(57)【要約】      （修正有）【課題】  合成されるパルスレーザビームの波の位相を制御することなく、２つのパルスレーザビームを同一光軸上に合成し、合成されたパルスレーザビームを、各パルスの偏光方向が揃った直線偏光にする。【解決手段】  偏光ビームスプリッタ３が、入射するレーザビームのＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する。レーザ光源１が、偏光ビームスプリッタ３に対するＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームｐ１を出射し、レーザ光源２が、偏光ビームスプリッタ３に対するＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームｐ２を出射する。偏光ビームスプリッタ３から出射したパルスレーザビームｐ１及びｐ２が、電気光学変調器４に入射する。電気光学変調器４は、電気光学効果を有する結晶を含んで構成され、所定の電圧を印加すると、それを通過する直線偏光の偏光方向を９０度回転させる。【選択図】  図１
2006095566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、
第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、
第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源と
を有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、
前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、
前記第１〜第３の契機信号をそれぞれ発生する第１〜第３の信号発生器と、
前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過し、該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１〜第３の信号発生器を制御する制御装置と
を有するレーザ照射装置。
【請求項２】
前記偏光方向回転素子から出射した前記第１及び第２のパルスの偏光方向が揃うように、該偏光方向回転素子が、該第１及び第２のパルスの一方の偏光方向を変化させる請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、
第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、
第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源と
を有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、
前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、
前記第１〜第３の契機信号をそれぞれ発生する第１〜第３の信号発生器と、
前記第１〜第３の信号発生器に共通のクロック信号を供給するクロック信号発生器と、
前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過し、該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記クロック信号発生器から与えられたクロック信号に基づき、前記第１〜第３の信号発生器が、前記第１〜第３の契機信号を発生させるための制御装置と
を有するレーザ照射装置。
【請求項４】
前記偏光方向回転素子から出射した前記第１及び第２のパルスの偏光方向が揃うように、該偏光方向回転素子が、該第１及び第２のパルスの一方の偏光方向を変化させる請求項３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、
第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光またはＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させ、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源と
を有し、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、
前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、
前記第１の契機信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第３の契機信号を生成する第１の遅延回路と、
前記第１の遅延回路が生成した前記第３の契機信号を遅延して前記第２の契機信号を生成する第２の遅延回路と
を有し、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記信号発生器及び前記第２の遅延回路が前記第１及び第２の契機信号を生成し、かつ該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１の遅延回路が第３の契機信号を生成するレーザ照射装置。
【請求項６】
前記偏光方向回転素子から出射した前記第１及び第２のパルスの偏光方向が揃うように、該偏光方向回転素子が、該第１及び第２のパルスの一方の偏光方向を変化させる請求項５に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、
第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光またはＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させ、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源と
を有し、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、
前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、
前記第１の契機信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第３の契機信号を生成する第１の遅延回路と、
前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第２の契機信号を生成する第２の遅延回路と
を有し、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記信号発生器及び前記第２の遅延回路が前記第１及び第２の契機信号を生成し、かつ該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１の遅延回路が第３の契機信号を生成するレーザ照射装置。
【請求項８】
前記偏光方向回転素子から出射した前記第１及び第２のパルスの偏光方向が揃うように、該偏光方向回転素子が、該第１及び第２のパルスの一方の偏光方向を変化させる請求項７に記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、
第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、
第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源と
を有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、
前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、
前記偏光方向回転素子から出射したパルスレーザビームのパルスの一部の成分が入射し、パルスレーザビームのパルスが前記偏光方向回転素子を通過したことを検出する検出器と、
パルスレーザビームのパルスが前記偏光方向回転素子を通過したことが前記検出器によって検出されたことに基づいて、該偏光方向回転素子へ、その状態を切り換える前記第３の契機信号を出力する偏光方向制御装置と、
前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記第１及び第２の契機信号を発生するレーザ光源制御装置と
を有するレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２のパルスのうち先に前記偏光方向回転素子を通過する該第３のパルスが該偏光方向回転素子を通過中に、該偏光方向回転素子の状態は一定であり、該第３のパルスが前記検出器で検出され、該第３のパルスの検出に伴い前記偏光方向制御装置が出力した前記第３の契機信号により、前記第１及び第２のパルスのうち後に前記偏光方向回転素子を通過する第４のパルスが該偏光方向回転素子を通過中の該偏光方向回転素子の状態が、該第３のパルスが該偏光方向回転素子を通過中の状態と逆の状態に保たれるように、該偏光方向回転素子が制御され、
前記偏光方向回転素子から出射した前記第３及び第４のパルスの偏光方向が揃うように、該偏光方向回転素子が、該第３及び第４のパルスの一方の偏光方向を変化させる請求項９に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
前記第２の契機信号が、前記第１の契機信号を遅延することにより生成されるか、または前記第１の契機信号が、前記第２の契機信号を遅延することにより生成される請求項９または１０に記載のレーザ照射装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源制御装置は、前記第１及び第２の契機信号をそれぞれ発生させる第１及び第２の信号発生器と、該第１及び第２の信号発生器を同期させる同期制御装置とを含む請求項９または１０に記載のレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射装置に関し、特に、２台のレーザ光源から出射したパルスレーザビームを同一の光軸上に合成してレーザ被照射物に照射するレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのレーザ光源からそれぞれ出射したレーザビームを、同一光軸上（同軸上）を伝搬するように合成する技術が知られている。合成しようとするレーザビームの波長が互いに異なる場合は、例えばダイクロイックミラーや分散素子（例えば、プリズム、回折格子等）を用いて、２つのレーザビームを同軸上に合成できる。このような、波長が異なるレーザビーム同士の合成は、例えば光通信分野の波長分割多重（ＷＤＭ）技術において行われている。
【０００３】
しかし、合成しようとするレーザビームの波長が互いに等しい場合、このような技術では、２つのレーザビームを同軸上に合成できない。このような場合は、以下のように、偏光の特性を利用した合成が行われる。このような合成には、例えば、Ｐ偏光成分を透過させＳ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタが用いられる。合成しようとする一方のレーザビームがＰ偏光となり、他方のレーザビームがＳ偏光となるように調整して、偏光ビームスプリッタに両レーザビームを入射させる。Ｐ偏光のレーザビームの光軸、Ｓ偏光のレーザビームの光軸、及び偏光ビームスプリッタの相対位置関係を調整することにより、偏光ビームスプリッタを透過したレーザビームと偏光ビームスプリッタで反射されたレーザビームとを、同軸上に合成できる。なお、この技術は、波長が互いに異なる２つのレーザビームを合成する場合にも用いることができる。
【０００４】
Ｐ偏光とＳ偏光のレーザビームを、偏光ビームスプリッタで同軸上に重ねたとき、両レーザビームが重ねられたレーザビームは、重ねられるＳ偏光とＰ偏光の位相差に応じて、直線偏光や、円偏光や、楕円偏光となる。通常、偏光ビームスプリッタで同軸上に重ねられたレーザビームは、楕円偏光となり、直線偏光とならない。
【０００５】
特許文献１に、Ｐ偏光とＳ偏光の位相差を０°または１８０°に固定することにより、偏光ビームスプリッタで合成されたレーザビームを直線偏光にする技術が開示されている。レーザビームの位相差の固定は、例えば、合成されるレーザビームを出射する各レーザ光源に、共通の主レーザ光源から出射されるレーザビームを種光として注入することにより行われる。なお、偏光ビームスプリッタで合成されたレーザビームが直線偏光となるので、合成されたレーザビームを、さらに他の直線偏光のレーザビームと、偏光ビームスプリッタにより同軸上に合成できる。
【０００６】
パルスレーザビームは、様々な加工に用いられている。例えば、樹脂層、金属層等を含む基板の穴開けや溝加工に用いられている。また例えば、表面に非晶質シリコン膜が形成された基板にレーザを照射して、非晶質シリコン膜を多結晶化するレーザアニールに用いられている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６６３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法を用いれば、２つのパルスレーザビームを同軸上に合成し、合成されたパルスレーザビームを直線偏光にすることが可能である。しかし、合成されるレーザビームの（波の）位相の制御が必要となり、例えば位相制御用の主レーザ光源が必要となる。
【０００９】
本発明の一目的は、合成されるパルスレーザビームの波の位相を制御することなく、２つのパルスレーザビームを、両者が同一光軸上を伝搬するように合成し、合成されたパルスレーザビームを、各パルスの偏光方向が揃った直線偏光にすることができるレーザ照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源とを有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、前記第１〜第３の契機信号をそれぞれ発生する第１〜第３の信号発生器と、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過し、該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１〜第３の信号発生器を制御する制御装置とを有するレーザ照射装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によれば、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源とを有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、前記第１〜第３の契機信号をそれぞれ発生する第１〜第３の信号発生器と、前記第１〜第３の信号発生器に共通のクロック信号を供給するクロック信号発生器と、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過し、該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記クロック信号発生器から与えられたクロック信号に基づき、前記第１〜第３の信号発生器が、前記第１〜第３の契機信号を発生させるための制御装置とを有するレーザ照射装置が提供される。
【００１２】
本発明の他の観点によれば、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光またはＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させ、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源とを有し、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、前記第１の契機信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第３の契機信号を生成する第１の遅延回路と、前記第１の遅延回路が生成した前記第３の契機信号を遅延して前記第２の契機信号を生成する第２の遅延回路とを有し、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記信号発生器及び前記第２の遅延回路が前記第１及び第２の契機信号を生成し、かつ該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１の遅延回路が第３の契機信号を生成するレーザ照射装置が提供される。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光またはＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させ、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源とを有し、前記第１のレーザ光源がＰ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、前記第１のレーザ光源がＳ偏光を出射する場合は、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、前記第１の契機信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第３の契機信号を生成する第１の遅延回路と、前記信号発生器が発生した前記第１の契機信号を遅延して前記第２の契機信号を生成する第２の遅延回路とを有し、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記信号発生器及び前記第２の遅延回路が前記第１及び第２の契機信号を生成し、かつ該偏光方向回転素子が、該第１のパルスと第２のパルスのうち一方に対して前記第１の状態になり、他方に対して前記第２の状態になるように、前記第１の遅延回路が第３の契機信号を生成するレーザ照射装置が提供される。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する合成器と、第１の契機信号に同期して、前記合成器に対してＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第１のレーザ光源と、第２の契機信号に同期して、前記合成器に対してＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームを出射し、前記合成器に入射させる第２のレーザ光源とを有し、前記第１のレーザ光源から出射して前記合成器を透過したパルスレーザビームと、前記第２のレーザ光源から出射して前記合成器で反射されたパルスレーザビームとが、同一の第１の光軸上を伝搬するように、前記第１のレーザ光源、第２のレーザ光源、及び合成器が配置されており、さらに、前記第１の光軸上を伝搬するパルスレーザビームが入射し、第３の契機信号に基づいて、入射したパルスレーザビームの偏光方向を変化させる第１の状態と、変化させない第２の状態とを切り換えることができる偏光方向回転素子と、前記偏光方向回転素子から出射したパルスレーザビームのパルスの一部の成分が入射し、パルスレーザビームのパルスが前記偏光方向回転素子を通過したことを検出する検出器と、パルスレーザビームのパルスが前記偏光方向回転素子を通過したことが前記検出器によって検出されたことに基づいて、該偏光方向回転素子へ、その状態を切り換える前記第３の契機信号を出力する偏光方向制御装置と、前記第１のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第１のパルスと、前記第２のレーザ光源から出射したパルスレーザビームの第２のパルスとが、前記偏光方向回転素子を相互に異なる瞬間に通過するように、前記第１及び第２の契機信号を発生するレーザ光源制御装置とを有するレーザ照射装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
２つのパルスレーザビームを、同一光軸上を伝搬するように合成することができ、合成されたパルスレーザビームを、各パルスの偏光方向が揃った直線偏光にすることができる。
【００１６】
例えば、偏光方向が揃った合成パルスレーザビームに、その偏光と偏波面が直交した偏光を、偏光ビームスプリッタ等を用いて、さらに合成することができる。このようにすれば、３台以上のレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、同一光軸上に合成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例によるレーザ照射装置を概略的に示す。偏光ビームスプリッタ３が、入射するレーザビームのＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射する。レーザ光源１が、偏光ビームスプリッタ３に対するＰ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームｐ１を出射し、レーザ光源２が、偏光ビームスプリッタ３に対するＳ偏光となるように直線偏光されたパルスレーザビームｐ２を出射する。レーザ光源１及び２として、例えば、高調波発生ユニットを含む固体レーザを用いることができる。より具体的には、例えば、２倍高調波の発生ユニットを含む、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＶＯ４レーザを用いることができる。パルスレーザビームｐ１及びｐ２が共通の面に沿って伝搬し、この面に対して、パルスレーザビームｐ１の偏光方向が平行であり、パルスレーザビームｐ２の偏光方向が垂直である。図において、パルスレーザビームｐ１及びｐ２が、紙面内で伝搬し、紙面に対して、パルスレーザビームｐ１の偏光方向が平行であり、パルスレーザビームｐ２の偏光方向が垂直である。
【００１８】
レーザ光源１から出射したパルスレーザビームｐ１と、レーザ光源２から出射したパルスレーザビームｐ２とが、偏光ビームスプリッタ３に入射する。偏光ビームスプリッタ３を透過したパルスレーザビームｐ１と、偏光ビームスプリッタ３で反射されたパルスレーザビームｐ２とが、同一光軸上を伝搬するように（同一光軸上に合成されるように）、レーザ光源１及び２と、偏光ビームスプリッタ３とが配置されている。パルスレーザビームｐ１及びｐ２が合成されたパルスレーザビームは、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパワーを合算したパワーを有する。
【００１９】
偏光ビームスプリッタ３から出射したパルスレーザビームｐ１及びｐ２が、電気光学変調器４に入射する。電気光学変調器４は、電気光学効果を有する結晶を含んで構成され、所定の電圧を印加すると、それを通過する直線偏光の偏光方向を９０度回転させる。
【００２０】
信号発生器５１及び５２の各々が、電圧パルスである契機信号ｓ１及びｓ２を発生し、契機信号ｓ１及びｓ２が、それぞれレーザ光源１及び２に入力される。レーザ光源１及び２が、それぞれ契機信号ｓ１及びｓ２のパルスの立ち上がりのタイミングに同期してパルスレーザビームのパルスを出射する。同期制御装置５４が、信号発生器５１及び５２のそれぞれに、契機信号ｓ１及びｓ２のパルスの立ち上がりのタイミングを示す信号を供給する。信号発生器５１及び５２が、それぞれ、契機信号ｓ１及びｓ２のパルスのパルス幅を設定する。
【００２１】
契機信号ｓ１及びｓ２のパルスの立ち上がりのタイミングは、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスが、相互に異なる瞬間に偏光ビームスプリッタ３を通過するように設定される。これにより、偏光ビームスプリッタ３から出射したパルスレーザビームが伝搬する光軸上で、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルス同士が時間的に重なり合わない。
【００２２】
信号発生器５３が、電気光学変調器４へ、電圧パルスである契機信号ｓ３を出力する。契機信号ｓ３のパルスの立ち上がりのタイミングに同期して、電気光学変調器４への所定電圧の印加が開始され、契機信号ｓ３のパルスの立ち下がりのタイミングに同期して、電気光学変調器４への所定電圧の印加が終了される。同期制御装置５４が、信号発生器５３に、契機信号ｓ３のパルスの立ち上がりのタイミングを示す信号を供給する。信号発生器５３により、契機信号ｓ３のパルスのパルス幅が設定されて、契機信号ｓ３のパルスの立ち下がりのタイミングが設定される。
【００２３】
契機信号ｓ３のパルスの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングは、電気光学変調器４が以下のように制御されるよう設定される。パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスは、相互に異なる瞬間に電気光学変調器４を通過する。パルスレーザビームｐ１のパルスが電気光学変調器４を通過する期間中は、電気光学変調器４に電圧を印加しない。電気光学変調器４を通過したパルスレーザビームｐ１のパルスの偏光方向は、紙面に平行に保たれる。パルスレーザビームｐ２のパルスが電気光学変調器４を通過する期間中に、電気光学変調器４に所定電圧を印加して、パルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向を、紙面に平行になるように回転させる。このようにして、パルスレーザビームｐ１及びｐ２の偏光方向が揃えられる。
【００２４】
同期制御装置５４から信号発生器５１〜５３のそれぞれに、各契機信号のパルスの立ち上がりのタイミングを示す信号が、繰り返し供給される。例えば、各契機信号のパルスの立ち上がりのタイミングを示す信号を、各契機信号の周波数が等しくなるように、信号発生器５１〜５３のそれぞれに周期的に供給することができる。契機信号ｓ１〜ｓ３の周波数は、例えば１ｋＨｚに設定される。
【００２５】
図２は、上述のようにパルスレーザビームｐ１及びｐ２を合成して、両パルスレーザビームの偏光方向を揃える工程のタイミングチャートの一例を示す。時刻ｔ１に、契機信号ｓ１の１つ目のパルスｓ１１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の１つ目のパルスｐ１１が出射される。時刻ｔ３に、契機信号ｓ２の１つ目のパルスｓ２１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源２からパルスレーザビームｐ２の１つ目のパルスｐ２１が出射される。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間幅は、例えば１μｓである。時刻ｔ５に、契機信号ｓ１の２つ目のパルスｓ１２が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の２つ目のパルスｐ１２が出射される。時刻ｔ１から時刻ｔ５までの時間幅は、例えば１ｍｓである。パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルス幅は、例えばともに１００ｎｓである。
【００２６】
時刻ｔ３より少し前の時刻ｔ２に、契機信号ｓ３の１つ目のパルスｓ３１が立ち上がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が開始され、時刻ｔ４に、パルスｓ３１が立ち下がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が終了する。時刻ｔ２及び時刻ｔ４は、電気光学変調器４へ所定電圧が印加されている期間が、パルスｐ２１が電気光学変調器４を通過している期間をすべて含むように設定される。例えばパルスｐ２１のパルス幅が１００ｎｓであるとき、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間幅（契機信号のパルスｓ３１のパルス幅）は、例えば２００ｎｓに設定され、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間幅は、例えば５０ｎｓに設定される。時刻ｔ２及び時刻ｔ４は、さらに、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間が、パルスレーザビームｐ１のパルスｐ１１及びｐ１２が電気光学変調器４を通過する期間を含まないように設定される。
【００２７】
すなわち、パルスｐ１１の電気光学変調器４からの出射が終了してからパルスｐ２１の電気光学変調器４への入射が開始するまでの間に時刻ｔ２が設定され、パルスｐ２１の電気光学変調器４からの出射が終了してからパルスｐ１２の電気光学変調器４への入射が開始するまでの間に時刻ｔ４が設定される。
【００２８】
このようにして、パルスレーザビームｐ２のパルスｐ２１の偏光方向が回転され、パルスレーザビームｐ１のパルスｐ１１及びｐ１２の偏光方向と揃えられる。上述したようなパルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向を回転させる制御が繰り返され、パルスレーザビームｐ１及びｐ２の偏光方向が揃えられる。
【００２９】
次に、第１の実施例の変形例について説明する。上述の実施例では、同期制御装置５４が信号発生器５１〜５３に契機信号ｓ１〜ｓ３の立ち上がりのタイミングを示す信号を供給し、信号発生器５１〜５３がそれぞれ契機信号ｓ１〜ｓ３のパルス幅を設定したが、以下のような構成としてもよい。
【００３０】
同期制御装置５４を、例えば１ｋＨｚの方形波のクロック信号を発生する発振器とする。信号発生器５１〜５３が、それぞれ、例えば１０ＭＨｚの内部クロックを有する。同期制御装置５４から信号発生器５１〜５３に、共通のクロック信号が供給される。信号発生器５１〜５３は、所定時刻を示すクロック信号を受信してから、それぞれの遅延時間の後に、契機信号ｓ１〜ｓ３のパルスを出力する。契機信号ｓ１〜ｓ３のパルスのパルス幅と各契機信号に対応する遅延時間とがそれぞれ、信号発生器５１〜５３で設定される。この構成では、各信号発生器が、それに対応する契機信号のパルスを出射するタイミングを決定する機能を有する。
【００３１】
以上説明したレーザ照射装置は、２台のレーザ光源から出射するパルスレーザビームのパワーを合算したパワーを有するパルスレーザビームを生成でき、各パルスの偏光方向が揃った直線偏光のパルスレーザビームを生成できる。
【００３２】
次に、図３を参照して、上記実施例の応用例によるレーザアニール装置について説明する。上記実施例で説明したレーザ照射装置と同様な構成を有するレーザ照射装置１００が、パルスレーザビームを出射する。このレーザアニール装置において、レーザ照射装置１００が有する２台のレーザ光源からそれぞれ出射されるパルスレーザビームの繰り返し周波数が等しく、一方のレーザ光源からパルスが出射された後、パルス周期の半分が経過した時点で他方のレーザ光源からパルスが出射されるように、レーザビームの出射タイミングが設定されている。これにより、レーザ照射装置５０が出射する合成パルスレーザビームの繰り返し周波数が、１台のレーザ光源から出射されるパルスレーザビームのそれの２倍となる。
【００３３】
レーザ照射装置１００から出射したパルスレーザビームが、例えばアレイレンズを含んで構成されるホモジナイザ１０１に入射する。ホモジナイザ１０１が、レーザビームの断面を一方向に長い形状に整形するとともに、ビーム断面内の光強度分布を均一化する。ホモジナイザ１０１から出射したレーザビームが、折り返しミラー１０２で反射され、表面に非晶質シリコン膜が形成された基板１０３に照射される。ＸＹステージ１０４が、基板１０３を保持する。ＸＹステージ１０４は、基板１０３を、基板表面に平行な２次元方向に移動させることができる。
【００３４】
基板表面上のビーム断面が、基板上でビーム断面の長尺方向（長さ方向）に直交する方向（ビーム断面の幅方向）に移動するように、基板１０３を移動させながら、パルスレーザビームの照射を繰り返す（基板表面上でレーザビームをビーム断面の幅方向に走査する）。基板１０３の移動速度は、パルスレーザビームのある１パルスにより照射される光照射領域とその次の１パルスにより照射される光照射領域とが、一部分において重なる程度とする。このようにして、基板全面にレーザアニール処理が行われる。
【００３５】
レーザ照射装置１００が、１台のレーザ光源から出射されるパルスレーザビームの２倍の繰り返し周波数でパルスレーザビームを出射するので、レーザ照射装置として１台のレーザ光源を用いる場合に比べて、レーザビームを走査する速度を２倍にでき、アニール処理に要する時間の短縮化が図れる。
【００３６】
なお、実施例によるレーザ照射装置をレーザアニールに用いる応用例について説明したが、他に、樹脂層や金属層等を含む基板の穴開け、溝加工等の加工に用いても構わない。
【００３７】
次に、図４を参照して、第２の実施例によるレーザ照射装置について説明する。第１の実施例のレーザ照射装置と同様に、レーザ光源１及び２から出射されたパルスレーザビームｐ１及びｐ２が、偏光ビームスプリッタ３で同一光軸上に合成された後、合成されたパルスレーザビームが電気光学変調器４に入射する。第１の実施例と異なるのは、レーザ光源１、２、及び電気光学変調器４をそれぞれ制御する契機信号の生成方法である。
【００３８】
信号発生器５１ａが、電圧パルスが繰り返される契機信号ｓ１ａを発生する。契機信号ｓ１ａが、レーザ光源１に入力される。信号発生器５１ａで発生した契機信号ｓ１ａは、レーザ光源１に入力されるとともに、遅延回路５３ａにも入力される。遅延回路５３ａにより、契機信号ｓ１ａが第１の遅延時間だけ遅延されて契機信号ｓ３ａが生成され、契機信号ｓ３ａが、電気光学変調器４に入力される。遅延回路５３ａで生成された契機信号ｓ３ａは、電気光学変調器４に入力されるとともに、遅延回路５２ａにも入力される。遅延回路５２ａにより、契機信号ｓ３ａが第２の遅延時間だけ遅延されて契機信号ｓ２ａが生成され、契機信号ｓ２ａがレーザ光源２に入力される。
【００３９】
図５のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１ａに、契機信号ｓ１ａの１つ目のパルスｓ１ａ１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の１つ目のパルスｐ１１が出射される。時刻ｔ１ａから第１の遅延時間だけ遅れた時刻ｔ２ａに、契機信号ｓ３ａの１つ目のパルスｓ３ａ１が立ち上がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が開始される。第１の遅延時間は、例えば９５０ｎｓである。時刻ｔ４ａに、パルスｓ３ａ１が立ち下がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が終了する。時刻ｔ２ａから時刻ｔ４ａまでの時間幅（契機信号ｓ３ａのパルスｓ３ａ１のパルス幅）が、契機信号ｓ１ａのパルスｓ１ａ１のパルス幅と一致する。
【００４０】
時刻ｔ２ａから第２の遅延時間だけ遅れた時刻ｔ３ａに、契機信号ｓ２ａの１つ目のパルスｓ２１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源２からパルスレーザビームｐ２の１つ目のパルスｐ２１が出射される。第２の遅延時間は、例えば５０ｎｓである。時刻ｔ５ａに、契機信号ｓ１ａの２つ目のパルスｓ１ａ２が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の２つ目のパルスｐ１２が出射される。時刻ｔ1ａから時刻ｔ５ａまで時間幅は、例えば１ｍｓである。
【００４１】
契機信号ｓ２ａは、契機信号ｓ１ａを第１及び第２の遅延時間の和の遅延時間だけ遅延させた信号である。第１及び第２の遅延時間の和の遅延時間は、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスが、相互に異なる瞬間に電気光学変調器４を通過するように設定される。
【００４２】
第１の遅延時間は、電気光学変調器４をパルスｐ１１が通過した後に、電気光学変調器４へ所定電圧が印加されるように設定される。契機信号ｓ１ａのパルスｓ１ａ１のパルス幅は、契機信号ｓ３ａのパルスｓ３ａ１のパルス幅内に、パルスｐ２１が電気光学変調器４を通過する期間がすべて含まれるように設定される。パルスｓ１ａ１のパルス幅は、さらに、パルスｓ３ａ１のパルス幅内に、パルスレーザビームｐ１の２つ目のパルスｐ１２が電気光学変調器４を通過する期間が含まれないように設定される。
【００４３】
このようにして、パルスレーザビームｐ２のパルスｐ２１の偏光方向が回転され、パルスレーザビームｐ１のパルスｐ１１及びｐ１２の偏光方向と揃えられる。上述したようなパルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向を回転させる制御が繰り返され、パルスレーザビームｐ１及びｐ２の偏光方向が揃えられる。
【００４４】
次に、第２の実施例の変形例について説明する。第２の実施例では、信号発生器５１ａが発生した契機信号ｓ１ａでレーザ光源１を制御し、契機信号ｓ１ａが遅延された契機信号ｓ２ａでレーザ光源２を制御したが、信号発生器５１ａが発生した契機信号ｓ１ａでレーザ光源２を制御し、契機信号ｓ１ａが遅延された契機信号ｓ２ａでレーザ光源１を制御するようにしても構わない。
【００４５】
次に、図６を参照して、第３の実施例によるレーザ照射装置について説明する。第２の実施例のレーザ照射装置と同様に、信号発生器５１ａが契機信号ｓ１ａを発生し、契機信号ｓ１ａがレーザ光源１に入力され、遅延回路５３ａが契機信号ｓ１ａを遅延させて契機信号ｓ３ａを生成し、契機信号ｓ３ａが電気光学変調器４に入力される。第２の実施例と異なるのは、レーザ光源２に入力される契機信号の生成方法である。
【００４６】
信号発生器５３ａで発生した契機信号ｓ１ａが、レーザ光源１及び遅延回路５３ａに入力されるとともに、遅延回路５２ｂにも入力される。遅延回路５２ｂが、契機信号ｓ１ａを第３の遅延時間だけ遅延させて契機信号ｓ２ｂを生成し、契機信号ｓ２ｂがレーザ光源２に入力される。第３の遅延時間は、第２の実施例の第１及び第２の遅延時間の和の遅延時間に対応し、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスが、相互に異なる瞬間に電気光学変調器４を通過するように設定される
次に、第３の実施例の変形例について説明する。第３の実施例では、信号発生器５１ａが発生した契機信号ｓ１ａでレーザ光源１を制御し、契機信号ｓ１ａが遅延された契機信号ｓ２ｂでレーザ光源２を制御したが、信号発生器５１ａが発生した契機信号ｓ１ａでレーザ光源２を制御し、契機信号ｓ１ａが遅延された契機信号ｓ２ｂでレーザ光源１を制御するようにしても構わない。
【００４７】
次に、図７を参照して、第４の実施例によるレーザ照射装置について説明する。第１〜第３の実施例のレーザ照射装置と同様に、レーザ光源１及び２から出射されたパルスレーザビームｐ１及びｐ２が、偏光ビームスプリッタ３で同一光軸上に合成された後、合成されたパルスレーザビームが電気光学変調器４に入射する。
【００４８】
信号発生器５１ｃが、電圧パルスが繰り返される契機信号ｓ１ｃを発生し、契機信号ｓ１ｃが、レーザ光源１に入力される。レーザ光源１が、契機信号ｓ１ｃのパルスの立ち上がりのタイミングに同期して、パルスレーザビームｐ１のパルスを出射する。信号発生器５１ｃで発生した契機信号ｓ１ｃは、レーザ光源１に入力されるとともに、遅延回路５２ｃにも入力される。遅延回路５２ｃが、契機信号ｓ１ｃを第４の遅延時間だけ遅延して契機信号ｓ２ｃを生成し、契機信号ｓ２ｃがレーザ光源２に入力される。契機信号ｓ２ｃのパルスの立ち上がりのタイミングに同期して、レーザ光源２がパルスレーザビームｐ２のパルスを出射する。パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスが、相互に異なる瞬間に電気光学変調器４を通過するように、第４の遅延時間が設定される。
【００４９】
電気光学変調器４から出射したパルスレーザビームが伝搬する光軸上に、部分反射鏡６が配置される。部分反射鏡６が、入射した光の大部分（例えば９９％以上）を透過させ、残りを反射する。パルスレーザビームのパルスの部分反射鏡６で反射された成分が、例えばホトダイオードを含んで構成される光検出器７に入射する。光検出器７は、それにパルスレーザビームのパルスが入射すると、フリップフロップ回路８へ電圧パルスを出力する。
【００５０】
フリップフロップ回路８が、相対的に低水準の電圧ｖｌを出力する状態（これをＬｏ状態と呼ぶ）と、相対的に高水準の電圧ｖｈを出力する状態（これをＨｉ状態と呼ぶ）のいずれか一方の状態を取る。電圧ｖｌ及びｖｈは、例えばそれぞれ０ｖｏｌｔ及び５ｖｏｌｔである。
【００５１】
光検出器７から電圧パルスが入力される度に、フリップフロップ回路８の状態が、Ｌｏ状態とＨｉ状態との間で切り替わる。フリップフロップ回路８が、電圧ｖｌ及びｖｈに対応する２値を取る信号ｓｆｆを、遅延回路９に出力する。遅延回路９により、信号ｓｆｆが第５の遅延時間だけ遅延されて契機信号ｓ３ｃが生成され、契機信号ｓ３ｃが電気光学変調器４に入力される。
【００５２】
契機信号ｓ３ｃが値ｖｈを取るとき、電気光学変調器４に所定電圧が印加され、電気光学変調器４は、それに入射したパルスの偏光方向を回転させる状態に保たれる。契機信号ｓ３ｄが値ｖｌを取るとき、電気光学変調器４に電圧が印加されず、電気光学変調器４は、それに入射したパルスの偏光方向を回転させない状態に保たれる。
【００５３】
図８のタイミングチャートを参照して、電気光学変調器４に入射するパルスがどのように偏光方向を制御されるかについて説明する。フリップフロップ回路８が、初期にはＬｏ状態にされているとする。
【００５４】
時刻ｔ１ｂに、契機信号ｓ１ｃの１つ目のパルスｓ１ｃ１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の１つ目のパルスｐ１１が出射される。パルスｐ１１が電気光学変調器４を通過し、光検出器７で検出される。時刻ｔ１ｂの直後の時刻ｔ２ｂに、光検出器７からパルスｐ１１の検出に伴う電圧パルスが出力され、フリップフロップ回路８がＨｉ状態にされる。つまり信号ｓｆｆの値がｖｌからｖｈに上昇する（信号ｓｆｆが立ち上がる）。
【００５５】
時刻ｔ１ｂから第４の遅延時間だけ遅れた時刻ｔ４ｂに、契機信号ｓ２ｃの１つ目のパルスｓ２ｃ１が立ち上がり、これに同期してレーザ光源２からパルスレーザビームｐ２の１つ目のパルスｐ２１が出射される。第４の遅延時間は、例えば１μｓである。
【００５６】
パルスｐ２１が電気光学変調器４を通過し、光検出器７で検出される。時刻ｔ４ｂの直後の時刻ｔ５ｂに、光検出器７からパルスｐ２１の検出に伴う電圧パルスが出力され、フリップフロップ回路８がＬｏ状態にされる。つまり信号ｓｆｆの値がｖｈからｖｌに下降する（信号ｓｆｆが立ち下がる）。時刻ｔ７ｂに、契機信号ｓ１ｃの２つ目のパルスｓ１ｃ２が立ち上がり、これに同期してレーザ光源１からパルスレーザビームｐ１の２つ目のパルスｐ１２が出射される。時刻ｔ１ａから時刻ｔ７ａまでの時間幅は、例えば１ｍｓである。
【００５７】
契機信号ｓ３ｃが、時刻ｔ２ｂから第５の遅延時間だけ遅れた時刻ｔ３ｂに立ち上がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が開始される。契機信号ｓ３ｃは、時刻ｔ５ａから第５の遅延時間だけ遅れた時刻ｔ６ａに立ち下がり、電気光学変調器４への所定電圧の印加が終了する。電気光学変調器４へ所定電圧が印加されている時間幅（時刻ｔ３ａから時刻ｔ６ａまでの時間幅）は、時刻ｔ２ａから時刻ｔ５ａまでの時間幅に等しく、例えば１μｓ程度である。
【００５８】
電気光学変調器４への所定電圧の印加期間（時刻ｔ３ａから時刻ｔ６ａまでの期間）が、パルスｐ２１が電気光学変調器４を通過している期間をすべて含み、かつパルスｐ１１が電気光学変調器４を通過している期間及びパルスｐ１２が電気光学変調器４を通過している期間は含まないように、遅延回路９が信号ｓｆｆを遅延させる第６の遅延時間が設定される。第６の遅延時間は、例えば５００ｎｓに設定される。
【００５９】
以上説明したように契機信号ｓ３ｃを生成して電気光学変調器４を制御することにより、  パルスレーザビームｐ２のパルスｐ２１の偏光方向が回転され、パルスレーザビームｐ１のパルスｐ１１及びｐ１２の偏光方向と揃えられる。上述したようなパルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向を回転させる制御が繰り返され、パルスレーザビームｐ１及びｐ２の偏光方向が揃えられる。
【００６０】
なお、パルスレーザビームｐ１及びｐ２のパルスが交互に電気光学変調器４を通過する場合、フリップフロップ回路８及び遅延回路９の代わりに、光検出器７と電気光学変調器４との間に、以下のような制御を行う制御装置を配置してもよい。
【００６１】
パルスレーザビームｐ１のあるパルスを１番目に電気光学変調器４を通過するパルスとすると、パルスレーザビームｐ１のパルスは奇数番目に、パルスレーザビームｐ２のパルスは偶数番目に電気光学変調器４を通過する。光検出器７からこの制御装置に、電気光学変調器４を通過した各パルスに対応する電圧パルスが順次入力される。この制御装置は、奇数番目のパルスに対応する電圧パルスが入力される度に、電気光学変調器４へ契機信号のパルスを出力する。つまり、パルスレーザビームｐ１のパルスが電気光学変調器４を通過する度に、電気光学変調器４へ契機信号のパルスが出力される。契機信号のパルスの立ち上がりのタイミング及びパルス幅は、契機信号のパルスに対応するパルスレーザビームの奇数番目のパルスに続いて電気光学変調器４を通過する偶数番目のパルスの偏光方向のみが回転されるように設定される。このようにして、パルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向が回転されて、パルスレーザビームｐ１のパルスの偏光方向と揃えられる。
【００６２】
なお、上述の説明では、信号発生器５１ｃが発生した契機信号ｓ１ｃでレーザ光源１を制御し、契機信号ｓ１ｃが遅延された契機信号ｓ２ｃでレーザ光源２を制御したが、信号発生器５１ｃが発生した契機信号ｓ１ｃでレーザ光源２を制御し、契機信号ｓ１ｃが遅延された契機信号ｓ２ｃでレーザ光源１を制御するようにしても構わない。
【００６３】
上述の説明では、１台の信号発生器と１台の遅延回路とを用いて２台のレーザ光源を制御する例を説明したが、第１の実施例で説明したのと同様に、レーザ光源ごとにそれに契機信号を送出する信号発生器を用意し、２台の信号発生器を制御する（同期させる）同期制御装置を設けてもよい。
【００６４】
以上第２〜第４の実施例で説明したレーザ照射装置も、第１の実施例のレーザ照射装置と同様に、２台のレーザ光源から出射するパルスレーザビームのパワーを合算したパワーを有するパルスレーザビームを生成でき、各パルスの偏光方向が揃った直線偏光のパルスレーザビームを生成できる。以上説明した第１〜第４の実施例のレーザ照射装置は、合成される２つのパルスレーザビームの波長が等しくても、両パルスレーザビームを同一の光軸上に合成できる。
【００６５】
偏光方向が揃った合成パルスレーザビームを生成できると、例えば以下のような利点がある。合成パルスレーザビームと偏波面が直交した偏光を、偏光ビームスプリッタ等を用いて、合成パルスレーザビームと同一の光軸上にさらに合成することができる。このようにすれば、３台以上のレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、同一光軸上に合成することが可能となる。また、偏光方向が揃った合成パルスレーザビームは、加工品質が偏光方向に依存するような加工に用いるのに好適である。
【００６６】
以上の実施例の説明では、パルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向を回転させてパルスレーザビームｐ１のパルスの偏光方向と一致させたが、パルスレーザビームｐ１のパルスの偏光方向を回転させてパルスレーザビームｐ２のパルスの偏光方向と一致させるようにしても構わない。
【００６７】
なお、上述の実施例ではパルスレーザビームを偏光ビームスプリッタで合成したが、偏向方向が偏波方向に依存するような他の光学素子を用いて合成することもできる。例えば、シンフィルムポラライザ（Ｔｈｉｎｆｉｌｍ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）、グラントムソンビームスプリッタ（Ｇｌａｎ Ｔｈｏｍｓｏｎ ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ）等を用いてもよい。なお、上述の実施例ではレーザビームの偏光方向を電気光学変調器で回転させたが、外部からの制御によって偏光方向を回転させる他の光学素子を用いてもよい。
【００６８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
【図２】第１の実施例によるレーザ照射装置でパルスレーザビームを合成する場合のタイミングチャートの一例である。
【図３】実施例によるレーザ照射装置を応用したレーザアニール装置を示す概略図である。
【図４】第２の実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
【図５】第２の実施例によるレーザ照射装置でパルスレーザビームを合成する場合のタイミングチャートの一例である。
【図６】第３の実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
【図７】第４の実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
【図８】第４の実施例によるレーザ照射装置でパルスレーザビームを合成する場合のタイミングチャートの一例である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２  レーザ光源
ｐ１、ｐ２  パルスレーザビーム
３  偏光ビームスプリッタ
４  電気光学変調器
５１〜５３  信号発生器
５４  同期制御装置
ｓ１〜ｓ３  契機信号
５１ａ  信号発生器
５２ａ、５３ａ、５２ｂ  遅延回路
ｓ１ａ、ｓ２ａ、ｓ３ａ、ｓ２ｂ  契機信号
６  部分反射鏡
７  光検出器
８  フリップフロップ回路
９  遅延回路
５１ｃ  信号発生器
５２ｃ  遅延回路
ｓ１ｃ、ｓ２ｃ、ｓ３ｃ  契機信号
【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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【図７】
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【図８】
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