特許 7402813 レーザ装置、及び、レーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-13

(45)【発行日】2023-12-21

(54)【発明の名称】レーザ装置、及び、レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/064 20140101AFI20231214BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20231214BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20231214BHJP

   H01S 3/067 20060101ALN20231214BHJP

【ＦＩ】

B23K26/064 K

B23K26/53

H01L21/78 B

H01S3/067

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020553978

(86)(22)【出願日】2019-10-30

(86)【国際出願番号】 JP2019042584

(87)【国際公開番号】W WO2020090889

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】P 2018204114

(32)【優先日】2018-10-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】海老原 次郎

(72)【発明者】

【氏名】坂本 剛志

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１６７４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５５０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６８６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６８７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５４４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２４６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｓ ３／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出力する光源ユニットと、
前記光源ユニットから出力された前記レーザ光を増幅する増幅部を有する増幅ユニットと、
前記増幅部により増幅された前記レーザ光を外部に出力する出力ユニットと、
外部から前記増幅部への戻り光を遮断するための光アイソレータと、
を備え、
前記出力ユニットは、前記光源ユニット及び前記増幅ユニットと別体に構成され、
前記光源ユニットと前記増幅ユニットと前記出力ユニットとは、複数の光ファイバを含む光伝送路によって互いに光学的に接続されており、
前記光アイソレータは、前記増幅部と前記出力ユニットとの間において、前記光伝送路に設けられており、
前記光アイソレータには、前記複数の光ファイバのうちの一の光ファイバと、前記複数の光ファイバのうちの別の光ファイバと、が接続されており、
前記光アイソレータは、前記増幅部によって増幅された前記レーザ光を前記一の光ファイバを介して前記増幅部から入力すると共に、前記別の光ファイバを介して前記出力ユニットに向けて出力する、
レーザ装置。

【請求項2】

前記光アイソレータは、当該光アイソレータ内の空間を伝搬する前記レーザ光の一部を分岐する光分岐部と、前記光分岐部により分岐された分岐光を外部に出力するための出力部と、を有する、
請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項3】

前記増幅ユニットは、前記増幅部を励起するための励起光を出力する励起光源と、前記増幅部よりも前記出力ユニット側において前記光伝送路に設けられ、前記励起光を前記光伝送路に結合するための光結合部と、を有し、
前記光アイソレータは、前記光結合部と前記出力ユニットとの間において前記光伝送路に設けられている、
請求項１又は２に記載のレーザ装置。

【請求項4】

対象物にレーザ光を照射することによって前記対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、
請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ装置と、
前記対象物を支持する支持部と、
前記出力ユニットが取り付けられると共に前記支持部に臨むように配置され、前記レーザ装置からの前記レーザ光を前記対象物に照射するためのレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドを移動させる移動機構と、
を備える、
レーザ加工装置。

【請求項5】

前記レーザ装置及び前記レーザ加工ヘッドを複数組備える、
請求項４に記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ装置、及びレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ワークを保持する保持機構と、保持機構に保持されたワークにレーザ光を照射するレーザ照射機構と、を備えるレーザ加工装置が記載されている。特許文献１に記載のレーザ加工装置では、集光レンズを有するレーザ照射機構が基台に対して固定されており、集光レンズの光軸に垂直な方向に沿ったワークの移動が保持機構によって実施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５４５６５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなレーザ加工装置にあっては、集光レンズを介してワークに照射されたレーザ光の反射光の一部が、集光レンズを介してレーザ照射機構側に戻されるおそれがある。そのような戻り光がレーザ発振器等へ至ることを防止するためには、レーザ加工装置に光アイソレータを設けることが考えられる。その場合、レーザ光の損失抑制の観点からは、レーザ照射機構といったレーザ出力部の最終段、すなわち、集光レンズよりも後段側（ワーク側）に光アイソレータを設けることができるこれにより、ワークからの反射光の戻りが抑制される。

【0005】

一方で、レーザ出力部に光アイソレータを設置すると、レーザ出力部が大型化する。上記のレーザ加工装置にあってはレーザ出力部が固定されているが、レーザ出力部を移動させる要求があり、この場合にはレーザ出力部の大型化を避けることが必要となる。

【0006】

そこで、本開示は、レーザ出力部の大型化を避けつつ外部からの戻り光の影響を抑制可能なレーザ装置、及び、レーザ加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係るレーザ装置は、レーザ光を出力する光源ユニットと、光源ユニットから出力されたレーザ光を増幅する増幅部を有する増幅ユニットと、増幅部により増幅されたレーザ光を外部に出力する出力ユニットと、外部から増幅部への戻り光を遮断するための光アイソレータと、を備え、出力ユニットは、光源ユニット及び増幅ユニットと別体に構成され、光源ユニットと増幅ユニットと出力ユニットとは、複数の光ファイバを含む光伝送路によって互いに光学的に接続されており、光アイソレータは、増幅部と出力ユニットとの間において、光伝送路に設けられている。

【0008】

このレーザ装置においては、レーザ光を外部に出力する出力ユニットが、光源ユニット及び増幅ユニットと別体に構成されている。それぞれのユニットは、光ファイバを含む光伝送路を介して光学的に接続されている。そして、外部からの戻り光を遮断するための光アイソレータが、増幅部と出力ユニットとの間において当該光伝送路に設けられている。したがって、外部からの戻り光の進行は、増幅部に至る前に光アイソレータによって阻止される。よって、外部からの戻り光の増幅部への影響を抑制可能である。特に、光アイソレータは、上記のとおり出力ユニットよりも増幅部側に設けられている。よって、出力ユニット（レーザ出力部）の大型化が避けられる。

【0009】

ところで、光アイソレータを通過したレーザ光のビームプロファイルは、レーザ光の出力値に応じて変化する場合がある。一例として、レーザ光の出力値が大きくなると、出力値が小さい場合と比較してレーザ光のビーム径が小さくなる場合がある。これは、光アイソレータを構成する光学素子での熱レンズ効果が一因と考えられる。このため、光アイソレータがレーザ出力部の最終段に設けられていると、レーザ光の出力値に応じて異なるビームプロファイルのレーザ光が外部に出力されることとなるおそれがある。これに対して、本開示に係るレーザ装置は、このような問題を解決し得る。

【0010】

すなわち、本開示に係るレーザ装置においては、光アイソレータには、複数の光ファイバのうちの一の光ファイバと、複数の光ファイバのうちの別の光ファイバと、が接続されており、光アイソレータは、増幅部によって増幅されたレーザ光を一の光ファイバを介して増幅部から入力すると共に、別の光ファイバを介して出力ユニットに向けて出力するものとすることができる。この場合、一の光ファイバによって伝送されたレーザ光は、光アイソレータを通過した後に、出力ユニットに向けて別の光ファイバによってさらに伝送される。このように、光アイソレータを通過したレーザ光が光ファイバを再度伝搬することにより、ビームプロファイルの変化が抑制される。よって、レーザ光の出力値に応じて異なるビームプロファイルのレーザ光が外部に出力されることが避けられる。さらに、この効果によって、ビームプロファイルの機差が小さくなる。

【0011】

また、本開示に係るレーザ装置においては、光アイソレータは、当該光アイソレータ内の空間を伝搬するレーザ光の一部を分岐する光分岐部と、光分岐部により分岐された分岐光を外部に出力するための出力部と、を有してもよい。この場合、出力部を介してレーザ光の出力をモニタ可能となる。特に、この分岐部は、光アイソレータ内の空間を伝搬するレーザ光を分岐する。よって、例えば、光ファイバの融着部分や、光ファイバに設けられた光カプラ等を用いてレーザ光の出力をモニタする場合と比較して、光ファイバ内で生じる高次モードの光の影響が抑制され、高精度のモニタが可能である。

【0012】

さらに、本開示に係るレーザ装置においては、増幅ユニットは、増幅部を励起するための励起光を出力する励起光源と、増幅部よりも出力ユニット側において光伝送路に設けられ、励起光を光伝送路に結合するための光結合部と、を有し、光アイソレータは、光結合部と出力ユニットとの間において光伝送路に設けられていてもよい。このように、増幅部のための励起光の結合部が、増幅部よりも出力ユニット側に設けられる場合には、当該結合部と出力ユニットとの間に光アイソレータを設けることができる。

【0013】

ここで、本開示に係るレーザ加工装置は、対象物にレーザ光を照射することによって対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、上記のいずれかに記載のレーザ装置と、対象物を支持する支持部と、出力ユニットが取り付けられると共に支持部に臨むように配置され、レーザ装置からのレーザ光を対象物に照射するためのレーザ加工ヘッドと、レーザ加工ヘッドを移動させる移動機構と、を備える。

【0014】

このレーザ加工装置によれば、上述した効果と同様の効果を得ることができる。特に、上述したように、出力ユニットの大型化が避けられるため、出力ユニットが取り付けられたレーザ加工ヘッドの移動が容易となる。

【0015】

また、レーザ加工装置においては、レーザ装置及びレーザ加工ヘッドを複数組備えてもよい。このように、複数のレーザ加工ヘッドを移動させて用いる場合には、出力ユニットの大型化が避けられる結果、レーザ加工ヘッド同士を近接させることができる。このため、出力ユニットが大型化される場合と比較して、複数のレーザ加工ヘッドを同時に用いて加工可能なエリアが拡大される。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、レーザ出力部の大型化を避けつつ外部からの戻り光の影響を抑制可能なレーザ装置、及び、レーザ加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。

【図2】図１に示されるレーザ加工装置の一部分の正面図である。

【図3】図１に示されるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドの正面図である。

【図4】図３に示されるレーザ加工ヘッドの側面図である。

【図5】図３に示されるレーザ加工ヘッドの光学系の構成図である。

【図6】一実施形態に係るレーザ装置を示す模式図である。

【図7】光アイソレータの構成を示す模式図である。

【図8】比較例に係るレーザ装置における出力光のビームプロファイルを示す図である。

【図9】図６に示されたレーザ装置における出力光のビームプロファイルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を主略する場合がある。

【0019】

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、複数の移動機構５，６と、支持部７と、複数の（ここでは１対）レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと、光源部８と、制御部９と、を備えている。以下、第１方向をＸ方向、第１方向に垂直な第２方向をＹ方向、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0020】

移動機構５は、固定部５１と、移動部５３と、取付部５５と、を有している。固定部５１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。移動部５３は、固定部５１に設けられたレールに取り付けられており、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部５５は、移動部５３に設けられたレールに取り付けられており、Ｘ方向に沿って移動することができる。

【0021】

移動機構６は、固定部６１と、１対の移動部（第１移動部、第２移動部）６３，６４と、１対の取付部（第１取付部、第２取付部）６５，６６と、を有している。固定部６１は、装置フレーム１ａに取り付けられている。１対の移動部６３，６４のそれぞれは、固定部６１に設けられたレールに取り付けられており、それぞれが独立して、Ｙ方向に沿って移動することができる。取付部６５は、移動部６３に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。取付部６６は、移動部６４に設けられたレールに取り付けられており、Ｚ方向に沿って移動することができる。つまり、装置フレーム１ａに対しては、１対の取付部６５，６６のそれぞれが、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿って移動することができる。

【0022】

支持部７は、移動機構５の取付部５５に設けられた回転軸に取り付けられており、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。つまり、支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動することができ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転することができる。支持部７は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って対象物１００を支持する。対象物１００は、例えば、ウェハである。

【0023】

図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、移動機構６の取付部６５に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ａは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で（支持部７に臨むように配置され）、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射するためのものである。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、移動機構６の取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂは、Ｚ方向において支持部７と対向した状態で（支持部７に臨むように配置され）、支持部７に支持された対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射するためのものである。

【0024】

光源部８は、１対の光源８１，８２を有している。光源８１は、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１は、光源８１の出射部８１ａから出射され、光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ａに導光される。光源８２は、レーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、光源８２の出射部８２ａから出射され、別の光ファイバ２によってレーザ加工ヘッド１０Ｂに導光される。

【0025】

制御部９は、レーザ加工装置１の各部（複数の移動機構５，６、１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ、及び光源部８等）を制御する。制御部９は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部９では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。これにより、制御部９は、各種機能を実現する。

【0026】

以上のように構成されたレーザ加工装置１による加工の一例について説明する。当該加工の一例は、ウェハである対象物１００を複数のチップに切断するために、格子状に設定された複数のラインのそれぞれに沿って対象物１００の内部に改質領域を形成する例である。すなわち、レーザ加工装置１は、一例として、対象物１００にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射することによって対象物１００に改質領域を形成するためのものである。

【0027】

まず、対象物１００を支持している支持部７がＺ方向において１対のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂと対向するように、移動機構５が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って支持部７を移動させる。続いて、対象物１００において一方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

【0028】

続いて、一方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、一方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

【0029】

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、一方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し（レーザ光Ｌ１がスキャンされ）且つ一方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動する（レーザ光Ｌ２がスキャンされる）ように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

【0030】

続いて、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインがＸ方向に沿うように、移動機構５が、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部７を回転させる。

【0031】

続いて、他方向に延在する一のライン上にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、他方向に延在する他のライン上にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｙ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。続いて、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ１の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる。その一方で、対象物１００の内部にレーザ光Ｌ２の集光点が位置するように、移動機構６が、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ｂを移動させる。

【0032】

続いて、光源８１がレーザ光Ｌ１を出力してレーザ加工ヘッド１０Ａが対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射すると共に、光源８２がレーザ光Ｌ２を出力してレーザ加工ヘッド１０Ｂが対象物１００にレーザ光Ｌ２を照射する。それと同時に、他方向に延在する一のラインに沿ってレーザ光Ｌ１の集光点が相対的に移動し（レーザ光Ｌ１がスキャンされ）且つ他方向に延在する他のラインに沿ってレーザ光Ｌ２の集光点が相対的に移動する（レーザ光Ｌ２がスキャンされる）ように、移動機構５が、Ｘ方向に沿って支持部７を移動させる。このようにして、レーザ加工装置１は、対象物１００において一方向と直交する他方向に延在する複数のラインのそれぞれに沿って、対象物１００の内部に改質領域を形成する。

【0033】

なお、上述した加工の一例では、光源８１は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ１を出力し、光源８２は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ２を出力する。そのようなレーザ光が対象物１００の内部に集光されると、レーザ光の集光点に対応する部分においてレーザ光が特に吸収され、対象物１００の内部に改質領域が形成される。改質領域は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。

【0034】

パルス発振方式によって出力されたレーザ光が対象物１００に照射され、対象物１００に設定されたラインに沿ってレーザ光の集光点が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインに沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポットは、１パルスのレーザ光の照射によって形成される。１列の改質領域は、１列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物１００に対するレーザ光の集光点の相対的な移動速度及びレーザ光の繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
［レーザ加工ヘッドの構成］

【0035】

図３及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備えている。

【0036】

筐体１１は、第１壁部２１及び第２壁部２２、第３壁部２３及び第４壁部２４、並びに、第５壁部２５及び第６壁部２６を有している。第１壁部２１及び第２壁部２２は、Ｘ方向において互いに対向している。第３壁部２３及び第４壁部２４は、Ｙ方向において互いに対向している。第５壁部２５及び第６壁部２６は、Ｚ方向において互いに対向している。

【0037】

第３壁部２３と第４壁部２４との距離は、第１壁部２１と第２壁部２２との距離よりも小さい。第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも小さい。なお、第１壁部２１と第２壁部２２との距離は、第５壁部２５と第６壁部２６との距離と等しくてもよいし、或いは、第５壁部２５と第６壁部２６との距離よりも大きくてもよい。

【0038】

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、第１壁部２１は、移動機構６の固定部６１側に位置しており、第２壁部２２は、固定部６１とは反対側に位置している。第３壁部２３は、移動機構６の取付部６５側に位置しており、第４壁部２４は、取付部６５とは反対側であってレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置している（図２参照）。すなわち、第４壁部２４は、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体（第２筐体）にＹ方向に沿って対向する対向壁部である。第５壁部２５は、支持部７とは反対側に位置しており、第６壁部２６は、支持部７側に位置している。

【0039】

筐体１１は、第３壁部２３が移動機構６の取付部６５側に配置された状態で筐体１１が取付部６５に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６５は、ベースプレート６５ａと、取付プレート６５ｂと、を有している。ベースプレート６５ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている（図２参照）。取付プレート６５ｂは、ベースプレート６５ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ｂ側の端部に立設されている（図２参照）。筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６５ｂに接触した状態で、台座２７を介してボルト２８が取付プレート６５ｂに螺合されることで、取付部６５に取り付けられている。台座２７は、第１壁部２１及び第２壁部２２のそれぞれに設けられている。筐体１１は、取付部６５に対して着脱可能である。

【0040】

入射部１２は、第５壁部２５に取り付けられている。入射部１２は、筐体１１内にレーザ光Ｌ１を入射させる。入射部１２は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。つまり、Ｘ方向における入射部１２と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における入射部１２と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における入射部１２と第３壁部２３との距離よりも小さい。

【0041】

入射部１２は、光ファイバ２の接続端部２ａが接続可能となるように構成されている。光ファイバ２の接続端部２ａには、ファイバの出射端から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメータレンズが設けられており、戻り光を抑制するアイソレータが設けられていない。当該アイソレータは、接続端部２ａよりも光源８１側であるファイバの途中に設けられている。これにより、接続端部２ａの小型化、延いては、入射部１２の小型化が図られている。接続端部２ａは、後述するレーザ装置２００の出力ユニット２６０である。

【0042】

調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３の詳細については後述する。

【0043】

集光部１４は、第６壁部２６に配置されている。具体的には、集光部１４は、第６壁部２６に形成された孔２６ａに挿通された状態で、第６壁部２６に配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。集光部１４は、Ｘ方向においては第２壁部２２側（一方の壁部側）に片寄っており、Ｙ方向においては第４壁部２４側に片寄っている。すなわち、集光部１４は、Ｚ方向からみて、筐体１１における第４壁部（対向壁部）２４側に偏って配置されている。つまり、Ｘ方向における集光部１４と第２壁部２２との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第１壁部２１との距離よりも小さく、Ｙ方向における集光部１４と第４壁部２４との距離は、Ｘ方向における集光部１４と第３壁部２３との距離よりも小さい。

【0044】

図５に示されるように、調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、を有している。入射部１２、並びに、調整部１３のアッテネータ３１、ビームエキスパンダ３２及びミラー３３は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第１直線）Ａ１上に配置されている。アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２は、直線Ａ１上において、入射部１２とミラー３３との間に配置されている。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。

【0045】

調整部１３は、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を更に有している。調整部１３の反射型空間光変調器３４及び結像光学系３５、並びに、集光部１４は、Ｚ方向に沿って延在する直線（第２直線）Ａ２上に配置されている。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。

【0046】

直線Ａ１及び直線Ａ２は、Ｙ方向に垂直な平面上に位置している。直線Ａ１は、直線Ａ２に対して第２壁部２２側（一方の壁部側）に位置している。レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して直線Ａ１上を進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、直線Ａ２上を進行して集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。

【0047】

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を更に備えている。

【0048】

ダイクロイックミラー１５は、直線Ａ２上において、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。つまり、ダイクロイックミラー１５は、筐体１１内において、調整部１３と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型とすることができる。

【0049】

測定部１６は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。測定部１６は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。測定部１６は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）と集光部１４との距離を測定するための測定光Ｌ１０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０を検出する。つまり、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４を介して測定部１６で検出される。

【0050】

より具体的には、測定部１６から出力された測定光Ｌ１０は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられたビームスプリッタ２０及びダイクロイックミラー１５で順次に反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された測定光Ｌ１０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５及びビームスプリッタ２０で順次に反射され、測定部１６に入射し、測定部１６で検出される。

【0051】

観察部１７は、筐体１１内において、調整部１３に対して第１壁部２１側（一方の壁部側とは反対側）に配置されている。観察部１７は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。観察部１７は、対象物１００の表面（例えば、レーザ光Ｌ１が入射する側の表面）を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、集光部１４を介して、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して対象物１００の表面に照射され、対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。

【0052】

より具体的には、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、ビームスプリッタ２０を透過してダイクロイックミラー１５で反射され、集光部１４から筐体１１外に出射する。対象物１００の表面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４から筐体１１内に入射してダイクロイックミラー１５で反射され、ビームスプリッタ２０を透過して観察部１７に入射し、観察部１７で検出される。なお、レーザ光Ｌ１、測定光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。

【0053】

駆動部１８は、第４壁部２４側において光学ベース２９に取り付けられている。駆動部１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、第６壁部２６に配置された集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。

【0054】

回路部１９は、筐体１１内において、光学ベース２９に対して第３壁部２３側に配置されている。つまり、回路部１９は、筐体１１内において、調整部１３、測定部１６及び観察部１７に対して第３壁部２３側に配置されている。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測定部１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて駆動部１８を制御する。一例として、回路部１９は、測定部１６から出力された信号に基づいて、対象物１００の表面と集光部１４との距離が一定に維持されるように（すなわち、対象物１００の表面とレーザ光Ｌ１の集光点との距離が一定に維持されるように）、駆動部１８を制御する。なお、筐体１１には、回路部１９を制御部９（図１参照）等に電気的に接続するための配線が接続されるコネクタ（図示省略）が設けられている。

【0055】

レーザ加工ヘッド１０Ｂは、レーザ加工ヘッド１０Ａと同様に、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、ダイクロイックミラー１５と、測定部１６と、観察部１７と、駆動部１８と、回路部１９と、を備えている。ただし、一例として、レーザ加工ヘッド１０Ｂの各構成は、図２に示されるように、１対の取付部６５，６６間の中点を通り且つＹ方向に垂直な仮想平面に関して、レーザ加工ヘッド１０Ａの各構成と面対称の関係を有するように、配置されている。

【0056】

例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ｂ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６５に取り付けられている。これに対し、レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第４壁部２４が第３壁部２３に対してレーザ加工ヘッド１０Ａ側に位置し且つ第６壁部２６が第５壁部２５に対して支持部７側に位置するように、取付部６６に取り付けられている。すなわち、レーザ加工ヘッド１０Ｂにおいても、第４壁部２４は、レーザ加工ヘッド１０Ａの筐体にＹ方向に沿って対向する対向壁部である。またレーザ加工ヘッド１０Ｂにおいても、集光部１４は、Ｚ方向からみて、その筐体１１における第４壁部（対向壁部）２４側に偏って配置されている。

【0057】

レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付部６６側に配置された状態で筐体１１が取付部６６に取り付けられるように、構成されている。具体的には、次のとおりである。取付部６６は、ベースプレート６６ａと、取付プレート６６ｂと、を有している。ベースプレート６６ａは、移動部６３に設けられたレールに取り付けられている。取付プレート６６ｂは、ベースプレート６６ａにおけるレーザ加工ヘッド１０Ａ側の端部に立設されている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、第３壁部２３が取付プレート６６ｂに接触した状態で、取付部６６に取り付けられている。レーザ加工ヘッド１０Ｂの筐体１１は、取付部６６に対して着脱可能である。
［レーザ装置の構成］

【0058】

引き続いて、本実施形態に係るレーザ装置について説明する。図６は、一実施形態に係るレーザ装置を示す模式図である。図６に示されるように、レーザ装置２００は、光源ユニット２１０、増幅ユニット２２０、増幅ユニット２４０、光アイソレータ２５０、及び、出力ユニット２６０（接続端部２ａ）を備えている。光源ユニット２１０、増幅ユニット２２０，２４０、及び、光アイソレータ２５０は、上述した光源部８の光源８１及び光源８２のそれぞれに対応している。したがって、上述したレーザ加工装置１は、このレーザ装置２００を複数（ここでは一対）備えている。すなわち、レーザ加工装置１は、レーザ装置２００及びレーザ加工ヘッド（レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ）を複数組（ここでは２組）備えている。なお、図６，７においては、光源８１に対応するレーザ装置２００を図示する。

【0059】

光源ユニット２１０は、種光源２１１を有している。種光源２１１は、例えばレーザダイオードである。種光源２１１は、パルスジェネレータによって駆動され、種光であるレーザ光Ｌ１をパルス発振する。種光源２１１から出射されたレーザ光Ｌ１は、例えば光ファイバにより構成された光伝送路Ｐ１に結合される。レーザ光Ｌ１は、光伝送路Ｐ１を伝搬して光源ユニット２１０から出力される。

【0060】

増幅ユニット２２０は、例えばプリアンプ部である。増幅ユニット２２０は、光アイソレータ２２１、クラッドモードストリッパ２２２、増幅部２２３、光カプラ２２４，２２８、光コンバイナ２２５、励起光源２２６、バンドパスフィルタ２２９、及び、光アイソレータ２３０を有している。増幅ユニット２２０においては、複数の光ファイバを含むと共に光伝送路Ｐ１と光学的に接続された光伝送路Ｐ２が構成されており、上記の各光学要素が光伝送路Ｐ２に配置されている。すなわち、光源ユニット２１０と増幅ユニット２２０とは、光伝送路Ｐ１，Ｐ２によって互いに光学的に接続されている。レーザ光Ｌ１は、光伝送路Ｐ２を伝播しつつ増幅された後に増幅ユニット２２０から出力される。

【0061】

増幅部２２３は、例えばファイバレーザである。励起光源２２６は、例えばレーザダイオードであって、増幅部２２３を励起するための励起光を出力する。光コンバイナ２２５は、増幅部２２３の後段において光伝送路Ｐ２に設けられており、励起光源２２６から出力された励起光を光伝送路Ｐ２に結合する。これにより、励起光源２２６から出力された励起光が増幅部２２３に入力される。すなわち、増幅ユニット２２０においては、励起光がレーザ光Ｌ１の進行方向とは逆方向に進行する後方励起の構成が採用されている。これにより、増幅部２２３は、光伝送路Ｐ１，Ｐ２を介して光源ユニット２１０からのレーザ光Ｌ１を入力し、増幅して出力する。

【0062】

光アイソレータ２２１は、光源ユニット２１０と増幅部２２３との間において光伝送路Ｐ２に設けられており、種光源２１１への戻り光を遮断する。クラッドモードストリッパ２２２は、増幅部２２３の前段において光伝送路Ｐ２に設けられており、増幅部２２３で吸収されなかった励起光を除去する。光カプラ２２４は、光アイソレータ２２１とクラッドモードストリッパ２２２との間において光伝送路Ｐ２に設けられている。光カプラ２２４には、光ファイバを介してフォトダイオード等の検出器が接続されている。これにより、種光であるレーザ光Ｌ１を検出器によって検出してモニタ可能となる。

【0063】

光アイソレータ２３０は、光コンバイナ２２５の後段において光伝送路Ｐ２に設けられており、増幅部２２３への戻り光を遮断する。バンドパスフィルタ２２９は、増幅部２２３で発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光を除去する。光カプラ２２８は、バンドパスフィルタ２２９の後段において光伝送路Ｐ２に設けられている。光カプラ２２４には、光ファイバを介してフォトダイオード等の検出器が接続されている。これにより、増幅部２２３で増幅されたレーザ光Ｌ１を検出器によって検出してモニタ可能となる。

【0064】

増幅ユニット２４０は、例えばパワーアンプ部であり、レーザ装置２００のうちの最も出力ユニット２６０側に設けられた増幅手段である。増幅ユニット２４０は、クラッドモードストリッパ２４１、増幅部２４２、複数の励起光源２４３、光コンバイナ（光結合部）２４４、及び、検出器２４５を有している。増幅ユニット２４０においては、複数の光ファイバを含む光伝送路Ｐ２が増幅ユニット２２０から続いて構成されており、上記の各光学要素が光伝送路Ｐ２に配置されている。すなわち、光源ユニット２１０及び増幅ユニット２２０と増幅ユニット２４０とは、光伝送路Ｐ１，Ｐ２によって互いに光学的に接続されている。増幅ユニット２４０は、光伝送路Ｐ２を介して増幅ユニット２２０からのレーザ光Ｌ１を入力し、増幅して出力する。

【0065】

増幅部２４２は、例えばファイバレーザである。励起光源２４３は、例えばレーザダイオードであり、増幅部２４２を励起するための励起光を出力する。光コンバイナ２４４は、増幅部２４２の後段において光伝送路Ｐ２に設けられており、励起光源２４３から出力された励起光を光伝送路Ｐ２に結合する。これにより、励起光源２４３から出力された励起光が増幅部２４２に入力される。すなわち、増幅ユニット２４０においても、励起光がレーザ光Ｌ１の進行方向とは逆方向に進行する後方励起の構成が採用されている。

【0066】

これにより、増幅部２４２は、光伝送路Ｐ２を介して増幅ユニット２２０（すなわち光源ユニット２１０）からのレーザ光Ｌ１を入力し、増幅して出力する。クラッドモードストリッパ２４１は、増幅部２４２の前段において光伝送路Ｐ２に設けられており、増幅部２４２で吸収されなかった励起光を除去する。

【0067】

出力ユニット２６０は、増幅ユニット２２０から出力されたレーザ光Ｌ１（すなわち、増幅部２２３及び増幅部２４２により増幅されたレーザ光Ｌ１）を外部に出力する。上述したように、出力ユニット２６０は、レーザ装置２００をレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂに接続するための接続端部２ａを構成している。したがって、出力ユニット２６０は、レーザ光Ｌ１をレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂに提供する。

【0068】

出力ユニット２６０においては、増幅ユニット２４０から続いて光伝送路Ｐ２が構成されている。すなわち、光源ユニット２１０及び増幅ユニット２２０，２４０と出力ユニット２６０とは、光伝送路によって互いに光学的に接続されている。出力ユニット２６０は、光伝送路Ｐ２の最終段の光ファイバ２の出力端部２６１を含む。また、出力ユニット２６０は、出力端部２６１から出力されたレーザ光Ｌ１をコリメートするコリメートレンズ２６２を含む。コリメートレンズ２６２から出射されたレーザ光Ｌ１は、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ（レーザ装置２００の外部）に出力される。

【0069】

出力ユニット２６０は、光源ユニット２１０及び増幅ユニット２２０，２４０と別体に構成されている。ここでは、光源ユニット２１０及び増幅ユニット２２０，２４０が光源８１（或いは光源８２）として１つの筐体に収容されると共に、出力ユニット２６０が別の筐体に収容される。各筐体間は、光伝送路Ｐ２の一部を構成する光ファイバ２によって互いに接続されている。

【0070】

光アイソレータ２５０は、外部から増幅部２４２（最も出力ユニット２６０側の増幅部）への戻り光を遮断するためのものである。外部からの戻り光とは、ここでは、対象物１００に照射されたレーザ光の反射光である。光アイソレータ２５０は、増幅部２４２と出力ユニット２６０との間において光伝送路Ｐ２に設けられている。より具体的には、光アイソレータ２５０は、光コンバイナ２４４と出力ユニット２６０との間に設けられている。一例として、光アイソレータ２５０は、増幅ユニット２４０と共通の筐体内に設けられている。

【0071】

図７は、光アイソレータの構成を示す模式図である。図７に示されるように、光アイソレータ２５０は、筐体２５１、レンズ２５２，２５６、偏光子２５３，２５５、偏光回転素子２５４、ビームサンプラ（光分岐部）２５７、及び、出力窓（出力部）２５８を有している。光アイソレータ２５０には、光伝送路Ｐ２を構成する複数の光ファイバのうちの一の光ファイバ２Ａと、複数の光ファイバのうちの別の光ファイバ２と、が接続されている。光ファイバ２Ａの端部には、例えばフェルールＦ２Ａが設けられており、光アイソレータ２５０の筐体２５１内に配置されている。また、光ファイバ２の出力端部２６１と反対側の端部には、例えばフェルールＦ２が設けられており、筐体２５１内に配置されている。

【0072】

光ファイバ２Ａの端部から出射されたレーザ光Ｌ１は、筐体２５１内の空間を伝搬した後に光ファイバ２の端部に結合される。すなわち、光アイソレータ２５０内には、空間中に光伝送路Ｐ２が形成されている。レンズ２５２、偏光子２５３、偏光回転素子２５４、偏光子２５５、ビームサンプラ２５７、及び、レンズ２５６は、光ファイバ２Ａから光ファイバ２に向かってこの順に光伝送路Ｐ２に設けられている。

【0073】

レンズ２５２は、光ファイバ２Ａから出射された光をコリメートする。偏光子２５３は、第１偏光の光のみを通過させる。偏光回転素子２５４は、例えば、磁場中を進行する光の偏光が回転する現象であるファラデー効果を利用したファラデーローテータである。偏光回転素子２５４は、第１方向（光ファイバ２Ａの端部から光ファイバ２の端部に向かう方向）に進行する第１偏光の光を入力した場合、その偏光方向を４５°回転して、第２偏光の光を出力する。また、偏光回転素子２５４は、第１方向と逆方向の第２方向に進行する第２偏光の光を入力した場合には、その偏光方向を４５°回転して、第３偏光の光を出力する。偏光子２５５は、第２偏光の光のみを通過させる。これにより、光アイソレータ２５０において第２方向に進行する光が遮断される。すなわち、光アイソレータは、偏光依存タイプのアイソレータとして構成されている。レンズ２５６は、偏光子２５５から出射されたレーザ光Ｌ１を光ファイバ２の端部に集光して結合する。

【0074】

ビームサンプラ２５７は、偏光子２５５とレンズ２５６との間において光伝送路Ｐ２に設けられている。これにより、ビームサンプラ２５７は、光アイソレータ２５０（筐体２５１）内の空間を伝搬するレーザ光Ｌ１の一部を分岐する。出力窓２５８は、筐体２５１に設けられており、ビームサンプラ２５７により分岐された分岐光を光アイソレータ２５０（筐体２５１）の外部に出力するためのものである。増幅ユニット２４０には、この出力窓２５８に光学的に接続された検出器２４５が設けられており、増幅部２４２によって増幅されたレーザ光Ｌ１を検出器２４５によってモニタ可能とされている。
［作用・効果］

【0075】

レーザ装置２００においては、レーザ光Ｌ１を外部に出力する出力ユニット２６０が、光源ユニット２１０及び増幅ユニット２２０，２４０と別体に構成されている。それぞれのユニットは、光ファイバを含む光伝送路Ｐ１，Ｐ２を介して光学的に接続されている。そして、外部からの戻り光を遮断するための光アイソレータ２５０が、増幅部２４２と出力ユニット２６０との間において当該光伝送路Ｐ２に設けられている。したがって、外部からの戻り光の進行は、増幅部２４２に至る前に光アイソレータ２５０によって阻止される。よって、外部からの戻り光の増幅部２４２への影響を抑制可能である。特に、光アイソレータ２５０は、上記のとおり、出力ユニット２６０よりも増幅部２４２側に設けられている。よって、出力ユニット２６０の大型化が避けられる。

【0076】

ところで、光アイソレータを通過したレーザ光のビームプロファイルは、レーザ光の出力値に応じて変化する場合がある。図８は、比較例に係るレーザ装置における出力光のビームプロファイルを示す図である。比較例に係るレーザ装置は、出力ユニットの最終段、すなわち、コリメートレンズのさらに後段に光アイソレータを設けた例である。図８の（ａ）は、出力値を２Ｗとした場合を示し、図８の（ｂ）は、出力値を３０Ｗとした場合を示す。図８に示されるように、レーザ光の出力値が大きくなると、出力値が小さい場合と比較してレーザ光のビーム径が小さくなる場合がある。これは、光アイソレータを構成する光学素子での熱レンズ効果が一因と考えられる。このため、光アイソレータがレーザ出力部の最終段に設けられていると、レーザ光の出力値に応じて異なるビームプロファイルのレーザ光が外部に出力されることとなるおそれがある。

【0077】

これに対して、本実施形態に係るレーザ装置２００は、このような問題を解決し得る。すなわち、レーザ装置２００においては、光アイソレータ２５０には、複数の光ファイバのうちの一の光ファイバ２Ａと、複数の光ファイバのうちの別の光ファイバ２と、が接続されている。そして、光アイソレータ２５０は、増幅部２４２によって増幅されたレーザ光Ｌ１を光ファイバ２Ａを介して増幅部２４２から入力すると共に、光ファイバ２を介して出力ユニット２６０に向けて出力する。

【0078】

このため、光ファイバ２Ａによって伝送されたレーザ光Ｌ１は、光アイソレータ２５０を通過した後に、出力ユニット２６０に向けて光ファイバ２によってさらに伝送される。このように、光アイソレータ２５０を通過したレーザ光Ｌ１が光ファイバ２を再度伝搬することにより、ビームプロファイルの変化が抑制される。よって、レーザ光の出力値に応じて異なるビームプロファイルのレーザ光が外部に出力されることが避けられる。このことは、図９に示されたビームプロファイルから明確に把握される。図９は、レーザ装置２００における出力光のビームプロファイルを示す図である。図９の（ａ）は、出力値を２Ｗとした場合を示し、図９の（ｂ）は、出力値を３０Ｗとした場合を示す。

【0079】

また、レーザ装置２００においては、光アイソレータ２５０は、当該光アイソレータ２５０内の空間を伝搬するレーザ光Ｌ１の一部を分岐するビームサンプラ２５７と、ビームサンプラ２５７により分岐された分岐光を外部に出力するための出力窓２５８と、を有している。このため、出力窓２５８を介してレーザ光Ｌ１の出力をモニタ可能となる。特に、このビームサンプラ２５７は、光アイソレータ２５０内の空間を伝搬するレーザ光Ｌ１を分岐する。よって、例えば、光ファイバの融着部分や、光ファイバに設けられた光カプラ等を用いてレーザ光Ｌ１の出力をモニタする場合と比較して、光ファイバ内で生じる高次モードの光の影響が抑制され、高精度のモニタが可能である。

【0080】

さらに、レーザ装置２００においては、増幅ユニット２４０は、増幅部２４２を励起するための励起光を出力する励起光源２４３と、増幅部２４２よりも出力ユニット２６０側において光伝送路Ｐ２に設けられ、励起光を光伝送路Ｐ２に結合するための光コンバイナ２４４と、を有する。そして、光アイソレータ２５０は、光コンバイナ２４４と出力ユニット２６０との間において光伝送路Ｐ２に設けられていてもよい。このように、増幅部２４２のための励起光の結合部が、増幅部２４２よりも出力ユニット２６０側に設けられる場合には、当該結合部と出力ユニット２６０との間に光アイソレータ２５０を設けることができる。

【0081】

ここで、レーザ加工装置１は、対象物１００にレーザ光Ｌ１を照射することによって対象物１００に改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、上記のレーザ装置２００と、対象物１００を支持する支持部７と、出力ユニット２６０が取り付けられると共に支持部７に臨むように配置され、レーザ装置２００からのレーザ光Ｌ１を対象物１００に照射するためのレーザ加工ヘッド１０Ａ（或いはレーザ加工ヘッド１０Ｂ）と、レーザ加工ヘッド１０Ａを移動させる移動機構６と、を備える。

【0082】

レーザ加工装置１によれば、上述した効果と同様の効果を得ることができる。特に、上述したように、出力ユニット２６０の大型化が避けられるため、出力ユニット２６０が取り付けられたレーザ加工ヘッド１０Ａの移動が容易となる。

【0083】

また、レーザ加工装置１においては、複数組のレーザ装置２００及びレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを備えている。この場合、出力ユニット２６０の大型化が避けられる結果、レーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂ同士を近接させることができる。このため、出力ユニット２６０が大型化される場合と比較して、複数のレーザ加工ヘッド１０Ａ，１０Ｂを同時に用いて加工可能なエリアが拡大される。

【0084】

以上の実施形態は、一実施形態を説明したものである。したがって、本開示は、上述したレーザ加工装置１及びレーザ装置２００に限定されず、任意の変形がされ得る。例えば、光アイソレータ２５０は、上述した偏光依存タイプに限らず、偏光無依存タイプのアイソレータとして構成されていてもよい。なお、光伝送路Ｐ１，Ｐ２は、光ファイバのみで構成される場合もあるし空間を含んで構成される場合もある。

【0085】

また、上記の実施形態においては、ビームサンプラ２５７からの分岐光を検出器２４５によるモニタに供すべく外部に出力するための出力部として、光アイソレータ２５０に出力窓２５８を設ける場合を例示した。しかしながら、例えば、検出器２４５に接続された光ファイバ（出力モニタ用ファイバ）のファイバ端（フェルール）を光アイソレータ２５０に配置し、分岐光を当該ファイバ端に結合させてもよい。この場合、一例として、ビームサンプラ２５７と当該ファイバ端との間にレンズを設け、分岐光を当該ファイバ端に集光して結合することができる。この場合であっても、出力窓２５８を設ける場合と同様に、光ファイバ内で生じる高次モードの光の影響が抑制され、高精度のモニタが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0086】

レーザ出力部の大型化を避けつつ外部からの戻り光の影響を抑制可能なレーザ装置、及び、レーザ加工装置が提供される。

【符号の説明】

【0087】

１…レーザ加工装置、２…光ファイバ、６…移動機構、７…支持部、１０Ａ，１０Ｂ…レーザ加工ヘッド、２００…レーザ装置、２１０…光源ユニット、２４０…増幅ユニット、２４２…増幅部、２５０…光アイソレータ、２６０…出力ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】