レーザ加工光学系の種類

結像光学系

マスクパターン、もしくは面発光を行う光源(例えば、ファイバー伝送されたレーザ光)の像を
加工対象材料上に転写する光学系である。

下図は、投影する像の大きさを縮小投影(『投影する像と転写レンズまでの距離』と『転写レンズと加工対象材料までの距離』の比率が結像倍率となる)している光学系を示している。

【 メリット 】

  1. マスクパターンを投影し、パターンの一括加工
    を行うことができる。
  2. エキシマレーザの加工光学系では縮小投影
    による結像光学系が主に利用されている。
  3. 加工形状の精度は、マスクパターン精度に
    依存するため、少々レーザ光が揺らいでも
    加工精度が崩れることはない。

【 デメリット 】

  1. マスクによる光透過損失が大きい。
  2. 光学レンズの構成枚数が多く、集光光学系
    と比較すると光路長が長くなる。
  3. マスクパターン全体をカバーする
    レーザビーム面積の強度分布を均一に
    する必要があるため、光学レンズが
    高価になる。
  4. 湾曲収差に注意が必要。
    (転写した像が加工対象材料上で歪む)

結像光学系の構造


ファイバーレーザの結像系


ファイバーレーザの結像系

ファイバー伝送を行うレーザ(マルチモード(ファイバーコア径:50μm以上)の場合)の
光学系では、結像系の考え方が一般的である。(シングルモードは、集光式を適用する。)

Lc:ファイバーのレーザ出口からコリメータ第1レンズまでの距離』と
Lf:コリメータ第2レンズと結像点までの距離』の比が、結像倍率になる。

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