표면 모듈을 지지하는 구동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical surface control unit may include a substrate on which the first electrode is formed, a driving force transmitting surface whose shape is deformed by an electrical signal applied to the first electrode, a driving force transmitting surface formed on the driving force transmitting surface, And a transfer unit.

또한, 상기 광학표면 제어부는 제2 전극이 형성되는 기판, 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의해 부피가 변형되는 압전재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical surface control unit may include a substrate on which the second electrode is formed, and a piezoelectric material whose volume is deformed by a voltage applied to the second electrode.

또한, 상기 형상 구현부는 통과하는 레이저 빔의 위상을 제어하는 투과식인 것을 특징으로 한다.The shape implementation unit is a transmission type that controls the phase of a passing laser beam.

또한, 상기 형상 구현부는 전기필드 생성부에서 입력되는 전기 신호에 대응하여 레이저가 통과하는 액정의 배열이 제어되는 것을 특징으로 한다.The shape implementation unit is characterized in that the arrangement of the liquid crystal through which the laser passes is controlled in accordance with the electric signal input from the electric field generation unit.

또한, 레이저 빔의 분산을 제한하는 저분산 광학계와 분산보정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It is further characterized by further comprising a low dispersion optical system for limiting dispersion of the laser beam and a dispersion correction module.

또한, 상기 저분산 광학계는, 저분산 미러와, 저분산 스플리터와, 저분산 렌즈 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The low dispersion optical system may include at least one selected from a low dispersion mirror, a low dispersion splitter, and a low dispersion lens.

또한, 상기 분산보정 모듈은, 분산 보정 처프미러와, 분산 보정 ??지 페어와, 분산 보정 프리즘 페어 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The dispersion correction module may include at least one of a dispersion correction chirp mirror, a dispersion correction mirror pair, and a dispersion correction prism mirror.

또한, 상기 레이저 광원에서 출사되어 상기 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로상에 배치되며, 입사되는 빔을 동일 이동경로를 가지되 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리하는 펌프 프로브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a pump probe disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source and irradiated to the object to be processed and separating the incident beam into a plurality of beams having the same movement path and having a time difference .

또한, 상기 펌프 프로브는, 분리된 빔의 파장을 제어하는 파장 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The pump probe may further include a wavelength converter for controlling the wavelength of the separated beam.

또한, 상기 펌프 프로브는, 분리된 빔의 시간차를 제어하는 시간제어 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The pump probe may further include a time control stage for controlling a time difference of the separated beam.

또한, 상기 가공 대상물에서 반사되는 빛과, 상기 가공대상물 가공 시 발생하는 플라즈마의 강도와 스펙트럼 중 선택되는 하나 이상을 측정하는 제2 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a second measuring unit for measuring at least one selected from the light reflected from the object to be processed and the intensity and spectrum of the plasma generated when the object is processed.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법은, 레이저를 가공 대상물을 향해 방출하는 레이저 방출단계; 가공 대상물을 향해 방출되는 레이저의 형상을 제어하는 형상 제어단계; 및 가공 대상물의 가공부를 촬영하며 레이저의 초점을 제어하는 초점 제어단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a processing method using a laser processing apparatus for freeform machining for freeform machining, including: a laser emitting step of emitting a laser toward an object to be processed; A shape control step of controlling a shape of a laser emitted toward an object to be processed; A focus control step of photographing a machining part of the object and controlling the focus of the laser; And a control unit.

또한, 레이저의 분산을 보정하는 레이저 분산 보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a laser dispersion correction step of correcting dispersion of the laser.

또한, 레이저 빔을 동일한 이동경로를 가지되 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리시키는 분리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method further includes separating the laser beam into a plurality of beams having the same movement path and having a time difference.

또한, 가공 대상물의 특성을 파악하여 분리된 각각의 레이저 빔을 가공 대상물의 가공에 적합한 파장의 빔으로 변환하는 파장 변환단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a wavelength conversion step of determining the characteristics of the object to be processed and converting the separated laser beams into a beam having a wavelength suitable for processing the object to be processed.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는, 형상 구현부를 이용하여 레이저 빔의 형상을 기존의 사각 또는 원형 외에도 다양한 형상으로 변형 가능한 장점을 가진다.According to the present invention, there is provided an ultrashort laser processing apparatus for freeform machining according to the present invention, which has the advantage that the shape of a laser beam can be transformed into various shapes other than a rectangular or circular shape using a shape implementation unit.

그리고, 광학계가 분산을 최소화 혹은 보상하는 분산보정 광학계로 이루어져 빔이 공기, 렌즈, 미러를 통과 또는 반사하며 분산에 의해 발생하는 레이저의 펄스폭 변화를 최소화 또는 보상하여 줌으로서, 대상물 가공의 신뢰성을 향상 시키는 장점을 가진다.The optical system is composed of a dispersion correction optical system that minimizes or compensates dispersion. By passing or reflecting the beam through the air, lens, or mirror and minimizing or compensating the pulse width variation of the laser caused by dispersion, .

아울러, 펌프 프로브를 이용하여 하나의 레이저 빔을 동일한 광경로를 시간차를 사지고 이동하되, 서로 다른 파워를 가지는 복수개의 빔으로 구분하여, 가공과 동시에 가공 대상물의 변형을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 반사광의 강도를 측정하여 레이저빔의 파장을 대상물체에 적합한 파장으로 변화시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, it is possible not only to measure the deformation of the object to be processed simultaneously with the machining by dividing one laser beam into a plurality of beams having different powers by shifting the same optical path by a time difference using a pump probe, The intensity of the reflected light is measured to change the wavelength of the laser beam to a wavelength suitable for the object.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 슬릿을 이용한 종래의 레이저 가공장비와 형상 구현부가 구비된 레이저 가공장비를 비교한 개념도이다.
도 3은 슬릿을 이용한 종래의 레이저 가공장비로 가공된 가공대상물과 본 발명에 따른 레이저 가공장비로 가공된 가공대상물을 비교한 실험데이터를 도시한 것이다.
도 4는 반사식 형상 구현장치의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 반사식 형상 구현장치의 다른 예를 도시한 것이다.
도 6은 반사식 형상 구현장치의 변형을 도시한 것이다.
도 7은 프로그램을 이용한 형상 제어부의 제어와, 제어된 형상 제어부의 형상을 촬영한 데이터이다.
도 8은 투과식 형상 구현부의 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 분산 보정 처프미러와, 분산 보정 ??지 페어와, 분산 보정 프리즘 페어를 이용하여 빔의 분산을 보정하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 11은 저분산 미러를 대체할 수 있는 한 쌍의 처프 미러가 결합된 저분산 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 펌프 프로브의 광학계를 나타낸 개념도이다.
도 14는 분리된 빔의 파워와 시간차를 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 17은 이미지렌즈가 구비된 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비와 이미지렌즈가 구비되지 않은 가공장비의 비교도이다.Fig. 1 schematically shows an ultra-fast laser processing equipment for freeform machining according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram comparing conventional laser processing equipment using a slit and laser processing equipment equipped with a shape implementation unit.
Fig. 3 shows experimental data comparing an object to be processed with a conventional laser processing equipment using a slit and an object to be processed with a laser processing equipment according to the present invention.
Fig. 4 shows an example of an apparatus for implementing a reflective shape.
Fig. 5 shows another example of the apparatus for implementing a reflection shape.
Fig. 6 shows a modification of the reflection type shape realization device.
Fig. 7 shows data obtained by photographing the shape of the controlled shape control unit and the control of the shape control unit using the program.
Fig. 8 shows an example of a transmission type shape implementation unit.
Fig. 9 schematically shows an ultrarapid laser processing equipment for freeform machining according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing correction of beam dispersion using a dispersion-compensating chirp mirror, a dispersion compensating mirror pair, and a dispersion compensating prism pair.
11 is a conceptual diagram showing a low dispersion module in which a pair of chirp mirrors capable of replacing a low dispersion mirror are combined.
12 schematically shows an ultraraple-stage laser processing equipment for free-form machining according to a third embodiment of the present invention.
13 is a conceptual diagram showing an optical system of a pump probe.
14 is a conceptual diagram showing the power and time difference of the separated beams.
FIG. 15 is a schematic view of an ultramarastinal laser processing equipment for freeform machining according to a fourth embodiment of the present invention.
16 schematically shows an ultrarapleal laser processing equipment for freeform machining according to a fifth embodiment of the present invention.
Fig. 17 is a comparative view of a machining equipment not provided with an image lens and an ultra-fast laser processing equipment for free-form machining with an image lens.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.Fig. 1 schematically shows an ultra-fast laser processing equipment for freeform machining according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는 레이저 광원(100), 상기 레이저 광원(100)에서 출사되어 가공 대상물(1)에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되며, 입사되는 빔의 광학특성 즉, 입사 위치별 반사각, 투과율을 선택 제어하는 형상 구현부(200), 형상 구현부(200)에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물(1)의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈(300) 및 가공 대상물에서 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물(1)의 가공 부위 영상을 촬영 및 디스플레이화 하는 제1 측정부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for processing ultrasound laser for freeform machining according to the first embodiment of the present invention includes a laser light source 100, a laser beam emitted from the laser light source 100 and irradiated onto the object 1, A shape implementing unit 200 disposed on the optical path of the beam for selectively controlling the optical characteristics of the incident beam, that is, the reflection angle and the transmittance for each incident position, a beam emitted from the shape implementing unit 200, And a first measuring unit 600 for taking a laser beam reflected from the object to be processed and photographing and displaying an image of the object to be processed of the object 1 do.

형상 구현부(200)는 입사되는 빔을 반사 또는 투과시키는 과정에서 사용자가 원하는 형상으로 빔을 변형 출사시켜 자유로운 가공 형상을 만드는 것으로, 형상 구현부(200)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하기로 한다.The shape implementation unit 200 deforms and emits the beam in a shape desired by the user in the process of reflecting or transmitting the incident beam. The configuration of the shape implementation unit 200 will be described later in detail.

제1 측정부(600)는 가공부의 위치와 초점을 육안으로 확인하기 위한 영상 획득부(610), 조명을 비추는 영상 획득부용 조명부(620), 자동 초점 조절을 위한 자동 초점 조절부(630)를 포함할 수 있다.The first measuring unit 600 includes an image acquiring unit 610 for visually confirming the position and focus of the processing unit, an illumination unit 620 for an image acquiring unit for illuminating the illumination, and an auto focus adjusting unit 630 for auto focus .

즉, 제1 측정부(600)는 가공 대상물(1)을 가공하며 반사되는 빔을 이용하여 가공 영상을 디스플레이화 함으로서, 사용자가 가공 부위의 위치와 레이저의 초점을 육안으로 확인할 수 있도록 한다.That is, the first measuring unit 600 processes the object 1 and displays the processed image using the reflected beam so that the user can visually confirm the position of the processing part and the focus of the laser.

도 2는 슬릿을 이용한 종래의 레이저 가공장비와 본 발명에 따른 형상 구현부가 구비된 레이저 가공장비를 비교한 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram comparing conventional laser processing equipment using a slit and laser processing equipment equipped with a shape implementation unit according to the present invention.

종래의 레이저 가공장비는 도 2의 A에 도시된 바와 같이 슬릿(S)을 이용하여 빔의 형상을 제어하였기 때문에, 원형 또는 사각 형상의 빔만을 만들 수 있었다.Since the conventional laser processing equipment controls the shape of the beam using the slit S as shown in FIG. 2A, it is possible to make only a circular or rectangular beam.

즉, 종래의 레이저 가공장비로는 가공 대상물(1)의 가공에 적합한 형상으로 레이저 빔의 형상을 제어할 수 없었기 때문에, 가공 깊이가 불균일해지는 단점이 있었고, 빔이 슬릿(S)의 칼날 부분을 통과하며 발생되는 회절 현상으로 인하여 도 3의 A에 도시된 바와 같이 최종 가공영역에서 회절에 의한 간섭무늬가 발생하고, 가공부의 표면조도가 저해되는 문제가 있었다.That is, conventional laser processing equipment has a disadvantage in that the shape of the laser beam can not be controlled in a shape suitable for machining the object 1, There is a problem that interference fringes due to diffraction occur in the final machining area as shown in Fig. 3A and the surface roughness of the machined portion is hindered.

따라서, 본 발명에서는 도 2의 B 또는 도 2의 C에 도시된 바와 같이 형상 구현부(200)를 이용하여 빔을 반사 또는 투과시키는 과정에서 빔의 형상을 제어함으로써, 도 3의 B에 도시된 바와 같이 가공의 신뢰성을 향상시킨 것이다.Therefore, in the present invention, by controlling the shape of the beam in the process of reflecting or transmitting the beam using the shape implementation unit 200 as shown in FIG. 2B or FIG. 2C, As a result, the reliability of machining is improved.

이하에서는 형상 구현부(200)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the shape implementation unit 200 will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 형상 구현부(200)는 빔의 형상을 제어하는 형상 구현장치(210)와, 형상 구현장치(210)에 빛을 조사하는 형상 구현부용 조명부(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. 1, the shape implementation unit 200 includes a shape implementation apparatus 210 for controlling a shape of a beam and an illumination unit 220 for a shape implementation unit for irradiating light to the shape implementation apparatus 210 Lt; / RTI >

형상 구현장치(210)는 입사되는 레이저 빔을 반사시켜 레이저빔의 형상을 제어하는 반사식, 또는 레이저 빔을 통과시키는 과정에서 레이저 빔의 위상을 제어하는 투과식으로 구성될 수 있으며, 도 4 내지 7을 참조하여 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.The shape implementing device 210 may be a reflection type for reflecting the incident laser beam to control the shape of the laser beam or a transmission type for controlling the phase of the laser beam in the course of passing the laser beam, 7 will be described in detail.

도 4는 반사식 형상 구현장치(210)의 일례를 도시한 것이다.Fig. 4 shows an example of a reflective shape implementation apparatus 210. Fig.

도 4에 도시된 형상 구현장치(210)는 입사되는 레이저 빔을 반사하여 레이저빔의 형상을 제어하는 반사식 형상 구현부로, 입사되는 빛을 반사하는 광학표면 모듈(211)의 표면 형상을 광학표면 제어부(212)로 제어한다.4 is a reflective shape implementation unit that reflects an incident laser beam to control the shape of a laser beam. The shape of the optical surface module 211, which reflects incident light, And controls it by the control unit 212.

형상 구현장치(210)가 반사식으로 구성되는 경우, 광학표면 제어부(212)로 입력되는 전압과 전류 중 어느 하나 이상을 조절하여 광학표면 모듈(211)의 형상을 변화시킬 수 있고, 이로써 최종 가공영역에서 원하는 가공패턴을 만들 수 있다.The shape of the optical surface module 211 can be changed by adjusting at least one of a voltage and a current input to the optical surface control unit 212 so as to change the shape of the optical surface module 211, You can create the desired machining pattern in the area.

도 4를 참조하여 설명하면, 형상 구현장치(210)는 광학표면 모듈(211)과 광학표면 제어부(212)를 포함하며, 광학표면 제어부(212)는 상기 광학표면 모듈(211)을 지지하는 구동력 전달부(212-1)와, 상기 구동력 전달부(212-1)의 하측에 형성되며 제1 전극(212-4)에서 인가되는 정전기력에 의해 형상이 변형되는 구동력 전달 표면(212-2)과, 상기 구동력 전달 표면(212-2)을 지지하는 구동력 전달 표면 지지부(212-3) 및 기판(212-5)을 포함하여 이루어질 수 있다.4, the shape implementation apparatus 210 includes an optical surface module 211 and an optical surface control unit 212. The optical surface control unit 212 controls the driving force for supporting the optical surface module 211 A driving force transmitting surface 212-2 formed on the lower side of the driving force transmitting portion 212-1 and deformed in shape by an electrostatic force applied from the first electrode 212-4, A driving force transmission surface supporter 212-3 for supporting the driving force transmission surface 212-2, and a substrate 212-5.

상세히 설명하면, 상기 광학표면 모듈(211)로 입사 후 반사되는 빔을 사용자가 원하는 일정 형상으로 만들기 위하여, 상기 제1 전극(212-4)에 일정한 신호가 입력되고, 상기 제1 전극(212-4)에서 정전기력(Elector-Static Force, Electro-Mechanical)으로 상기 구동력 전달 표면(212-2)의 형상을 국부적으로 변형시켜 광학표면 모듈(211)을 지지하는 구동력 전달부(212-1)의 높이를 제어하는 것이다.In detail, a predetermined signal is inputted to the first electrode 212-4 and the first electrode 212-4 is inputted to the optical surface module 211, The height of the driving force transmitting portion 212-1 supporting the optical surface module 211 by locally deforming the shape of the driving force transmitting surface 212-2 by an electrostatic force (Electro-Mechanical) .

이때, 상기 제1 전극(212-4)이 형성하는 정전기력은 상기 구동력 전달 표면(212-2)을 당기는 인력 또는 구동력 전달 표면(212-2)을 미는 척력을 구현 가능하므로, 상기 구동력 전달 표면(212-2)은 상기 제1 전극(212-4)이 위치되는 하측 또는 상기 광학표면 모듈(211)이 형성되는 상측으로 양방향 변위를 가질 수 있음은 물론이다.At this time, the electrostatic force formed by the first electrode 212-4 can implement repulsive force for pulling the driving force transmitting surface 212-2 or for pushing the driving force transmitting surface 212-2, 212-2 may have a bidirectional displacement toward the lower side where the first electrode 212-4 is located or the upper side where the optical surface module 211 is formed.

도 5는 반사식 형상 구현장치(210)의 다른 예를 도시한 것이다. Fig. 5 shows another example of the reflective shape implementation apparatus 210. Fig.

도 5를 참조하여 설명하면, 형상 구현장치(210)는 상기 광학표면 모듈(211)의 하측에 광학표면 제어부(212)가 형성되되, 상기 광학표면 제어부(212)가 제2 전극(212-6)에서 입력되는 전압에 의해 부피가 변형되는 압전재료(212-7)로 이루어져, 상기 제2 전극(212-6)에서 상기 압전재료(212-7)에 전압을 인가하여 광학표면 모듈(211)의 표면 형상을 제어할 수 있다.5, the shape implementation apparatus 210 includes an optical surface control unit 212 formed below the optical surface module 211, and the optical surface control unit 212 includes a second electrode 212-6 And a voltage is applied to the piezoelectric material 212-7 from the second electrode 212-6 to form an optical surface module 211. The piezoelectric material 212-7 has a volume deformed by a voltage inputted to the optical surface module 211-7, Can be controlled.

다시한번 설명하면, 상기 압전재료(Piezoelectric material)(212-7)는 전기를 가하면 변형되는 물질이므로, 상기 제2 전극(212-6)에서 상기 압전재료(212-7)의 일정 지역에 전기에너지를 가하면, 상기 압전재료(212-7)의 형상이 변형되며 압전재료(212-7)의 상측에 위치되는 상기 광학표면 모듈(211)의 형상이 가변되는 것이다.In other words, the piezoelectric material 212-7 is a material that is deformed when electricity is applied, so that the second electrode 212-6 is electrically connected to a predetermined region of the piezoelectric material 212-7, The shape of the piezoelectric material 212-7 is deformed and the shape of the optical surface module 211 positioned above the piezoelectric material 212-7 is variable.

이때, 상기 압전재료(212-7)는 입력되는 전기 에너지에 의해 형성되는 전기장에 대응하여 변형되는 정도가 커지거나 작아지므로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 일정한 전압이 입력되는 지점을 상기 광학표면 모듈(211)의 변형이 발생하지 않는 기준점으로 지정하고, 도 6의 (a)와 (c)에 도시된 바와 같이 전압을 더하거나 빼주는 방법으로 상기 광학표면 모듈(211)의 변형 정도를 제어할 수 있다.At this time, the degree of deformation of the piezoelectric material 212-7 corresponding to the electric field formed by the input electric energy becomes large or small. Therefore, as shown in (b) of FIG. 6, The deformation degree of the optical surface module 211 is set to a reference point at which deformation of the optical surface module 211 does not occur and a degree of deformation of the optical surface module 211 is calculated by adding or subtracting a voltage as shown in FIGS. Can be controlled.

아울러, 도 5를 참조하면 상기 광학표면 제어부(212)는 상기 광학표면 모듈(211)을 구성하는 유리(212-8)와 상기 압전재료(212-7) 사이에, 제3 전극(212-9)이 형성될 수 있고, 상기 유리(212-8)와 상기 제3 전극(212-9)은 접착제로 연결될 수 있다.5, the optical surface control unit 212 includes a third electrode 212-9 between the glass 212-8 constituting the optical surface module 211 and the piezoelectric material 212-7, , And the glass 212-8 and the third electrode 212-9 may be connected to each other with an adhesive.

본 발명의 일실시예에 따르면 반사식 형상 구현장치(210)는 도 7에 도시된 바와 같이 일정한 프로그램 툴을 사용 가능하여 제어할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the reflective shape implementation apparatus 210 can control and use a certain program tool as shown in FIG.

상세히 설명하면, 도 7의 A에 도시된 바와 같이 프로그램 툴을 이용하여 광학표면 모듈(211) 상에 패턴(P)을 형성 시, 제1 전극(212-4) 또는 제2 전극(212-6)에 일정한 전압이 입력되어, 상기 광학표면 모듈(211)에서 휨(deflection)이 발생하므로, 광학표면 모듈(211)의 지정 위치 표면 곡률이 변형되는 것이다.7A, when the pattern P is formed on the optical surface module 211 using the program tool, the first electrode 212-4 or the second electrode 212-6 A certain voltage is inputted to the optical surface module 211 and deflection occurs in the optical surface module 211, so that the curvature of the surface of the optical surface module 211 is changed.

이하, 투과식 형상 구현장치(210)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the transmission type shape realization device 210 will be described.

도 8은 형상 구현장치(210)가 투과식으로 구성된 일례를 도시한 것이다.FIG. 8 shows an example in which the shape-realizing device 210 is constructed in a transmission mode.

도 8에 도시된 바와 같이, 형상 구현장치(210)는 통과하는 레이저 빔의 위상을 제어하며, 전기필드 생성부(213)에서 입력되는 전기신호에 대응하여 레이저가 통과하는 액정(214)의 배열을 제어하여 레이저 빔의 형상을 제어하는 것이다.8, the shape implementer 210 controls the phase of the laser beam passing through the laser beam generator 210, and the arrangement of the liquid crystal 214 through which the laser beam passes in correspondence with the electric signal input from the electric field generator 213 To control the shape of the laser beam.

상세히 설명하면, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 배향막(215)(Liquid Cristal Alignment Layer)과 셀 스페이서(216)(cell spacer)를 이용하여 액정(Liquid Cristal)(214)이 위치되는 일정한 공간(217)을 형성하고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 배향막(215)과 셀 스페이서(216)의 외면에 위치한 전기필드 생성부(213)에서 전압을 인가 시 발생하는 전기장(E)을 통해 액정의 정렬 각도를 제어하여, 액정을 통과하는 레이저 빔의 국부적 위상을 바꿔주는 것이다.More specifically, as shown in FIG. 8A, a liquid crystal 214 is formed by using a liquid crystal alignment layer (Liquid Crystal Alignment Layer) and a cell spacer 216, A space 217 is formed and an electric field E generated when a voltage is applied in the electric field generation unit 213 located on the outer surface of the cell 215 and the orientation film 215 as shown in FIG. ) To change the local phase of the laser beam passing through the liquid crystal.

이때, 도 8에서는 상기 액정이 위치되는 공간(217)이 상기 배향막(215)과 상기 셀 스페이서(216)가 연결되어 형성되는 것을 도시하였지만, 이는 일 실시예이며 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 8, the space 217 in which the liquid crystal is located is formed by connecting the alignment layer 215 and the cell spacer 216. However, this is an embodiment and may be configured in various ways.

아울러, 도 8에는 하나의 공간(217)에만 액정(214)이 위치된 것을 도시하였지만, 액정(214)의 정렬 각도를 세밀하게 제어하기 위하여 상기 공간(217)을 더욱 작은 다수 개의 좁은 공간으로 분리하고, 분리된 각각의 좁은 공간에 상기 액정(214)이 위치될 수 있으며, 이외에도 즉, 도 8에 도시된 형상 구현장치(210)가 복수개 결합되어 일정한 크기의 모듈을 형성하는 것 또한 가능하다.8 shows that the liquid crystal 214 is positioned in only one space 217. However, in order to finely control the alignment angle of the liquid crystal 214, the space 217 is divided into a plurality of smaller narrow spaces And the liquid crystal 214 may be positioned in each of the separated narrow spaces. In other words, it is also possible that a plurality of the shape-implementing devices 210 shown in FIG. 8 are combined to form a module having a predetermined size.

[제2 실시예][Second Embodiment]

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 개략적으로 도시한 것이다.Fig. 9 schematically shows an ultrarapid laser processing equipment for freeform machining according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는 제1 실시예의 구성에 분산보정 보듈(800)을 더 포함한다. According to the second embodiment of the present invention, the ultrasound laser processing equipment for freeform machining further includes a dispersion correction module 800 in the configuration of the first embodiment.

또한, 빔의 분산을 억제하기 위하여 광학계를 구성하는 미러, 스플리터 및 광학 장비에 사용되는 렌즈가 각각 저분산 미러(M), 저분산 스플리터(S), 저분산 렌즈로 이루어질 수 있다. Further, in order to suppress dispersion of beams, the mirrors constituting the optical system, the lenses used in the splitter and the optical equipment may be composed of a low dispersion mirror M, a low dispersion splitter S and a low dispersion lens.

즉, 저분산 미러, 저분산 스플리터, 저분산 렌즈를 이용하여 분산을 최소화함으로서, 레이저의 펄스폭이 늘어나는 것을 방지하고, 상기 분산보정 모듈(800)을 이용하여 분산에 의해 늘어난 펄스폭을 보정함으로서, 상기 레이저 광원(100)에서 방출되는 팸토초 레이저의 특성이 변형되지 않고 상기 가공 대상물(1)을 가공할 수 있게 한 것이다.That is, by minimizing dispersion using a low dispersion mirror, a low dispersion splitter, and a low dispersion lens, it is possible to prevent the pulse width of the laser from being increased, and by correcting the pulse width increased by dispersion using the dispersion correction module 800 , So that the object 1 can be processed without changing the characteristics of the laser beam emitted from the laser light source 100.

상세히 설명하면, 본 발명은 레이저 가공에서 펨토초의 펄스폭을 가지는 레이저를 사용하므로, 재료가공 시 레이저의 펄스폭이 재료의 열전달에 필요한 시간보다 짧기 때문에 HAZ가 발생하지 않는 장점이 있을 뿐만 아니라, 높은 피크파워를 얻을 수 있다.In detail, since the present invention uses a laser having a pulse width of femtoseconds in laser processing, there is an advantage that HAZ is not generated because the pulse width of the laser is shorter than the time required for heat transfer of the material during material processing, Peak power can be obtained.

이때, 상기 HAZ는 가공부 주위로 열에너지가 번져나가며 발생하는 열영향부를 의미하며, 이러한 열영향부는 열전달에 의해 발생하되 열전달은 약 10ps의 딜레이 시간(electron-phonon relaxation time, electron-phonon coupling time)을 필요로 하므로, 본 발명에서는 레이저의 펄스폭을 열전달 딜레이 시간보다 짧은 수펨토(10ps미만)로 제어하여, 나노초 레이저에서 발생하는 HAZ나 Burr, 충격파, 표면왜곡등이 발생하는 것을 방지한 것이다.In this case, the HAZ refers to a heat affected part generated due to the spread of thermal energy around the processing part. The heat affected part is generated by heat transfer, and the heat transfer has an electron-phonon relaxation time (electron-phonon coupling time) The pulse width of the laser is controlled to be several femtoseconds (less than 10 ps) shorter than the heat transfer delay time, thereby preventing occurrence of HAZ, burr, shock wave, surface distortion, and the like occurring in the nanosecond laser.

그리고, 상기 피크파워는 순간적으로 낼수있는 출력을 말하며, 펄스폭이 수펨토초인 본 발명은 순간적으로 페타와트 이상의 높은 출력을 구현하여, 포톤을 흡수 시키는 경향성을 높일 수 있으므로, 가공이 어려운, 공기, 난삭재, 초경 등 기계적 물성치에 상관 없이 대부분의 재료를 가공할 수 있는 것이다.The peak power is an instantaneous output, and the pulse width is several femtoseconds. The present invention instantaneously realizes a high output of more than a petawatto increase the tendency to absorb photons, Most materials can be processed regardless of mechanical properties such as hard materials and carbides.

상기와 같은 장점은 본 발명이 팸토초 영역의 매우 짧은 펄스폭 레이저를 사용하여 발생하므로, 본 발명에서는 상기 저분산 광학계와, 상기 분산보정 광학계를 사용하여 펄스폭이 늘어나는 것을 제한함으로서, 팸토초 영역의 펄스폭을 가지는 레이저의 장점을 유지시키는 것이다.Since the present invention is generated by using a very short pulse-width laser in the punch-through region, the present invention limits the increase of the pulse width by using the low dispersion optical system and the dispersion correction optical system, Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >

상세히 설명하면, 레이저의 펄스폭은 투명물질을 통과할 때 늘어나게 된다. 즉, 광학계를 구성하는 렌즈, 미러, 스플리터 뿐만이 아니라 공기중을 통과할 때에도 펄스폭이 증가하는 현상이 발생한다. 이러한 펄스폭이 늘어나는 현상은 공기를 포함하는 투명재료가 분산이라는 광학적인 재료 특성을 가지고 있기 때문이므로, 본 발명에서는 일반적인 반사 미러 또는 스플리터 대신 저분산 미러(M) 또는 저분산 스플리터를(S) 사용하고, 일반적인 렌즈 대신 저분산 렌즈를 사용하며, 일차적으로 펄스폭 변화를 최소화 하고, 변화된 파장 변화를 상기 분산보정 모듈(800)을 이용하여 보정하여 줌으로서, 레이저 광원(100)에서 방출된 레이저 빔의 펄스폭이 가공 대상물(1)로 이동하는 과정에서 변형되는 것을 제한하는 것이다.Specifically, the pulse width of the laser is increased as it passes through the transparent material. That is, not only the lens, the mirror, and the splitter constituting the optical system but also the phenomenon that the pulse width increases even when passing through the air, occurs. Since the phenomenon that such a pulse width increases is due to the optical material characteristic that the transparent material including air is dispersion, in the present invention, a low dispersion mirror (M) or a low dispersion splitter (S) is used instead of a general reflection mirror or a splitter And a low dispersive lens is used instead of a general lens. By minimizing the pulse width variation and correcting the changed wavelength variation using the dispersion correction module 800, the laser beam emitted from the laser light source 100 To be deformed in the process of moving to the object 1.

이때, 상기 분산모정 모듈(800)은 상기 레이저 광원(100)에서 출사되는 레이저 빔의 펄스폭을 측정하고, 상기 대물렌즈(300)와 상기 가공 대상물(1) 사이에서 가공 대상물(1)에 입사되는 레이저 빔의 펄스폭을 측정하여, 두 개의 펄스폭을 비교한 후 출사되는 레이저 빔의 펄스폭을 제어할 수 있는 장치이면 충분하므로 다양한 방법과 장치가 사용될 수 있다.The dispersion correction module 800 measures the pulse width of the laser beam emitted from the laser light source 100 and enters the object 1 between the objective lens 300 and the object 1, It is sufficient to measure the pulse width of the laser beam to control the pulse width of the emitted laser beam after comparing the two pulse widths, so that various methods and devices can be used.

상세히 설명하면, 상기 분산보정 모듈(800)은 도 10에 도시된 분산 보정 처프 미러(a), 분산 보정 웨지 페어(b), 분산 보정 프리즘 페어(c) 등의 분산보정 방법을 사용하는 장치일 수 있는 것이다.In detail, the dispersion correction module 800 is a device using a dispersion correction method such as the dispersion correction chirp mirror a, the dispersion correction wedge pair b, and the dispersion correction prism pair c shown in FIG. 10 You can.

상기 처프 미러는 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 늘어난 빔의 펄스 폭을 반사되는 미러의 표면에 형성된 반사층의 위치 또는 두께를 가변하는 방법으로 보정하고, 상기 분산 보정 웨지 페어는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 빔이 통과하는 삼각형상의 단면을 가지는 렌즈간의 이격거리 또는 통과하는 렌즈 단면의 두께를 가변하는 방법으로 펄스폭을 제어하고, 상기 분산 보정 프리즘 페어는 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 빔이 투과되는 삼각 프리즘의 위치를 제어하여 레이저 빔의 펄스폭을 제어하는 방법이다.The chirped mirror corrects the pulse width of the extended beam as shown in FIG. 10 (a) by a method of varying the position or thickness of the reflection layer formed on the surface of the mirror to be reflected, (b), the pulse width is controlled by varying the distance between the lenses having the triangular cross-section through which the beam passes or the thickness of the lens cross-section passing therethrough, , The position of the triangular prism through which the beam is transmitted is controlled to control the pulse width of the laser beam.

아울러, 상기 저분산 미러(M)는 도 11에 도시된 바와 같이 두 개의 처프 미러가 조합되어 이루어질 수 있다.In addition, the low dispersion mirror M may be formed by combining two chirp mirrors as shown in FIG.

상세히 설명하면, 저분산 미러(M)는 일반적인 반사 미러에 비하여 반사시키는 빔의 파장 변화를 최소화 할 수 있지만, 빔의 파장 변화를 완벽하게 제한할 수 없다. 결국, 빔을 구성하는 다양한 파장은 저분산 미러(M)의 표면에 형성된 서로 다른 높이의 반사층(C-1,2,3,4,5,6,7,8,9)에서 각각 반사되며 펄스폭이 길어지는 것이다.Specifically, the low-dispersion mirror M can minimize the wavelength variation of the beam to be reflected as compared with the general reflection mirror, but can not completely limit the wavelength variation of the beam. As a result, the various wavelengths constituting the beam are reflected from the reflection layers C-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 of different heights formed on the surface of the low dispersion mirror M, The width will be longer.

따라서, 본 발명에서는 저분산 미러(M) 대신 서로 역순의 반사층이 형성된 한 쌍의 처프미러를 서로의 반사층이 마주보게 위치시키고, 서로의 반사층이 마주보는 내측으로 빔을 통과시켜, 순방향 반사층을 가지는 제1 처프미러에서 반사되며 길어진 펄스폭이 역방향 반사층을 가지는 제2 처프미러에서 반사되며 복원지게 한 것이다.Therefore, in the present invention, instead of the low dispersion mirror M, a pair of chirped mirrors in which reflection layers are formed in mutually opposite directions are placed so that their reflection layers face each other, a beam is passed inward facing each other, The longer pulse width is reflected by the first chirp mirror and reflected by the second chirp mirror having the reverse reflection layer, and is restored.

[제3 실시예][Third Embodiment]

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 도시한 것이다.Fig. 12 shows an ultrashort laser processing apparatus for freeform machining according to a third embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는 제1 실시예의 구성에 펌프 프로브(400)를 더 포함한다. As shown in Fig. 12, the ultrasonic laser processing equipment for freeform machining according to the sixth embodiment of the present invention further includes the pump probe 400 in the configuration of the first embodiment.

펌프 프로브(400)는 레이저 광원(100)에서 출사되어 가공 대상물(1)에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되며, 입사되는 빔을 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리한다. The pump probe 400 is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source 100 and directed to the object 1, and separates the incident beam into a plurality of beams having a time difference.

구체적으로, 도 13에 도시된 바와 같이 레이저 광원(100)에서 입사된 빔이 제1 빔 스플리터(BS1)에서 분리되어 프로브(400)를 구성하는 제1 빔 형성부(410)와, 제2 빔 형성부(420)를 각각 통과하게 되고, 각각의 빔 형성부(410, 420)를 이동하는 빔은, 시간제어 스테이지(440)와 상기 제2 빔 스플리터(BS2)의 이격거리 에 대응하여 시간차를 가지게된 후, 제3 빔 스플리터(BS3)에서 다시 합쳐져 동일 이동경로를 가지게 되는 것이다.Specifically, as shown in FIG. 13, a beam incident from the laser light source 100 is separated from the first beam splitter BS1 to form a first beam forming part 410 constituting the probe 400, And the beam moving through each of the beam forming portions 410 and 420 passes through a time difference between the time control stage 440 and the second beam splitter BS2 After that, they are combined again by the third beam splitter BS3 to have the same movement path.

이때, 상기 제1 빔 형성부(410)와 상기 제2 빔 형성부(430)는 도 13에 도시된 바와 같이 빔의 파장을 제어하는 파장 변환부(430)를 더 포함할 수 있으며, 도 14에 도시된 바와 같이 파장 변환부(430)를 통해 빔의 파장과, 파워(펄스폭)를 제어하고, 상기 시간제어 스테이지(440)를 통해 각각의 빔의 시간차를 제어함으로서, 가공 대상물(1)의 가공을 더욱 용이하게 할 수 있다. The first beam forming unit 410 and the second beam forming unit 430 may further include a wavelength converting unit 430 for controlling the wavelength of the beam as shown in FIG. 13, The wavelength of the beam and the power (pulse width) are controlled through the wavelength conversion unit 430 and the time difference of each beam is controlled through the time control stage 440, Can be more easily processed.

상세히 설명하면, 레이저 가공 시 서로 다른 펄스폭을 가지는 레이저를 시간 간격을 두고 차례로 조사할 경우, 처음 방출되는 레이저를 가공 대상물(1)을 가열하는데 사용하고, 두 번째 방출되는 레이저를 가공 대상물(1)을 가공하는 레이저로 사용할 경우, 처음 방출되는 레이저에 의해 가공 대상물(1)이 가열되어 두 번째 방출되는 레이저가 가공 대상물(1)을 가공하는데 필요한 에너지가 감소되므로, 가공 단면이 매끄럽게 형성된다.In detail, when the laser beam having different pulse widths is irradiated at a time interval in laser processing, the first laser beam is used for heating the object 1, and the second laser beam is emitted to the object 1 ), The workpiece 1 is heated by the laser beam emitted first, and the energy required for processing the workpiece 1 by the second emitted laser beam is reduced, so that the machined cross section is formed smoothly.

그리고, 이와는 반대로 첫 번째 레이저의 펄스를 두 번째 레이저에 비해 강하게 하여 가공을 위한 레이저로 사용하고, 두 번째 레이저의 펄스를 첫 번째 레이저에 비해 약하게 하여 가공 대상물(1)의 가공부를 가열하는 용도로 사용하면, 가공된 가공 대상물(1)의 표면을 가공과 동시에 열처리하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.On the other hand, in contrast to this, the pulse of the first laser is used as a laser for machining to be stronger than that of the second laser, and the pulse of the second laser is weaker than that of the first laser to heat the processed portion of the object 1 The effect of heat-treating the surface of the processed object 1 at the same time as machining can be obtained.

아울러, 상기와 같은 방법 이외에도 첫 번째 방출되는 레이저를 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 두 번째 방출되는 레이저를 이용하여 첫 번째 레이저가 형성하는 플라즈마를 확장시키는 방법과, 첫 번째 레이저를 이용하여 가공 대상물(1)을 가공하고, 두 번째 레이저를 이용하여 가공 대상물(1)의 가공부를 측정하는 것 또한 가능하며, 상기와 같이 첫 번째 레이저를 이용하여 가공 대상물(1)을 가공하고, 두 번째 레이저를 측정용으로 사용할 경우, 가공 시 발생하는 충격파, 플라즈마 등의 현상을 짧은 시간 간격으로 관찰할 수 있으므로, 관찰한 결과를 기반으로 가공 변수 조절과 최적화가 가능한 것은 물론이다. In addition, in addition to the above-mentioned methods, a method of generating a plasma by using a first emitted laser and expanding a plasma formed by a first laser using a second emitted laser, and a method of expanding a plasma by using a first laser, It is also possible to measure the processed portion of the object 1 by using a second laser and to process the object 1 using the first laser and measure the second laser It is of course possible to control and optimize the processing parameters based on the observation results since the phenomenon of shock waves and plasma generated during processing can be observed at short time intervals.

상세히 설명하면, 가공 대상물(1)을 가공하는 것은 레이저의 파장과 무관하지만 가공 대상물(1)의 레이저 파장에 대한 흡수율을 포함한 기초적인 반응성을 차이가 존재하며, 가공 경향성 또한 파장에 따라 차이가 존재한다.In detail, although the processing of the object 1 is independent of the wavelength of the laser, there is a difference in basic reactivity including the absorption rate of the object 1 to the laser wavelength, and there is a difference in processing tendency depending on the wavelength do.

따라서, 가공 대상물(1)을 가공하기 위하여 UV부터 IR까지 넓은 범위의 파장을 지원하여, 가공 대상물(1)에 대응하여 레이저 빔의 파장을 가변할 수 있게 한 것이다.Therefore, in order to process the object 1, a wide range of wavelengths from UV to IR are supported, so that the wavelength of the laser beam can be varied corresponding to the object 1.

[제4 실시예][Fourth Embodiment]

도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 도시한 것이다.Fig. 15 shows an ultrashort laser processing apparatus for freeform machining according to a fourth embodiment of the present invention.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는 제2 측정부(500)와 제어부(700)를 더 포함한다. As shown in FIG. 15, the apparatus for processing ultrarapleal laser for freeform machining according to the fourth embodiment of the present invention further includes a second measuring unit 500 and a control unit 700.

제2 측정부(500)는 가공 대상물(1)의 빔 반사도를 측정하는 포토 다이오드(510)와, 스펙트럼을 측정하는 스펙트로미터(520)를 포함하여, 가공 대상물(1)에서 반사되는 빛과, 가공 대상물(1) 가공 시 발생하는 플라즈마의 강도와, 스펙트럼 중 선택되는 하나 이상을 측정한다.The second measuring unit 500 includes a photodiode 510 for measuring the beam reflectivity of the object 1 and a spectrometer 520 for measuring the spectrum so that the light reflected from the object 1, At least one selected from the intensity of the plasma generated in processing the object 1 and the spectrum is measured.

제어부(700)는 제2 측정부(500)에서 측정된 데이터를 이용하여 본 발명인 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 제어하는 것으로, 상기 포토 다이오드(510)와 상기 스펙트로미터(520)에서 측정된 반사 빔의 데이터를 이용하여 가공빔에 대한 상기 가공 대상물(1)의 특징을 파악하고, 레이저 빔을 가공 대상물(1) 가공에 최적화된 빔으로 제어한다.The control unit 700 controls the ultrasound laser processing apparatus for freeform processing according to the present invention using the data measured by the second measuring unit 500. The control unit 700 controls the photodiode 510 and the spectrometer 520, The characteristic of the object 1 with respect to the processing beam is grasped by using the data of the reflected beam and the laser beam is controlled to be a beam optimized for processing the object 1 to be processed.

상세히 설명하면, 상기 제2 측정부(500)는 상기 가공 대상물(1) 가공 시 발생하는 플라즈마를 스펙트럼과 반사광의 강도를 측정하여, 현재 가공 중인 가공 대상물(1)의 성분을 분석하고, 가공이 올바르게 진행되고 있는지에 대한 상황을 모니터링 할 뿐만 아니라, 반사광을 통해 가공 대상물(1)의 성분을 분석하여 가공 대상물(1)의 에너지 흡수 정도 또한 디스플레이화 한다.In detail, the second measuring unit 500 measures the spectrum of the plasma generated at the time of machining the object 1, and the intensity of the reflected light to analyze the component of the object 1 currently being machined, Not only monitors the state of correct progress, but also analyzes the components of the object 1 through reflected light to display the degree of energy absorption of the object 1 as well.

따라서, 작업자 또는 상기 제어부(700)가 실시간으로 가공 변수에 대응함과 동시에 피드백을 통해 가공 시스템을 최적화 시킬 수 있는 것이다.Accordingly, the operator or the control unit 700 can optimize the machining system through feedback in response to the machining parameters in real time.

이때, 상기 제2 측정부(500)에서 측정된 데이터 외에도 상기 제1 측정부(600)에서 측정된 영상을 통해 사용자가 레이저 빔의 파장, 펄스 세기, 펄스 폭 등을 제어하여 효율적으로 가공 대상물(1)을 가공할 수 있음은 물론이다.At this time, in addition to the data measured by the second measuring unit 500, the user controls the wavelength, pulse intensity, pulse width, etc. of the laser beam through the image measured by the first measuring unit 600, 1) can be processed.

[제5 실시예][Fifth Embodiment]

도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 도시한 것이다.Fig. 16 shows an ultrashort laser processing apparatus for freeform machining according to a fifth embodiment of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따르면 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비는 제1 실시예의 기본 구성 외에 제2 내지 제4 실시예에서 설명한 분산보정 보듈(800), 펌프 프로브(400), 제2 측정부(500) 및 제어부(700)를 모두 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 16, according to the fifth embodiment of the present invention, the ultrasound laser processing apparatus for freeform processing includes, in addition to the basic structure of the first embodiment, the dispersion correction module 800, A probe 400, a second measuring unit 500, and a controller 700.

또한, 본 발명의 제5 실시예에 따르면, 대물렌즈(300)와 형상 구현장치(210) 사이에 이미지렌즈(900)가 더 구비될 수 있다.Also, according to the fifth embodiment of the present invention, an image lens 900 may further be provided between the objective lens 300 and the shape-realizing device 210.

상세히 설명하면, 상기 대물렌즈(300)는 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이 평행광이 들어올 때 최고의 성능을 발휘할 수 있도록 설계되므로, 상기 이미지렌즈(900)를 이용하여 입사되는 레이저 빔을 평행광으로 만들어주는 것이다.17 (a), the objective lens 300 is designed to exhibit the best performance when parallel light enters, so that the laser beam incident using the image lens 900 It is made into a parallel light.

이때, 상기 이미지렌즈(900)를 사용하여 레이저빔을 평행광으로 만들어 줌으로서, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이 각도를 가지는 빔이 스플리터를 통과할 경우, 빔 스플리터로 분리된 빔의 각도가 변하게 되어 광학 설계와 형상구현 이미지 형성에 문제가 발생하는 단점 또한 해결할 수 있음은 물론이다.At this time, by making the laser beam into parallel light using the image lens 900, when a beam having an angle as shown in FIG. 17 (b) passes through the splitter, the beam split by the beam splitter It is needless to say that it is also possible to solve the disadvantage that the angle is changed to cause problems in the optical design and the image formation of the shape realization.

또한, 이상 설명한 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법은 레이저를 가공 대상물(1)을 향해 방출하는 레이저 방출단계와, 가공 대상물(1)을 향해 방출되는 레이저의 형상을 제어하는 형상 제어단계와, 가공 대상물의 가공부를 촬영하며 레이저의 초점을 제어하는 초점 제어단계를 포함하여 이루어질 수 있으며, 레이저 빔의 분산을 최소화 또는 방지하기 위하여 레이저의 분산을 보정하는 레이저 분산 보정단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the above-described processing method using the ultrasound laser processing apparatus for freeform processing includes a laser emitting step for emitting the laser toward the object 1, a shape control for controlling the shape of the laser emitted toward the object 1 And a focus control step of controlling the focal point of the laser by photographing the processed part of the object to be processed and further includes a laser dispersion correction step of correcting dispersion of the laser to minimize or prevent dispersion of the laser beam .

그리고, 필요에 따라 레이저 빔을 동일한 이동경로를 가지되 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리시켜 레이저 가공의 효율성을 향상시키는 분리단계를 더 포함할 수 있으며, 레이저 빔을 복수개의 빔으로 분리 시 분리된 각각의 빔을 목적에 대응하는 파장을 가지는 빔으로 변환하여 가공 대상물(1)의 가공을 최적화 하는 파장 변환단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include separating the laser beam into a plurality of beams having the same movement path and having a time difference according to need, thereby improving the efficiency of laser machining. The method may further include separating the laser beam into a plurality of beams, And a wavelength converting step of converting each of the beams into a beam having a wavelength corresponding to the object to optimize the processing of the object 1.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

1 : 가공 대상물
100 : 레이저 광원
200 : 형상 구현부 210 : 형상 구현장치
211 : 광학표면 모듈 212 : 광학표면 제어부
220 : 형상 구현부용 조명부
300 : 대물렌즈
400 : 펌프 프로브 410 : 제1 빔 형성부
420 : 제2 빔 형성부
430 : 파장 변환부
440 : 시간 제어 스테이지
500 : 제1 측정부
510 : 포토 다이오드 520 : 스펙트로미터
600 : 제2 측정부 610 : 영상 획득부
620 : 영상 획득부용 조명부 630 : 자동 초점 조절부
700 : 제어부
800 : 분산보정 모듈
900 : 이미지 렌즈1: object to be processed
100: laser light source
200: shape implementation unit 210: shape implementation apparatus
211: Optical surface module 212: Optical surface control part
220: illumination part for shape implementation part
300: objective lens
400: pump probe 410: first beam forming part
420: second beam forming section
430: Wavelength conversion section
440: Time control stage
500: first measuring unit
510: photodiode 520: spectrometer
600: second measuring unit 610: image obtaining unit
620: Illumination unit for image acquisition unit 630: Automatic focus adjustment unit
700:
800: dispersion correction module
900: image lens

Claims

레이저 광원;
입사되는 레이저 빔의 형상을 제어하는 형상 구현장치와, 현상 구현장치에 빛을 조사하는 형상 구현부용 조명부를 포함하며, 상기 레이저 광원에서 출사되어 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되어 입사되는 레이저 빔의 입사 위치별 반사각 또는 투과율을 선택제어하여 레이저 빔의 형상을 변형 제어하는 형상 구현부;
상기 형상 구현부에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈;
상기 가공 대상물에서 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물의 가공 부위 영상을 실시간으로 촬영하여, 가공 부위의 위치와 레이저의 초점을 디스플레이화하는 제1 측정부;
상기 가공 대상물에서 반사되는 빛과, 가공 대상물 가공 시 발생하는 플라즈마의 강도와 스펙트럼 중 선택되는 하나 이상을 측정하여, 상기 가공 대상물의 성분을 분석하고 상기 가공 대상물의 에너지 흡수 정도를 디스플레이화하는 제2 측정부; 및
상기 제2 측정부에서 분석한 상기 가공대상물의 성분, 에너지 흡수 정도와 상기 제1 측정부에서 측정한 데이터를 이용하여, 레이저 빔의 파장, 펄스 세기, 펄스 폭 중 적어도 하나 이상을 제어하는 제어부;
를 포함하며,
상기 형상 구현부의 형상 구현장치는
입사되는 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 형상을 제어하는 반사식으로, 입사되는 레이저 빔을 반사하는 광학표면 모듈과, 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하는 광학표면 제어부를 포함하되,
상기 광학표면 제어부는
입력되는 전압과 전류 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하도록,
제1 전극이 형성되는 기판과, 상기 광학표면 모듈을 지지하는 구동력 전달부와, 상기 구동력 전달부의 하측에 형성되며 상기 제1 전극에서 인가되는 전기신호에 의해 발생하는 정전기력에 따라 형상이 변형되는 구동력 전달 표면과, 상기 구동력 전달 표면을 지지하는 구동력 전달 표면 지지부를 더 포함하며,
상기 제1 전극에 인가되는 전기신호에 의해 발생하는 정전기력으로 상기 구동력 전달 표면의 형상을 국부적으로 변형시켜 상기 광학표면 모듈을 지지하는 상기 구동력 전달부의 높이를 제어하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
A laser light source;
A shape implementing device for controlling the shape of the incident laser beam and an illuminating part for irradiating light to the developing implement, and arranged on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source and irradiated to the object to be processed A shape implementation unit for selectively controlling the reflection angle or transmittance of the incident laser beam at each incident position to deform and control the shape of the laser beam;
An objective lens for condensing the beam emitted from the shape implementation section to a processing region of the object to be processed;
A first measuring unit for receiving a laser beam reflected from the object to be processed and taking an image of a processing region of the object in real time and displaying the position of the processing region and the focus of the laser on a display;
Wherein at least one selected from the light reflected from the object to be processed and the intensity and spectrum of the plasma generated when processing the object is analyzed to analyze the components of the object and to display the degree of energy absorption of the object, Measuring unit; And
A controller for controlling at least one of a wavelength, a pulse intensity, and a pulse width of the laser beam using the component of the object analyzed by the second measuring unit, the degree of energy absorption, and the data measured by the first measuring unit;
/ RTI >
The shape implementation device of the shape implementation section
An optical surface module that reflects an incident laser beam and reflects an incident laser beam, and an optical surface control unit that controls a shape of the optical surface module,
The optical surface control unit
And controlling the shape of the optical surface module by controlling at least one of an input voltage and a current,
A driving force transmitting portion for supporting the optical surface module; a driving force generating portion for generating a driving force for deforming the shape according to an electrostatic force generated by an electric signal applied from the first electrode, And a driving force transmitting surface supporting portion for supporting the driving force transmitting surface,
And a height of the driving force transmitting portion for supporting the optical surface module by locally deforming the shape of the driving force transmitting surface by an electrostatic force generated by an electric signal applied to the first electrode, .

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레이저 광원;
입사되는 레이저 빔의 형상을 제어하는 형상 구현장치와, 현상 구현장치에 빛을 조사하는 형상 구현부용 조명부를 포함하며, 상기 레이저 광원에서 출사되어 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되어 입사되는 레이저 빔의 입사 위치별 반사각 또는 투과율을 선택제어하여 레이저 빔의 형상을 변형 제어하는 형상 구현부;
상기 형상 구현부에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈;
상기 가공 대상물에서 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물의 가공 부위 영상을 실시간으로 촬영하여, 가공 부위의 위치와 레이저의 초점을 디스플레이화하는 제1 측정부;
상기 가공 대상물에서 반사되는 빛과, 가공 대상물 가공 시 발생하는 플라즈마의 강도와 스펙트럼 중 선택되는 하나 이상을 측정하여, 상기 가공 대상물의 성분을 분석하고 상기 가공 대상물의 에너지 흡수 정도를 디스플레이화하는 제2 측정부; 및
상기 제2 측정부에서 분석한 상기 가공대상물의 성분, 에너지 흡수 정도와 상기 제1 측정부에서 측정한 데이터를 이용하여, 레이저 빔의 파장, 펄스 세기, 펄스 폭 중 적어도 하나 이상을 제어하는 제어부;
를 포함하며,
상기 형상 구현부의 형상 구현장치는
입사되는 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔의 형상을 제어하는 반사식으로, 입사되는 레이저 빔을 반사하는 광학표면 모듈과, 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하는 광학표면 제어부를 포함하되,
상기 광학표면 제어부는
입력되는 전압을 제어하여 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하도록,
제2 전극이 형성되는 기판과, 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의해 부피가 변형되는 압전재료를 더 포함하며,
상기 제2 전극에서 상기 압전재료에 전압을 가하여 상기 압전재료의 부피를 변형시켜 상기 압전재료의 상측에 위치되는 상기 광학표면 모듈의 형상을 가변하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
A laser light source;
A shape implementing device for controlling the shape of the incident laser beam and an illuminating part for irradiating light to the developing implement, and arranged on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source and irradiated to the object to be processed A shape implementation unit for selectively controlling the reflection angle or transmittance of the incident laser beam at each incident position to deform and control the shape of the laser beam;
An objective lens for condensing the beam emitted from the shape implementation section to a processing region of the object to be processed;
A first measuring unit for receiving a laser beam reflected from the object to be processed and taking an image of a processing region of the object in real time and displaying the position of the processing region and the focus of the laser on a display;
Wherein at least one selected from the light reflected from the object to be processed and the intensity and spectrum of the plasma generated when processing the object is analyzed to analyze the components of the object and to display the degree of energy absorption of the object, Measuring unit; And
A controller for controlling at least one of a wavelength, a pulse intensity, and a pulse width of the laser beam using the component of the object analyzed by the second measuring unit, the degree of energy absorption, and the data measured by the first measuring unit;
/ RTI >
The shape implementation device of the shape implementation section
An optical surface module that reflects an incident laser beam and reflects an incident laser beam, and an optical surface control unit that controls a shape of the optical surface module,
The optical surface control unit
To control the input voltage to control the shape of the optical surface module,
A substrate on which a second electrode is formed; and a piezoelectric material whose volume is deformed by a voltage applied to the second electrode,
Wherein a voltage is applied to the piezoelectric material at the second electrode to deform the volume of the piezoelectric material to vary the shape of the optical surface module positioned above the piezoelectric material.

레이저 광원;
입사되는 레이저 빔의 형상을 제어하는 형상 구현장치와, 현상 구현장치에 빛을 조사하는 형상 구현부용 조명부를 포함하며, 상기 레이저 광원에서 출사되어 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되어 입사되는 레이저 빔의 입사 위치별 반사각 또는 투과율을 선택제어하여 레이저 빔의 형상을 변형 제어하는 형상 구현부;
상기 형상 구현부에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈;
상기 가공 대상물에서 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물의 가공 부위 영상을 실시간으로 촬영하여, 가공 부위의 위치와 레이저의 초점을 디스플레이화하는 제1 측정부;
상기 가공 대상물에서 반사되는 빛과, 가공 대상물 가공 시 발생하는 플라즈마의 강도와 스펙트럼 중 선택되는 하나 이상을 측정하여, 상기 가공 대상물의 성분을 분석하고 상기 가공 대상물의 에너지 흡수 정도를 디스플레이화하는 제2 측정부; 및
상기 제2 측정부에서 분석한 상기 가공대상물의 성분, 에너지 흡수 정도와 상기 제1 측정부에서 측정한 데이터를 이용하여, 레이저 빔의 파장, 펄스 세기, 펄스 폭 중 적어도 하나 이상을 제어하는 제어부;
를 포함하며,
상기 형상 구현부의 형상 구현장치는
입사되는 레이저 빔을 통과시켜 레이저 빔의 위상을 제어하는 투과식으로,
전기필드 생성부에서 입력되는 전기 신호에 대응하여 발생하는 전기장을 통해 레이저가 통과하는 액정의 정렬 각도가 제어되어, 액정을 통과하는 레이저 빔의 국부적 위상을 제어하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
A laser light source;
A shape implementing device for controlling the shape of the incident laser beam and an illuminating part for irradiating light to the developing implement, and arranged on the optical path of the laser beam emitted from the laser light source and irradiated to the object to be processed A shape implementation unit for selectively controlling the reflection angle or transmittance of the incident laser beam at each incident position to deform and control the shape of the laser beam;
An objective lens for condensing the beam emitted from the shape implementation section to a processing region of the object to be processed;
A first measuring unit for receiving a laser beam reflected from the object to be processed and taking an image of a processing region of the object in real time and displaying the position of the processing region and the focus of the laser on a display;
Wherein at least one selected from the light reflected from the object to be processed and the intensity and spectrum of the plasma generated when processing the object is analyzed to analyze the components of the object and to display the degree of energy absorption of the object, Measuring unit; And
A controller for controlling at least one of a wavelength, a pulse intensity, and a pulse width of the laser beam using the component of the object analyzed by the second measuring unit, the degree of energy absorption, and the data measured by the first measuring unit;
/ RTI >
The shape implementation device of the shape implementation section
A transmission type in which the incident laser beam is passed to control the phase of the laser beam,
A laser beam machining apparatus for laser machining is provided. The laser machining apparatus includes a laser machining apparatus for laser machining, a laser machining apparatus for laser machining, .

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제 1항, 제 5항 및 제 6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
레이저 빔의 분산을 제한하는 저분산 광학계와 분산보정 모듈을 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
7. The method according to any one of claims 1, 5, and 6,
Further comprising a low dispersion optics and a dispersion correction module for limiting the dispersion of the laser beam.

제 8항에 있어서,
상기 저분산 광학계는, 저분산 미러와, 저분산 스플리터와, 저분산 렌즈 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
9. The method of claim 8,
Wherein the low dispersion optical system includes at least one selected from a low dispersion mirror, a low dispersion splitter, and a low dispersion lens.

제 8항에 있어서,
상기 분산보정 모듈은, 분산 보정 처프미러와, 분산 보정 웨지 페어와, 분산 보정 프리즘 페어 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
9. The method of claim 8,
Wherein the dispersion correction module includes at least one of a dispersion correction chirp mirror, a dispersion correction wedge pair, and a dispersion correction prism pair.

제 1항, 제 5항 및 제 6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광원에서 출사되어 상기 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광 경로상에 배치되며, 입사되는 빔을 동일 이동경로를 가지되 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리하는 펌프 프로브를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
7. The method according to any one of claims 1, 5, and 6,
Further comprising a pump probe arranged on an optical path of a laser beam emitted from the laser light source and irradiated on the object to be processed and separating an incident beam into a plurality of beams having the same movement path and a time difference, Ultrasonic laser processing equipment for processing.

제 11항에 있어서,
상기 펌프 프로브는, 분리된 빔의 파장을 제어하는 파장 변환부를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
12. The method of claim 11,
Wherein the pump probe further comprises a wavelength converter for controlling the wavelength of the separated beam.

제 11항에 있어서,
상기 펌프 프로브는, 분리된 빔의 시간차를 제어하는 시간제어 스테이지를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비.
12. The method of claim 11,
Wherein the pump probe further comprises a time control stage for controlling a time difference of the separated beam.

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레이저를 가공 대상물을 향해 방출하는 레이저 방출단계;
가공 대상물을 향해 방출되는 레이저의 형상을 제어하는 형상 제어단계; 및
가공 대상물의 가공부를 촬영하며 레이저의 초점을 제어하는 초점 제어단계;
를 포함하며,
상기 형상 제어단계는
입사되는 레이저 빔을 반사하는 광학표면 모듈과, 입사되는 레이저 빔의 형상을 제어하는 형상 구현장치와, 현상 구현장치에 빛을 조사하는 형상 구현부용 조명부를 이용하여,
입력되는 전압과 전류 중 어느 하나 이상을 제어하여 정전기력(Electro-Static Force, Electro-Mechanical)으로 상기 광학표면 모듈의 형상을 제어하여 레이저 빔의 형상을 제어하거나,
전기필드 생성부에서 입력되는 전기 신호에 대응하여 발생하는 전기장을 통해 레이저 빔이 통과하는 액정의 정렬 각도가 제어되어, 액정을 통과하는 레이저 빔의 국부적 위상을 제어하여, 방출되는 레이저의 형상을 제어하며,
상기 초점 제어단계는
상기 가공 대상물의 가공 부위 영상을 실시간으로 촬영하여 가공 부위의 위치와 레이저의 초점을 디스플레이하고 상기 가공 대상물 가공 시 반사되는 빛과, 발생하는 플라즈마의 강도와 스펙트럼 중 선택되는 어느 하나 이상을 측정하여, 레이저 빔의 파장, 펄스 세기, 펄스 폭 중 적어도 하나 이상을 제어하여 상기 가공 대상물의 가공을 위한 레이저 빔으로 제어하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법.
A laser emitting step of emitting a laser toward an object to be processed;
A shape control step of controlling a shape of a laser emitted toward an object to be processed; And
A focus control step of photographing a machining part of the object to be processed and controlling the focus of the laser;
/ RTI >
The shape control step
An optical surface module for reflecting the incident laser beam, a shape implementing device for controlling the shape of the incident laser beam, and an illuminating part for illuminating the developing device,
Controlling the shape of the laser beam by controlling the shape of the optical surface module by an electro-static force (Electro-Mechanical) by controlling at least one of an input voltage and a current,
The alignment angle of the liquid crystal through which the laser beam passes is controlled through the electric field generated in response to the electric signal input from the electric field generator to control the local phase of the laser beam passing through the liquid crystal to control the shape of the emitted laser In addition,
The focus control step
Wherein the processing part image is photographed in real time to display the position of the processing part and the focal point of the laser and to measure at least one selected from the light reflected at the processing of the object and the intensity and spectrum of the generated plasma, Wherein at least one of the wavelength of the laser beam, the pulse intensity, and the pulse width is controlled to control the laser beam for processing the object to be processed.

제 15 항에 있어서,
레이저의 분산을 보정하는 레이저 분산 보정단계를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법.
16. The method of claim 15,
Further comprising a laser dispersion correction step of correcting dispersion of the laser.

제 15 항에 있어서,
레이저 빔을 동일한 이동경로를 가지되 시간차를 가지는 복수개의 빔으로 분리시키는 분리단계를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법.
16. The method of claim 15,
Further comprising a separating step of separating the laser beam into a plurality of beams having the same movement path and a time difference therebetween.

제 17 항에 있어서,
가공 대상물의 특성을 파악하여 분리된 각각의 레이저 빔을 가공 대상물의 가공에 적합한 파장의 빔으로 변환하는 파장 변환단계를 더 포함하는, 자유형상 가공용 극초단 레이저 가공장비를 이용한 가공방법.

18. The method of claim 17,
Further comprising a wavelength conversion step of determining the characteristics of the object to be processed and converting each of the separated laser beams into a beam having a wavelength suitable for processing the object to be processed.