光照射装置和光照射方法制造方法及图纸

光照射装置(1A)具有光源(10)、分散元件(20)、空间光调制器(30)和聚光元件(50)。分散元件(20)将从光源(10)输出的脉冲光分散并输出。分散元件(20)例如包括棱镜(21、22)。空间光调制器(30)对从分散元件(20)输出的光的相位谱或强度谱进行调制并输出。聚光元件(50)以分散的状态接收从空间光调制器(30)输出的光，并聚光于对象物(9)的表面或内部的共同的区域(聚光区域)内。由此，实现了聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形的光照射装置。

Light irradiation device and light exposure method

The light irradiation device (1A) has a light source (10), a dispersing element (20), a spatial light modulator (30) and a light collecting element (50). The dispersing element (20) divides and outputs the pulsed light output from the light source (10). A dispersing element (20) includes, for example, a prism (21, 22). The spatial light modulator (30) modulates and outputs the phase spectrum or intensity spectrum of the light output from the dispersed element (20). The light collecting element (50) receives the light output from the spatial light modulator (30) in a scattered state and focuses on the common area (the condensing area) on the surface or interior of the object (9). As a result, a light irradiation device with high degree of freedom and high degree of freedom can be realized, and the desired time waveform can be adjusted easily.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光照射装置和光照射方法
本专利技术的一个方面涉及光照射装置和光照射方法。
技术介绍
通过使从光源输出的光在对象物的表面或内部聚光，从而能够在该对象物的该聚光区域中进行加工等。作为一种聚光技术，已知有称为Simultaneousspatialandtemporalfocusing(同时空间时间聚焦)(以下称为“SSTF”)的技术(参照非专利文献1、2)。SSTF是以下那样的技术。利用分散元件将具有一定的波长范围的脉冲光(例如超短脉冲激光)分散，根据波长向不同的光路输出光。然后，通过聚光元件，从分散元件输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于共同的区域。作为分散元件，例如可以使用衍射光栅对或棱镜对。通过对各衍射光栅或各棱镜的方位或位置进行调整，可以对到达聚光区域的各波长的光的时机进行设定。在SSTF中，利用分散元件分散且通过聚光元件到达聚光区域的各波长的光不仅可以根据波长经不同的光路，而且可以根据波长在不同的时机到达聚光区域。因此，在聚光区域中，光能密度变高，另一方面，在到达聚光区域为止的光路中，光能密度变小，对对象物的影响降低。另外，能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整。现有技术文献专利文献非专利文献非专利文献1：G.Zhu,etal.,"Simultaneousspatialandtemporalfocusingoffemtosecondpulses,"Opt.Express.,Vol.13,No.6,pp.2153-2159(2005)非专利文献2：D.N.Vitek,etal.,"Temporallyfocusedfemtosecondlaserpulsesforlownumericalaperturemicromachiningthroughopticallytransparentmaterials,"Opt.Express.,Vol.18,No.17,pp.18086-18094(2010)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在现有的SSTF中，通过分散元件的调整能够对聚光区域中的脉冲光的时间波形进行调整，但其调整的自由度低。另外，因光路具有的像差或波长分散等的影响，存在不能使聚光区域中的脉冲光的时间波形按照意图的情况。本专利技术的一个方面是为了解决上述问题而完成的专利技术，其目的在于，提供一种聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形的光照射装置和光照射方法。解决课题的技术手段本专利技术的一个方面的光照射装置是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射装置，具有：(1)输出脉冲光的光源；(2)将从光源输出的脉冲光分散的分散元件；(3)对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制的空间光调制器；和(4)以分散的状态接收从空间光调制器输出的光并聚光于聚光区域的聚光元件。本专利技术的一个方面的光照射方法是在聚光区域中形成所希望的时间波形的光的光照射方法，(1)利用分散元件将脉冲光分散，(2)利用空间光调制器对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制，(3)利用聚光元件以分散的状态接收利用空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域。在上述结构中，从光源输出的脉冲光利用分散元件分散，根据波长向不同的光路输出。向空间光调制器的调制面上的各像素输入与像素位置相对应的波长的光。利用空间光调制器，对从分散元件输出的光的相位谱或强度谱进行调制，该调制后的光根据波长向不同的光路输出。然后，通过聚光元件，从空间光调制器输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于共同的区域。其后，聚光于该共同的区域的各波长的光根据波长经不同的光路而进行发散。专利技术的效果根据本专利技术的一个方面，聚光区域中的脉冲光的时间波形的调整的自由度高且能够容易地实现所希望的时间波形。附图说明图1是表示第一实施方式的光照射装置1A的结构的图。图2是对聚光元件50的作用进行说明的图。图3是表示距聚光位置的光轴方向的距离与脉冲宽度的关系的图。图4是表示2次波长分散对脉冲宽度的影响的图。图5是表示第二实施方式的光照射装置1B的结构的图。图6是表示第三实施方式的光照射装置1C的结构的图。具体实施方式以下，参照附图，对用于实施本专利技术的方式进行详细地说明。其中，在附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。(第一实施方式)图1是表示第一实施方式的光照射装置1A的结构的图。第一实施方式的光照射装置1A具有光源10、分散元件20、空间光调制器30、控制部40和聚光元件50，向对象物9聚光照射光。光源10输出脉冲光。该脉冲光具有一定的波长范围。光源10优选输出被准直的脉冲光，优选输出水平偏光的脉冲光。光源10优选为锁模式超短脉冲激光光源，例如为钛蓝宝石激光光源或光纤激光光源等。该脉冲光的中心波长由向对象物9照射光的目的决定，此外希望能够在空间光调制器30中对振幅或相位充分地进行调制。空间光调制器30为相位调制型时，从光源10输出的光的波长优选能够确保空间光调制器30中的相位调制宽度在π[rad]以上。分散元件(分散光学元件)20将从光源10输出的脉冲光分散，根据波长向不同的光路输出光。所谓光的分散，是指将光在空间上按每个波长进行分离。分散元件20例如包括棱镜21、22。棱镜21、22各自的顶角相互相等时，则从光源10输出的脉冲光利用前段的棱镜21分散，分散的各波长的光利用后段的棱镜22向共同的方向输出。通过调整向棱镜21、22的光的入射角或棱镜21、22的间隔，能够对各波长的光路进行调整。空间光调制器30对从分散元件20输出的光的相位谱或强度谱进行调制，根据波长向不同的光路输出该调制后的光。空间光调制器30也可以对光的相位谱和强度谱的两者进行调制。空间光调制器30是反射型的调制器，具有对输入的光的振幅或相位进行调制并输出该调制后的光的排列有多个像素的调制面。空间光调制器30对由分散元件20分散的光的相位谱和强度谱的两者或任一者进行调制，由此能够使由聚光元件50聚光的光在聚光区域中成为所希望的时间波形的脉冲光。空间光调制器30能够根据从控制部40提供的驱动信号，针对输入的光，按照每个像素对振幅调制和相位调制的两者或任一者进行调制，并输出该调制后的光。空间光调制器30例如可以为使用电寻址型液晶元件的空间光调制器、使用光寻址型液晶元件的空间光调制器、可变形镜型空间光调制器等。空间光调制器30可以是只能进行振幅调制的空间光调制器，也可以是只能进行相位调制空间光调制器，还可以是能够进行振幅调制和相位调制的两者的空间光调制器。聚光元件50使从空间光调制器30输出的各波长的光根据波长经不同的光路而聚光于对象物9的表面或内部的共同的区域(聚光区域)。聚光元件50例如为物镜，可以构成为包含1个或多个透镜。接着，对控制部40进行详细地说明。控制部40具有控制处理器(控制回路)，执行对利用空间光调制器30进行的光的调制进行控制的功能。控制部40将用于驱动空间光调制器30的调制动作的驱动信号提供给空间光调制器30。控制部40可以是在空间光调制器30中专用的装置，也可以由计算机等通用的装置构成。另外，控制部40也可以分成专用装置和通用装置而构成。控制部40将用于驱动空间光调制器30的调制面的多个像素各自的振幅调制或相位调制的驱动信号提供给空间光调制器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光照射装置，其特征在于，具有：输出脉冲光的光源；将所述脉冲光分散的分散元件；对所述分散的光的相位谱或强度谱进行调制的空间光调制器；和以分散的状态接收由所述空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域的聚光元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.10 JP 2014-1840201.一种光照射装置，其特征在于，具有：输出脉冲光的光源；将所述脉冲光分散的分散元件；对所述分散的光的相位谱或强度谱进行调制的空间光调制器；和以分散的状态接收由所述空间光调制器调制的光并聚光于聚光区域的聚光元件。2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述空间光调制器为了补偿所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性而对所述分散的光的相位谱或强度谱进行调制。3.如权利要求2所述的光照射装置，其特征在于，所述空间光调制器对作为所述聚光元件的聚光特性的波长依赖性的像差、波长分散、吸收或反射的波长依赖性进行补偿。4.如权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，所述空间光调制器根据基于所述脉冲光的时间波形和所述聚光区域中的光的时间波形计算出的调制图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷口优，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP