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JP2010230851A - Laser irradiation apparatus and laser irradiation method - Google Patents

Laser irradiation apparatus and laser irradiation method Download PDF

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JP2010230851A
JP2010230851A JP2009076777A JP2009076777A JP2010230851A JP 2010230851 A JP2010230851 A JP 2010230851A JP 2009076777 A JP2009076777 A JP 2009076777A JP 2009076777 A JP2009076777 A JP 2009076777A JP 2010230851 A JP2010230851 A JP 2010230851A
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JP
Japan
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fiber
laser
radius
turns
curvature
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Withdrawn
Application number
JP2009076777A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Kawada
田 義 高 川
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
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Publication date
Application filed by Shibaura Mechatronics Corp filed Critical Shibaura Mechatronics Corp
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Abstract

【課題】スペックルの影響を受けずに被処理体を処理することができ、かつ、被処理体上の加工点に供給されるエネルギーを一定の値に保つことができるレーザ照射装置およびレーザ照射方法を提供すること。
【解決手段】レーザ照射装置は、レーザ光Lを照射するレーザ発振器5と、シングルモードファイバ30からなり、可変な巻き数または曲率半径を有し、前記レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lを伝送するファイバ30と、を備えている。レーザ照射装置は、レーザ光Lの強度を前記ファイバ30の巻き数または曲率半径に応じて制御する強度制御部10も備えている。
【選択図】図1
Laser irradiation apparatus and laser irradiation capable of processing an object to be processed without being affected by speckles and maintaining a constant value of energy supplied to a processing point on the object to be processed Providing a method.
A laser irradiation apparatus includes a laser oscillator 5 that irradiates a laser beam L and a single mode fiber 30, and has a variable number of turns or a radius of curvature. And a fiber 30 for transmission. The laser irradiation apparatus also includes an intensity controller 10 that controls the intensity of the laser light L in accordance with the number of turns of the fiber 30 or the radius of curvature.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザ光を照射するレーザ発振器と、レーザ発振器から照射されたレーザ光を伝送するファイバとを有するレーザ照射装置に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus having a laser oscillator that irradiates laser light and a fiber that transmits laser light emitted from the laser oscillator.

従来から、加工テーブルと、加工テーブル上に載置された被処理体の一端を保持しつつ被処理体の長手方向に被処理体を移動させるワーク移動装置と、被処理体の幅方向にレーザ加工ヘッドを移動させる加工ヘッド移動装置とからなるレーザ照射装置が知られている(特許文献1参照)。   Conventionally, a processing table, a workpiece moving device for moving the processing object in the longitudinal direction of the processing object while holding one end of the processing object placed on the processing table, and a laser in the width direction of the processing object. There is known a laser irradiation apparatus including a processing head moving device that moves a processing head (see Patent Document 1).

このようなレーザ照射装置では、出力ミラー、リアミラー、YAGロッドなどの光軸を合わせる“アライメント作業”が必要となる。また、“アライメント作業”が不十分な場合や温度変化や振動といった環境外乱が生じた場合に光軸がずれてしまった際には、被処理体に照射されるレーザ光のビーム形状がガウシャン分布とならず、被処理体に照射されるレーザ光の幅が変化してしまい、均一な状態で被処理体を加工することができなくなる。   Such a laser irradiation apparatus requires an “alignment operation” for aligning the optical axes of an output mirror, a rear mirror, a YAG rod, and the like. Also, when the optical axis is shifted when the “alignment work” is insufficient or when environmental disturbances such as temperature changes and vibrations occur, the beam shape of the laser light applied to the object to be processed is a Gaussian distribution. In other words, the width of the laser light applied to the object to be processed changes, and the object to be processed cannot be processed in a uniform state.

この点、ファイバを使ってレーザ光を伝送する場合には、上述した“アライメント作業”が不要となり、また、環境外乱に対して強い耐性を有している。このため、特許文献1に記載されたようなレーザ照射装置と比較して、被処理体に照射されるレーザ光を安定化させることができ、被処理体の加工精度を向上させることができる。   In this respect, when the laser beam is transmitted using a fiber, the above-described “alignment operation” is not required, and it has a strong resistance to environmental disturbances. For this reason, compared with the laser irradiation apparatus as described in Patent Document 1, it is possible to stabilize the laser beam irradiated to the object to be processed, and to improve the processing accuracy of the object to be processed.

特開平11−277285号公報JP-A-11-277285

しかしながら、このようなファイバを使ってレーザ光を伝送する場合であってもマルチモードファイバを用いた場合には、スペックルの影響を受けることとなり、加工点における高いビーム品質を確保することができない。   However, even when laser light is transmitted using such a fiber, if a multimode fiber is used, it will be affected by speckle, and high beam quality at the processing point cannot be ensured. .

他方、シングルモードファイバを用いた場合には、スペックルの影響を受けずに加工点における高いビーム品質を確保できるが、ファイバの曲げ半径によって伝送効率が変化し、加工点エネルギーを一定に保てないという問題がある。   On the other hand, when single-mode fiber is used, high beam quality at the processing point can be secured without being affected by speckle, but transmission efficiency changes depending on the bending radius of the fiber, and the processing point energy can be kept constant. There is no problem.

この点、特に、ファイバの最大の利点であるフレキシビリティを生かして加工光学系を動かす方式の場合、加工光学系の位置によってファイバの曲げ半径が刻々と変化するため、加工点に供給されるエネルギーが変動するという問題がある。そして、当然のことながら、加工点に供給されるエネルギーが変動すると、加工深さや加工幅が変動するため、加工品質が低下してしまう。   In this regard, especially in the case of a system that moves the processing optical system by taking advantage of the flexibility that is the greatest advantage of the fiber, the bending radius of the fiber changes every moment depending on the position of the processing optical system, so the energy supplied to the processing point There is a problem that fluctuates. As a matter of course, when the energy supplied to the machining point varies, the machining depth and the machining width vary, so that the machining quality deteriorates.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、スペックルの影響を受けずに被処理体を処理することができ、かつ、被処理体上の加工点に供給されるエネルギーを一定の値に保つことができるレーザ照射装置およびレーザ照射方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and can treat the object to be processed without being affected by speckles and can supply energy to the processing point on the object to be processed. An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method capable of maintaining a constant value.

本発明によるレーザ照射装置は、
レーザ光を照射するレーザ発振器と、
シングルモードファイバからなり、可変な巻き数または曲率半径を有するとともに、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を伝送するファイバと、
前記レーザ光の強度を前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて制御する強度制御部と、
を備えてもよい。
The laser irradiation apparatus according to the present invention comprises:
A laser oscillator for irradiating laser light;
A fiber made of a single-mode fiber, having a variable number of turns or a radius of curvature, and transmitting a laser beam emitted from the laser oscillator;
An intensity control unit for controlling the intensity of the laser light according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber;
May be provided.

本発明によるレーザ照射装置において、
前記強度制御部は、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光の強度を低下させるアッテネータと、当該アッテネータによるレーザ光の減衰率を調整する調整部とを有してもよい。
In the laser irradiation apparatus according to the present invention,
The intensity control unit includes an attenuator for reducing the intensity of the laser light emitted from the laser oscillator according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber, and an adjustment unit for adjusting the attenuation rate of the laser light by the attenuator. You may have.

本発明によるレーザ照射装置において、
前記強度制御部は、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の強度を調整する調整部を有してもよい。
In the laser irradiation apparatus according to the present invention,
The intensity control unit may include an adjustment unit that adjusts the intensity of laser light emitted from the laser oscillator in accordance with the number of turns of the fiber or the radius of curvature.

本発明によるレーザ照射装置において、
前記強度制御部は、前記ファイバの伝送効率と該ファイバの巻き数または曲率半径との関係を予め記憶し、実際のファイバの巻き数または曲率半径と記憶されたファイバの巻き数または曲率半径とを比較するとともに、前記レーザ光の強度を制御してもよい。
In the laser irradiation apparatus according to the present invention,
The strength controller stores in advance a relationship between the transmission efficiency of the fiber and the number of turns or the radius of curvature of the fiber, and stores the actual number of turns of the fiber or the radius of curvature and the stored number of turns of the fiber or the radius of curvature. While comparing, you may control the intensity | strength of the said laser beam.

本発明によるレーザ照射装置は、
前記ファイバが巻き掛けられるとともに回転自在となった巻掛部をさらに備えてもよい。
The laser irradiation apparatus according to the present invention comprises:
You may further provide the winding part which became rotatable while the said fiber was wound.

本発明によるレーザ照射装置は、
円錐形状または切頭円錐形状からなり、ファイバが巻き掛けられる巻掛部をさらに備えてもよい。
The laser irradiation apparatus according to the present invention comprises:
It may have a conical shape or a truncated conical shape, and may further include a winding portion around which the fiber is wound.

本発明によるレーザ照射方法は、
レーザ発振器と、シングルモードファイバからなり可変な巻き数または曲率半径を有するファイバと、を有するレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法において、
前記レーザ発振器からレーザ光を照射する工程と、
前記ファイバによって、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を伝送する工程と、を備え、
前記レーザ光の強度が、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて制御される。
The laser irradiation method according to the present invention comprises:
In a laser irradiation method using a laser irradiation apparatus having a laser oscillator and a fiber made of a single mode fiber and having a variable number of turns or a radius of curvature,
Irradiating laser light from the laser oscillator;
Transmitting the laser light emitted from the laser oscillator by the fiber, and
The intensity of the laser beam is controlled according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber.

本発明によれば、ファイバがシングルモードファイバからなっているので、スペックルの影響を受けずに被処理体を処理することができる。また、レーザ光の強度がファイバの巻き数または曲率半径に応じて制御されるので、被処理体上の加工点に供給されるエネルギーを一定の値に保つことができる。   According to the present invention, since the fiber is a single mode fiber, the object to be processed can be processed without being affected by speckle. Further, since the intensity of the laser beam is controlled according to the number of turns of the fiber or the radius of curvature, the energy supplied to the processing point on the object to be processed can be kept at a constant value.

本発明の第1の実施の形態によるレーザ照射装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the laser irradiation apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態によるレーザ照射装置の構成を示す上方平面図。1 is an upper plan view showing a configuration of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例によるレーザ照射装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the laser irradiation apparatus by the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態によるレーザ照射装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the laser irradiation apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の変形例によるレーザ照射装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the laser irradiation apparatus by the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態によるレーザ照射装置の記憶部に記憶されているファイバの伝送効率とファイバの曲率半径との関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between the transmission efficiency of the fiber memorize | stored in the memory | storage part of the laser irradiation apparatus by the 2nd Embodiment of this invention, and the curvature radius of a fiber.

第1の実施の形態
以下、本発明に係るレーザ照射装置およびレーザ照射方法の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図3は本発明の第1の実施の形態を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 to FIG. 3 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、レーザ照射装置は、レーザ光Lを照射するレーザ発振器5と、シングルモードファイバ30からなり、レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lを伝送するファイバ30と、ファイバ30が巻き掛けられるとともに、回転自在となった回転リール(巻掛部)50と、レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lの強度をファイバ30の巻き数に応じて制御する強度制御部10と、を備えている。なお、回転リール50に巻き掛けられるファイバ30の巻き数は、後述する加工光学系40の位置によって変わることとなる。また、この回転リール50のうちファイバ30が巻き掛けられる中心部(図示せず)は、円筒形状からなっている。   As shown in FIG. 1, the laser irradiation apparatus includes a laser oscillator 5 that irradiates laser light L and a single mode fiber 30, a fiber 30 that transmits the laser light L irradiated from the laser oscillator 5, and a fiber 30. A rotating reel (winding unit) 50 that is wound and rotatable, and an intensity control unit 10 that controls the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 according to the number of windings of the fiber 30. I have. Note that the number of turns of the fiber 30 wound around the rotating reel 50 varies depending on the position of the processing optical system 40 described later. Further, a central portion (not shown) around which the fiber 30 is wound of the rotary reel 50 has a cylindrical shape.

また、強度制御部10は、レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lの強度を低下させるように構成されている。より具体的には、強度制御部10は、図1に示すように、ファイバ30の巻き数に応じてレーザ光Lの強度を低下させるアッテネータ12と、アッテネータ12に接続されて当該アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整する調整部11とを有している。なお、アッテネータ12は、レーザ発振器5とファイバ30との間に配置されている。   The intensity controller 10 is configured to reduce the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5. More specifically, as shown in FIG. 1, the intensity control unit 10 includes an attenuator 12 that reduces the intensity of the laser light L in accordance with the number of turns of the fiber 30, and a laser that is connected to the attenuator 12 and is driven by the attenuator 12. And an adjusting unit 11 that adjusts the attenuation factor of the light L. The attenuator 12 is disposed between the laser oscillator 5 and the fiber 30.

また、図1に示すように、レーザ照射装置は、ファイバ30が巻き掛けられるとともに、回転自在となった回転リール(巻掛部)50を有している。そして、この回転リール50は、調整部11に接続されており、当該調整部11は、ファイバ30の巻き数に関するデータを検知するように構成されている。   Moreover, as shown in FIG. 1, the laser irradiation apparatus has a rotating reel (winding portion) 50 that is rotatable while the fiber 30 is wound around. The rotating reel 50 is connected to the adjusting unit 11, and the adjusting unit 11 is configured to detect data relating to the number of windings of the fiber 30.

また、調整部11は、ファイバ30の伝送効率とファイバ30の巻き数との関係を予め記憶している。そして、調整部11は、検知した実際のファイバ30の巻き数に関するデータと記憶されているファイバ30の巻き数とを比較するとともに、比較した結果に基づいてアッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整するように構成されている。なお、ファイバ30の伝送効率とファイバ30の巻き数との関係は、所定の式から計算して算出してもよいし、事前に駆動光学系を実験的に繰り返して駆動した際にダミーの被処理体に供給されるエネルギーから得てもよい。   The adjustment unit 11 stores a relationship between the transmission efficiency of the fiber 30 and the number of turns of the fiber 30 in advance. Then, the adjustment unit 11 compares the detected data regarding the actual number of turns of the fiber 30 with the stored number of turns of the fiber 30, and based on the comparison result, determines the attenuation rate of the laser light L by the attenuator 12. Configured to adjust. Note that the relationship between the transmission efficiency of the fiber 30 and the number of turns of the fiber 30 may be calculated from a predetermined formula, or may be calculated in advance when the driving optical system is repeatedly and experimentally driven. You may obtain from the energy supplied to a process body.

なお、回転リール50に巻き掛けられるファイバ30の回転数は1回以上とは限らず、1回に満たないこともありえる。この場合には、調整部11は、ファイバ30の巻き掛けられた割合(巻き掛けられていない状態も含む)から、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整することとなる。ところで、本願での「巻き数」という文言には、1回転未満の巻き掛けられた割合も含まれる。   Note that the number of rotations of the fiber 30 wound around the rotary reel 50 is not limited to one or more times, and may be less than once. In this case, the adjustment unit 11 adjusts the attenuation rate of the laser light L by the attenuator 12 from the ratio of the fiber 30 wound (including the unwound state). By the way, the term “the number of windings” in the present application includes a ratio of winding less than one rotation.

また、図1に示すように、アッテネータ12とファイバ30との間には、レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lを取り入れて平行なレーザ光Lとして出射するコリメータ20と、当該コリメータ20によって平行にされたレーザ光Lを透過させる透過状態と当該レーザ光Lを遮断する遮断状態とを切り換えるシャッタ部材25とが配置されている。   As shown in FIG. 1, between the attenuator 12 and the fiber 30, a collimator 20 that takes in the laser light L emitted from the laser oscillator 5 and emits it as parallel laser light L and the collimator 20 parallels the collimator 20. A shutter member 25 that switches between a transmitting state that transmits the laser beam L and a blocking state that blocks the laser beam L is disposed.

また、図1に示すように、ファイバ30の端部にはレーザ光Lを太陽電池基板(被処理体)60(図2参照)に照射する加工光学系40が連結されている。そして、この加工光学系40には、当該加工光学系40をX方向(水平方向のうちの一方向)に駆動する光学系駆動部41が連結されている。なお、レーザ光Lが照射される太陽電池基板60は、Y方向(水平方向のうち一方向に直交する方向)に移動可能な保持部45によって保持されている(図2参照)。なお、被処理体の一例である太陽電池基板60は、基板と、当該基板上に設けられた薄膜とを有している(図示せず)。   As shown in FIG. 1, a processing optical system 40 that irradiates a solar cell substrate (object to be processed) 60 (see FIG. 2) with a laser beam L is connected to the end of the fiber 30. The processing optical system 40 is connected to an optical system driving unit 41 that drives the processing optical system 40 in the X direction (one of the horizontal directions). Note that the solar cell substrate 60 irradiated with the laser light L is held by a holding unit 45 that can move in the Y direction (a direction perpendicular to one of the horizontal directions) (see FIG. 2). In addition, the solar cell substrate 60 which is an example of a to-be-processed object has a board | substrate and the thin film provided on the said board | substrate (not shown).

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

まず、レーザ発振器5によってレーザ光Lが照射される。そして、このように照射されたレーザ光Lは、アッテネータ12を経てコリメータ20内へと導かれる(図1参照)。   First, the laser beam L is irradiated by the laser oscillator 5. And the laser beam L irradiated in this way is guide | induced into the collimator 20 through the attenuator 12 (refer FIG. 1).

次に、コリメータ20によって平行にされたレーザ光Lがシャッタ部材25に達し、当該シャッタ部材25によって透過状態と遮断状態とが切り換えられる(図1参照)。すなわち、シャッタ部材25が開かれて開状態となっているときにはレーザ光Lが透過される透過状態となり、シャッタ部材25が閉じられて閉状態となっているときにはレーザ光Lが遮断される遮断状態となる。   Next, the laser light L collimated by the collimator 20 reaches the shutter member 25, and the transmission state and the blocking state are switched by the shutter member 25 (see FIG. 1). That is, when the shutter member 25 is opened and opened, the laser beam L is transmitted. When the shutter member 25 is closed and closed, the laser beam L is blocked. It becomes.

シャッタ部材25を通過したレーザ光Lは、シングルモードファイバ30からなるファイバ30によって伝送されて、加工光学系40から保持部45によって保持された太陽電池基板60に向かって照射される(図1参照)。このように太陽電池基板60にレーザ光Lを照射している間、加工光学系40は光学系駆動部41によってX方向に移動され、太陽電池基板60は保持部45によってY方向に移動される(図2参照)。   The laser light L that has passed through the shutter member 25 is transmitted through the fiber 30 including the single mode fiber 30 and irradiated from the processing optical system 40 toward the solar cell substrate 60 held by the holding unit 45 (see FIG. 1). ). Thus, while the solar cell substrate 60 is irradiated with the laser light L, the processing optical system 40 is moved in the X direction by the optical system driving unit 41, and the solar cell substrate 60 is moved in the Y direction by the holding unit 45. (See FIG. 2).

上述のように、加工光学系40が光学系駆動部41によってX方向に移動されるので、ファイバ30の巻き数が変化するので伝送効率は刻々と変化することとなるが、本実施の形態では、強度制御部10によって、レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lの強度がファイバ30の巻き数に応じて制御されるので、加工点に供給されるエネルギーを一定の値に保つことができる。   As described above, since the processing optical system 40 is moved in the X direction by the optical system drive unit 41, the number of windings of the fiber 30 changes, so that the transmission efficiency changes every moment. Since the intensity control unit 10 controls the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 according to the number of turns of the fiber 30, the energy supplied to the processing point can be maintained at a constant value.

すなわち、本実施の形態によれば、まず、調整部11によって、回転リール50の回転状況が把握され(回転リール50が何回転した状態にあるかが把握され)、実際のファイバ30の巻き数が検知される(図1参照)。   That is, according to the present embodiment, first, the adjusting unit 11 grasps the rotation state of the rotary reel 50 (understands how many times the rotary reel 50 has rotated), and the actual number of turns of the fiber 30 Is detected (see FIG. 1).

次に、調整部11によって、検知された実際のファイバ30の巻き数に関するデータと、記憶されているファイバ30の巻き数とが比較される。   Next, the adjustment unit 11 compares the detected data regarding the actual number of turns of the fiber 30 with the stored number of turns of the fiber 30.

次に、調整部11によって、比較した結果に基づいて、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率が調整される(レーザ発振器5から照射されたレーザ光Lの強度が制御される)(図1参照)。   Next, the adjustment unit 11 adjusts the attenuation rate of the laser light L by the attenuator 12 based on the comparison result (the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 is controlled) (see FIG. 1). ).

このように、本実施の形態によれば、アッテネータ12によって、ファイバ30の巻き数に応じてレーザ発振器5から照射されたレーザ光Lの強度が制御されるので、本実施の形態のようにファイバ30のフレキシビリティを生かして加工光学系40を動かす方式を用いた場合であっても、太陽電池基板60の薄膜上の加工点に供給されるエネルギーを一定の値に保つことができる。このため、レーザ光Lによる太陽電池基板60の薄膜の加工深さおよび太陽電池基板60の薄膜の加工幅を常に一定に保つことができ、ひいては、高い品質で太陽電池基板60を加工することができることとなる。   As described above, according to the present embodiment, the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 is controlled by the attenuator 12 according to the number of turns of the fiber 30, so that the fiber as in the present embodiment. Even when the method of moving the processing optical system 40 by utilizing the flexibility of 30 is used, the energy supplied to the processing point on the thin film of the solar cell substrate 60 can be kept at a constant value. For this reason, the processing depth of the thin film of the solar cell substrate 60 and the processing width of the thin film of the solar cell substrate 60 by the laser light L can always be kept constant, so that the solar cell substrate 60 can be processed with high quality. It will be possible.

また、本実施の形態では、調整部11がリアルタイムでファイバ30の巻き数を検知しているため、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率は調整部11によって随時調整されることとなり、太陽電池基板60の薄膜上の加工点に供給されるエネルギーを常に一定に保つことができる。   Moreover, in this Embodiment, since the adjustment part 11 has detected the winding number of the fiber 30 in real time, the attenuation factor of the laser beam L by the attenuator 12 will be adjusted at any time by the adjustment part 11, and a solar cell board | substrate. The energy supplied to the processing points on the 60 thin films can always be kept constant.

また、本実施の形態では、マルチモードファイバ30ではなくシングルモードファイバ30からなるファイバ30を用いているので、スペックルの影響を受けずに、太陽電池基板60の薄膜上の加工点において、高いビーム品質を確保できる。   Moreover, in this Embodiment, since the fiber 30 which consists of the single mode fiber 30 instead of the multimode fiber 30 is used, it is high in the processing point on the thin film of the solar cell substrate 60, without being influenced by speckle. The beam quality can be secured.

ところで、本実施の形態では、加工光学系40が光学系駆動部41によってX方向に移動され、太陽電池基板60が保持部45によってY方向に移動される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、例えば、加工光学系40が光学系駆動部41によってX方向とY方向の両方向に移動され、太陽電池基板60が保持部45によって固定される態様を用いてもよい。   By the way, in the present embodiment, the processing optical system 40 is moved in the X direction by the optical system driving unit 41 and the solar cell substrate 60 is moved in the Y direction by the holding unit 45. For example, a mode in which the processing optical system 40 is moved in both the X direction and the Y direction by the optical system driving unit 41 and the solar cell substrate 60 is fixed by the holding unit 45 may be used.

なお、上述した本実施の形態では、調整部11が、ファイバ30の巻き数に応じて、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整する態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、調整部11が、ファイバ30の巻き数に応じて、レーザ発振器5から照射されるレーザ光Lの強度を調整するように構成されていてもよい(図3参照)。   In the above-described embodiment, the adjustment unit 11 has been described using the aspect in which the attenuation factor of the laser light L by the attenuator 12 is adjusted according to the number of turns of the fiber 30. However, the present invention is not limited to this. Instead, the adjustment unit 11 may be configured to adjust the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 in accordance with the number of turns of the fiber 30 (see FIG. 3).

また、上記では、調整部11が回転リール50の回転状況を把握することで、ファイバ30の巻き数を検出する態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、予めファイバ30の巻き数(回転リール50に対する巻き数)と加工光学系40の位置との関係を測定しておき、制御部11が、加工光学系40の位置からファイバ30の巻き数を算出する態様を用いてもよい。   Moreover, although the adjustment part 11 demonstrated using the aspect which detects the winding number of the fiber 30 by grasping | ascertaining the rotation condition of the rotation reel 50 above, it is not restricted to this. For example, the relationship between the number of turns of the fiber 30 (the number of turns on the rotating reel 50) and the position of the processing optical system 40 is measured in advance, and the control unit 11 determines the number of turns of the fiber 30 from the position of the processing optical system 40. You may use the aspect calculated.

第2の実施の形態
次に、図4乃至図6により、本発明の第2の実施の形態について説明する。図1乃至図3に示す第1の実施の形態では、調整部11が、ファイバ30の巻き数に応じて、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整したり、レーザ発振器5から照射されるレーザ光Lの強度を調整したりするものであった。これに対して、図4乃至図6に示す第2の実施の形態は、調整部11が、ファイバ30の曲率半径に応じて、アッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整したり、レーザ発振器5から照射されるレーザ光Lの強度を調整したりするものである。その他の構成は図1乃至図3に示す第1の実施の形態と略同一である。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 3, the adjusting unit 11 adjusts the attenuation rate of the laser light L by the attenuator 12 according to the number of turns of the fiber 30, or is irradiated from the laser oscillator 5. The intensity of the laser beam L was adjusted. On the other hand, in the second embodiment shown in FIGS. 4 to 6, the adjusting unit 11 adjusts the attenuation factor of the laser light L by the attenuator 12 according to the radius of curvature of the fiber 30, or the laser oscillator. 5 for adjusting the intensity of the laser light L emitted from the light source 5. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

図4乃至図6に示す第2の実施の形態において、図1乃至図3に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the second embodiment shown in FIG. 4 to FIG. 6, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG.

本実施の形態では、ファイバ30が巻き掛けられる巻掛部50’は、切頭円錐形状からなっており、巻き掛けられるファイバ30の曲率半径が可変な状態になっている。そして、調整部11は、ファイバ30の巻掛部50’での位置からファイバ30の曲率半径を算出するように構成されている。   In the present embodiment, the winding portion 50 ′ around which the fiber 30 is wound has a truncated cone shape, and the radius of curvature of the fiber 30 to be wound is variable. The adjustment unit 11 is configured to calculate the radius of curvature of the fiber 30 from the position of the fiber 30 at the winding portion 50 ′.

また、制御部11は、ファイバ30の伝送効率とファイバ30の曲率半径との関係(例えば、図6に示すようなグラフ情報)を予め記憶している。そして、制御部11は、実際のファイバ30の曲率半径に関するデータと記憶されているファイバ30の曲率半径とを比較するとともに、比較した結果に基づいてアッテネータ12によるレーザ光Lの減衰率を調整したり(図4参照)、レーザ発振器5から照射されるレーザ光Lの強度を調整したりする(図5参照)。このため、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様、加工点に供給されるエネルギーを均一なものにすることができ、高い品質で太陽電池基板(被処理体)60を加工することができる。   The control unit 11 stores in advance a relationship between the transmission efficiency of the fiber 30 and the radius of curvature of the fiber 30 (for example, graph information as shown in FIG. 6). Then, the control unit 11 compares the data relating to the actual radius of curvature of the fiber 30 with the stored radius of curvature of the fiber 30, and adjusts the attenuation factor of the laser light L by the attenuator 12 based on the comparison result. (See FIG. 4), or adjust the intensity of the laser light L emitted from the laser oscillator 5 (see FIG. 5). For this reason, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the energy supplied to the processing point can be made uniform, and the solar cell substrate (object to be processed) 60 can be formed with high quality. Can be processed.

ところで、上記では、巻掛部50’におけるファイバ30の位置からファイバ30の曲率半径を算出する態様を用いて説明したが、これに限られることはない。例えば、予めファイバ30の曲率半径(巻掛部50’におけるファイバ30の位置)と加工光学系40の位置との関係を測定しておき、制御部11が、加工光学系40の位置からファイバ30の曲率半径を算出する態様を用いてもよい。   In the above description, the mode of calculating the radius of curvature of the fiber 30 from the position of the fiber 30 in the winding portion 50 ′ has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the relationship between the radius of curvature of the fiber 30 (the position of the fiber 30 in the winding portion 50 ′) and the position of the processing optical system 40 is measured in advance, and the control unit 11 determines the position of the fiber 30 from the position of the processing optical system 40. A mode of calculating the curvature radius of may be used.

また、上記では、巻掛部50’が切頭円錐形状からなっている態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、巻掛部は円錐形状からなっていてもよい。   In the above description, the winding portion 50 ′ has been described using a truncated conical shape. However, the present invention is not limited to this, and the winding portion may have a conical shape.

5 レーザ発振器
10 強度制御部
11 調整部
12 アッテネータ
20 コリメータ
25 シャッタ部材
30 ファイバ
40 加工光学系
41 光学系駆動部
45 保持部
50 回転リール(巻掛部)
50’ 巻掛部
60 太陽電池基板(被処理体)
L レーザ光
5 Laser oscillator 10 Intensity control unit 11 Adjustment unit 12 Attenuator 20 Collimator 25 Shutter member 30 Fiber 40 Processing optical system 41 Optical system drive unit 45 Holding unit 50 Rotating reel (winding unit)
50 'winding part 60 solar cell substrate (object to be processed)
L Laser light

Claims (7)

レーザ光を照射するレーザ発振器と、
シングルモードファイバからなり、可変な巻き数または曲率半径を有するとともに、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を伝送するファイバと、
前記レーザ光の強度を前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて制御する強度制御部と、
を備えたことを特徴とするレーザ照射装置。
A laser oscillator for irradiating laser light;
A fiber made of a single-mode fiber, having a variable number of turns or a radius of curvature, and transmitting a laser beam emitted from the laser oscillator;
An intensity control unit for controlling the intensity of the laser light according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber;
A laser irradiation apparatus comprising:
前記強度制御部は、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光の強度を低下させるアッテネータと、当該アッテネータによるレーザ光の減衰率を調整する調整部とを有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。   The intensity control unit includes an attenuator for reducing the intensity of the laser beam emitted from the laser oscillator according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber, and an adjustment unit for adjusting the attenuation rate of the laser beam by the attenuator. The laser irradiation apparatus according to claim 1, comprising: 前記強度制御部は、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて、前記レーザ発振器から照射されるレーザ光の強度を調整する調整部を有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。   2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the intensity control unit includes an adjustment unit that adjusts the intensity of laser light emitted from the laser oscillator in accordance with the number of windings or the radius of curvature of the fiber. . 前記強度制御部は、前記ファイバの伝送効率と該ファイバの巻き数または曲率半径との関係を予め記憶し、実際のファイバの巻き数または曲率半径と記憶されたファイバの巻き数または曲率半径とを比較するとともに、前記レーザ光の強度を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。   The strength controller stores in advance the relationship between the transmission efficiency of the fiber and the number of turns or the radius of curvature of the fiber, and stores the actual number of turns of the fiber or the radius of curvature and the stored number of turns of the fiber or the radius of curvature. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the laser light intensity is controlled and the intensity of the laser light is controlled. 前記ファイバが巻き掛けられるとともに回転自在となった巻掛部をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。   The laser irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a winding portion that is rotatable while the fiber is wound thereon. 円錐形状または切頭円錐形状からなり、ファイバが巻き掛けられる巻掛部をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。   5. The laser irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a winding portion that is formed in a conical shape or a truncated conical shape and on which the fiber is wound. レーザ発振器と、シングルモードファイバからなり可変な巻き数または曲率半径を有するファイバと、を有するレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法において、
前記レーザ発振器からレーザ光を照射する工程と、
前記ファイバによって、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を伝送する工程と、を備え、
前記レーザ光の強度は、前記ファイバの巻き数または曲率半径に応じて制御されることを特徴とするレーザ照射方法。
In a laser irradiation method using a laser irradiation apparatus having a laser oscillator and a fiber made of a single mode fiber and having a variable number of turns or a radius of curvature,
Irradiating laser light from the laser oscillator;
Transmitting the laser light emitted from the laser oscillator by the fiber, and
The laser irradiation method, wherein the intensity of the laser light is controlled according to the number of turns or the radius of curvature of the fiber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2641828A2 (en) 2012-03-22 2013-09-25 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Suspension device for outboard motor and vessel propulsion apparatus
JP2014028381A (en) * 2012-07-31 2014-02-13 Disco Abrasive Syst Ltd Laser processing device

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