光学模块以及光照射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学模块以及光照射装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中记载有具备反射型的空间光调制器的激光加工装置。该激光加工装置具备激光光源以及空间光调制器，在激光光源与空间光调制器之间的光路上配置有偏振光分束器。此外，在偏振光分束器与空间光调制器之间的光路上配置有法拉第旋转器(Faraday rotator)。
[0003]在该激光加工装置中，从激光光源输出的光透过偏振光分束器并经法拉第旋转器而到达空间光调制器，其相位或振幅被调制。然后，调制后的光再次通过法拉第旋转器并到达偏振光分束器。在此，法拉第旋转器在去程上使偏振光面旋转45°，在回程上向相同旋转方向使偏振光面旋转45°。因此，再次到达偏振光分束器的光因为其偏振光面旋转了 90°所以在偏振光分束器上被反射。
[0004]在专利文献2中记载有具备反射型的相位调制器的相位调制系统。该相位调制系统具备在被入射到相位调制器的光的光路上配置的偏振光分束器、以及被配置于相位调制器与偏振光分束器之间的法拉第旋转器。在该相位调制系统中，也由与专利文献I所记载的激光加工装置相同的作用来调制光。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利申请公开2005-144524号公报
[0008]专利文献2:日本专利申请公开2010-518431号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的问题
[0010]近年来，为了在光照射装置中实现各种各样方式的照射光，研究使用空间光调制器(SLM:Spatial Light Modulator)来调制照射光的强度分布或相位分布的技术。例如，在专利文献1、2所记载的装置中，使用一个SLM来调制光的相位。然而，在激光加工装置等的光照射装置中，为了实现照射对象物上的各种各样的照射方式，期望能够同时将由多个SLM实施了各种各样的调制的多个光照射到照射对象物。由这样的照射方式，能够向使用者提供以不同的聚光深度将光照射于同一地方或者将脉冲宽度或重复频率等的照射条件分别不同的多个光同时照射于照射对象物等的更加多样的照射方式。
[0011]本发明是有鉴于这样的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种可以将更多样的照射方式提供给使用者的光学模块以及光照射装置。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]为了解决上述的问题，本发明的第I光学模块，其特征在于，是一种在光照射装置中调制从光源输出的照射光并生成调制光并且向照射对象物提供该调制光的光学模块，具备:偏振光分束器，具有反射包含于照射光中的S偏振光成分并透过P偏振光成分的光分支面；第I偏振光元件，具有使偏振光面旋转的非互易性(non-reciprocal)的光学活性并且被配置于照射光中的透过了光分支面的第I偏振光成分的光路上；第I反射型SLM，调制通过了第I偏振光元件的第I偏振光成分并生成第I调制光并且向第I偏振光元件反射第I调制光；第2偏振光元件，具有使偏振光面旋转的非互易性的光学活性并且被配置于照射光中的在光分支面上被反射了的第2偏振光成分的光路上；第2反射型SLM，调制通过了第2偏振光元件的第2偏振光成分并生成第2调制光并且向第2偏振光元件反射第2调制光；在再次通过了第I偏振光元件之后在光分支面上被反射了的第I调制光和在再次通过了第2偏振光元件之后透过了光分支面的第2调制光被互相合波并从偏振光分束器被输出，而作为调制光向照射对象物出射。
[0014]在该第I光学模块中，透过了偏振光分束器的第I偏振光成分(P偏振光成分)在其偏振光面被第I偏振光兀件旋转之后入射到第I反射型SLM。第I偏振光成分被第I反射型SLM调制而成为第I调制光，该第I调制光的偏振光面再次由第I偏振光元件而被旋转。因为第I偏振光元件具有非互易性的光学活性，所以这样往复于第I偏振光元件之后的第I调制光能够包含在偏振光分束器上被反射的s偏振光成分。还有，优选调制前的第I偏振光成分的偏振光面可以由第I偏振光元件而被旋转45°，调制后的第I调制光的偏振光面可以由第I偏振光元件而被进一步旋转45°。
[0015]另外，在偏振光分束器上被反射了的第2偏振光成分(s偏振光成分)在其偏振光面被第2偏振光元件旋转之后入射到第2反射型SLM。第2偏振光成分被第2反射型SLM调制而成为第2调制光，该第2调制光的偏振光面再次由第2偏振光元件而被旋转。因为第2偏振光元件具有非互易性的光学活性，所以这样往复于第2偏振光元件之后的第2调制光能够包含透过偏振光分束器的P偏振光成分。还有，优选调制前的第2偏振光成分的偏振光面可以由第2偏振光元件而被旋转45°，调制后的第2调制光的偏振光面可以由第2偏振光元件而被进一步旋转45°。
[0016]之后，包含s偏振光成分的第I调制光在偏振光分束器上被反射，包含P偏振光成分的第2调制光透过偏振光分束器。这些调制光被互相合波，并从偏振光分束器被输出。
[0017]如以上所说明的那样，在上述第I光学模块中，能够在使入射光的P偏振光成分以及s偏振光成分分离之后分别进行调制，且对调制后的第I以及第2调制光进行合波并输出。因此，根据该第I光学模块，能够将相对于第I以及第2调制光赋予不同的聚光深度、或者使脉冲宽度或重复频率等的照射条件互不相同等、更加多样的照射方式提供给使用者。
[0018]另外，根据液晶型等的SLM的结构，会有仅能够调制直线偏振光成分的情况。在这样的情况下，例如如专利文献1、2所记载的结构那样如果其他的偏振光成分不被利用的话，则光利用效率(从光源输出的光的强度与被照射于照射对象物的光的强度之比)被抑制为较小。相对于此，根据上述第I光学模块，因为能够有效地利用照射光的s偏振光成分以及P偏振光成分的双方，所以能够有效地提高光利用效率。
[0019]另外，第I光学模块的特征也可以在于，第I以及第2反射型SLM为液晶型，第I反射型SLM的液晶的取向方向与第2反射型SLM的液晶的取向方向互相垂直。由此，能够分别在第I以及第2反射型SLM分别有效地调制偏振光面互相垂直的第I以及第2偏振光成分。
[0020]另外，第I光学模块的特征也可以在于，还具备具有互易性的光学活性并且配置于偏振光分束器与第I反射型SLM之间的光路上或者偏振光分束器与第2反射型SLM之间的光路上的偏振光元件。由此，能够任意地控制即将入射到第I反射型SLM之前的第I偏振光成分的偏振光面的角度或者即将入射到第2反射型SLM之前的第2偏振光成分的偏振光面的角度。
[0021]另外，本发明的第I光照装置，其特征在于，具备上述的任意一个第I光学模块、向光学模块输出照射光的光源、向照射对象物引导从光学模块输出的调制光的导光光学系统。根据该第I光照射装置，通过具备上述的第I光学模块，从而可以将更加多样的照射方式提供给使用者，另外，能够提高照射光的光利用效率。
[0022]本发明的第2光学模块，其特征在于，是一种在光照射装置中调制从光源输出的照射光并生成调制光并且向照射对象物提供该调制光的光学模块，具备:第I偏振光分束器，具有反射s偏振光成分并透过P偏振光成分的光分支面并且在光分支面接受包含P偏振光成分的第I照射光；第I偏振光元件，具有使偏振光面旋转的非互易性的光学活性并且被配置于透过了第I偏振光分束器的光分支面的第I照射光的光路上；第I反射型SLM，调制通过了第I偏振光元件的第I照射光并生成第I调制光并且向第I偏振光元件反射第I调制光；第2偏振光分束器，具有反射s偏振光成分并透过P偏振光成分的光分支面并且在光分支面接受包含s偏振光成分以及P偏振光成分中的任意的偏振光成分的第2照射光；第2偏振光元件，具有使偏振光面旋转的非互易性的光学活性并且被配置于在第2偏振光分束器的光分支面上经透过以及反射中的一方的第2照射光的光路上；第2反射型SLM，调制通过了第2偏振光元件的第2照射光并生成第2调制光并且向第2偏振光元件反射第2调制光；第I调制光在再次通过了第I偏振光元件之后在第I偏振光分束器的光分支面上被反射，第2调制光在再次通过了第2偏振光元件之后在第2偏振光分束器的光分支面上经透过以及反射中的另一方而到达第I偏振光分束器的光分支面，第I以及第2调制光被互相合波并从第I偏振光分束器被输出，而作为调制光向照射对象物出射。
[0023]透过了第I偏振光分束器的第I照射光在其偏振光面由第I偏振光元件而被旋转之后入射到第I反射型SLM。第I照射光被第I反射型SLM调制而成为第I调制光，该第I调制光的偏振光面再次由第I偏振光元件而被旋转。因为第I偏振光元件具有非互易性的光学活性，所以这样往复于第I偏振光元件之后的第I调制光能够包含在偏振光分束器上被反射的s偏振光成分。还有，优选调制前的第I照射光的偏振光面可以由第I偏振光元件而被旋转45°，调制后的第I调制光的偏振光面可以由第I偏振光元件而被进一步旋转45。。
[0024]另外，在第2偏振光分束器上经透过以及反射中的一方的第2照射光在其偏振光面被第2偏振光元件旋转之后入射到第2反射型SLM。第2照射光被第2反射型SLM调制而成为第2调制光，该第2调制光的偏振光面再次由第2偏振光元件而被旋转。因为第2偏振光元件具有非互易性的光学活性，所以这样往复于第2偏振光元件之后的第2调制光在偏振光分束器上经透过以及反射中的另一方而到达第I偏振光分束器的光分支面。还有，优选调制前的第2照射光的偏振光面可以由第2偏振光元件而被旋转45°，调制后的第2调制光的偏振光面可以由第2偏振光元件而被进一步旋转45°。
[0025]之后，包含s偏振光成分的第I调制光在第I偏振光分束器上被反射，并与到达第I偏振光分束器的光分支面的第2调制光相合波，从而从第I偏振光分束器输出。
[0026]如以上所说明的那样，在上述第2光学模块中，能