[发明专利]激光加工装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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WO2002/071143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。

即，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。

发明内容

本发明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。

本发明为了解决所述课题采用了以下结构。即，本发明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，本发明的激光加工装置，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。

即，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，本发明的激光加工装置，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，本发明的激光加工装置，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。

即，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。

根据本发明得到以下效果。