(57)【要約】【課題】液晶型の空間位相変調器において、高エネルギー光の入力による熱損傷を抑制可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一側面に係る空間位相変調器１００は、透明電極層１３０の上で透明電極層１３０に隣接する位置、及び透明電極層１３０と液晶層１５０との間で透明電極層１３０に隣接する位置に、透明電極層１３０よりも高い耐熱性を有する層１２０，１４０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶型の空間位相変調器であって、
液晶層と、
前記液晶層の上に位置する上部電極層と、
前記液晶層の下に位置する下部電極層と、
を備え、
前記上部電極層は、上方からの光が前記液晶層に通過するように構成される透明電極層であり、
前記空間位相変調器は更に、前記透明電極層の上で前記透明電極層に隣接する位置、及び前記透明電極層と前記液晶層との間で前記透明電極層に隣接する位置に、前記透明電極層よりも高い耐熱性を有する第一及び第二の耐熱層を備える空間位相変調器。
【請求項２】
前記第一及び第二の耐熱層は、無機材料層である請求項１記載の空間位相変調器。
【請求項３】
前記透明電極層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極層であり、
前記第一及び第二の耐熱層は、摂氏６００度を超える温度までの耐熱性を有する請求項１又は請求項２記載の空間位相変調器。
【請求項４】
前記透明電極層の上に位置する前記第一の耐熱層は、上方からの光が前記液晶層に通過するように構成されるカバーガラス層であり、前記カバーガラス層は、サファイア又は石英のガラス層である請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項５】
前記透明電極層と前記液晶層と間に位置する前記第二の耐熱層は、前記液晶層の上に位置する配向膜層であり、前記配向膜層は、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層である請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項６】
前記液晶層の上には、配向膜層が設けられており、
前記透明電極層と前記液晶層と間に位置する前記第二の耐熱層は、前記透明電極層から前記液晶層への熱伝達を抑制するように、前記配向膜層の上に設けられた熱バッファ層である請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項７】
前記下部電極層の上に、非金属の反射層を備え、
前記反射層は、無機材料の多層構造を有する請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項８】
前記液晶層は、トラン系高分子材料を含まない液晶層である請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項９】
前記空間位相変調器の表面に、内部を冷却するための冷却構造を備える請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の空間位相変調器。
【請求項１０】
液晶型の空間位相変調器であって、
カバーガラス層と、
前記カバーガラス層の下に位置する透明電極層と、
前記透明電極層の下に位置する第一の配向膜層と、
前記第一の配向膜層の下に位置する液晶層と、
前記液晶層の下に位置する第二の配向膜層と、
前記第二の配向膜層の下に位置する下部電極層と、
を備え、
前記透明電極層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極層であり、
前記カバーガラス層は、サファイア又は石英のガラス層であり、
前記第一及び第二の配向膜層は、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層である空間位相変調器。
【請求項１１】
前記第二の配向膜層と前記下部電極層との間に、非金属の反射層を備え、
前記反射層は、無機材料の多層構造を有する請求項１０記載の空間位相変調器。
【請求項１２】
前記透明電極層と前記第一の配向膜層との間に、前記透明電極層から前記液晶層への熱伝達を抑制するための熱バッファ層を備える請求項１０又は請求項１１記載の空間位相変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空間位相変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ用途に開発されたＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）素子が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。ＬＣＯＳ素子は、空間位相変調器として、ディスプレイ用途だけでなく、光通信やレーザ加工等の様々な分野で応用され始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−０８５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者らは、ＬＣＯＳ素子を用いてレーザー加工システムを構築することを考えている。計算機ホログラム（ＣＧＨ：  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を通して生成されるＬＣＯＳ位相変調像を用いれば、加工対象面をワンショットで加工できる。
【０００５】
しかしながら、公知のＬＣＯＳ素子は、高エネルギー光を必要とするレーザー加工用途に適していない。具体的には、公知のＬＣＯＳ素子は、高エネルギー光により生じる熱に対する十分な耐久性を備えておらず、発熱による損傷が生じやすい。
【０００６】
そこで、本開示の一側面によれば、液晶型の空間位相変調器において、高エネルギー光の入力による熱損傷を抑制可能な技術を提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面によれば、液晶層と、上部電極層と、下部電極層とを備える液晶型の空間位相変調器が提供される。上部電極層は、液晶層の上に位置する。下部電極層は、液晶層の下に位置する。
【０００８】
上部電極層は、透明電極層である。透明電極層は、上方からの光が液晶層に通過するように構成される。空間位相変調器は、透明電極層の上で透明電極層に隣接する位置、及び透明電極層と液晶層との間で透明電極層に隣接する位置に、第一及び第二の耐熱層を備える。第一及び第二の耐熱層は、透明電極層よりも高い耐熱性を有する。
【０００９】
透明電極層は周囲よりも低い透過率を通常有することから、液晶型の空間位相変調器に高エネルギー光が入力されたときには、透明電極層において発熱が生じ易い。そして、透明電極層による発熱の影響は、透明電極層に近いほど大きい。
【００１０】
本開示の一側面によれば、第一及び第二の耐熱層が、透明電極層の上下において隣接していることから、透明電極層で発生した熱により隣接層が損傷する可能性を抑制することができる。従って、本開示の一側面によれば、空間位相変調器において、高エネルギー光の入力による熱損傷を抑制することができる。
【００１１】
本開示の一側面によれば、透明電極層よりも高い耐熱性を実現するために、第一及び第
二の耐熱層が、無機材料層として構成されてもよい。
【００１２】
本開示の一側面によれば、透明電極層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極層であってもよい。この場合、第一及び第二の耐熱層は、摂氏６００度を超える温度までの耐熱性を有するように構成されてもよい。
【００１３】
本開示の一側面によれば、透明電極層の上に位置する第一の耐熱層は、カバーガラス層であってもよい。カバーガラス層は、上方からの光が液晶層に通過するように構成される。本開示の一側面によれば、カバーガラス層は、サファイア又は石英のガラス層であってもよい。
【００１４】
サファイア又は石英のガラス層は、ホウケイ酸ガラス製のカバーガラス層よりも耐熱性に優れている。更にサファイアの熱伝導率は、非常に高い。熱伝導率の高いカバーガラス層によれば、透明電極層で発生する熱を効率的に拡散させることができ、空間位相変調器内部の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１５】
本開示の一側面によれば、透明電極層と液晶層と間に位置する第二の耐熱層は、液晶層の上に位置する配向膜層であってもよい。配向膜層は、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層であってもよい。ポリイミドの配向膜層よりも高い耐熱性を有するケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層は、空間位相変調器の耐熱性向上に役立つ。
【００１６】
本開示の一側面によれば、第二の耐熱層は、透明電極層から液晶層への熱伝達を抑制するように、配向膜層の上に設けられた熱バッファ層であってもよい。配向膜層は、液晶層の上に設けられ得る。
【００１７】
透明電極層と配向膜層と間に熱バッファ層を設けることによれば、透明電極層で発生した熱が、耐熱性の低い液晶層に伝播するのを抑制することができ、空間位相変調器の耐熱性を向上させることができる。
【００１８】
本開示の一側面によれば、下部電極層の上に、非金属の反射層を備えてもよい。反射層は、無機材料の多層構造を有してもよい。下部電極層の上に反射層を設けることによれば、下部電極層の下に反射層を設ける場合よりも、下部電極層に光が伝播することによる発熱を抑えることができる。更に、無機材料の多層構造によれば、光の吸収による発熱を抑えて、光を反射することができる。
【００１９】
本開示の一側面によれば、液晶層は、トラン系高分子材料を含まない液晶層であってもよい。非トラン系液晶は、トラン系液晶よりも短い波長帯まで広範囲の波長帯に亘って低い吸光度を有する。吸光度の低い液晶層を採用することによれば、光の吸収による発熱を抑制することができる。
【００２０】
本開示の一側面によれば、空間位相変調器の表面に、内部を冷却するための冷却構造が設けられてもよい。冷却構造によれば、空間位相変調器内の温度が上昇するのを抑制することができる。
【００２１】
本開示の一側面によれば、液晶型の空間位相変調器であって、カバーガラス層と、カバーガラス層の下に位置する透明電極層と、透明電極層の下に位置する第一の配向膜層と、第一の配向膜層の下に位置する液晶層と、液晶層の下に位置する第二の配向膜層と、第二の配向膜層の下に位置する下部電極層と、を備える空間位相変調器が提供されてもよい。
【００２２】
この空間位相変調器において、透明電極層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）透明電極
層であってもよい。カバーガラス層は、サファイア又は石英のガラス層であってもよい。第一及び第二の配向膜層は、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層であってもよい。この空間位相変調器の構造によれば、高エネルギー光の入力に伴う熱損傷を抑制することができる。
【００２３】
本開示の一側面によれば、第二の配向膜層と下部電極層との間に、非金属の反射層が設けられてもよい。反射層は、無機材料の多層構造を有してもよい。
【００２４】
本開示の一側面によれば、透明電極層と第一の配向膜層との間に、透明電極層から液晶層への熱伝達を抑制するための熱バッファ層が設けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】レーザ加工システムの概略構成を表す図である。
【図２】空間位相変調器の内部構造を表す断面図である。
【図３】トラン系及び非トラン系液晶の光吸収スペクトルを示すグラフである。
【図４】複数のカバーガラス材料の透過率を示すグラフである。
【図５】第一変形例の空間位相変調器の構成を表す断面図である。
【図６】第二変形例の空間位相変調器の構成を表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の空間位相変調器１００は、液晶型、具体的にはＬＣＯＳ型の空間位相変調器である。この空間位相変調器１００は、特に、高エネルギー光用に構成される。ここでいう高エネルギー光は、高いパワー及び／又は高い周波数を有する光である。
【００２７】
レーザ加工用途では、尖頭値の高いパワーを有するパルス光が発射される。このため、レーザ加工システム１０に用いられる空間位相変調器１００には、パルス光の入力により発生する熱に対する耐久性が要求される。
【００２８】
図１に示すレーザ加工システム１０は、光源１１からのパルス光を、ビーム拡大レンズ１３を介して投影素子１５に照射する。本実施形態の空間位相変調器１００は、この投影素子１５として、レーザ加工システム１０に組み込まれる。
【００２９】
空間位相変調器１００は、複数の画素に対応する二次元配列された複数の電極を有し、複数の電極からの液晶に対する電圧印加により、入力光を画素毎に位相変調するように構成される。空間位相変調器１００は、コントローラ１７により制御されて、光源１１からのパルス光を、加工対象面２０に形成すべき画像に対応する位相変調光に変換して、出力する。
【００３０】
空間位相変調器１００からの出力光に対応する位相変調像は、結像レンズ１９を介して加工対象面２０で結像される。このハイパワーのパルス光から生成された位相変調像により、加工対象面２０は加工される。このレーザ加工システム１０によれば、ワンショットのパルス光で、二次元画像を加工対象面２０に形成可能である。
【００３１】
図２に示す本実施形態の空間位相変調器１００は、シリコン基板１１０上に、カバーガラス層１２０と、透明電極層１３０と、第一の配向膜層１４０と、液晶層１５０と、第二の配向膜層１６０と、反射層１７０と、下部電極層１８０と、回路層１９０とを備える。
【００３２】
カバーガラス層１２０は、空間位相変調器１００の最上層に位置する。光源１１からのパルス光は、カバーガラス層１２０に入力される。透明電極層１３０は、カバーガラス層
１２０の下に位置する。第一の配向膜層１４０、液晶層１５０、及び第二の配向膜層１６０は、透明電極層１３０の下に位置する。
【００３３】
第一の配向膜層１４０は、液晶層１５０の上で、液晶層１５０に隣接するように配置される。第二の配向膜層１６０は、液晶層１５０の下で、液晶層１５０に隣接するように配置される。
【００３４】
反射層１７０は、第二の配向膜層１６０の下に位置し、空間位相変調器１００の上方から、カバーガラス層１２０に入力され、透明電極層１３０、第一の配向膜層１４０、液晶層１５０、及び第二の配向膜層１６０を順に通過して伝播してくるパルス光を反射するように構成される。
【００３５】
カバーガラス層１２０への入力光に対する反射層１７０からの反射光は、第二の配向膜層１６０、液晶層１５０、第一の配向膜層１４０、透明電極層１３０、及びカバーガラス層１２０を順に通って上方に伝播し、入力光に対する位相変調光として出力される。
【００３６】
下部電極層１８０は、上述した画素毎の電極を備え、透明電極層１３０と共に、コントローラ１７からの駆動信号を受けて、液晶層１５０に、画素毎の電圧を印加する。これにより、液晶層１５０を通過する光には画素毎の位相シフトが生じ、位相変調が実現される。
【００３７】
このように構成される本実施形態の空間位相変調器１００の各層は、空間位相変調器１００の耐熱性向上のために、表１に示す材料で構成される。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
耐熱性の向上は、特に、カバーガラス層１２０、第一の配向膜層１４０、第二の配向膜層１６０、及び反射層１７０の材料選択により実現される。耐熱性の向上のために、採り得る行為には次の３つがある。
（１）高い耐熱性を有する材料を選択すること。
（２）熱伝導率の良好な材料を選択して、熱をすばやく拡散させること。
（３）透過率の良好な材料を選択して、光吸収による発熱を抑えること。
【００４０】
但し、空間位相変調器１００が果たすべき機能から、材料選択には、制約がある。本実施形態では、透明電極層１３０として、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）透明電極層を採用
している。ＩＴＯは、紫外域にエネルギーバンドギャップを有するワイドギャップ半導体である。
【００４１】
ＩＴＯのキャリア密度は、金属のそれよりもかなり低い。このため、ＩＴＯは、光透過性を有する。しかしながら、ＩＴＯでは、キャリアを介した吸収を避けることができないため、波長帯４００〜１０００ｎｍの波長帯で２０％程度の光吸収が生じる。
【００４２】
レーザ加工で用いられるパルス光の波長は、通常４００〜１０００ｎｍの範囲内にある。従って、レーザ加工用途の空間位相変調器１００における透明電極層１３０の透過率は、良くても８０％程度である。
【００４３】
この透明電極層１３０の透過率は、空間位相変調器１００のカバーガラス層１２０から反射層１７０との境界までの層の中でも特に低く、透明電極層１３０は、パルス光を受けて発熱が生じやすい層である。更に、透明電極層１３０の耐熱温度は、およそ６００℃以下であり、透明電極層１３０の耐熱性は高くない。
【００４４】
一方で、空間位相変調器１００が果たすべき機能から、透明電極層１３０には、透過性及び導電性が必要であり、このような制約の中では、透明電極層１３０を、ＩＴＯで構成することが適切である。このため、本実施形態では、透明電極層１３０として、ＩＴＯ透明電極層を採用した上で、透明電極層１３０の発熱に対処するための材料選択を行っている。
【００４５】
具体的には、本実施形態では、カバーガラス層１２０を、サファイアで構成している。サファイアの耐熱温度は、およそ２０００℃である。更に、サファイアの透過率は、４００〜１０００ｎｍの波長帯で、およそ８５％以上である。
【００４６】
このようにサファイアのカバーガラス層１２０は、透明電極層１３０と比較して、耐熱性及び透過性が高い。この耐熱性は、カバーガラス層１２０の材料として一般的なホウケイ酸ガラスよりも高い。ホウケイ酸ガラスの耐熱温度は、およそ５００℃である。
【００４７】
更に、サファイアの熱伝導率は、およそ４２Ｗ／ｍＫであり、ホウケイ酸ガラスの熱伝導率よりも４０倍ほど高い。このようにサファイアのカバーガラス層１２０は、透明電極層１３０からの発熱に対して耐久性があるばかりではなく、透明電極層１３０で発生した熱を、効率よく拡散させ、外部に消散させることができる。
【００４８】
即ち、サファイアのカバーガラス層１２０は、仮にホウケイ酸ガラスのカバーガラス層を採用した場合と比較して、空間位相変調器１００内において熱が蓄積される速度、それにより温度が上昇する速度を抑えることができる。この抑制作用は、空間位相変調器１００における熱損傷の可能性を低減するのに大いに役立つ。
【００４９】
本実施形態では、更に、第一及び第二の配向膜層１４０，１６０を、空間位相変調器１００で従来よく用いられるポリイミドの有機配向膜層ではなく、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層で構成している。
【００５０】
ポリイミドの有機配向膜層の耐熱温度は、４００℃以下である。一方、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層の耐熱温度は、透明電極層１３０の耐熱温度６００℃より高く、およそ１０００℃である。なお、液晶層１５０の耐熱温度は４００℃以下である。
【００５１】
即ち、第一及び第二の配向膜層１４０，１６０の耐熱温度は、透明電極層１３０及び液晶層１５０よりも高い。このため、第一及び第二の配向膜層１４０，１６０によれば、透
明電極層１３０や液晶層１５０より先に第一及び第二の配向膜層１４０，１６０が損傷して、空間位相変調器１００が使用不能となるのを抑制することができる。
【００５２】
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層は、４００〜１０００ｎｍの波長帯で、透明電極層１３０の透過率より十分に高い透過率を有する。具体的には、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層（第一及び第二の配向膜層１４０，１６０）は、およそ９５％以上の透過率を有する。この透過率は、ポリイミドの有機配向膜層と同等である。従って、ポリイミドの有機配向膜層をケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）の無機配向膜層に変更することが、第一及び第二の配向膜層１４０，１６０での発熱を増加させることには基本的にはならない。
【００５３】
この他、本実施形態では、反射層１７０を下部電極層１８０の上に配置することで、下部電極層１８０の発熱を抑えている。空間位相変調器の構成としては、下部電極層１８０の下でカバーガラス層１２０からの入力光を反射する構成、及び、下部電極層１８０の上でカバーガラス層１２０からの入力光を反射する構成が知られているが、本実施形態では、後者の構成を採用することで、発熱を抑えている。
【００５４】
更に、従来の空間位相変調器では、金属製の下部電極に、反射性を持たせて、入力光を反射させているのに対し、本実施形態では、金属製の下部電極層１８０の上に、非金属の反射層１７０を設けている。
【００５５】
反射層１７０は、具体的に、無機材料の多層構造で構成される。無機材料の例には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２又はＴｉ２Ｏ３）、及び、フッ化マグネシウムＭｇＦ２が含まれる。これら無機材料の多層構造の耐熱温度は、これら無機材料の融点に対応し、およそ１１００℃である。
【００５６】
無機材料の多層構造によれば、透過率１％未満の反射層１７０を構成することができる。この低い透過率は、下部電極層１８０での光吸収による発熱をほぼなくすことができる。下部電極層１８０は、アルミニウム又は金の電極を有した構成にされ得る。
【００５７】
上述した本実施形態の空間位相変調器１００によれば、透明電極層１３０の上で透明電極層１３０に隣接する位置、及び透明電極層１３０と液晶層１５０との間で透明電極層１３０に隣接する位置のそれぞれに、透明電極層１３０よりも高い耐熱性を有する無機材料のカバーガラス層１２０、及び、第一の配向膜層１４０が配置される。この配置により、透明電極層１３０からの発熱の影響を受けやすい、透明電極層１３０に隣接する層の熱損傷の可能性が低減される。更に言えば、入力光の波長帯に対して、透明電極層１３０よりも高い透過率を有するカバーガラス層１２０、並びに、第一及び第二の配向膜層１６０が、光吸収による空間位相変調器１００内の発熱を抑える。
【００５８】
更に、熱伝導率の高いカバーガラス層１２０が、透明電極層１３０で発生した熱を、光の通過部位から効率よく拡散し、空間位相変調器１００内の温度上昇を抑える。従って、本実施形態によれば、高エネルギー光用途、特には、レーザ加工用途の空間位相変調器１００として、熱に対する耐久性の高い空間位相変調器１００を提供することできる。
【００５９】
付言すれば、空間位相変調器１００の耐久性を向上させるために、液晶層１５０の材料には、トラン系高分子材料を含まない非トラン系液晶が採用されるとよい。トラン系高分子材料は、次の化学式で表すことができる。
【００６０】
【化１】
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【００６１】
本実施形態の空間位相変調器１００内において、唯一の有機材料で構成される液晶層１５０は、耐熱温度が低い。液晶層１５０の耐熱温度は、上述したように４００℃以下である。液晶層１５０は更に、多少の光吸収を伴うために、発熱する。この液晶層１５０の耐熱温度の低さを鑑みれば、液晶層１５０の光吸収は、できるだけ抑制されるのが好ましい。
【００６２】
図３には、トラン系高分子材料を含むトラン系液晶、及び、トラン系高分子材料を含まない非トラン系液晶の、光吸収スペクトルを示す。図３において符号Ｓ１で示されたスペクトルが、トラン系液晶の光吸収スペクトルであり、符号Ｓ２で示されたスペクトルが、非トラン系結晶の光吸収スペクトルである。
【００６３】
図３に示すように、トラン系液晶では、およそ４００ｎｍ以下で、光吸収度が高くなるが、非トラン系液晶では、３００ｎｍ程度まで、光吸収度が高くならない。即ち、空間位相変調器１００の使用帯域として、４００ｎｍ帯を考慮した場合、４００ｎｍ付近に吸収端を有するトラン系液晶では、３００ｎｍ付近に吸収端を有する非トラン系液晶と比較して、光吸収による発熱が生じやすい。
【００６４】
以上の理由から、空間位相変調器１００の液晶層１５０として、トラン系高分子材料を含まない非トラン系の液晶層を採用すると、レーザ加工用途の空間位相変調器１００として、より耐久性の高い空間位相変調器１００を提供することできる。
【００６５】
また、空間位相変調器１００の使用帯域を、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長帯から、紫外線の波長帯まで拡張する又は紫外線の波長帯にシフトさせる場合には、カバーガラス層１２０の構成材料を、サファイアから石英に変更してもよい。
【００６６】
図４に示すように、サファイアは、可視光域から赤外線域において高い透過性を示すが、サファイアの透過性は、紫外線域において低下する。一方、石英は、紫外線域において、サファイアよりも高い透過性を示す。図４に示される紫外線域におけるサファイアの透過率と、合成石英の透過率とを比較されたい。図４では、サファイアの透過率が実線で示され、合成石英の透過率が一点鎖線で示されている。
【００６７】
空間位相変調器１００のカバーガラス層１２０の構成材料を、サファイアから石英に変更すれば、紫外線域での耐久性に優れた空間位相変調器１００を構成することができる。但し、石英の熱伝導率は、サファイアより低く、１Ｗ／ｍＫ程度である。従って、空間位相変調器１００の使用帯域に応じて、カバーガラス層１２０の構成材料は、サファイア及び石英の中から選択されるのが好ましい。
【００６８】
更に言えば、空間位相変調器１００は、透明電極層１３０と液晶層１５０との間に、透明電極層１３０から液晶層１５０への熱伝達を抑制するための、熱バッファ層２１０を備えてもよい。
【００６９】
熱バッファ層２１０を備える第一変形例の空間位相変調器２００が、図５に示される。
第一変形例の空間位相変調器２００は、熱バッファ層２１０を備える点を除いて、上述した空間位相変調器１００と同一構成にされる。
【００７０】
第一の配向膜層１４０は、液晶層１５０に隣接している必要があるため、熱バッファ層２１０は、具体的には、透明電極層１３０と第一の配向膜層１４０との間に設けられる。熱バッファ層２１０は、入力光に対し透明で吸収の少ない光学薄膜で構成される。
【００７１】
例えば、熱バッファ層２１０は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、及びＭｇＦ２等の無機材料で構成される。あるいは、熱バッファ層２１０は、これら無機材料の多層構造として構成される。但し、熱バッファ層２１０の材料は、液晶層１５０への熱伝達を抑制可能な材料であれば、列挙した材料に限られるものではない。
【００７２】
更なる変形例として、空間位相変調器１００，２００の表面には、内部を冷却するための冷却構造３１０が設けられてもよい。冷却構造３１０は、金属フィンであり得る。冷却構造３１０を備える第二変形例の空間位相変調器３００が図６に示される。
【００７３】
第二変形例の空間位相変調器３００は、空間位相変調器３００の上面であって、カバーガラス層１２０が設けられたパルス光が入力される位相変調可能なアクティブ領域の周囲に、冷却構造３１０としての金属フィンを備える。図６において破線で囲まれた領域が、冷却構造３１０の領域に対応する。第二変形例の空間位相変調器３００は、冷却構造３１０を備える点を除いて、上述した空間位相変調器１００，２００のいずれかと同じ構成を有することができる。
【００７４】
第二変形例によれば、冷却構造３１０により空間位相変調器３００の温度上昇をより効果的に抑制することができる。但し、冷却構造３１０の例は、金属フィンに限定されない。冷却構造３１０は、空間位相変調器３００の上面ではなく、下面に設けられてもよい。
【００７５】
以上に変形例を含む本開示の例示的実施形態を説明した。但し、本開示は、上記の例示的実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、本開示の空間位相変調器は、レーザ加工以外のさまざまな分野で利用され得る。
【００７６】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…レーザ加工システム、１１…光源、１３…ビーム拡大レンズ、１５…投影素子、１７…コントローラ、１９…結像レンズ、１００…空間位相変調器、１１０…シリコン基板、１２０…カバーガラス層、１３０…透明電極層、１４０…第一の配向膜層、１５０…液晶層、１６０…第二の配向膜層、１７０…反射層、１８０…下部電極層、１９０…回路層、２００…空間位相変調器、２１０…熱バッファ層、３００…空間位相変調器、３１０…冷却構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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