本发明专利技术提供一种能够以更高质量实现高速加工的激光加工装置，其为对加工对象物(W)照射激光而进行加工的装置，具备：激光光源(2)，射出基波的激光(L1)；波长转换元件(3)，将基波的激光(L1)波长转换为二次谐波的激光(L2)而射出，并在同轴上将未转换的基波的激光(L1)与二次谐波的激光(L2)一同射出；以及光学系统(4)，使所射出的二次谐波的激光(L2)向加工对象物(W)对焦来聚光，并将未转换的基波的激光(L1)不向加工对象物(W)对焦而是聚光为无法对加工对象物(W)进行加工的激光强度来照射至加工对象物(W)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适合于例如作为脆性材料或难加工材料的陶瓷的切断或者磨削 等的激光加工装置。
技术介绍
以力学的方法进行作为脆性材料或难加工材料的陶瓷的切断或者磨削等的加工 时，由于需要在短周期内进行因工具的磨损引起的更换，或者也有裂纹或削片等风险，因此 作为对确保工具更换的维护的烦杂度或加工质量有效的工艺，公知有以激光进行加工的方 法。该激光工艺有如下情况，即利用单一波长的激光的情况、和进行激光的波长转换，并使 用此时的转换光和未转换光双方的情况。以往，作为上述后者的例子，例如专利文献1中提出如下光学装置，具备激光产 生部，产生单一波长的光；及波长转换部，将与激光产生部所产生的激光相同波长的光作为 入射光进行波长转换，其中，波长转换部具有第1非线性光学晶体，入射入射光及该入射 光的高次谐波中的第1波长光和第2波长光，通过生成使用了非临界相位匹配或准相位匹 配的一方的二次谐波，生成第1波长的1/2波长的第3波长光，在大致同轴上射出第2波长 光和第3波长光。而且，专利文献2中提出有由如下步骤构成的基于激光的加工方法产生作为具 有第1波长的超短脉冲的第1激光的步骤；将第1激光的能量的一部分转换为作为具有第 1波长的高次谐波的第2波长的超短脉冲的第2激光的步骤；将第1激光相对第2激光赋 予时间迟延的步骤；在同轴上聚光第1激光及第2激光的步骤；以及将所聚光的第1及第2 激光照射至加工对象物的步骤。专利文献1 国际公开第W02002/071143号专利文献2 日本专利公开2008-272794号公报在上述以往的技术中留有以下课题。S卩，在上述基于二波长激光的以往的加工技术中，由于沿同轴射出的双波长激光 聚光于加工对象物的相同位置而照射，因此存在有时因长波长侧的激光的影响而残留有熔 融痕迹等加工质量不良等的问题点。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够以更高质量实现高速 加工的激光加工装置。本专利技术为了解决所述课题采用了以下结构。S卩，本专利技术的激光加工装置为向加工 对象物照射激光而进行加工的装置，其特征在于，具备激光光源，射出基波的激光；波长 转换元件，将所述基波的激光波长转换为设成1/2波长的二次谐波的激光而射出，并在同 轴上将未转换的所述基波的激光与所述二次谐波的激光一同射出；以及光学系统，使所射 出的所述二次谐波的激光向所述加工对象物对焦来聚光，并将未转换的所述基波的激光不向所述加工对象物对焦而是聚光为无法对所述加工对象物进行加工的激光强度来照射至 所述加工对象物。该激光加工装置中，将作为转换光的二次谐波的激光(以下，也称为二次谐波激 光)向加工对象物对焦而聚光，并将未转换的基波的激光(以下，也称为基波激光)不向加 工对象物对焦而是聚光为无法对加工对象物进行加工的激光强度来照射至加工对象物，因 此缓和地聚光的基波激光不加工加工对象物而使之激发，并且二次谐波激光对加工对象物 以最小束流直径聚光并进行加工。因此，不会残留因长波长侧的基波激光的影响引起的熔 融痕迹，并且通过缓和地聚光的基波激光激发加热加工对象物，从而有效地进行在聚光为 最小束流直径的二次谐波激光下的加工。另外，本专利技术的激光加工装置，其特征在于，所述波长转换元件为通过非临界相位 匹配或准相位匹配射出所述二次谐波的非线性光学晶体。S卩，该激光加工装置中，波长转换元件为如下，即通过非临界相位匹配或准相位匹 配，不会引起基波与二次谐波之间的抵消而使双方波长的激光在同轴传播射出的非线性光 学晶体，因此不需要用于相位匹配的光路调整用光学零件等。另外，本专利技术的激光加工装置，其特征在于，所述激光光源以具有高斯形状的强度 分布的束流射出所述基波的激光，所述波长转换元件将未转换的所述基波的激光调整为具 有顶帽形状的强度分布的束流来射出。即，该激光加工装置中，波长转换元件将未转换的基波的激光调整为具有顶帽形 状的强度分布的束流来射出，因此所谓顶帽型的中央部成为平坦的强度分布的基波激光的 聚光变得更缓和，能够有效地激发加工对象物的加工点周围。另外，本专利技术的激光加工装置，其特征在于，所述光学系统具备偏振板，仅将直线 偏振的所述二次谐波的激光设为圆偏振光；聚光透镜，聚光未转换的所述基波的激光和成 为圆偏振光的所述二次谐波的激光。S卩，该激光加工装置中，通过聚光透镜聚光由偏振板圆偏振光化的二次谐波的激 光，因此能够消除偏光面的影响而进行加工。根据本专利技术得到以下效果。即，根据本专利技术所涉及的激光加工装置，将所射出的二次谐波的激光向加工对象 物对焦而聚光，并且将未转换的基波的激光不向加工对象物对焦而是聚光为无法对加工对 象物进行加工的激光强度来照射至加工对象物，因此不会残留因长波长侧的基波激光的影 响引起的熔融痕迹，并且通过缓和地聚光的基波激光激发加工对象物，从而能够有效地进 行二次谐波激光下的加工。由此，即使在作为脆性材料或难加工材料的陶瓷的切断或者磨 削等中，也能够实现高质量且高速的加工。附图说明图1是表示在本专利技术所涉及的激光加工装置的一实施方式中，激光加工装置的简 易的整体结构图。图2是表示在本实施方式中，基波激光的束流截面处的高斯形状的强度分布(a) 及顶帽形状的强度分布(b)的说明图。符号说明1-激光加工装置，2-激光光源，3-波长转换元件，4-光学系统，7-偏振板，8_聚光 透镜，Ll-基波的激光，L2- 二次谐波的激光，W-加工对象物。具体实施例方式以下，参照图1及图2说明本专利技术所涉及的激光加工装置的一实施方式。如图1所示，本实施方式的激光加工装置1为向加工对象物W照射激光而进行加 工的装置，具备激光光源2，射出基波的激光Ll ；波长转换元件3，将基波的激光Ll波长转 换为二次谐波的激光L2而射出，并在同轴上将未转换的基波的激光Ll与二次谐波的激光 L2—同射出；以及光学系统4，使所射出的二次谐波的激光L2向加工对象物W对焦来聚光， 并将未转换的基波的激光Ll不向加工对象物W对焦而是聚光为无法对加工对象物W进行 加工的激光强度来照射至加工对象物W。另外，该激光加工装置1具备支承加工对象物W并且可移动的载物台5 ；以及进 行波长转换元件3的温度调整的珀耳帖元件等的温度调整部6。上述波长转换元件3为通过非临界相位匹配或准相位匹配(QPM)射出二次谐波的 非线性光学晶体。对上述非临界相位匹配或准相位匹配而言，基波和二次谐波不会在非线性光学晶 体内引起抵消现象而是在同轴上传播。例如，作为可以进行非临界相位匹配的非线性光学晶体，可以采用通过在非临界 相位匹配的方位切断的LB3O5(LBO)或温度调整进行非临界相位匹配的非线性光学晶体 等。而且，准相位匹配为如下通过在按相干长度的每加倍周期性反转非线性光学常数的 符号的晶体元件中传播束流而进行波长转换，但该元件中，若以通过沿c轴(光轴)或对 单轴晶体而言沿与c轴垂直的方向传播束流而引起波长转换的方式构成元件，则可以使基 波和经波长转换的二次谐波在同轴上传播。作为可以进行该准相位匹配的非线性光学晶 体，可以采用周期性畴反转LN(LiNbO3)晶体、周期性畴反转LT(LiTaO3)晶体、周期性畴反转 KTP(KTiOPO4)晶体或水晶QPM元件等。如图2的(a)所示，上述激光光源2成为可以以具有高斯本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种激光加工装置，向加工对象物照射激光而进行加工，其特征在于，具备：激光光源，射出基波的激光；波长转换元件，将所述基波的激光波长转换为设成１／２波长的二次谐波的激光而进行射出，并在同轴上将未转换的所述基波的激光与所述二次谐波的激光一同射出；以及光学系统，使所射出的所述二次谐波的激光向所述加工对象物对焦来聚光，并将未转换的所述基波的激光不向所述加工对象物对焦而是聚光为无法对所述加工对象物进行加工的激光强度来照射至所述加工对象物。
【技术特征摘要】
2010.02.09 JP 2010-0270351.一种激光加工装置，向加工对象物照射激光而进行加工，其特征在于，具备激光光源，射出基波的激光；波长转换元件，将所述基波的激光波长转换为设成1/2波长的二次谐波的激光而进行 射出，并在同轴上将未转换的所述基波的激光与所述二次谐波的激光一同射出；以及光学系统，使所射出的所述二次谐波的激光向所述加工对象物对焦来聚光，并将未转 换的所述基波的激光不向所述加工对象物对焦而是聚光为无法对所述加工对象物进行加 工的激光强度来照射至所述加工对象物。2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述波长转换元件为通过非临界相位匹配或准相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：高桥正训，日向野哲，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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