JP2001287069A - レーザビームの合成方法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置 - Google Patents
レーザビームの合成方法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置Info
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- JP2001287069A JP2001287069A JP2000103785A JP2000103785A JP2001287069A JP 2001287069 A JP2001287069 A JP 2001287069A JP 2000103785 A JP2000103785 A JP 2000103785A JP 2000103785 A JP2000103785 A JP 2000103785A JP 2001287069 A JP2001287069 A JP 2001287069A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振器の出力が小さい場合であって
も、大径の穴を加工することができ、作業能率および加
工品質を向上させることができるレーザビームの合成方
法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置を
提供すること。 【解決手段】 レーザ発振器１ａ、１ｂから出力される
互いに平行なＰ波の直線偏光ビーム２ａ、２ｂを、入射
角４５度で入射する直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏
光のＳ波を反射するビームスプリッタ９ａ、９ｂに入射
させる。ビームスプリッタ９ａを透過した透過ビーム２
ａｐを、λ／４板１３と全反射鏡１４とにより、ビーム
２ａと位相が９０度ずれた直線偏向のＳ波のビーム２ａ
Ｓに変換し、透過ビーム２ｂｐが出射する点ＳＢに入射
させる。点ＳＢにおいて反射するビーム２ａＳの光軸と
透過ビーム２ｂｐの光軸は同軸になるから、楕円偏光の
ビームＷＡのビームエネルギはビーム２ａＳと透過ビー
ム２ｂの和になる。
も、大径の穴を加工することができ、作業能率および加
工品質を向上させることができるレーザビームの合成方
法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置を
提供すること。 【解決手段】 レーザ発振器１ａ、１ｂから出力される
互いに平行なＰ波の直線偏光ビーム２ａ、２ｂを、入射
角４５度で入射する直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏
光のＳ波を反射するビームスプリッタ９ａ、９ｂに入射
させる。ビームスプリッタ９ａを透過した透過ビーム２
ａｐを、λ／４板１３と全反射鏡１４とにより、ビーム
２ａと位相が９０度ずれた直線偏向のＳ波のビーム２ａ
Ｓに変換し、透過ビーム２ｂｐが出射する点ＳＢに入射
させる。点ＳＢにおいて反射するビーム２ａＳの光軸と
透過ビーム２ｂｐの光軸は同軸になるから、楕円偏光の
ビームＷＡのビームエネルギはビーム２ａＳと透過ビー
ム２ｂの和になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリント基
板に穴明け加工をするためのレーザビームの合成方法お
よびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置に関す
る。
板に穴明け加工をするためのレーザビームの合成方法お
よびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ビルドアップ基板に穴を加工する場合、
レーザ加工装置の１つであるレーザ穴明機を用いて加工
をすると、加工能率を向上させることができる。ビルド
アップ基板の場合、加工する穴の径は０．３ｍｍ以下が
ほとんどであるが、０．４ｍｍ以上の大径の穴を加工し
なければならないこともある。レーザ発振器の出力を大
きくすると、レーザ発振器の容積だけでなく、レーザ発
振器に電力を供給する電源の容積も大きくなる。したが
って、総てのレーザ穴明機のレーザ発振器の出力を大き
くすると、広い設置スペースが必要になる。
レーザ加工装置の１つであるレーザ穴明機を用いて加工
をすると、加工能率を向上させることができる。ビルド
アップ基板の場合、加工する穴の径は０．３ｍｍ以下が
ほとんどであるが、０．４ｍｍ以上の大径の穴を加工し
なければならないこともある。レーザ発振器の出力を大
きくすると、レーザ発振器の容積だけでなく、レーザ発
振器に電力を供給する電源の容積も大きくなる。したが
って、総てのレーザ穴明機のレーザ発振器の出力を大き
くすると、広い設置スペースが必要になる。
【０００３】そこで、複数台のレーザ穴明機を並行して
運転する場合には、１台のレーザ穴明機は出力が大きい
レーザ発振器し、残りのレーザ穴明機は、例えば直径が
０．３５ｍｍの穴まで加工できるピーク出力２，０００
Ｗとする。そして、出力２，０００Ｗのレーザ発振器を
備えるレーザ穴明機により０．３５ｍｍ以下の穴を加工
し、加工ができない大径穴は別工程として、大きい出力
のレーザ発振器を備える上記１台のレーザ穴明機により
加工をしていた。
運転する場合には、１台のレーザ穴明機は出力が大きい
レーザ発振器し、残りのレーザ穴明機は、例えば直径が
０．３５ｍｍの穴まで加工できるピーク出力２，０００
Ｗとする。そして、出力２，０００Ｗのレーザ発振器を
備えるレーザ穴明機により０．３５ｍｍ以下の穴を加工
し、加工ができない大径穴は別工程として、大きい出力
のレーザ発振器を備える上記１台のレーザ穴明機により
加工をしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、大径の穴を別
工程で加工する場合、工程管理が複雑になるため、作業
能率が低下した。また、加工をする際の位置決め精度を
高精度に保つ必要があった。
工程で加工する場合、工程管理が複雑になるため、作業
能率が低下した。また、加工をする際の位置決め精度を
高精度に保つ必要があった。
【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、レーザ発振器の出力が小さい場合であって
も、大径の穴を加工することができ、作業能率および加
工品質を向上させることができるレーザビームの合成方
法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置を
提供するにある。
題を解決し、レーザ発振器の出力が小さい場合であって
も、大径の穴を加工することができ、作業能率および加
工品質を向上させることができるレーザビームの合成方
法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置を
提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、２個のレーザ発振器からそれぞ
れ出射される２本のレーザビームの一方の直線偏光のＳ
波と、他方の前記Ｓ波と直角な直線偏光のＰ波と、を同
軸にして、１本の楕円偏光ビームを合成することを特徴
とする。
め、請求項１の発明は、２個のレーザ発振器からそれぞ
れ出射される２本のレーザビームの一方の直線偏光のＳ
波と、他方の前記Ｓ波と直角な直線偏光のＰ波と、を同
軸にして、１本の楕円偏光ビームを合成することを特徴
とする。
【０００７】また、請求項２の発明は、２個のレーザ発
振器からそれぞれ出射される２本のレーザビームの一方
の直線偏光のＰ波を直線偏光のＳ波に変換し、変換した
前記Ｓ波と、前記一方のＰ波と平行な他方の直線偏光の
Ｐ波と、を同軸にして、１本の楕円偏光ビームを合成す
ることを特徴とする。
振器からそれぞれ出射される２本のレーザビームの一方
の直線偏光のＰ波を直線偏光のＳ波に変換し、変換した
前記Ｓ波と、前記一方のＰ波と平行な他方の直線偏光の
Ｐ波と、を同軸にして、１本の楕円偏光ビームを合成す
ることを特徴とする。
【０００８】また、請求項３の発明は、レーザビーム合
成装置を、入射面と出射面が平行で、直線偏光のＰ波を
透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平板状の２個のビ
ームスプリッタで構成し、前記２個のビームスプリッタ
を平行、かつ、２本の平行な光軸を含む平面に直交、か
つ、一方のビームスプリッタの入射面側で反射したＳ波
が、他方のビームスプリッタの出射面側に入射するよう
に位置決めすることを特徴とする。
成装置を、入射面と出射面が平行で、直線偏光のＰ波を
透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平板状の２個のビ
ームスプリッタで構成し、前記２個のビームスプリッタ
を平行、かつ、２本の平行な光軸を含む平面に直交、か
つ、一方のビームスプリッタの入射面側で反射したＳ波
が、他方のビームスプリッタの出射面側に入射するよう
に位置決めすることを特徴とする。
【０００９】また、請求項４の発明は、レーザビーム合
成装置を、入射面と出射面が平行で、入射角４５度で入
射するレーザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線
偏光のＳ波を反射する入射面と出射面が平行な平板状の
２個のビームスプリッタと、λ／４板と、全反射ミラー
とで構成し、照射方向が同一の２本の平行な光束の光軸
を含む平面と、この平面に直交する光軸方向の直交面に
関して、一方のビームスプリッタを、前記平面に直交、
かつ、前記直交面に対して４５度に配置し、前記λ／４
板を、前記一方のビームスプリッタを透過した一方の光
束の透過光が入射角４５度で入射する位置に配置し、前
記全反射ミラーを、前記λ／４板で反射した前記透過光
が入射角９０度で入射する位置に配置し、他方のビーム
スプリッタを、前記平面に直交、かつ、前記直交面に対
して１３５度、かつ、このビームスプリッタを透過した
他方の光束が出射する位置を前記一方のビームスプリッ
タの前記透過光の出射する位置における前記透過光に垂
直な直線上に配置することを特徴とする。
成装置を、入射面と出射面が平行で、入射角４５度で入
射するレーザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線
偏光のＳ波を反射する入射面と出射面が平行な平板状の
２個のビームスプリッタと、λ／４板と、全反射ミラー
とで構成し、照射方向が同一の２本の平行な光束の光軸
を含む平面と、この平面に直交する光軸方向の直交面に
関して、一方のビームスプリッタを、前記平面に直交、
かつ、前記直交面に対して４５度に配置し、前記λ／４
板を、前記一方のビームスプリッタを透過した一方の光
束の透過光が入射角４５度で入射する位置に配置し、前
記全反射ミラーを、前記λ／４板で反射した前記透過光
が入射角９０度で入射する位置に配置し、他方のビーム
スプリッタを、前記平面に直交、かつ、前記直交面に対
して１３５度、かつ、このビームスプリッタを透過した
他方の光束が出射する位置を前記一方のビームスプリッ
タの前記透過光の出射する位置における前記透過光に垂
直な直線上に配置することを特徴とする。
【００１０】また、請求項５の発明は、レーザ加工装置
を、２個のレーザ発振器と、請求項３に記載のレーザビ
ーム合成装置と、移動手段とで構成し、前記レーザビー
ム合成装置を、前記移動手段により前記２個のレーザ発
振器が出射するレーザビームの光軸上に挿入・離脱可能
に構成することを特徴とする。
を、２個のレーザ発振器と、請求項３に記載のレーザビ
ーム合成装置と、移動手段とで構成し、前記レーザビー
ム合成装置を、前記移動手段により前記２個のレーザ発
振器が出射するレーザビームの光軸上に挿入・離脱可能
に構成することを特徴とする。
【００１１】また、請求項６の発明は、レーザ加工装置
を、２個のレーザ発振器と、請求項４に記載のレーザビ
ーム合成装置と、移動手段とを備え、前記レーザビーム
合成装置または前記２個のビームスプリッタを除く前記
レーザビーム合成装置を、前記移動手段により前記２個
のレーザ発振器が出射するレーザビームの光軸上に挿入
・離脱可能に構成することを特徴とする。
を、２個のレーザ発振器と、請求項４に記載のレーザビ
ーム合成装置と、移動手段とを備え、前記レーザビーム
合成装置または前記２個のビームスプリッタを除く前記
レーザビーム合成装置を、前記移動手段により前記２個
のレーザ発振器が出射するレーザビームの光軸上に挿入
・離脱可能に構成することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の第１の実
施の形態に係るレーザ加工装置の構成図である。レーザ
発振器１ａ、１ｂは、距離がＬの互いに平行なＰ波の直
線偏光のレーザビーム(以下、ビームという。）２ａ、
２ｂを出射する。ビーム２ａ、２ｂの光軸上には、通常
穴加工用の窓が形成されたアパーチャ３ａ、３ｂと、集
光レンズ４ａ、４ｂと、ワーク５ａ、５ｂとがそれぞれ
配置されている。また、ビーム２ｂの光軸上には、大径
穴加工用の窓が形成されたアパーチャ６が配置されてい
る。
に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の第１の実
施の形態に係るレーザ加工装置の構成図である。レーザ
発振器１ａ、１ｂは、距離がＬの互いに平行なＰ波の直
線偏光のレーザビーム(以下、ビームという。）２ａ、
２ｂを出射する。ビーム２ａ、２ｂの光軸上には、通常
穴加工用の窓が形成されたアパーチャ３ａ、３ｂと、集
光レンズ４ａ、４ｂと、ワーク５ａ、５ｂとがそれぞれ
配置されている。また、ビーム２ｂの光軸上には、大径
穴加工用の窓が形成されたアパーチャ６が配置されてい
る。
【００１３】レーザビーム合成装置７の筐体８には、以
下に述べる装置が固定されている。なお、図中の軸Ｋ、
Ｍはビーム２ａ、２ｂが含まれる平面内にあり、ビーム
２ａ、２ｂと平行かつ距離はＬである。
下に述べる装置が固定されている。なお、図中の軸Ｋ、
Ｍはビーム２ａ、２ｂが含まれる平面内にあり、ビーム
２ａ、２ｂと平行かつ距離はＬである。
【００１４】軸Ｋ側には、入射角４５度で入射するレー
ザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波
を反射する入射面と出射面が平行な平板状のビームスプ
リッタ９ａが軸Ｋに対し４５度に配置されている。ま
た、全反射鏡１０は反射面が軸Ｋに対して４５度、全反
射鏡１１は反射面が全反射鏡１０の反射面と平行に、全
反射鏡１２は反射面が全反射鏡１１の反射面と直角に、
直線偏向を楕円偏向に変えるλ／４板１３は反射面が全
反射鏡１２の反射面と平行に、銅製の全反射ミラー１４
は軸Ｋに垂直に、配置されている。
ザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波
を反射する入射面と出射面が平行な平板状のビームスプ
リッタ９ａが軸Ｋに対し４５度に配置されている。ま
た、全反射鏡１０は反射面が軸Ｋに対して４５度、全反
射鏡１１は反射面が全反射鏡１０の反射面と平行に、全
反射鏡１２は反射面が全反射鏡１１の反射面と直角に、
直線偏向を楕円偏向に変えるλ／４板１３は反射面が全
反射鏡１２の反射面と平行に、銅製の全反射ミラー１４
は軸Ｋに垂直に、配置されている。
【００１５】軸Ｍ側には、入射角４５度で入射するレー
ザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波
を反射する入射面と出射面が平行な平板状のビームスプ
リッタ９ｂが軸Ｍに対し１３５度に配置されている。そ
して、ビームスプリッタ９ｂは、軸Ｋ、Ｍをビーム２
ａ、２ｂの光軸にそれぞれ一致させたとき、ビームスプ
リッタ９ｂを透過したビーム２ｂの光軸が出射する点Ｓ
Ｂは、ビームスプリッタ９ａを透過したビーム２ａの光
軸が出射する点ＳＡにおける軸Ｋに垂直な直線上にあ
る。
ザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波
を反射する入射面と出射面が平行な平板状のビームスプ
リッタ９ｂが軸Ｍに対し１３５度に配置されている。そ
して、ビームスプリッタ９ｂは、軸Ｋ、Ｍをビーム２
ａ、２ｂの光軸にそれぞれ一致させたとき、ビームスプ
リッタ９ｂを透過したビーム２ｂの光軸が出射する点Ｓ
Ｂは、ビームスプリッタ９ａを透過したビーム２ａの光
軸が出射する点ＳＡにおける軸Ｋに垂直な直線上にあ
る。
【００１６】ビームスプリッタ９ａ、９ｂの入射面側に
は、ダンパ１５ａ、１５ｂが配置されている。そして、
レーザビーム合成装置７は図示を省略する位置決め手段
により、ビーム２ａの光軸と直角の方向に移動自在であ
る。
は、ダンパ１５ａ、１５ｂが配置されている。そして、
レーザビーム合成装置７は図示を省略する位置決め手段
により、ビーム２ａの光軸と直角の方向に移動自在であ
る。
【００１７】次に、第１の実施の形態の動作を説明す
る。 （１）ワーク５ａ、５ｂに加工する穴の径が総て小径の
場合：図１に示すように、レーザビーム合成装置７をビ
ーム２ａ、２ｂの光軸から外して加工をする。２台のレ
ーザ加工装置は互いに独立して、それぞれがワーク５
ａ、５ｂに穴を加工する。 （２）ワーク５ｂに加工する穴の径が大径の場合：図２
に示すように、レーザビーム合成装置７を移動させ、軸
Ｋ、Ｍをビーム２ａ、２ｂの光軸にそれぞれ一致させて
から、レーザ発振器１ａ、１ｂを動作させる。
る。 （１）ワーク５ａ、５ｂに加工する穴の径が総て小径の
場合：図１に示すように、レーザビーム合成装置７をビ
ーム２ａ、２ｂの光軸から外して加工をする。２台のレ
ーザ加工装置は互いに独立して、それぞれがワーク５
ａ、５ｂに穴を加工する。 （２）ワーク５ｂに加工する穴の径が大径の場合：図２
に示すように、レーザビーム合成装置７を移動させ、軸
Ｋ、Ｍをビーム２ａ、２ｂの光軸にそれぞれ一致させて
から、レーザ発振器１ａ、１ｂを動作させる。
【００１８】ビーム２ａはＰ波であり、かつビームスプ
リッタ９ａに入射する角度が４５度であるから、ビーム
スプリッタ９ａを透過して、点ＳＡから出射する。な
お、屈折により、点ＳＡはビーム２ａがビームスプリッ
タ９ａに入射した点に対して図の上下方向にずれるが、
ビームスプリッタ９ａを透過したビーム２ａ（以下、透
過ビーム２ａｐという。）の光軸はビーム２ａと平行で
ある。また、ビーム２ａにＳ波が含まれていた場合、含
まれていたＳ波はビームスプリッタ９ａの入射面で反射
し、ダンパ１５ａに入射して熱に変えられる。
リッタ９ａに入射する角度が４５度であるから、ビーム
スプリッタ９ａを透過して、点ＳＡから出射する。な
お、屈折により、点ＳＡはビーム２ａがビームスプリッ
タ９ａに入射した点に対して図の上下方向にずれるが、
ビームスプリッタ９ａを透過したビーム２ａ（以下、透
過ビーム２ａｐという。）の光軸はビーム２ａと平行で
ある。また、ビーム２ａにＳ波が含まれていた場合、含
まれていたＳ波はビームスプリッタ９ａの入射面で反射
し、ダンパ１５ａに入射して熱に変えられる。
【００１９】透過ビーム２ａｐは、全反射鏡１０、全反
射鏡１１、全反射鏡１２でそれぞれ反射して、λ／４板
１３に入射する。λ／４板１３に入射した透過ビーム２
ａｐは、ビーム２ａは楕円偏光のビーム２ａｃになって
出射し、全反射ミラー１４に入射する。全反射ミラー１
４に入射したビーム２ａｃは、回転方向が逆の、図中点
線で示す楕円偏光のビーム２ａｃｃとして出射し、λ／
４板１３に入射する。λ／４板１３に入射したビーム２
ａｃｃは、直線偏向のＳ波のビーム２ａＳに変換され
る。ビーム２ａＳは、全反射鏡１２、全反射鏡１１、全
反射鏡１０でそれぞれ反射し、点ＳＡに入射する。ビー
ム２ａＳはＳ波であるため、点ＳＡで反射して、点ＳＢ
に入射し、点ＳＢにおいて反射する。そして、反射する
ビーム２ａＳの光軸は、ビーム２ｂと平行である。
射鏡１１、全反射鏡１２でそれぞれ反射して、λ／４板
１３に入射する。λ／４板１３に入射した透過ビーム２
ａｐは、ビーム２ａは楕円偏光のビーム２ａｃになって
出射し、全反射ミラー１４に入射する。全反射ミラー１
４に入射したビーム２ａｃは、回転方向が逆の、図中点
線で示す楕円偏光のビーム２ａｃｃとして出射し、λ／
４板１３に入射する。λ／４板１３に入射したビーム２
ａｃｃは、直線偏向のＳ波のビーム２ａＳに変換され
る。ビーム２ａＳは、全反射鏡１２、全反射鏡１１、全
反射鏡１０でそれぞれ反射し、点ＳＡに入射する。ビー
ム２ａＳはＳ波であるため、点ＳＡで反射して、点ＳＢ
に入射し、点ＳＢにおいて反射する。そして、反射する
ビーム２ａＳの光軸は、ビーム２ｂと平行である。
【００２０】一方、ビーム２ｂもＰ波であり、かつ入射
角度が４５度であるから、ビームスプリッタ９ｂを透過
して、点ＳＢから出射する。なお、屈折により、点ＳＢ
はビーム２ｂがビームスプリッタ９ｂに入射した点に対
して図の上下方向にずれるが、ビームスプリッタ９ｂを
透過したビーム２ｂ（以下、透過ビーム２ｂｐとい
う。）の光軸はビーム２ｂと平行である。また、ビーム
２ｂにＳ波が含まれていた場合、含まれていたＳ波はビ
ームスプリッタ９ｂの入射面で反射し、ダンパ１５ｂに
入射して熱に変えられる。
角度が４５度であるから、ビームスプリッタ９ｂを透過
して、点ＳＢから出射する。なお、屈折により、点ＳＢ
はビーム２ｂがビームスプリッタ９ｂに入射した点に対
して図の上下方向にずれるが、ビームスプリッタ９ｂを
透過したビーム２ｂ（以下、透過ビーム２ｂｐとい
う。）の光軸はビーム２ｂと平行である。また、ビーム
２ｂにＳ波が含まれていた場合、含まれていたＳ波はビ
ームスプリッタ９ｂの入射面で反射し、ダンパ１５ｂに
入射して熱に変えられる。
【００２１】点ＳＢにおいて、透過ビーム２ｂｐの光軸
とビーム２ａＳの光軸が一致し、かつ、透過ビーム２ｂ
ｐはＰ波、ビーム２ａＳはＳ波であるから、点ＳＢから
は光軸が透過ビーム２ｂｐと同軸の楕円偏向ビームＷＡ
が出射する。楕円偏向ビームＷＡはアパーチャ６により
径を所定の大きさに制限され、集光レンズ４ｂにより集
光されて、ワーク５ｂに入射し、ワーク５ｂに大径の穴
を加工する。
とビーム２ａＳの光軸が一致し、かつ、透過ビーム２ｂ
ｐはＰ波、ビーム２ａＳはＳ波であるから、点ＳＢから
は光軸が透過ビーム２ｂｐと同軸の楕円偏向ビームＷＡ
が出射する。楕円偏向ビームＷＡはアパーチャ６により
径を所定の大きさに制限され、集光レンズ４ｂにより集
光されて、ワーク５ｂに入射し、ワーク５ｂに大径の穴
を加工する。
【００２２】次に、ビーム２ａ、２ｂのエネルギの大き
さを同じにした場合における楕円偏向ビームＷＡのエネ
ルギの大きさを、具体的な数字で説明する。ビームスプ
リッタ９ａ、９ｂの透過率は９０％程度、レーザビーム
合成装置７における全反射鏡１０、全反射鏡１１、全反
射鏡１２およびλ／４板１３の光学損失は全体（往復）
で８％程度、全反射ミラー１４の光学損失は１％以下程
度であるから、ビーム２ａＳのエネルギはビーム２ａの
約７４％、ビーム２ｂｐはビーム２ｂの約９０％とな
り、楕円偏向ビームＷＡのエネルギはビーム２ａの１６
４％程度になる。したがって、レーザ発振器１ａ、１ｂ
の出力が２，０００Ｗの場合、楕円偏向ビームＷＡのエ
ネルギは出力が３、２８０Ｗのレーザ発振器から出力さ
れるビームエネルギに略等しく、直径が約０．４５ｍｍ
の穴の加工が可能になる。
さを同じにした場合における楕円偏向ビームＷＡのエネ
ルギの大きさを、具体的な数字で説明する。ビームスプ
リッタ９ａ、９ｂの透過率は９０％程度、レーザビーム
合成装置７における全反射鏡１０、全反射鏡１１、全反
射鏡１２およびλ／４板１３の光学損失は全体（往復）
で８％程度、全反射ミラー１４の光学損失は１％以下程
度であるから、ビーム２ａＳのエネルギはビーム２ａの
約７４％、ビーム２ｂｐはビーム２ｂの約９０％とな
り、楕円偏向ビームＷＡのエネルギはビーム２ａの１６
４％程度になる。したがって、レーザ発振器１ａ、１ｂ
の出力が２，０００Ｗの場合、楕円偏向ビームＷＡのエ
ネルギは出力が３、２８０Ｗのレーザ発振器から出力さ
れるビームエネルギに略等しく、直径が約０．４５ｍｍ
の穴の加工が可能になる。
【００２３】上記したように、本発明では、２本の直線
偏光のＰ波の一方をＳ波に変換し、他方のＰ波と変換し
たＳ波を合成して１本の楕円偏光ビームにするから、加
工用のビームのエネルギを大きくできる。したがって、
大径穴加工用の出力が大きいレーザ源を設ける必要がな
く、設置スペースを小さくすることができる。また、ワ
ークを移動させる必要がないから、作業能率を向上させ
ることができる。
偏光のＰ波の一方をＳ波に変換し、他方のＰ波と変換し
たＳ波を合成して１本の楕円偏光ビームにするから、加
工用のビームのエネルギを大きくできる。したがって、
大径穴加工用の出力が大きいレーザ源を設ける必要がな
く、設置スペースを小さくすることができる。また、ワ
ークを移動させる必要がないから、作業能率を向上させ
ることができる。
【００２４】また、上記ではレーザ発振器１ａ、１ｂが
出力するビームを直線偏光のＰ波としたから、高出力の
楕円偏光のビームを合成することができる。
出力するビームを直線偏光のＰ波としたから、高出力の
楕円偏光のビームを合成することができる。
【００２５】なお、図３に示すように、レーザビーム合
成装置を構成するビームスプリッタ９ａ、９ｂをビーム
２ａ、２ｂの光軸上に固定し、ビームスプリッタ９ａ、
９ｂを除くレーザビーム合成装置７だけを移動させるよ
うに構成してもよい。
成装置を構成するビームスプリッタ９ａ、９ｂをビーム
２ａ、２ｂの光軸上に固定し、ビームスプリッタ９ａ、
９ｂを除くレーザビーム合成装置７だけを移動させるよ
うに構成してもよい。
【００２６】また、全反射鏡１０〜１２を設けず、図１
における全反射鏡１０の位置にλ／４板１３を配置し、
このλ／４板１３に合わせて全反射ミラー１４を配置し
てもよい。
における全反射鏡１０の位置にλ／４板１３を配置し、
このλ／４板１３に合わせて全反射ミラー１４を配置し
てもよい。
【００２７】さらに、図１における全反射鏡１０〜１２
とλ／４板１３に代えて、１個の半透過形のλ／４板を
透過ビーム２ａｐに対して垂直に配置すると共に、透過
ビーム２ａｐの延長線上に全反射ミラー１４を配置して
もよい。
とλ／４板１３に代えて、１個の半透過形のλ／４板を
透過ビーム２ａｐに対して垂直に配置すると共に、透過
ビーム２ａｐの延長線上に全反射ミラー１４を配置して
もよい。
【００２８】また、レーザ発振器１ａ、１ｂが出力する
ビームを楕円偏向のビームにしてもい。
ビームを楕円偏向のビームにしてもい。
【００２９】図４、図５は、本発明の第２の実施の形態
に係るレーザ加工装置の構成図であり、図１と同じもの
または同一機能のものは同一符号を付して説明を省略す
る。図で、レーザ発振器２０は、Ｓ波の直線偏光のビー
ム２ｓを出射する。ビーム２ｓとビーム２ｂの距離はＬ
である。レーザビーム合成装置２１の筐体２２には、以
下に述べる装置が固定されている。
に係るレーザ加工装置の構成図であり、図１と同じもの
または同一機能のものは同一符号を付して説明を省略す
る。図で、レーザ発振器２０は、Ｓ波の直線偏光のビー
ム２ｓを出射する。ビーム２ｓとビーム２ｂの距離はＬ
である。レーザビーム合成装置２１の筐体２２には、以
下に述べる装置が固定されている。
【００３０】軸Ｋ側には、入射面と出射面が平行で、直
線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平
板状のビームスプリッタ２３ａが軸Ｋに対し角度αに配
置されている。
線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平
板状のビームスプリッタ２３ａが軸Ｋに対し角度αに配
置されている。
【００３１】軸Ｍ側には、入射面と出射面が平行で、直
線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平
板状のビームスプリッタ２３ｂがビームスプリッタ２３
ａと平行に配置されている。そして、ビームスプリッタ
２３ｂは、以下のように位置決めされている。すなわ
ち、軸Ｋ、Ｍをビーム２ｓ、２ｂの光軸にそれぞれ一致
させたとき、ビームスプリッタ２３ｂを透過した透過ビ
ーム２ｂｐの光軸が出射する点ＳＢは、ビームスプリッ
タ２３ａで反射したビーム２ｓの光軸上に位置する。な
お、レーザビーム合成装置２１は図示を省略する移動装
置により、図の上下方向に移動自在である。
線偏光のＰ波を透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平
板状のビームスプリッタ２３ｂがビームスプリッタ２３
ａと平行に配置されている。そして、ビームスプリッタ
２３ｂは、以下のように位置決めされている。すなわ
ち、軸Ｋ、Ｍをビーム２ｓ、２ｂの光軸にそれぞれ一致
させたとき、ビームスプリッタ２３ｂを透過した透過ビ
ーム２ｂｐの光軸が出射する点ＳＢは、ビームスプリッ
タ２３ａで反射したビーム２ｓの光軸上に位置する。な
お、レーザビーム合成装置２１は図示を省略する移動装
置により、図の上下方向に移動自在である。
【００３２】次に、第２の実施の形態の動作を説明す
る。 （１）ワーク５ａ、５ｂに加工する穴の径が総て小径の
場合：図４に示すように、レーザビーム合成装置２１を
ビーム２ｓ、２ｂの光軸から外して加工をする。２台の
レーザ加工装置は互いに独立して、それぞれがワーク５
ａ、５ｂに穴を加工する。 （２）ワーク５ｂに加工する穴の径が大径の場合：図５
に示すように、レーザビーム合成装置２１を移動させ、
軸Ｋ、Ｍをビーム２ｓ、２ｂの光軸に一致させてから、
レーザ発振器２０、１ｂを動作させる。
る。 （１）ワーク５ａ、５ｂに加工する穴の径が総て小径の
場合：図４に示すように、レーザビーム合成装置２１を
ビーム２ｓ、２ｂの光軸から外して加工をする。２台の
レーザ加工装置は互いに独立して、それぞれがワーク５
ａ、５ｂに穴を加工する。 （２）ワーク５ｂに加工する穴の径が大径の場合：図５
に示すように、レーザビーム合成装置２１を移動させ、
軸Ｋ、Ｍをビーム２ｓ、２ｂの光軸に一致させてから、
レーザ発振器２０、１ｂを動作させる。
【００３３】ビーム２ｓはＳ波であるから、ビームスプ
リッタ２３ａの表面で反射して点ＳＢに入射する。な
お、ビーム２ｓにＰ波成分が含まれていた場合、含まれ
ていたＰ波成分はビームスプリッタ２３ａを透過し、ダ
ンパ１５ａに入射して熱に変えられる。
リッタ２３ａの表面で反射して点ＳＢに入射する。な
お、ビーム２ｓにＰ波成分が含まれていた場合、含まれ
ていたＰ波成分はビームスプリッタ２３ａを透過し、ダ
ンパ１５ａに入射して熱に変えられる。
【００３４】一方、ビーム２ｂはＰ波であるから、ビー
ムスプリッタ２３ｂを透過して、点ＳＢから出射する。
また、ビーム２ｂにＳ波成分が含まれていた場合、含ま
れていたＳ波成分はビームスプリッタ２３ｂの入射面で
反射し、ダンパ１５ｂに入射して熱に変えられる。
ムスプリッタ２３ｂを透過して、点ＳＢから出射する。
また、ビーム２ｂにＳ波成分が含まれていた場合、含ま
れていたＳ波成分はビームスプリッタ２３ｂの入射面で
反射し、ダンパ１５ｂに入射して熱に変えられる。
【００３５】点ＳＢにおいて、透過ビーム２ｂｐの光軸
とビーム２ｓ光軸が一致し、かつ、透過ビーム２ｂｐは
Ｐ波、ビーム２ｓはＳ波であるから、点ＳＢからは光軸
が透過ビーム２ｂｐと同軸の楕円偏向ビームＷＡが出射
する。楕円偏向ビームＷＡはアパーチャ６により径を所
定の大きさに制限され、集光レンズ４ｂにより集光され
て、ワーク５ｂに入射し、ワーク５ｂに大径の穴を加工
する。
とビーム２ｓ光軸が一致し、かつ、透過ビーム２ｂｐは
Ｐ波、ビーム２ｓはＳ波であるから、点ＳＢからは光軸
が透過ビーム２ｂｐと同軸の楕円偏向ビームＷＡが出射
する。楕円偏向ビームＷＡはアパーチャ６により径を所
定の大きさに制限され、集光レンズ４ｂにより集光され
て、ワーク５ｂに入射し、ワーク５ｂに大径の穴を加工
する。
【００３６】この第２の実施の形態の場合、上記第１の
実施の形態に比べてレーザビーム合成装置の構成を簡素
化することができる。
実施の形態に比べてレーザビーム合成装置の構成を簡素
化することができる。
【００３７】なお、ビームスプリッタ２３ａ、ｂのビー
ム２ｓ、２ｂに対する角度αはビームスプリッタ２３
ａ、ｂ特性に合わせて選定すれば良い。
ム２ｓ、２ｂに対する角度αはビームスプリッタ２３
ａ、ｂ特性に合わせて選定すれば良い。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２個のレーザ発振器からそれぞれ出射される直線偏光の
２本のＰ波のビームの一方をＳ波に変換し、変換したＳ
波のビームと直線偏光のＰ波のビームを同軸に、あるい
は、２個のレーザ発振器からそれぞれ出射される直線偏
光のＰ波とＳ波のビームを同軸にして高出力の１本の楕
円偏光ビームを形成するから、出力が大きいレーザ源を
設ける必要がなく、設置スペースを小さくすることがで
きる。また、大径の穴を加工する際にワークを移動させ
る必要がないから、作業能率を向上させることができ
る。
２個のレーザ発振器からそれぞれ出射される直線偏光の
２本のＰ波のビームの一方をＳ波に変換し、変換したＳ
波のビームと直線偏光のＰ波のビームを同軸に、あるい
は、２個のレーザ発振器からそれぞれ出射される直線偏
光のＰ波とＳ波のビームを同軸にして高出力の１本の楕
円偏光ビームを形成するから、出力が大きいレーザ源を
設ける必要がなく、設置スペースを小さくすることがで
きる。また、大径の穴を加工する際にワークを移動させ
る必要がないから、作業能率を向上させることができ
る。
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の第１の構成例で
ある。
ある。
【図２】本発明に係る第１の構成例における、大径穴加
工時の配置図である。
工時の配置図である。
【図３】本発明に係るレーザ加工装置の第１の構成例の
変形例である。
変形例である。
【図４】本発明に係るレーザ加工装置の第２の構成例で
ある。
ある。
【図５】本発明に係る第２の構成例における、大径穴加
工時の配置図である。
工時の配置図である。
１ａ、１ｂ レーザ発振器 ２ａ、２ｂ Ｐ波の直線偏光ビーム ２ａｐ、２ｂｐ 透過ビーム ２ａＳ Ｓ波のビーム ９ａ、９ｂ ビームスプリッタ １３ λ／４板 １４ 全反射鏡 ＳＢ 出射点 ＷＡ 楕円偏光ビーム
Claims (6)
- 【請求項１】 ２個のレーザ発振器からそれぞれ出射さ
れる２本のレーザビームの一方の直線偏光のＳ波と、他
方の前記Ｓ波と直角な直線偏光のＰ波と、を同軸にし
て、１本の楕円偏光ビームを合成することを特徴とする
レーザビームの合成方法。 - 【請求項２】 ２個のレーザ発振器からそれぞれ出射さ
れる２本のレーザビームの一方の直線偏光のＰ波を直線
偏光のＳ波に変換し、変換した前記Ｓ波と、前記一方の
Ｐ波と平行な他方の直線偏光のＰ波と、を同軸にして、
１本の楕円偏光ビームを合成することを特徴とするレー
ザビームの合成方法。 - 【請求項３】 入射面と出射面が平行で、直線偏光のＰ
波を透過させ、直線偏光のＳ波を反射する平板状の２個
のビームスプリッタを備え、前記２個のビームスプリッ
タを平行、かつ、２本の平行な光軸を含む平面に直交、
かつ、一方のビームスプリッタの入射面側で反射したＳ
波が、他方のビームスプリッタの出射面側に入射するよ
うに位置決めすることを特徴とするレーザビーム合成装
置。 - 【請求項４】 入射面と出射面が平行で、入射角４５度
で入射するレーザビームの直線偏光のＰ波を透過させ、
直線偏光のＳ波を反射する入射面と出射面が平行な平板
状の２個のビームスプリッタと、λ／４板と、全反射ミ
ラーとを備え、照射方向が同一の２本の平行な光束の光
軸を含む平面と、この平面に直交する光軸方向の直交面
に関して、一方のビームスプリッタを、前記平面に直
交、かつ、前記直交面に対して４５度に配置し、前記λ
／４板を、前記一方のビームスプリッタを透過した一方
の光束の透過光が入射角４５度で入射する位置に配置
し、前記全反射ミラーを、前記λ／４板で反射した前記
透過光が入射角９０度で入射する位置に配置し、他方の
ビームスプリッタを、前記平面に直交、かつ、前記直交
面に対して１３５度、かつ、このビームスプリッタを透
過した他方の光束が出射する位置を前記一方のビームス
プリッタの前記透過光の出射する位置における前記透過
光に垂直な直線上に配置することを特徴とするレーザビ
ーム合成装置。 - 【請求項５】 ２個のレーザ発振器と、請求項３に記載
のレーザビーム合成装置と、移動手段とを備え、前記レ
ーザビーム合成装置を、前記移動手段により前記２個の
レーザ発振器が出射するレーザビームの光軸上に挿入・
離脱可能に構成することを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項６】 ２個のレーザ発振器と、請求項４に記載
のレーザビーム合成装置と、移動手段とを備え、前記レ
ーザビーム合成装置または前記２個のビームスプリッタ
を除く前記レーザビーム合成装置を、前記移動手段によ
り前記２個のレーザ発振器が出射するレーザビームの光
軸上に挿入・離脱可能に構成することを特徴とするレー
ザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103785A JP2001287069A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | レーザビームの合成方法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103785A JP2001287069A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | レーザビームの合成方法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287069A true JP2001287069A (ja) | 2001-10-16 |
Family
ID=18617430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000103785A Withdrawn JP2001287069A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | レーザビームの合成方法およびレーザビーム合成装置並びにレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001287069A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006525874A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-16 | エグシル テクノロジー リミテッド | ２焦点への光ビームの集束 |
| CN102294080A (zh) * | 2011-09-30 | 2011-12-28 | 南京乐翔科技发展有限公司 | 一种氦氖激光治疗装置及其制备方法 |
| JP2019181534A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置 |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103785A patent/JP2001287069A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006525874A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-16 | エグシル テクノロジー リミテッド | ２焦点への光ビームの集束 |
| JP4751319B2 (ja) * | 2003-05-30 | 2011-08-17 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | ２焦点への光ビームの集束 |
| CN102294080A (zh) * | 2011-09-30 | 2011-12-28 | 南京乐翔科技发展有限公司 | 一种氦氖激光治疗装置及其制备方法 |
| CN102294080B (zh) * | 2011-09-30 | 2014-11-05 | 南京乐翔科技发展有限公司 | 一种氦氖激光治疗装置及其制备方法 |
| JP2019181534A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置 |
| JP7203315B2 (ja) | 2018-04-12 | 2023-01-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ発振器及びそれを用いたレーザ加工装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |