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公開番号2025125007
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024020813
出願日2024-02-15
発明の名称波長変換機構および波長変換方法
出願人スペクトロニクス株式会社
代理人個人
主分類G02F 1/37 20060101AFI20250820BHJP(光学)
要約【課題】分岐用の光学素子の劣化を招くことなく出力パワー(パルスエネルギー)の大きな複数系統の紫外域のレーザ光を出力することができる波長変換機構を提供する。
【解決手段】所定の繰返し周波数のパルス状のレーザ光である被波長変換光を時間領域でパルス単位にP偏光成分とS偏光成分の配分比率が所定比率になるように調整して出力するポッケルスセルと、所定比率に調整された被波長変換光を所定比率に基づいて分岐する偏光ビームスプリッタと、を含む分岐光学系と、分岐光学系で分岐された各被波長変換光を紫外域のレーザ光に波長変換する複数の紫外域波長変換素子と、を備え、各紫外域波長変換素子を、前記P偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分、および、前記S偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分の紫外域のレーザ光への波長変換を阻止するフィルタとして機能させる波長変換機構。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定の繰返し周波数のパルス状のレーザ光である被波長変換光を紫外域のレーザ光に波長変換する波長変換機構であって、
前記被波長変換光を時間領域でパルス単位にＰ偏光成分とＳ偏光成分の配分比率が所定比率になるように調整して出力するポッケルスセルと、前記ポッケルスセルで前記所定比率に調整された前記被波長変換光を前記所定比率に基づいて分岐する偏光ビームスプリッタと、を含む分岐光学系と、
前記分岐光学系で分岐された各被波長変換光を紫外域のレーザ光に波長変換する複数の紫外域波長変換素子と、
を備え、
各紫外域波長変換素子を、前記Ｐ偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分、および、前記Ｓ偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分の紫外域のレーザ光への波長変換を阻止するフィルタとして機能させることを特徴とする波長変換機構。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記紫外域波長変換素子がＣＬＢＯまたはＢＢＯで構成されている請求項１記載の波長変換機構。
【請求項３】
所定の繰返し周波数のパルス状のレーザ光である被波長変換光を紫外域のレーザ光に波長変換する波長変換方法であって、
ポッケルスセルにより前記被波長変換光を時間領域でパルス単位にＰ偏光成分とＳ偏光成分の配分比率が所定比率になるように調整して出力する偏光調整ステップと、前記偏光調整ステップで前記所定比率に調整された前記被波長変換光を偏光ビームスプリッタにより前記所定比率に基づいて分岐する分岐ステップと、
前記分岐ステップで分岐された各被波長変換光のうち、前記Ｐ偏光成分の配分比率が高いパルス、および、前記Ｓ偏光成分の配分比率が高いパルスを各紫外域波長変換素子により紫外域のレーザ光に波長変換して複数系統の紫外域のレーザ光を得る紫外域波長変換ステップと、
紫外域波長変換ステップと並行して実行され、各紫外域波長変換素子により、前記分岐ステップで分岐された各被波長変換光のうち、前記Ｐ偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分、および、前記Ｓ偏光成分の配分比率が高いパルス間に含まれるパルス性のノイズ光成分の紫外域のレーザ光への波長変換を阻止するフィルタリングステップと、
を備えている波長変換方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種のレーザ加工やレーザ測定などに用いられる紫外域のレーザ光を得る波長変換機構および波長変換方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光は対象物の検査やマーキング、切断、穴あけ、溶接、焼入れなどの様々な加工に用いられている。波長が５３２ｎｍから１０６４ｎｍ付近のレーザ光はエネルギー強度が大きく、金属やガラス等の切断または溶接等の各種の加工に好適に用いられている。また、波長が２００ｎｍから３５０ｎｍ付近の深紫外領域のレーザ光は半導体などの電子材料や複合材料の微細加工や検査に用いられている。
【０００３】
近赤外領域よりも短い波長のレーザ光を出力する固体型レーザ光源装置は、近赤外領域の波長のレーザ光を出力する種光源と、種光源から出力されるレーザ光を増幅する光増幅器と、光増幅器で増幅されたレーザ光の波長を目的とする波長に変換する波長変換素子として機能する非線形光学素子を備えて構成されている。
【０００４】
そして、加工効率および加工精度の向上のため、パルス幅が数ナノ秒以下、好ましくは数十ピコ秒以下で繰返し周波数が数百メガヘルツ以下のピークパワーが大きな紫外域のレーザパルス光を得ることができるレーザ光源装置が望まれている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ゲインスイッチング法でパルス光を出力する種光源と、前記種光源から出力されるパルス光を増幅するファイバ増幅器と、前記ファイバ増幅器から出力されるパルス光を増幅する固体増幅器と、前記固体増幅器から出力されるパルス光を波長変換して出力する非線形光学素子と、前記種光源と前記固体増幅器との間に配置され、前記種光源から出力されたパルス光を増幅する半導体光増幅器と、制御部とを備えたレーザ光源装置が提案されている。
【０００６】
前記制御部は、前記種光源を所望の繰返し周波数で駆動するゲインスイッチング制御処理と、前記種光源の繰返し周波数に応じて前記半導体光増幅器の注入電流を制御する半導体光増幅器制御処理と、を実行するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
ＷＯ２０１８／２０３４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したレーザ光源装置によれば、数ワットから数十ワットの大きな出力パワーの紫外域のレーザ光が得られる。そのようなレーザ光源装置から出力されるパルス光を、分岐光学系を用いて複数系統のパルス光に分岐することができれば、複数の対象物を同時に加工することが可能になり、加工効率を飛躍的に高めることができる。
【０００９】
しかし、出力パワーが大きな紫外域のレーザ光は、例えば亜硫酸などの空気中の不純物と酸素との光化学反応を生起させ、反応生成物が分岐用の光学素子の表面に付着して白濁させ、或いは分岐用の光学素子の成分と光化学反応を生起させて当該光学素子を白濁させるといった光学素子の劣化を引き起こすばかりか、加工点での紫外域のレーザ光の出力パワーの低下を引き起こすという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、分岐用の光学素子の劣化を招くことなく出力パワー（パルスエネルギー）の大きな複数系統の紫外域のレーザ光を出力することができる波長変換機構および波長変換方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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