KR20220127349A - wavelength converter - Google Patents
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Abstract
본 개시는, 레이저광을 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻는 파장 변환 장치에 관한 것이다. 본 개시에 관한 파장 변환 장치는, 레이저광의 파장을 변환하는 비선형 광학 결정과, 비선형 광학 결정의 온도를 측정하는 온도 검출부와, 온도 검출부가 측정한 온도에 기초하여 비선형 광학 결정의 온도를 조정하는 온도 조정부와, 비선형 광학 결정과 온도 검출부가 대향하는 면에 끼워져 있는 제1 금속층을 구비하는 파장 변환 장치이다.The present disclosure relates to a wavelength conversion device that obtains a laser beam having a stable output immediately after switching the laser beam from continuous oscillation to pulse oscillation. A wavelength conversion device according to the present disclosure includes a nonlinear optical crystal that converts a wavelength of a laser beam, a temperature detection unit that measures a temperature of the nonlinear optical crystal, and a temperature that adjusts the temperature of the nonlinear optical crystal based on the temperature measured by the temperature detection unit It is a wavelength conversion device provided with the adjustment part, and the 1st metal layer pinched|interposed on the surface which opposes a nonlinear optical crystal and a temperature detection part.
Description
본 개시는, 파장 변환 장치, 레이저 발진기 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a wavelength conversion device, a laser oscillator, and a laser processing device.
근래, 레이저 가공 분야에서 자외선 영역의 파장을 갖는 UV(Ultra Violet) 레이저광(L)이 주목을 끈다. UV 레이저광(L)(파장: 355nm부근)은, 적외 레이저광(L)(파장: 1064nm부근)과 비교하여, 가공 시의 열 영향을 억제할 수 있다. 그 때문에, 가공 시의 구멍의 형상이나 절단면의 품질이 우수하다. 그러나, 가공에 충분한 출력의 UV 레이저광(L)을 직접적으로 발진시키는 것은 어렵다고 알려져 있다. 그래서, 일반적으로는 적외 레이저광(L)을 비선형 광학 결정(「비선형 결정」이라고도 불려짐)에 입사시킴으로써, 고출력의 UV 레이저광(L)을 얻는다. 레이저광(L)을 비선형 광학 결정에 입사시키면, 입사 레이저광(L)의 정수분의 일의 파장의 레이저광(L)을 출사할 수 있다. 이것을 파장 변환이라고 한다.Recently, in the field of laser processing, a UV (Ultra Violet) laser light (L) having a wavelength in the ultraviolet region attracts attention. UV laser light L (wavelength: 355 nm vicinity) can suppress the thermal influence at the time of a process compared with infrared laser beam L (wavelength: 1064 nm vicinity). Therefore, the shape of the hole at the time of processing and the quality of a cut surface are excellent. However, it is known that it is difficult to directly oscillate the UV laser light L of an output sufficient for processing. Then, the UV laser beam L of high output is obtained by generally making the infrared laser beam L incident on a nonlinear optical crystal (also called a "nonlinear crystal"). When the laser light L is made incident on the nonlinear optical crystal, the laser light L having a wavelength of one integral part of the incident laser light L can be emitted. This is called wavelength conversion.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 비선형 광학 결정, 온도 센서, 온도 조정 소자를, 양호한 열전도성을 갖는 재료로 이루어지는 홀더 블록에 장착한 것이 개시되어 있다. 이것에 의해, 비선형 광학 결정의 온도를 유지하고(「위상 정합 온도」라고도 불림), 안정된 출력의 레이저광(L)을 얻을 수 있다고 하고 있다.For example,
UV 레이저광(L)을 이용한 가공에서, UV 레이저광(L)이 불필요한 경우는, 적외 레이저광(L)을 UV 레이저광(L)으로 파장 변환하는 것을 행하지 않고, 적외 레이저광(L)에 의해 가공을 행하는 경우가 있다. 이 경우, 펄스 발진을 행하면 비선형 광학 결정이 발열하기 때문에, 적외 레이저광(L)을 연속 발진하는 것에 의해 가공을 행한다.In the processing using the UV laser beam L, when the UV laser beam L is unnecessary, wavelength conversion of the infrared laser beam L into the UV laser beam L is not performed. In some cases, processing is performed by In this case, since the nonlinear optical crystal generates heat when pulsed oscillation is performed, processing is performed by continuously oscillating the infrared laser beam L.
한편으로, UV가 필요한 경우는, 펄스 발진에 의해 고출력 피크를 갖는 적외 레이저광(L)을 비선형 광학 결정에 입사하여 파장 변환을 행하고, 고출력의 UV 레이저광(L)을 출력하여 가공을 행한다.On the other hand, when UV is required, infrared laser light L having a high output peak by pulse oscillation is incident on a nonlinear optical crystal to perform wavelength conversion, and high output UV laser light L is output for processing.
이와 같이, UV 레이저광(L)을 이용하여 가공을 행하는 경우, 레이저광(L)의 발진 형태를 연속 발진과 펄스 발진을 전환하여 가공이 행해진다. 일반적으로, 레이저광(L)이 연속 발진의 경우에 비하여 펄스 발진의 경우의 쪽이 비선형 광학 결정에서의 발열이 커지게 되므로, 레이저광(L)을 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후에는, 펄스 발진에 의해 비선형 광학 결정에 발열이 일어나, 비선형 광학 결정의 온도가 변화한다. 그 결과, 파장 변환의 효율이 내려가, 레이저광(L)의 출력이 저하되어 버린다. 따라서, 레이저광(L)의 출력을 저하시키지 않기 위해, 레이저광(L)을 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후의 비선형 광학 결정에서의 온도 변화를 억제할 필요가 있다.In this way, when processing is performed using the UV laser beam L, the processing is performed by switching the oscillation form of the laser beam L between continuous oscillation and pulse oscillation. In general, since the nonlinear optical crystal generates greater heat in the case of pulse oscillation than in the case of continuous oscillation of the laser beam L, immediately after switching the laser beam L from continuous oscillation to pulse oscillation, The pulse oscillation generates heat in the nonlinear optical crystal, and the temperature of the nonlinear optical crystal changes. As a result, the efficiency of wavelength conversion falls, and the output of the laser beam L will fall. Therefore, in order not to lower the output of the laser beam L, it is necessary to suppress the temperature change in the nonlinear optical crystal immediately after switching the laser beam L from continuous oscillation to pulse oscillation.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 레이저 발진 장치에서는, 온도 센서와 비선형 광학 결정과의 사이의 홀더 블록의 열저항, 홀더 블록과 비선형 광학 결정과의 사이의 접촉 열저항, 홀더 블록과 온도 센서와의 사이의 접촉 열저항이 존재하기 때문에, 온도 센서와 비선형 광학 결정과의 사이에는 온도 구배가 생겨 버려, 펄스 발진에 의해 비선형 광학 결정이 발열하였을 때에 비선형 광학 결정의 온도 변화를 억제하는 것은 곤란하게 되어 있었다.However, in the laser oscillation device described in
본 개시는, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 레이저광(L)을 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광(L)을 얻는 파장 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.This indication has been made in view of the above, and an object of this indication is to provide the wavelength conversion device which obtains the laser beam L of the stable output immediately after switching the laser beam L from continuous oscillation to pulse oscillation.
본 개시에 관한 파장 변환 장치는, 레이저광(L)의 파장을 변환하는 비선형 광학 결정과, 비선형 광학 결정의 온도를 측정하는 온도 검출부와, 온도 검출부가 측정한 온도에 기초하여 비선형 광학 결정의 온도를 조정하는 온도 조정부와, 비선형 광학 결정과 온도 검출부가 대향하는 면에 끼워져 있는 제1 금속층을 구비하는 파장 변환 장치이다.The wavelength conversion device according to the present disclosure includes a nonlinear optical crystal that converts a wavelength of a laser beam L, a temperature detection unit that measures the temperature of the nonlinear optical crystal, and a temperature of the nonlinear optical crystal based on the temperature measured by the temperature detection unit It is a wavelength conversion device provided with the 1st metal layer which is pinched|interposed on the surface of the temperature adjusting part which adjusts the nonlinear optical crystal and the temperature detection part opposingly.
본 개시에 관한 파장 변환 장치는, 레이저광(L)을 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광(L)을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.The wavelength conversion device according to the present disclosure exhibits the effect that the laser beam L of a stable output can be obtained immediately after switching the laser beam L from continuous oscillation to pulsed oscillation.
도 1은 실시 형태 1에 관한 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에 관한 레이저 발진기의 구성도이다.
도 3은 실시 형태 1에 관한 파장 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 관한 각종 원소의 물성값을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 관한 파장 변환 장치의 변형예의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 관한 파장 변환 장치의 변형예의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 2에 관한 파장 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태 2에 관한 C자형 금속층의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 2에 관한 파장 변환 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 형태 3에 관한 파장 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 3에 관한 파장 변환 장치의 변형예의 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 3에 관한 파장 변환 장치의 변형예의 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 4에 관한 파장 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 4에 관한 L자형 금속층의 구조를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the laser processing apparatus which concerns on
Fig. 2 is a configuration diagram of a laser oscillator according to the first embodiment.
3 is a diagram showing the structure of the wavelength conversion device according to the first embodiment.
4 is a diagram showing physical property values of various elements according to the first embodiment.
5 is a diagram showing the structure of a modified example of the wavelength conversion device according to the first embodiment.
6 is a diagram showing the structure of a modified example of the wavelength conversion device according to the first embodiment.
7 is a diagram showing the structure of the wavelength conversion device according to the second embodiment.
8 is a diagram showing the structure of a C-shaped metal layer according to the second embodiment.
9 is a diagram for explaining the structure of the wavelength conversion device according to the second embodiment.
Fig. 10 is a diagram showing the structure of the wavelength conversion device according to the third embodiment.
11 is a diagram showing the structure of a modified example of the wavelength conversion device according to the third embodiment.
12 is a diagram showing the structure of a modified example of the wavelength conversion device according to the third embodiment.
13 is a diagram showing the structure of a wavelength conversion device according to the fourth embodiment.
14 is a diagram showing the structure of an L-shaped metal layer according to the fourth embodiment.
이하에, 본 개시의 실시 형태에 대하여 첨부의 도면을 이용하여 설명한다. 각 도면에서는, 동일 또는 상당하는 부분에 동일한 부호를 붙이고 있다. 중복하는 설명은, 적절히 간략화 또는 생략한이다. 또한, 이하에 설명되는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 나타내는 도면에서는, 각 구성 요소의 축척이 현실과는 다른 경우가 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this indication is described using attached drawing. In each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the same or corresponding part. The overlapping description is abbreviated or abbreviate|omitted suitably. In addition, this indication is not limited by embodiment described below. In addition, in the figure shown below, the scale of each component may differ from reality.
실시 형태 1.
실시 형태 1에 관한 파장 변환 장치(10)에 대하여 해당 파장 변환 장치(10)를 포함하는 레이저 발진기(2)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 기초하여 이하 설명한다.A
도 1은, 실시 형태 1의 레이저 가공 장치(1)의 구성도이며, 도 2는, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 레이저 발진기(2)의 구성도이다. 또한, 도 3은, 레이저 발진기(2)에 포함되는 파장 변환 장치(10)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a
우선 레이저 가공 장치(1) 및 레이저 발진기(2)에 대하여 설명한다. 레이저 가공 장치(1)는, 예를 들면 레이저 발진기(2)와, 광 전송부(3)와, 광학 유닛(4)과, 제어 장치(5)와, 구동 장치(6)와, 가공 테이블(7)을 구비한다. 레이저 발진기(2)로부터 출사된 레이저광은, 광 전송부(3)를 전송하고, 광학 유닛(4)에서 집광되고, 가공 테이블(7)에 재치(載置)되는 피가공물(W)에 조사된다. 이와 같이 레이저 가공 장치(1)는, 피가공물(W)을 레이저광(L)에 의해 가공한다.First, the
레이저 발진기(2)는, 예를 들면 레이저광이 되는 레이저 매질과, 레이저 매질에 에너지를 주는 여기(勵起)원과, 미러로 구성되는 광원 장치(8)와, 광원 장치(8)로부터 출사되는 레이저광(L)의 파장을 변환하는 파장 변환 장치(10)를 구비한다. 레이저 발진기(2)로부터 출사한 레이저광(L)은, 광 전송부(3)로 보내진다. 또한, 레이저 발진기(2)는, 복수의 파장 변환 장치(10)를 구비해도 된다.The
광 전송부(3)는, 예를 들면 광 파이버로 구성되고, 레이저광(L)을 전송한다. 광 전송부(3)는, 광학 유닛(4)에 접속된다. 광 전송부(3)를 전송하는 레이저광(L)은, 광학 유닛(4)에 입사한다.The
광학 유닛(4)은, 광 전송부(3)를 전송하여 입사한 레이저광을 집광하여, 가공 테이블(7)에 재치되는 피가공물(W)에 대하여 조사한다. 피가공물(W)은, 레이저광이 조사되는 것에 의해 절단이나 드릴 등의 가공이 행해진다.The optical unit 4 transmits the
제어 장치(5)는, 레이저 발진기(2)와 접속되어 있고, 레이저 발진기(2)의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치(5)는, 구동 장치(6)와 접속되어 있고, 구동 장치(6)의 동작을 제어한다.The
구동 장치(6)는, 예를 들면 광학 유닛(4)과, 가공 테이블(7)과 접속된다. 구동 장치(6)는, 제어 장치(5)로부터 지령을 받아 광학 유닛(4)과, 가공 테이블(7)의 구동을 행한다. 예를 들면, 구동 장치(6)는, 가공 테이블(7)을 구동하여, 피가공물(W)의 위치 결정, 반송 등을 행한다. 또한, 구동 장치(6)는, 광학 유닛(4)을 구동하여, 피가공물(W)에 대한 레이저광의 초점 위치의 조정 등을 행한다.The driving device 6 is connected to, for example, the optical unit 4 and the processing table 7 . The drive device 6 receives a command from the
계속하여, 도 3을 이용하여 파장 변환 장치(10)에 대해 설명한다. 도 3은, 파장 변환 장치(10)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과, 온도 검출부(12)와, 온도 조정부(13)와, 제1 금속층(21)과, 히트 싱크(14)와, 제1 누름 부재(15)와, 제2 누름 부재(16)와, 체결 부재(17)를 구비한다. 도 3에서, 레이저광의 광축은, 지면에 수직인 방향이다. 또한, 레이저광의 광축은, 특별히 예고가 없는 한 다른 실시 형태의 설명에서도 마찬가지이다.Subsequently, the
비선형 광학 결정(11)은, 예를 들면 BBO 결정, LiB3O5 결정(이른바 LBO 결정), CsLiB6O10 결정(이른바 CLBO 결정) 등이 이용된다. 비선형 광학 결정(11)의 형상은, 다면체이며, 예를 들면 입방체, 직방체 등이다. 비선형 광학 결정(11)은, 레이저광의 파장을 변환한다. 구체적으로는, 레이저광을 비선형 광학 결정(11)에 입사시킴으로써 해당 레이저광의 파장을 변환한다. 이것에 의해 레이저 발진기(2)는, 예를 들면 레이저광의 파장을 정수분의 일의 파장으로 변환하여, 출사할 수 있다.The nonlinear
비선형 광학 결정(11)은, 예를 들면 적외 레이저광을 UV 레이저광으로 변환한다. 구체적으로는 파장이 1064nm의 레이저광을 파장이 532nm의 레이저광으로 변환한다. 또한, 비선형 광학 결정(11)은, 예를 들면 파장이 532nm의 레이저광을 파장이 355nm의 레이저광으로 변환한다.The nonlinear
온도 검출부(12)는, 비선형 광학 결정(11)의 온도를 측정하기 위해 이용된다. 온도 검출부(12)는, 예를 들면 서미스터, 측온 저항체, 열전대 등의 온도 센서이며, 비선형 광학 결정(11)의 온도를 측정한다. 온도 검출부(12)의 출력 신호는, 예를 들면 온도 컨트롤러에 보내진다.The
온도 검출부(12)는, 추후 설명하는 제1 금속층(21)을 통해서 비선형 광학 결정(11)의 온도를 측정하도록 마련된다.The
온도 조정부(13)는, 비선형 광학 결정(11)에 대하여 입열 또는 흡열을 행하기 위해서 이용된다. 온도 조정부(13)는, 예를 들면 펠티에 소자, 히터 등의 온도 조정 소자이며, 비선형 광학 결정(11)의 온도를 위상 정합 온도로 유지하기 위해, 비선형 광학 결정(11)에 대하여 입열 또는 흡열을 행한다. 온도 조정부(13)는, 온도 검출부(12)가 측정한 온도에 기초하여 비선형 광학 결정(11)의 온도를 조정한다. 온도 조정부(13)는, 예를 들면 온도 컨트롤러에 보내진 온도 검출부(12)의 출력 신호에 기초하여 온도 컨트롤러에 의해 제어되고, 비선형 광학 결정(11)의 온도를 조정한다.The
온도 조정부(13)는, 비선형 광학 결정(11)에 접촉하고 있다. 이것에 의해 온도 조정부(13)는, 직접 비선형 광학 결정(11)에 대하여 입열 또는 흡열을 행할 수 있다. 또한, 여기서 온도 조정부(13)와 비선형 광학 결정(11)이 접촉한다는 것은, 온도 조정부(13)와 비선형 광학 결정(11)이 직접 접촉하는 것 외에, 온도 조정부(13)와 비선형 광학 결정(11)과의 사이에 금속박, 금속막 등의 금속층을 매개로 하여 접촉하는 것도 포함한다. 온도 조정부(13)를 비선형 광학 결정(11)에 접촉시키고 있는 것에 의해, 온도 제어를 행하는 대상이 비선형 광학 결정(11)만이 되기 때문에 온도 제어가 용이하게 된다. 또한, 온도 조정부(13)는, 온도 검출부(12)에 늘어놓도록 하여, 온도 검출부(12)가 비선형 광학 결정(11)과 접촉하는 면에서 비선형 광학 결정(11)과 접촉기키도록 해도 된다.The
제1 금속층(21)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 구비된 금속층이다. 즉, 제1 금속층(21)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있다. 또한, 제1 금속층(21)은, 비선형 광학 결정(11)이나 온도 검출부(12)가 갖는 두께보다도 상대적으로 두께가 얇은 금속층이며, 예를 들면 금속박, 금속막, 또는 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층 등이다. 금속을 용융하여 물체를 고착하는 금속층은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)를 고착할 때에 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있는 금속층이다. 이 제1 금속층(21)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게하기 위해서 이용된다. 접촉 열저항이란, 2개의 물체의 접촉면에서 생기는 열저항이다. 또한, 금속층의 상태, 두께 등에 관해서는, 이하 설명하는 다른 실시 형태에서도 마찬가지이므로 설명을 생략하는 경우가 있다.The
파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 제1 금속층(21)을 구비하는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게할 수 있고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제할 수 있다. 즉, 비선형 광학 결정(11)의 온도와 온도 검출부(12)가 측정하는 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남이 억제된다. 온도 조정부(13)는, 온도 검출부(12)가 검출한 온도에 기초하여 온도를 조정하기 때문에, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후에 비선형 광학 결정(11)의 온도가 변화한 경우에도 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 이것에 의해, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환하였을 때에 레이저광의 출력이 저하하여, 가공 불량을 일으키는 것을 억제할 수 있다.The
제1 금속층(21)의 재료에는, 예를 들면 부드러운 금속 등, 구체적으로는 모스 경도나 영률이 작은 금속 또는 합금을 이용할 수 있다. 상세하게는, 모스 경도가 3.0 이하인 금속 또는 합금을 이용할 수 있다. 또한, 영률이 120Gpa 이하인 금속 또는 합금을 이용할 수 있다. 접촉 열저항을 보다 작게하기 위해서는, 모스 경도는, 1.5 이하인 것이 바람직하다. 영률은, 16Gpa 이하인 것이 바람직하다. 또한, 구체적인 재료로서 In, Sn, 또는 그들의 합금 등을 이용할 수 있다.As the material of the
상기와 같이, 제1 금속층(21)의 재료는, 모스 경도가 1.5 이하인 것이 바람직하지만, 이것을 넘는 경우라도, 예를 들면 열전도율이 높은 금속 또는 합금을 이용할 수 있다. 상세하게는, 100℃에서의 열전도율이 63W/(m·K) 이상인 금속 또는 합금을 이용할 수 있다. 접촉 열저항을 작게하기 위해서는, 100℃에서의 열전도율은, 240W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다. 또한, 구체적인 재료로서 Au, Ag, Cu, Al, 또는 그들의 합금 등을 이용할 수 있다. 제1 금속층(21)의 재료의 예로서 각종 원소와 그들의 물성값을 도 4에 나타낸다. 또한, 금속박, 금속막, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층 어느 경우에도 상기에 나타내는 재료와 마찬가지의 재료를 이용할 수 있다.As described above, the material of the
제1 금속층(21)은, 두께가 얇은 층이면 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게할 수 있다. 또한, 금속층의 두께가 두꺼워지면 금속층에 의해 열이 전해지기 어려워지기 때문에, 금속층의 두께는 1mm 이하인 것이 바람직하다. 금속층의 두께는 0.5mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 제1 금속층(21)으로서, 예를 들면 두께가 1mm 이하의 금속박을 이용하면, 해당 금속박이 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 형상에 맞추어 변형하기 쉽기 때문에, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 효율적으로 작게 할 수 있다. 이것은, 이하에서 설명하는 제1 금속층이 금속막인 경우도 마찬가지이다.If the
제1 금속층(21)은, 금속막에 의해 구성해도 되고, 예를 들면 비선형 광학 결정(11)이 갖는 면에 금속막을 성막함으로써 제1 금속층(21)으로 할 수 있다. 성막의 방법으로서는, 예를 들면 도금, 진공 증착, 스패터 등을 이용할 수 있다. 이 금속막에 의해 구성되는 제1 금속층(21)에 온도 검출부(12)를 직접 접촉시키는 것으로 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 또한, 금속막은, 온도 검출부(12)측에 마련해도 되고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12) 모두에 마련해도 되며, 이것은 이하 설명하는 다른 실시 형태에서도 마찬가지이다.The
제1 금속층(21)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)를 고착한 금속층에 의해 구성해도 되고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 예를 들면 금속박이 끼워진 상태에서 가열하여 금속박을 용융하고, 그 후 냉각함으로써 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)를 금속에 의해 고착할 수 있다. 이 고착한 금속층에 의해 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이를 채울 수 있기 때문에, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다. 고착한 금속층을 구성하는 금속박의 재료에는, 융점이 낮은 금속을 이용할 수 있고, 예를 들면 In, Sn, 또는 그들의 합금 등을 이용할 수 있다.The
히트 싱크(14)는, 온도 조정부(13)에 접촉하고 있다. 히트 싱크(14)는, 예를 들면 형상이 침봉 모양, 지그재그 모양 등 표면적이 크게 될 것 같은 구조를 하고 있다. 이와 같은 구조를 갖는 것으로 히트 싱크(14)는, 파장 변환 장치(10) 전체의 방열 효율 및 흡열 효율을 높이는 기능을 갖는다. 히트 싱크(14)는, 열전도율이 높은 재료로 구성되고, 예를 들면 Au, Ag, Cu, Al, Si, 다이아몬드, 또는 그들을 조합한 것을 이용할 수 있다. 이것에 의해, 온도 조정부(13)가 비선형 광학 결정(11)에 대하여 입열 또는 흡열할 시에 발생하는 열을, 효율 좋게 히트 싱크(14)로 이행할 수 있어, 파장 변환 장치(10) 전체의 온도를 안정적으로 유지하는 것이 용이하게 된다. 또한, 히트 싱크(14)는 반드시 필요하지 않고, 비선형 광학 결정(11)에서의 발열이 작은 경우에는, 온도 조정부(13)에 의한 입열량 또는 흡열량도 작아지기 때문에, 히트 싱크(14)를 이용하지 않아도 파장 변환 장치(10) 전체의 온도를 안정적으로 유지할 수 있다.The
제1 누름 부재(15) 및 제2 누름 부재(16)는, 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13), 제1 금속층(21), 히트 싱크(14)를 고정하기 위한 부재이다. 제1 누름 부재(15)에는, 체결하기 위한 관통 구멍이 마련되어 있어, 체결 부재(17)를 통과할 수 있도록 되어 있다. 또한, 제2 누름 부재(16)는, 나사 구멍이 마련되어 있어, 예를 들면, 나사, 볼트 등의 체결 부재(17)를 체결할 수 있도록 되어 있다.The first pressing
제1 누름 부재(15)와 제2 누름 부재(16)와의 사이에 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13), 제1 금속층(21), 히트 싱크(14)를 배치하고, 체결 부재(17)에 의해 체결함으로써 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13), 제1 금속층(21), 히트 싱크(14)를 고정할 수 있다.Between the first pressing
제1 누름 부재(15), 제2 누름 부재(16), 체결 부재(17)에 의해 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13), 제1 금속층(21), 히트 싱크(14)를 고정할 때, 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13)의 각각이 파괴되지 않을 정도의 세기로, 체결 부재(17)를 조여 고정한다. 이것에 의해, 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13)보다도 상대적으로 부드러운 제1 금속층(21)이 압축되게 된다. 제1 금속층(21)이 압축됨으로써 비선형 광학 결정과 제1 금속층(21)과 온도 검출부(12)가 밀접되어, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다.The first pressing
예를 들면, 제1 금속층(21)으로서 금속박을 이용하는 경우는, 체결 부재(17)를 조이는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이의 금속박이 압축되어, 금속박이 눌려 찌그러지게 된다. 예를 들면, 비선형 광학 결정(11)이나 온도 검출부(12)가 금속박과 접하는 면이 거칠어져 있는 경우, 즉 비선형 광학 결정(11)이나 온도 검출부(12)의 표면 거칠기가 큰 경우라도 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 금속박이 눌러지는 것으로 금속박과 비선형 광학 결정(11)과의 접촉 면적 및 금속박과 온도 검출부(12)와의 접촉 면적을 크게 하고, 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다.For example, when using metal foil as the
또한, 온도 검출부(12)가 일반적인 시판의 서미스터 등을 이용하는 경우, 서미스터의 표면이 곡면 모양이어도, 금속박이 눌려 찌그러짐으로써, 금속박을 매개로 하여 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 접촉 면적을 크게 하고, 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 또한, 금속박에 대신하여 앞서 설명한 금속막을 이용해도 된다.In addition, when the
또한, 히트 싱크(14)에 체결 부재(17)를 체결하기 위한 나사 구멍을 마련해도 된다. 그렇게 함으로써 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13)를 제1 누름 부재(15), 히트 싱크(14), 체결 부재(17)에 의해 고정할 수 있다. 이 경우에는, 제2 누름 부재(16)는 불필요해진다. 또한, 체결 부재(17)는, 나사나 볼트에 한정되지 않고, 클램프 등, 제1 누름 부재(15) 및 제2 누름 부재(16)를 끼워 고정해도 된다.Further, a screw hole for fastening the
실시 형태 1에 의한 파장 변환 장치(10)는, 레이저광의 파장을 변환하는 비선형 광학 결정(11)과, 비선형 광학 결정(11)의 온도를 측정하는 온도 검출부(12)와, 온도 검출부(12)가 측정한 온도에 기초하여 비선형 광학 결정(11)의 온도를 조정하는 온도 조정부(13)와, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있는 제1 금속층을 구비하고 있으므로, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제하고, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.The
또한, 실시 형태 1의 파장 변환 장치(10)의 변형예로서, 도 5에 나타내는 구성으로 해도 된다. 도 5의 파장 변환 장치(10)는, 도 3에 나타내는 파장 변환 장치(10)에 더하여 제2 금속층(22)을 구비하고 있다. 도 5에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)가 대향하는 면에 끼워져 있는 제2 금속층(22)을 구비하고 있다. 또한, 제2 금속층(22)에는, 제1 금속층(21)과 마찬가지의 것을 이용할 수 있다.Moreover, it is good also considering the structure shown in FIG. 5 as a modified example of the
이것에 의해, 제2 금속층(22)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있어, 비선형 광학 결정(11)에 대하여 효율적으로 입열 또는 흡열을 행할 수 있다. 제1 금속층, 제2 금속층에는 금속박, 금속막, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층 중 어느 것을 이용해도 되고, 이들을 조합해도 된다.Thereby, the
또한, 다른 변형예로서, 도 6에 나타낸 것과 같은 구성으로 해도 된다. 즉, 파장 변환 장치(10)는, 온도 검출부(12)와 제1 누름 부재(15)와의 사이에 금속층(25)을 구비하도록 해도 된다. 또한, 금속층(25)에는, 제1 금속층, 제2 금속층과 마찬가지의 것을 이용할 수 있다.Moreover, it is good also as a structure similar to that shown in FIG. 6 as another modification. That is, the
이것에 의해, 제1 누름 부재(15)와 제2 누름 부재(16)에 의해 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13), 히트 싱크(14)를 고정할 때에, 온도 검출부(12)와 제1 누름 부재(15)와의 사이의 힘의 작용을 완충할 수 있다.Thereby, when the nonlinear
실시 형태 2.
계속하여, 도 7로부터 도 9를 이용하여 실시 형태 2에 관한 파장 변환 장치(10)에 대해 설명한다.Subsequently, the
도 7은, 실시 형태 2에 관한 파장 변환 장치(10)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, 실시 형태 1의 파장 변환 장치(10)에서 제1 금속층에 대신하여 C자형 금속층(201)을 구비하고 있다. 또한, 파장 변환 장치(10)에서 C자형 금속층(201) 이외의 구성, 레이저 발진기(2)의 구성 및 레이저 가공 장치(1)의 구성은 실시 형태 1과 마찬가지이다. 이것은 다른 실시 형태에서도 마찬가지이다. 이하의 설명으로는, 실시 형태 1과는 다른 구성에 대하여 주로 설명한다.7 is a diagram schematically showing the structure of the
도 7에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, C자형으로 형성된 금속층인 C자형 금속층(201)을 구비하고 있다. C자형 금속층(201)은, 금속박을 비선형 광학 결정(11)의 면을 따라 절곡하여 구성되어 있다. C자형 금속층(201)은, 예를 들면 금속막, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층 등에 의해서 구성해도 된다. 또한, C자형 금속층(201)의 재료 및 두께에 대해서는, 제1 금속층(21)과 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다.The
도 8은, C자형 금속층(201)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. C자형 금속층(201)은, 제1 면(201a), 제2 면(201b), 제3 면(201c)을 구비한다. 제1 면(201a)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 배치되는 면이다. 즉, 제1 면(201a)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 구비되는 금속층이며, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있다.FIG. 8 is a diagram schematically showing the structure of the C-shaped
파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 제1 면(201a)을 구비하는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제하고, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.The
제3 면(201c)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)의 사이에 배치되는 면이다. 즉, 제3 면(201c)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)의 사이에 구비되는 금속층이며, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)가 대향하는 면에 끼워져 있다.The
제2 면(201b)은, 제1 면(201a)과 제3 면(201c)에 접속되는 면이며, 비선형 광학 결정(11)의 측면에 대향하는 면이다. 제2 면(201b)은, 비선형 광학 결정(11)의 측면에 접촉하고 있지 않다. C자형 금속층(201)은, 실시 형태 1에서의 제1 금속층(21)과 제2 금속층(22)이 일체로서 구성되어 있는 금속층이라고도 말할 수 있다. 또한, 제2 면(201b)은, 비선형 광학 결정(11)의 측면에 접하고 있어도 된다.The
체결 부재(17)를 조이는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이의 제1 면(201a)과, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)의 사이의 제3 면(201c)이 눌려 찌그러지게 된다. 따라서, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항 및 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이의 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다. 또한, C자형 금속층(201)이 금속막에 의해 구성되는 경우도 마찬가지이다. 또한, C자형 금속층(201)을, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층으로 하는 경우에는, 제1 면(201a)과 제3 면(201c)을 눌러 찌그려뜨리지 않고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항 및 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이의 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다.By tightening the
또한, 제3 면(201c)을, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이에 배치하는 것에 의한 이점에 대하여 이하 상세하게 설명한다.In addition, the advantage by arranging the
비선형 광학 결정(11)에 장시간 레이저광이 조사되면, 비선형 광학 결정(11)에서의 레이저광의 통과점에 손상이 생긴다. 그 결과, 파장 변환의 효율이 저하하고, 레이저광의 출력이 저하한다. 그 때문에, 비선형 광학 결정(11)에서의 레이저광의 통과점에 손상이 생길 때마다, 비선형 광학 결정(11)을 이동시켜, 비선형 광학 결정(11)에서의 레이저광의 통과점을 변경함으로써, 파장 변환의 효율의 저하를 억제하는 것이 행해진다. 즉, 비선형 광학 결정(11)이 보유하는 면 중, 레이저광이 입사하는 면에서, 레이저광이 통과하는 제1 통과점, 제2 통과점, 제3 통과점 등과 같이 복수의 통과점을 마련하는 경우가 있다.When a laser beam is irradiated to the nonlinear
도 9는, 비선형 광학 결정(11)에 제1 통과점(41), 제2 통과점(42)을 나타낸 파장 변환 장치(10)를 나타내는 모식도이다. 도 9에서는 편의상, 제1 누름 부재(15), 제2 누름 부재(16), 체결 부재(17)에 대해서는 생략하고 있다.9 is a schematic diagram showing the
안정된 출력의 레이저광을 얻기 위해서는, 레이저광의 통과점이 제1 통과점(41)인 경우에는, 제1 통과점(41)이 위상 정합 온도로 유지되어 있을 필요가 있다. 또한, 레이저광의 통과점이 제2 통과점(42)인 경우에는, 제2 통과점(42)이 위상 정합 온도로 유지되어 있을 필요가 있다.In order to obtain the laser beam of a stable output, when the passing point of a laser beam is the
우선, 레이저광의 통과점이 제1 통과점(41)인 경우를 생각한다. 제1 면(201a)이, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 구비되고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있으므로, 온도 검출부(12)와 비선형 광학 결정(11)과의 접촉 열저항이 작다. 그 때문에, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다.First, the case where the passing point of a laser beam is the
계속하여, 레이저광의 통과점이 제2 통과점(42)인 경우를 생각한다. 이 경우에서도 레이저광의 통과점이 제1 통과점(41)인 경우와 마찬가지로, 온도 검출부(12)와 비선형 광학 결정(11)과의 접촉 열저항이 작고, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다.Then, the case where the passing point of a laser beam is the
제2 통과점(42)과 온도 검출부(12)와의 사이의 거리는, 제1 통과점(41)과 온도 검출부(12)와의 거리보다도 길기 때문에, 제2 통과점(42)과 온도 검출부(12)와의 사이에서 열이 전해지기 어려워진다. 따라서, 레이저광의 통과점이 제2 통과점(42)인 경우에는, 가공 불량을 일으킬 정도는 아니지만, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후는, 조금 불안정한 출력의 레이저광을 얻게 된다.Since the distance between the
도 9에 나타내는 바와 같이, 파장 변환 장치(10)는, 제2 통과점(42)과 가까운 제3 면(201c)이 제1 면(201a), 제2 면(201b)과 일체로 되어 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, C자형 금속층(201)을 매개로 하여 효율 좋게 열을 전달할 수 있다. 즉, 제3 면(201c)이 제1 면(201a), 제2 면(201b)과 일체로 되어 있음으로써 제2 통과점(42)과 온도 검출부(12)와의 사이에서 열이 전해지기 쉬워진다. 따라서, 레이저광의 통과점이 제1 통과점(41)인 경우와 마찬가지로, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다. 또한, 제3 면(201c)이 제1 면(201a), 제2 면(201b)과 일체로 되어 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이에 배치되어 있으면 금속층은 C자형의 형상에 한정되지 않고, 금속층은 C자형에 더하여 추가로 다른 면을 구비한 형상이나, O자형의 형상 등, 여러 가지의 형상을 취할 수 있다.As shown in FIG. 9 , in the
실시 형태 2에 의한 파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 제1 면(201a)을 구비하고 있으므로, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제하고, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 제3 면(201c)이 제1 면(201a), 제2 면(201b)과 일체로 되어 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)와의 사이에 배치되어 있으므로, 레이저광의 통과점을 변경한 경우라도 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.Since the
실시 형태 3.
계속하여, 도 10으로부터 도 12를 이용하여 실시 형태 3에 관한 파장 변환 장치(10)에 대해 설명한다.Next, the
도 10은, 실시 형태 3에 관한 파장 변환 장치(10)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, 실시 형태 1의 파장 변환 장치(10)에서의 비선형 광학 결정(11), 온도 검출부(12), 온도 조정부(13)의 위치 관계가 다르다. 이하의 설명에서는, 실시 형태 1 및 실시 형태 2와는 다른 구성에 대하여 주로 설명한다.FIG. 10 is a diagram schematically showing the structure of the
파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 하는 제1 금속층(21)을 구비하고 있고, 제1 금속층(21)이 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있는 점은 실시 형태 1과 마찬가지이지만, 온도 조정부(13)가 온도 검출부(12)에 접촉하고 있는 점에서 다르고 있다. 바꾸어 말하면, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 위치 관계가 실시 형태 1의 파장 변환 장치(10)와는 반대로 되어 있다. 또한, 제1 금속층(21)의 구성은, 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.The
파장 변환 장치(10)는, 온도 조정부(13)가 온도 검출부(12)에 접촉하는 배치라도, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 제1 금속층(21)을 구비하는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제하고, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 이것에 의해, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환하였을 때에 레이저광의 출력이 저하하고, 가공 불량을 일으키는 것을 억제할 수 있다.The
제1 금속층(21)으로서 금속박을 이용하는 경우는, 체결 부재(17)를 조이는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이의 금속박이 압축되고, 금속박이 눌려 찌그러지게 된다. 예를 들면, 비선형 광학 결정(11)이나 온도 검출부(12)의 금속박과 접하는 면이 거칠어져 있는 경우, 즉 비선형 광학 결정(11)이나 온도 검출부(12)의 표면 거칠기가 큰 경우라도 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 금속박이 눌려 찌그러짐으로써 금속박과 비선형 광학 결정(11)의 접촉 면적 및 금속박과 온도 검출부(12)의 접촉 면적을 크게 하고, 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다. 또한, 제1 금속층(21)으로서 금속막을 이용하는 경우도 마찬가지이다. 또한, 제1 금속층(21)을, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층으로 하는 경우는, 제1 금속층(21)을 눌러 찌그러뜨리지 않고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 더 작게 할 수 있다.When a metal foil is used as the
실시 형태 3에 의한 파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 제1 금속층(21)을 구비하고 있으므로, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.Since the
또한, 실시 형태 3의 파장 변환 장치(10)의 변형예로서, 도 11에 나타내는 구성으로 해도 된다. 도 11의 파장 변환 장치(10)는, 도 10에 나타내는 파장 변환 장치(10)에 더하여 제3 금속층(23)을 구비하고 있다. 또한, 제3 금속층(23)의 구성은, 제1 금속층(21)과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다.Moreover, it is good also as a structure shown in FIG. 11 as a modified example of the
예를 들면, 온도 검출부(12)와 온도 조정부(13)와의 사이의 접촉 면적이 작고 접촉 열저항이 큰 경우는, 도 11과 같이 온도 검출부(12)와 온도 조정부(13)의 사이에 제3 금속층(23)으로서 금속박을 끼우도록 한다. 이것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 조정부(13)의 사이의 접촉 열저항이 작아지게 되어, 비선형 광학 결정(11)의 온도 제어가 용이해진다. 또한, 제1 금속층(21)과, 제3 금속층(23)은 일체로 구성되어 있는 금속층이어도 된다.For example, when the contact area between the
또한, 다른 변형예로서 도 12에 나타내는 것과 같은 구성으로 해도 된다. 즉, 파장 변환 장치(10)는, 도 11에 나타내는 구성에서의 제1 금속층(21)에 대신하여, C자형 금속층(201)을 구비하고 있다. C자형 금속층(201)은, 실시 형태 2에서 설명한 C자형 금속층과 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다.Moreover, it is good also as a structure similar to that shown in FIG. 12 as another modification. That is, the
실시 형태 4.Embodiment 4.
계속하여, 도 13으로부터 도 14를 이용하여 실시 형태 4에 관한 파장 변환 장치(10)에 대하여 설명한다.Subsequently, the
도 13은, 실시 형태 4에 관한 파장 변환 장치(10)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, L자형 금속층(211)과, 제3 누름 부재(18)를 구비하고 있는 점이 실시 형태 1의 파장 변환 장치(10)와는 다르다. 이하의 설명에서는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과는 다른 구성에 대하여 주로 설명한다.13 is a diagram schematically showing the structure of the
도 13에 나타내는 파장 변환 장치(10)는, L자형으로 형성된 금속층을 구비하고 있다. L자형 금속층(211)은, 금속박을 비선형 광학 결정(11)의 면을 따라서 L자형에 절곡하여 구성되어 있다. L자형 금속층(211)은, 제1 금속층(21)에 더하여, 제1 금속층(21)과 수직 방향으로 접속하는 면을 구비하고 있다고도 할 수 있다. 제1 금속층(21)과 수직 방향으로 접속하는 면은, 비선형 광학 결정(11)이 온도 검출부(12)와 대향하는 면 이외의 면과 대향하고 있다. L자형 금속층(211)은, 예를 들면 금속막, 금속을 용융하여 물체를 고착한 금속층에 의해서 구성해도 된다. 또한, L자형 금속층(211)의 재료 및 두께에 대해서는, 제1 금속층(21)과 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다.The
도 14는, L자형 금속층(211)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. L자형 금속층(211)은, 제1 면(211a), 제2 면(211b)을 구비한다. 제1 면(211a)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 배치되는 면이다. 즉, 제1 면(211a)은, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)의 사이에 구비되는 금속층이며, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)가 대향하는 면에 끼워져 있다.14 is a diagram schematically showing the structure of the L-shaped
파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)을 구비하는 것에 의해, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이의 접촉 열저항을 작게 할 수 있고, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 온도 구배가 생기는 것을 억제하고, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.The
제2 면(211b)은, 비선형 광학 결정(11)이 보유하는 면 중, 제1 면(211a)과 접하는 면에 대하여 수직인 면에 접하도록 배치된다.The
또한, 파장 변환 장치(10)는, 제3 누름 부재(18)를 구비하고 있다. 제3 누름 부재(18)는, 제1 누름 부재와 접속되고, 연직 방향으로 연장되어 마련되어 있다. 또한, 제3 누름 부재(18)는, L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)과 접촉하도록 마련되어 있다. 제2 면(211b)은, 제3 누름 부재(18)에 의해 비선형 광학 결정(11)의 측면에 대하여 눌려진다. 이것에 의해, 레이저광의 통과점이, L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)보다도 L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)에 가까운 경우, 해당 레이저광의 통과점과 온도 검출부(12)와의 사이의 열이 전해지기 쉬운 정도를, L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)을 마련하지 않는 경우와 비교하여 크게 할 수 있다. 따라서, 레이저광의 통과점이 L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)에 가까운 경우와 마찬가지로, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 여기에서는, 비선형 광학 결정(11)의 열이 L자형 금속층(211)을 매개로 하여 제3 누름 부재(18)에 전해지기 어려운 구성, 즉, 제3 누름 부재(18)의 열전도율이 L자형 금속층(211)의 열전도율을 무시할 정도로 작아지는 구성이면 된다.Further, the
실시 형태 4에 의한 파장 변환 장치(10)는, 비선형 광학 결정(11)과 온도 검출부(12)와의 사이에 L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)을 구비하고 있으므로, 연속 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와, 펄스 발진 중의 비선형 광학 결정(11)의 온도와의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 파장 변환 장치(10)는, L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)과 제3 누름 부재(18)를 구비하고 있고, 제2 면(211b)이 제3 누름 부재(18)에 의해 비선형 광학 결정(11)에 눌려져 있다. 이것에 의해, 레이저광의 통과점이, L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)보다도 L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)에 가까운 경우, 해당 레이저광의 통과점과 온도 검출부(12)와의 사이의 열이 전해지기 쉬운 정도를, L자형 금속층(211)의 제2 면(211b)을 마련하지 않는 경우와 비교하여 크게 할 수 있다. 따라서, 레이저광의 통과점이 L자형 금속층(211)의 제1 면(211a)에 가까운 경우와 마찬가지로, 연속 발진으로부터 펄스 발진으로 전환한 직후부터 안정된 출력의 레이저광을 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.The
이상, 본 개시의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시의 파장 변환 장치(10), 레이저 발진기(2) 및 레이저 가공 장치(1)는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에서 설명한 형태에는 한정되지 않고, 본 개시의 내용의 일부를 나타내는 것이다. 본 개시의 파장 변환 장치(10), 레이저 발진기(2) 및 레이저 가공 장치(1)는, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히, 조합하는 등, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this indication was described, the
1: 레이저 가공 장치
2: 레이저 발진기
3: 광 전송부
4: 광학 유닛
5: 제어 장치
6: 구동 장치
7: 가공 테이블
8: 광원 장치
10: 파장 변환 장치
11: 비선형 광학 결정
12: 온도 검출부
13: 온도 조정부
14: 히트 싱크
15: 제1 누름 부재
16: 제2 누름 부재
17: 체결 부재
18: 제3 누름 부재
21: 제1 금속층
22: 제2 금속층
23: 제3 금속층
25: 금속층
201: C자형 금속층
211: L자형 금속층1: Laser processing equipment
2: laser oscillator
3: optical transmission unit
4: Optical unit
5: control unit
6: drive gear
7: Machining table
8: light source device
10: wavelength conversion device
11: Nonlinear Optical Crystals
12: temperature detection unit
13: temperature control unit
14: heat sink
15: first pressing member
16: second pressing member
17: fastening member
18: third pressing member
21: first metal layer
22: second metal layer
23: third metal layer
25: metal layer
201: C-shaped metal layer
211: L-shaped metal layer
Claims (15)
상기 비선형 광학 결정의 온도를 측정하는 온도 검출부와,
상기 온도 검출부가 측정한 온도에 기초하여 상기 비선형 광학 결정의 온도를 조정하는 온도 조정부와,
상기 비선형 광학 결정과 상기 온도 검출부가 대향하는 면에 끼워져 있는 제1 금속층을 구비하는 파장 변환 장치.A nonlinear optical crystal that converts the wavelength of the laser light L;
a temperature detector for measuring the temperature of the nonlinear optical crystal;
a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the nonlinear optical crystal based on the temperature measured by the temperature detecting unit;
and a first metal layer sandwiched between the nonlinear optical crystal and the surface of the temperature detection unit facing each other.
상기 온도 조정부는, 상기 비선형 광학 결정에 접촉하고 있는 파장 변환 장치.The method according to claim 1,
The temperature adjusting unit is in contact with the nonlinear optical crystal.
상기 온도 조정부와 상기 비선형 광학 결정이 대향하는 면에 끼워져 있는 제2 금속층을 더 구비하는 파장 변환 장치.3. The method according to claim 2,
and a second metal layer sandwiched between the temperature controller and the nonlinear optical crystal facing each other.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은, 일체로 구성되어 있는 파장 변환 장치.4. The method of claim 3,
The wavelength conversion device in which the said 1st metal layer and the said 2nd metal layer are comprised integrally.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은, 각각 금속박(箔) 또는 금속막인 파장 변환 장치.5. The method according to claim 3 or 4,
The first metal layer and the second metal layer are each a metal foil or a metal film.
상기 비선형 광학 결정 및 상기 온도 검출부는, 상기 제1 금속층에 의해 고착되어 있고,
상기 비선형 광학 결정 및 상기 온도 조정부는, 상기 제2 금속층에 의해 고착되어 있는 파장 변환 장치.5. The method according to claim 3 or 4,
The nonlinear optical crystal and the temperature detection unit are fixed by the first metal layer,
The wavelength conversion device in which the nonlinear optical crystal and the temperature adjusting unit are fixed by the second metal layer.
상기 온도 조정부는, 상기 온도 검출부에 접촉하고 있는 파장 변환 장치.The method according to claim 1,
The temperature adjusting unit is in contact with the temperature detecting unit.
상기 온도 조정부와 상기 온도 검출부가 대향하는 면에 끼워져 있는 제3 금속층을 더 구비하는 파장 변환 장치.8. The method of claim 7,
and a third metal layer sandwiched between the temperature adjusting unit and the temperature detecting unit facing each other.
상기 제1 금속층 및 상기 제3 금속층은, 일체로 구성되어 있는 파장 변환 장치.9. The method of claim 8,
The wavelength conversion device in which the said 1st metal layer and the said 3rd metal layer are comprised integrally.
상기 제1 금속층 및 상기 제3 금속층은, 각각 금속박 또는 금속막인 파장 변환 장치.10. The method according to claim 8 or 9,
The first metal layer and the third metal layer are each a metal foil or a metal film.
상기 비선형 광학 결정 및 상기 온도 검출부는, 상기 제1 금속층에 의해 고착되어 있고,
상기 온도 검출부 및 상기 온도 조정부는, 상기 제3 금속층에 의해 고착되어 있는 파장 변환 장치.10. The method according to claim 8 or 9,
The nonlinear optical crystal and the temperature detection unit are fixed by the first metal layer,
The wavelength conversion device in which the temperature detecting unit and the temperature adjusting unit are fixed by the third metal layer.
상기 비선형 광학 결정은, 다면체이며,
상기 제1 금속층은, 상기 비선형 광학 결정이 상기 온도 검출부와 대향하는 면 이외의 면과 접촉하는 파장 변환 장치.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The nonlinear optical crystal is a polyhedron,
The first metal layer is a wavelength conversion device in which the nonlinear optical crystal is in contact with a surface other than the surface opposite to the temperature detection unit.
제1 누름 부재와,
상기 제1 누름 부재와 대향하는 제2 누름 부재와,
상기 제1 누름 부재와 상기 제2 누름 부재를 체결하는 체결 부재를 더 구비하고,
상기 비선형 광학 결정, 상기 온도 검출부 및 상기 온도 조정부를 상기 제1 누름 부재와 상기 제2 누름 부재와의 사이에 배치하고,
상기 체결 부재에 의해 상기 제1 누름 부재와 상기 제2 누름 부재를 체결함으로써 상기 제1 금속층이 압축되는 파장 변환 장치.13. The method according to any one of claims 1 to 12,
a first pressing member;
a second pressing member opposing the first pressing member;
Further comprising a fastening member for fastening the first pressing member and the second pressing member,
arranging the nonlinear optical crystal, the temperature detecting unit and the temperature adjusting unit between the first pressing member and the second pressing member;
A wavelength conversion device in which the first metal layer is compressed by fastening the first pressing member and the second pressing member by the fastening member.
청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 파장 변환 장치를 구비하고,
상기 파장 변환 장치에 의해 상기 레이저광의 파장을 변환하여 출사하는 레이저 발진기.A laser oscillator that oscillates and emits a laser light (L),
A wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 13,
A laser oscillator that converts the wavelength of the laser light by the wavelength conversion device and emits it.
상기 레이저 발진기로부터 출사된 상기 레이저광을 집광하여 피가공물에 조사하는 광학 유닛을 구비하는 레이저 가공 장치.The laser oscillator according to claim 14,
and an optical unit for condensing the laser beam emitted from the laser oscillator and irradiating the laser beam onto a workpiece.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |