(57)【要約】【課題】小型化が可能なレーザ加工機、加工方法、及びレーザ光源を提供する。【解決手段】レーザ加工機は、レーザ光源と、光学系とを具備する。上記レーザ光源は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と、を有する。上記光学系は、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と
を具備するレーザ加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工機であって、
前記発光体は、複数の前記垂直共振器型面発光レーザ素子を有する
レーザ加工機。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工機であって、
前記共振器は、前記励起光により励起されてレーザ光を発振する利得媒質層と、過飽和吸収体と、前記利得媒質層と前記過飽和吸収体とを挟持する一対のミラーと、を有する
レーザ加工機。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ加工機であって、
前記レーザ光源と前記光学系との間に設けられた波長変換層
を更に具備するレーザ加工機。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のレーザ加工機であって、
前記光学系と前記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材
を更に具備するレーザ加工機。
【請求項６】
請求項３に記載のレーザ加工機であって、
前記発光体は、前記励起光を集光して前記共振器に対して出射する集光部材を有する
レーザ加工機。
【請求項７】
請求項３に記載のレーザ加工機であって、
前記発光体は、前記励起光をコリメートして出射するコリメート部材と、前記コリメート部材から出射された光を集光して前記共振器に出射する集光部材を有する
レーザ加工機。
【請求項８】
請求項３に記載のレーザ加工機であって、
前記レーザ光源からの前記パルスレーザ光の発振を制御する制御部
を更に具備するレーザ加工機。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ加工機であって、
前記制御部は、複数の前記垂直共振器型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく前記パルスレーザ光の出射を個別に制御する
レーザ加工機。
【請求項１０】
請求項３に記載のレーザ加工機であって、
前記利得媒質層は、Ｙｂ：ＹＡＧである
レーザ加工機。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーザ加工機であって、
前記過飽和吸収体は、Ｃｒ：ＹＡＧである
レーザ加工機。
【請求項１２】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と
を具備するレーザ加工機を用いて、
隣り合う前記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づいて発振される前記パルスレーザ光をそれぞれの発振のタイミングを異ならせて照射して前記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーザ加工方法であって、
隣り合う前記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく前記パルスレーザ光の発振のタイミングを前記パルスレーザ光のパルス周期の半周期分ずらす
レーザ加工方法。
【請求項１４】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
前記レーザ光源と前記光学系との間に設けられた波長変換層と
を具備するレーザ加工機を用いて、
前記加工対象物に、前記共振器から出射され前記波長変換層を通過しないパルスレーザ光と、前記波長変換層を通過することにより波長変換されたパルスレーザ光を照射して前記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【請求項１５】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
前記光学系と前記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材と
を具備するレーザ加工機を用いて、
前記加工対象物に、前記透明部材によって形成される互いに焦点距離が異なる複数のパルスレーザ光を照射して、前記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【請求項１６】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
前記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
前記レーザ光源と前記光学系との間に設けられた波長変換層と、
前記光学系と前記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材と
を具備するレーザ加工機を用いて、
加工波長が互いに異なる第１の加工波長で加工される第１の材料と第２の加工波長で加工される第２の材料とが積層されてなる前記加工対象物に、前記共振器から出射され前記波長変換層を通過しない第１の加工波長の第１のパルレーザ光と、前記波長変換層を通過することにより第２の加工波長に変換された第２のパルスレーザ光を、前記第１の材料に前記第１のパルスレーザ光の焦点位置が、前記第２の材料に前記第２のパルスレーザ光の焦点位置がくるように前記透明部材によって焦点距離を異ならせて照射し、前記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【請求項１７】
基板と、前記基板の一方の面上に設けられ、前記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、
前記基板の他方の面側に前記発光体と接して配置される、前記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と
を具備するレーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、レーザ加工機、加工方法及びレーザ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工において、高品質の加工を高速で実行することが求められており、このような加工を行う加工機の小型化及び低コスト化が求められている。【０００３】
レーザ加工を高速化するためにマルチビームが出射可能に構成されたレーザ加工装置がある。例えば、特許文献１には、１台のレーザ発振器から出力されるパルス状のレーザ光を、光学系で分岐して複数の加工ヘッドへ供給し、複数のビームを出射可能に構成したレーザ加工装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５３５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるように、1台のレーザ発振器から出力されるレーザ光を分岐してマルチビームを得る場合、レーザ光を分岐するための複雑な光学系が必要となり、小型化が困難であった。【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、小型化が可能なレーザ加工機、加工方法、及びレーザ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係るレーザ加工機は、レーザ光源と、光学系とを具備する。
上記レーザ光源は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と、を有する。
上記光学系は、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する。【０００８】
この構成によれば、ボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子を用いているので、励起光が出射される側となる基板の他方の面側に共振器を配置することができる。【０００９】
上記発光体は、複数の上記垂直共振器型面発光レーザ素子を有してもよい。【００１０】
上記共振器は、上記励起光により励起されてレーザ光を発振する利得媒質層と、過飽和吸収体と、上記利得媒質層と上記過飽和吸収体とを挟持する一対のミラーと、を有してもよい。【００１１】
上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層を更に具備してもよい。【００１２】
上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材を更に具備してもよい。【００１３】
上記発光体は、上記励起光を集光して上記共振器に対して出射する集光部材を有してもよい。【００１４】
上記発光体は、上記励起光をコリメートして出射するコリメート部材と、上記コリメート部材から出射された光を集光して上記共振器に出射する集光部材を有してもよい。【００１５】
上記レーザ光源からの上記パルスレーザ光の発振を制御する制御部を更に具備してもよい。【００１６】
上記制御部は、複数の上記垂直共振器型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく上記パルスレーザ光の出射を個別に制御してもよい。【００１７】
上記利得媒質層は、Ｙｂ：ＹＡＧであってもよい。【００１８】
上記過飽和吸収体は、Ｃｒ：ＹＡＧであってもよい。【００１９】
本技術の一形態に係るレーザ加工方法は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系とを具備するレーザ加工機を用いて、
隣り合う上記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づいて発振される上記パルスレーザ光をそれぞれの発振のタイミングを異ならせて照射して上記加工対象物を加工する。【００２０】
隣り合う上記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく上記パルスレーザ光の発振のタイミングを、上記パルスレーザ光のパルス周期の半周期分ずらしてもよい。【００２１】
本技術の一形態に係るレーザ加工方法は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層とを具備するレーザ加工機を用いて、
上記加工対象物に、上記共振器から出射され上記波長変換層を通過しないパルスレーザ光と、上記波長変換層を通過することにより波長変換されたパルスレーザ光を照射して上記加工対象物を加工する。【００２２】
本技術の一形態に係るレーザ加工方法は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材とを具備するレーザ加工機を用いて、
上記加工対象物に、上記透明部材によって形成される互いに焦点距離が異なる複数のパルスレーザ光を照射して、上記加工対象物を加工する。【００２３】
本技術の一形態に係るレーザ加工方法は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層と、上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材とを具備するレーザ加工機を用いて、
加工波長が互いに異なる第１の加工波長で加工される第１の材料と第２の加工波長で加工される第２の材料とが積層されてなる上記加工対象物に、上記共振器から出射され上記波長変換層を通過しない第１の加工波長の第１のパルレーザ光と、上記波長変換層を通過することにより第２の加工波長に変換された第２のパルスレーザ光を、上記第１の材料に上記第１のパルスレーザ光の焦点位置が、上記第２の材料に上記第２のパルスレーザ光の焦点位置がくるように上記透明部材によって焦点距離を異ならせて照射し、上記加工対象物を加工する。【００２４】
本技術の一形態に係るレーザ光源は、発光体と、共振器とを具備する。
上記発光体は、基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する。
上記共振器は、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術の一実施形態に係るレーザ加工機の模式断面図である。
【図２】上述のレーザ加工機の一部を構成する発光体の模式断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るレーザ光源の模式断面図である。
【図４】パルスレーザ光の照射タイミングを説明するための図である。
【図５】加工対象物に照射される、複数の垂直共振型面発光レーザ素子に基づくパルスレーザ光の位置関係を説明するための図である。
【図６】加工方法の一例を説明するための図である。
【図７】他のレーザ加工機の模式断面図である。
【図８】加工対象物の加工の様子を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係るレーザ光源の模式断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係るレーザ光源の模式断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係るレーザ光源の模式断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係るレーザ光源の走査例を説明する図である。
【図１３】本技術に係るレーザ光源からのパルスレーザ光の照射スポット位置と比較例に係るレーザ光源からのパルスレーザ光の照射スポット位置を説明するための模式図である。
【図１４】第６の実施形態に係るレーザ光源の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本技術のレーザ加工機、レーザ光源、レーザ加工法について、実施形態を例にあげて説明する。同様の構成については同様の符号を付し、既に説明がある構成についてはその説明を省略する場合がある。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
［レーザ加工機の構成］
本技術に係るレーザ加工機の一実施形態を説明する。
図１は、本技術に係るレーザ加工機の模式断面図である。
図１に示すように、レーザ加工機１００は、レーザ光源４と、光学系５と、波長変換層６と、厚みが部位によって異なる透明部材７と、を具備する。本実施形態に係るレーザ加工機１００は、加工対象物８に対して、複数の超短パルスレーザ光を照射し、加工対象物８に対し穴あけ加工、溝加工、分断加工等を施す。加工対象物８としては例えば半導体基板等があり、微細な加工が可能である。
【００２８】
レーザ光源４は、ピコ秒領域（１ｐｓ〜１０００ｐｓ）のパルス幅の超短パルスレーザ光（以下、パルスレーザ光と称する場合がある。）を複数出射するマルチビームマイクロチップレーザ光源である。レーザ光源４は、複数のピコ秒領域のパルスレーザ光をアレイ状に出射可能である。
【００２９】
レーザ光源４は、複数の垂直共振器型面発光レーザ素子（以下、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）素子と称する場合がある。）１０ａ〜１０ｄを有する。ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄはそれぞれ同じ構造を有する。各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄは、それぞれ励起光９ａ〜９ｄを出射する。
【００３０】
本実施形態では、４つのＶＣＳＥＬ素子それぞれに１０ａ〜１０ｄの符号を付したが、特に区別する必要がない場合は、ＶＣＳＥＬ素子１０として説明する。同様に、励起光９ａ〜９ｄというように特に区別する必要がない場合は、励起光９として説明する。
【００３１】
また、本実施形態では、４つのＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄが１次元配列された構成をあげて説明するが、ＶＣＳＥＬ素子１０の数及び配列はこれに限定されない。ＶＣＳＥＬ素子１０の数は、１つ又は２つ以上であってもよい。また、複数のＶＣＳＥＬ素子を２次元配列で配置してもよい。
【００３２】
レーザ光源４からは例えばビーム径が１００μｍ程度のピコ秒領域のパワー密度が高いパルスレーザ光が出射される。
レーザ光源４の構成については後述する。
【００３３】
光学系５は、レーザ光源４から出射されるパルスレーザ光の加工対象物８への入射時のパルスレーザ光のビーム径を縮小して像面に結像する縮小光学系である。
光学系５は、複数のパルスレーザ光４１、４２、６３、６４を、それらのパルスレーザ光の空間分布を維持しながら、各パルスレーザ光のビーム径を縮小し、加工対象物８へ照射する。
【００３４】
本実施形態では、レーザ光源４から複数のパルスレーザ光が発振されるので、加工対象物に照射する複数のパルスレーザ光を得るために１つのレーザ光を分岐する光学系が不要となる。これにより、単純かつ小型な光学系５とすることができ、レーザ光源４の大きさを小型化することができ、また、低コスト化が可能となる。また、レーザ光源４の小型化により、レーザ加工機１００全体の大きさを小型化することができる。
【００３５】
波長変換層６は、レーザ光源４と光学系５との間に配置される。波長変換層６を設けることにより、波長変換層６はレーザ光源４から出射されるパルスレーザ光の波長を変換し、より短波長のレーザ光を得ることが可能となる。
【００３６】
波長変換層６は、例えば、レーザ光源４から出射される複数のパルスレーザ光のうち一部のパルスレーザ光の波長を変換するように、レーザ光源４のパルスレーザ光の出射面の一部に対応して配置される。
波長変換層６は平面を有するように構成でき、波長変換層６を、同じく平面を有するように構成可能なレーザ光源４のピコ秒発生共振器２（詳細については後述する。）に、平面同士を接して配置することができる。
【００３７】
波長変換層６を設けることにより、異なる波長のパルスレーザ光を加工対象物８に対して一括して照射することができる。
例えば、加工対象物８が吸収波長の異なる複数の材料を有する場合、各材料に適した加工波長が異なる場合がある。本実施形態では異なる加工波長のパルスレーザ光を一括して加工対象物８に照射することができるので、各材料に対する加工を同一のレーザ加工機で一括して行うことができる。
【００３８】
また、波長変換層６を設けることにより、１つのレーザ光源４から波長の異なる複数のパルスレーザ光を得ることができるので、異なる波長のパルスレーザ光毎に複数のレーザ光源を設ける必要がなく、レーザ加工機の低コスト化が可能となる。
【００３９】
波長変換層６による波長変換には入射されるパルスレーザ光のパワー密度が係る。本実施形態では、波長変換層６には、ビーム径が１００μｍ程度のピコ秒領域のパワー密度の高いパルスレーザ光がレーザ光源４から入射され、効率のよい波長変換が可能となる。
また、波長変換層６はレーザ光源４と接して配置することができるので、レーザ光源４から発振されるパルスレーザ光は効率よく波長変換層６に入射され、光の利用効率を高くすることができる。
【００４０】
波長変換層６には、例えば、既知の非線形光学特性を有する結晶（非線形光学結晶）を単一、もしくは組み合わせて用いることができる。波長変換層６を用いることにより、基本波を、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation、第２高調波）、ＴＨＧ（Third Harmonic Generation、第３高調波）、ＦＨＧ（Fourth Harmonic Generation、第４高調波）等に波長変換することができる。
【００４１】
非線形光学結晶としては、例えば、ＫＴＰ、ＫＤＰ、ＤＫＤＰ、ＡＤＰ、β―ＢＢＯ、ＣＢＯ、ＹＣＯＢ、ＧｄＣＯＢ、ＧｄＹＣＯＢ、ＬｉＮＯ３、ＡｇＧａＳｅ、ＫＴＡ、ＣＬＢＰ、ＬＢＯ、ＬＢ４、ＫＮ、ＡｇＧａＳ等を用いることができる。
【００４２】
また、波長変換層６として、上述した非線形光学結晶に疑似位相整合（Quasi Phase Matching）法を用いて構成したＱＰＭ素子を用いることができる。ＱＰＭ素子は、周期分極反転構造を結晶内に形成した波長変換素子からなり、高効率の波長変換が可能である。
【００４３】
例えば、ＱＰＭ素子において、第１の非線形結晶からなる２倍波変換部によりレーザ光源４から発振されるパルスレーザ光を２倍波（第２高調波、ＳＨＧ）に波長変換する。更に、２倍波変換部により変換された２倍波と、２倍波変換部で２倍波に変換されなかったパルスレーザ光とを第２の非線形結晶からなる３倍波変換部により、和調波として３倍波を発生させて、パルスレーザ光を３倍波（第３高調波、ＴＨＧ）に変換させる方法等がある。
【００４４】
図１に示す例では、レーザ光源４から出射され波長変換層６を透過しないパルスレーザ光４１及び４２は第１の波長を有する。一方、レーザ光源４から出射され波長変換層６を透過したパルスレーザ光６３及び６４は、第１の波長とは異なる第２の波長を有する。
【００４５】
このように、本実施形態のレーザ加工機１００では、同じ波長のパルスレーザ光を複数発振する１つのレーザ光源４から、波長変換層６を用いて、波長が互いに異なる複数のパルスレーザ光を、加工対象物８に照射することができる。
【００４６】
部位毎に厚みが異なる透明部材（以下、透明部材と称する場合がある。）７は、光学系５と加工対象物８との間に設けられる。透明部材７にはレーザ光源４から出射され光学系５を透過したパルスレーザ光が入射される。
【００４７】
透明部材７は、部位毎に厚みが異なり、本実施形態においては、図面上、右から左に向かって厚みが漸次減少するテーパ状を有している。尚、厚みが段階的に異なる階段形状の透明部材７としてもよい。
【００４８】
パルスレーザ光が透明部材７を通過する部位の厚みによって、各パルスレーザ光の焦点距離が異なり、加工対象物８における各パルスレーザ光が照射される焦点位置が異なる。このように、部位毎に厚みが異なる透明部材７は、焦点距離が互いに異なる複数のパルスレーザ光を形成する。
【００４９】
例えば、図１に示す例では、ＶＣＳＥＬ素子１０ａからの励起光９ａに基づいて発振されるパルスレーザ光４１は、加工対象物８の位置８１を焦点位置として照射される。
ＶＣＳＥＬ素子１０ｂからの励起光９ｂに基づくパルスレーザ光４２は加工対象物８の位置８２を焦点位置として照射される。
ＶＣＳＥＬ素子１０ｃからの励起光９ｃに基づくパルスレーザ光６３は加工対象物８の位置８３を焦点位置として照射される。
ＶＣＳＥＬ素子１０ｄからの励起光９ｄに基づくパルスレーザ光６４は加工対象物８の位置８４を、それぞれ焦点位置として照射される。
位置８１〜８４は、レーザ光源４の出射面からの距離が互いに異なった位置にある。
【００５０】
このように、本実施形態のレーザ加工機１００では、複数のパルスレーザ光を発振する１つのレーザ光源４から、部位毎に厚みが異なる透明部材７を用いて、焦点距離が互いに異なる複数のパルスレーザ光を、加工対象物８に照射することができる。
透過する透明部材７の厚みが薄いほど焦点距離が短くなる。
【００５１】
各パルスレーザ光の焦点距離を変えることができる透明部材７を用いることにより、加工対象物を異なる深さ位置で加工することができ、厚みの厚い加工対象物の穴あけ、溝加工、切断加工といった加工を効率よく行うことができる。
【００５２】
各パルスレーザ光の焦点距離は、パルスレーザ光が通過する透明部材７の厚みによって適宜調整することができるので、レーザ加工機において透明部材７を交換可能に構成することにより、加工対象物８が変わっても、その変わった加工対象物８に適した透明部材７を設けることにより、効率の良い加工が行える。
【００５３】
更に、本実施形態のレーザ加工機１００では、同じ波長のパルスレーザ光を複数発振する１つのレーザ光源４から、波長変換層６及び透明部材７を用いて、波長の異なるパルスレーザ光を、焦点距離を異ならせて、加工対象物８に照射することができる。
【００５４】
［レーザ光源の構成］
次に、レーザ光源４について図１〜図３を用いて説明する。
図２は、発光体１の模式断面図である。
図３は、レーザ加工機１００の部分拡大図であり、レーザ光源４の模式断面図である。
【００５５】
図１に示すように、レーザ光源４は、半導体レーザ素子基板である発光体１と、ピコ秒発生共振器２と、制御部３と、を備える。レーザ光源４は、ピコ秒領域（１ｐｓ〜１０００ｐｓ）のパルス幅のパルスレーザ光を複数出射するレーザ発振器である。例えば、ピコ秒領域等のパルス幅の短い超短パルスレーザを用いることによって、加工対象物の熱溶融領域を小さくし非熱加工とすることができ、高品質な加工を実現することができる。
【００５６】
（発光体）
発光体１は、励起光９を出射する励起光源である。
図２に示すように、発光体１は、複数、本実施形態では４つのＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄを有し、複数、本実施形態では４つの励起光９ａ〜９ｄを出射可能に構成される。
【００５７】
複数のＶＣＳＥＬ素子１０は、同一基板１１上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成される。例えば、基板１１上に複数のＶＣＳＥＬ素子を形成し、これを切断して、複数の発光体１を一括して製造することができ、量産が可能となり、コストを下げることができる。
以下に、ＶＣＳＥＬ素子１０の詳細な構造について説明するが、これは一例であり、以下に記載する構造に限定されるものではない。
【００５８】
図２に示すように、各ＶＣＳＥＬ素子１０は、基板１１、ｎ−ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector、分布ブラッグ反射鏡）層１２、ｎ−クラッド層１３、活性層１４、ｐ−クラッド層１５、狭窄層１６、ｐ−ＤＢＲ層１７、ｎ電極（図示せず）及びｐ電極（図示せず）を備える。各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄは基板１１を共有する。
【００５９】
基板１１はＶＣＳＥＬ素子１０の各層を支持する。基板１１は互いに対向する一方の面１１ａと他方の面１１ｂとを有する。
４つのＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄは基板１１を共有している。発光体１は、同一基板１１の一方の面１１ａ上に複数のＶＣＳＥＬ素子１０が設けられた構成を有する。
【００６０】
ＶＣＳＥＬ素子１０は１μｍ以下の位置精度で製造することができる。複数のＶＣＳＥＬ素子１０は例えば１００μｍ〜１ｍｍの狭ピッチで配列される。複数のＶＣＳＥＬ素子１０は、制御部３によりそれぞれ独立して制御可能に構成される。
【００６１】
本実施形態において、ＶＣＳＥＬ素子１０はボトムエミッション型（裏面照射型）であり、ＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光９は、他方の面１１ｂから出射される。
【００６２】
ボトムエミッション型はトップエミッション型よりも出力が高いため、ボトムエミッション型とすることが好ましい。
【００６３】
ボトムエミッション型のＶＣＳＥＬ素子１０を用いた場合、発光体１を冷却するための冷却部は、ＶＣＳＥＬ素子１０側、すなわち基板表面側に設けられる。
一方、トップエミッション型のＶＣＳＥＬ素子を用いた発光体に冷却部を設ける場合、冷却部は、基板１１側、すなわち基板裏面側に設けられる。
【００６４】
冷却部を、発光体１の基板表面側に配置する場合と、発光体１の基板裏面側に配置する場合とを比較すると、基板表面側に配置する場合の方が、冷却部と活性層１４との距離が短くなる。
すなわち、ボトムエミッション型のＶＣＳＥＬ素子１０を用いる方が、トップエミッション型のＶＣＳＥＬ素子を用いるよりも、冷却部によって効率よく活性層１４を冷却することができる。
【００６５】
このように、ボトムエミッション型のＶＣＳＥＬ素子１０を用いることにより、活性層１４により近く位置するように冷却部を配置することができ、最大光出力の低下、励起光源の劣化速度の上昇等を招く活性層１４の温度上昇をより効率よく抑えることができる。
冷却部にはヒートシンク等を用いることができる。
【００６６】
また、ボトムエミッション型のＶＣＳＥＬ素子１０を用いているので、励起光が出射される側となる基板裏面側（基板の他方の面１１ｂ側）に、発光体１と接して共振器を配置することができる。したがって、発光体１にピコ秒発生共振器２を貼り合わせることができ、レーザ光源４の小型化が可能となり、レーザ加工機１００を小型化することができる。
【００６７】
ｎ−ＤＢＲ層１２は、半導体基板である基板１１上に設けられ、波長λの光を反射するＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）として機能する。
【００６８】
ｎ−クラッド層１３は、ｎ−ＤＢＲ層１２上に積層され、光及び電流を活性層１４に閉じ込める層である。
【００６９】
活性層１４は、ｎ−クラッド層１３上に設けられ、自然放出光の放出及び増幅を行う。活性層１４は、バンドギャップが小さい量子井戸層と、バンドギャップが大きい障壁層を交互に複数層積層して形成される。
【００７０】
ｐ−クラッド層１５は、活性層１４上に設けられ、光及び電流を活性層１４に閉じ込める層である。
【００７１】
狭窄層１６は、ｐ−クラッド層１５上に設けられ、電流に狭窄作用を付与する。狭窄層１６は、酸化領域１６ａと非酸化領域１６ｂを備える。酸化領域１６ａは、導電性及び屈折率が小さく、光閉じ込め領域として機能する。非酸化領域１６ｂは、酸化領域１６ａより導電性が大きく、電流注入領域として機能する。
【００７２】
ｐ−ＤＢＲ層１７は、狭窄層１６上に設けられ、波長λの光を反射するＤＢＲとして機能する。
【００７３】
ｎ電極は、ｎ−ＤＢＲ層１２と接して形成され、ＶＣＳＥＬ素子１０の一方の電極として機能する。ｐ電極は、ｐ−ＤＢＲ層１７上に形成され、ＶＣＳＥＬ素子１０の他方の電極として機能する。ｐ電極及びｎ電極は任意の導電性材料からなる。
【００７４】
ｎ電極とｐ電極の間に電圧を印加すると、ｎ電極とｐ電極の間に電流が流れる。電流は狭窄層１６による狭窄作用を受け、非酸化領域１６ｂに注入される。
【００７５】
この注入電流によって活性層１４のうち非酸化領域１６ｂに近接する領域において自然放出光が生じる。自然放出光はＶＣＳＥＬ素子１０の積層方向（層に垂直方向）に進行し、ｎ−ＤＢＲ層１２及びｐ−ＤＢＲ層１７によって反射される。
【００７６】
ｎ−ＤＢＲ層１２及びｐ−ＤＢＲ層１７は特定の波長（以下、発振波長）の光を反射するように構成されている。自然放出光のうち発振波長の成分はｎ−ＤＢＲ層１２及びｐ−ＤＢＲ層１７の間で定在波を形成し、活性層１４によって増幅される。ｎ−ＤＢＲ層１２とｐ−ＤＢＲ層１７とはレーザ発振のための共振器を構成する。
【００７７】
注入電流が閾値を超えると定在波を形成する光がレーザ発振し、ｎ−クラッド層１３、ｎ−ＤＢＲ層１２及び基板１１を透過して他方の面１１ｂから出射される。
【００７８】
本実施形態では、ＶＣＳＥＬ素子１０の発光波長帯域を９４０ｎｍとするが、これに限定されない。
【００７９】
（ピコ秒発生共振器）
図1及び図３に示すように、共振器としてのピコ秒発生共振器２は、発光体１の基板１１の他方の面１１ｂと接して設けられる。
本実施形態においては、ボトムエミッション型のＶＣＳＥＬ素子１０を用いることにより、発光体１の励起光が出射される側となる基板１１に接してピコ秒発生共振器２を配置することができ、レーザ光源４を小型化することができる。
ピコ秒発生共振器２と発光体１とは例えば常温接合されて完全接合されてもよいし、図示しない筐体によって互いに接して固定されてもよい。
【００８０】
ピコ秒発生共振器２は、発光体１から出射された励起光９の入射によりピコ領域のパルス幅の超短パルスレーザ光を発振する。
【００８１】
ピコ秒発生共振器２は、レーザ媒体である利得媒質２１と、過飽和吸収体２２と、一対の共振器ミラー２３ａ及び２３ｂと、を有する。
【００８２】
利得媒質２１が励起光を一定量吸収すると、誘導放出が吸収を上回り、レーザ光の増幅が起きる。
【００８３】
本実施形態において、利得媒質２１として、例えば、波長１０３０ｎｍのレーザ光を発振するＹｂ：ＹＡＧを用いる例をあげる。ピコ秒発生共振器２は、波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光を発振する。
【００８４】
利得媒質２１としては、Ｙｂ：ＹＡＧの他、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＦＡＰ、Ｙｂ：ＳＦＡＰ、Ｙｂ：ＹＶＯ、Ｙｂ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＫＹＷ、Ｙｂ：ＢＣＢＦ、Ｙｂ：ＹＣＯＢ、Ｙｂ：ＧｄＣＯＢ、ＹＢ：ＹＡＢ等を用いることができる。
【００８５】
利得媒質２１として、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＡＧを用いることが好ましく、Ｙｂ：ＹＡＧを用いることが特に好ましい。
Ｙｂ：ＹＡＧの発振波長は１０３０ｎｍである。Ｎｄ：ＹＶＯ４及びＮｄ：ＹＡＧの発振波長は１０６４ｎｍである。
【００８６】
Ｙｂ：ＹＡＧは、Ｙｂ３＋がドープされたＹＡＧ結晶である。
Ｙｂ：ＹＡＧは、数Ｗ程度の小さい出力パワーの励起光でも励起可能である。したがって、出力パワーの比較的小さい励起光を発するＶＣＳＥＬ素子１０を励起光源として用いる場合、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶といった小さい出力パワーでも励起可能な結晶を利得媒質２１として用いることが好ましい。
また、Ｙｂ：ＹＡＧは、有効励起波長範囲が９３５〜９４５ｎｍで吸収帯域幅が広く、励起光源となる発光体１のＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光に対する要求波長範囲を広くすることができるため好ましく、歩留りを向上させることができる。
また、Ｙｂ：ＹＡＧは、蛍光寿命が９６０μｓと長い。
【００８７】
Ｎｄ：ＹＶＯ４は、Ｎｄ３＋がドープされたＹＶＯ４結晶である。
Ｎｄ：ＹＶＯ４は、有効励起波長範囲が８０５〜８１３ｎｍで、吸収帯域幅が広く、励起光源となる発光体１のＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光に対する要求波長範囲を広くすることができ、歩留りを向上させることができる。
Ｎｄ：ＹＡＧは、Ｎｄ３＋がドープされたＹＡＧ結晶である。
【００８８】
一対の共振器ミラー２３ａ及び２３ｂは、利得媒質２１及び過飽和吸収体２２を挟んで互いに向かい合って配置される。共振器ミラー２３ａ及び２３ｂは、それぞれ、利得媒質２１の一面、過飽和吸収体２２の一面にミラーがコーティングされることによって形成される。
光が一対の共振器ミラー２３ａ及び２３ｂの間にある利得媒質２１を往復すると、誘導放出により光が増幅される。
【００８９】
本実施形態において、励起光９が入射される側に位置するリアミラーである共振器ミラー２３ａは、波長１０３０ｎｍのレーザ光を全て反射し、９４０ｎｍのレーザ光の反射を防止するように構成される。
【００９０】
一方、加工対象物８に対してレーザ光が発振される側に位置する出力ミラーである共振器ミラー２３ｂは、波長１０３０ｎｍのレーザ光を一部反射し、ピコ秒発生共振器２内を往復する波長１０３０ｎｍのレーザ光の一部を外部へ出力することができるように構成される。
【００９１】
過飽和吸収体２２は、受動型のＱスイッチであり、ピコ秒発生共振器２のＱ値（性能指数）を切り替えることができる。過飽和吸収体２２は、内部に蓄えられたエネルギーが小さいときにはレーザ光の透過率が低く、内部に蓄えられたエネルギーが閾値を超えると透過率が高くなる結晶である。
利得媒質２１と過飽和吸収体２２とは接して配置され、接合されている。
【００９２】
Ｑスイッチ法では、利得媒質２１の非常に多数の原子が励起状態になるまでＱ値を低くしてパルスレーザ光の発振を抑え、十分に多くなったのちＱ値を高くし、パルスレーザ光を発振させる。
【００９３】
利得媒質２１から発振されるレーザ光の強度が小さいときには、過飽和吸収体２２の透過率が低く、ピコ秒発生共振器２からレーザ光が発振されない。一方、利得媒質２１から発振されるレーザ光の強度が大きくなり、レーザ光のエネルギーが過飽和吸収体２２の構成により定まる固有の閾値を超えると、過飽和吸収体２２の透過率が大きくなる。過飽和吸収体２２の透過率が大きくなると、レーザ光が過飽和吸収体２２を透過することができるようになり、ピコ秒発生共振器２からレーザ光が発振される。
【００９４】
このように、過飽和吸収体２２は、パルスレーザ光の発振を制御する開閉シャッタとして機能し、利得媒質に十分にエネルギーが蓄積されたとき、ピコ秒発生共振器２のＱ値を短時間に切り替えることにより瞬間的に大出力のパルスレーザ光を発振する。
【００９５】
過飽和吸収体２２として、Ｑスイッチ機能を有する物質を用いることができ、例えばＹＡＧ結晶にＣｒ４+をドーピングしたＣｒ：ＹＡＧやＶ３+がドープされたＶ：ＹＡＧ等を用いることができる。
【００９６】
ここで、複数のＶＣＳＥＬ素子１０は、同一基板１１上にフォトリソグラフィ技術を用いて製造が可能であり、平面を有する構成となっている。また、ピコ秒発生共振器２は、それぞれ片面がミラーコーティングされた利得媒質２１と過飽和吸収体２２とが積層されて構成され、平面を有する構成となっている。
【００９７】
したがって、発光体１とピコ秒発生共振器２とは互いの面を接して配置することができる。これにより、例えば、複数のＶＣＳＥＬ素子１０が形成された半導体基板（基板１１が分断される前の状態である基板）の裏面側に、それぞれミラーコーティングされた利得媒質２１と過飽和吸収体２２とを積層するといった積層プロセスにより積層体を製造し、これを分断して、複数のＶＣＳＥＬ素子１０を有するレーザ光源４を一括して複数製造することができる。
このように量産が可能となり、レーザ光源のコストを大幅に下げることができる。
【００９８】
（制御部）
制御部３は、発光体１に設けられる複数のＶＣＳＥＬ素子１０それぞれの駆動を独立して制御し、各ＶＣＳＥＬ素子１０からの励起光の出射のタイミングを制御する。これにより、複数のＶＣＳＥＬ素子１０それぞれから出射される励起光に基づく、レーザ光源４から加工対象物８に対して照射される複数のパルスレーザ光の発振のタイミングがパルスレーザ光毎に個別に制御可能となる。
【００９９】
［加工方法］
図４は、４つのＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光に基づいてレーザ加工機１００から発振されるパルスレーザ光４１、４２、６３、６４の発振タイミングを示す図である。
【０１００】
図４において、上から順に、ＶＣＳＥＬ素子１０ａから出射される励起光９ａに基づいて発振されるパルスレーザ光４１、ＶＣＳＥＬ素子１０ｂから出射される励起光９ｂに基づいて発振されるパルスレーザ光４２、ＶＣＳＥＬ素子１０ｃから出射される励起光９ｃに基づいて発振されるパルスレーザ光６３、ＶＣＳＥＬ素子１０ｄから出射される励起光９ｄに基づいて発振されるパルスレーザ光６４の照射タイミングを示す。
【０１０１】
図４に示すように、隣り合うＶＣＳＥＬ素子１０に基づいて発振されるパルスレーザ光の照射タイミングが異なっている。より具体的には、パルス周期の半周期分ずれて照射されるように、制御部３によって各ＶＣＳＥＬ素子１０の励起光９の出射タイミングが制御される。
【０１０２】
このように隣り合うパルスレーザ光の照射タイミングが異なるように制御して加工対象物の加工を行うことにより、熱による影響を低減させることができ、高品質の加工を行うことができる。
【０１０３】
レーザ加工において、パルス幅の短い、すなわち照射時間の短いピコ秒パルスレーザ光を用いることにより、熱による影響が低減された非熱加工が可能となる。しかしながら、ＶＣＳＥＬ素子１０を挟ピッチで配置し、例えば隣り合うパルスレーザ光の照射タイミングを同時にして加工を行った場合、熱的な影響をうけて、加工モードが非熱加工から熱加工に変わる場合がある。
【０１０４】
本実施形態においては、隣り合うパルスレーザ光の照射タイミングが異なるように制御され、例えば図４に示すように、隣り合うパルスレーザ光の照射が交互に行われるよう制御されるので、熱蓄積による影響が低減し、非熱加工とすることができる。したがって、高品質のレーザ加工が可能となる。
【０１０５】
ＶＣＳＥＬ素子１０ａに基づくパルスレーザ光４１の照射において、熱が加工対象物８の照射領域にとどまる時間をｔとする。熱影響を低減するには、ＶＣＳＥＬ素子１０ａの隣のＶＣＳＥＬ素子１０ｂに基づくパルスレーザ光４２の照射の開始を、パルスレーザ光４１の照射時間から時間ｔよりも長く経過した時間に設定する必要がある。
【０１０６】
時間ｔは加工対象物の材料によって異なり、レーザ光源４におけるパルスレーザ光の繰り返し周波数は、時間ｔに基づいて設定される。繰り返し周波数を１／ｔとする。
【０１０７】
図４に示す例では、各パルスレーザ光４１、４２、６３、６４を５ｋＨｚ駆動とし、パルス周期を２００μｓとしている。隣り合うパルスレーザ光の照射タイミングは、パルス周期の半周期分の１００μｓずれるよう制御される。例えばＶＣＳＥＬ素子１０ｂに基づくパルスレーザ光４２の照射開始は、その隣に位置するＶＣＳＥＬ素子１０ａに基づくパルスレーザ光４１の照射開始から１００μｓ遅延又は先行する。
【０１０８】
このように、隣り合うパルスレーザ光の照射タイミングをずらして加工を行うことにより、熱蓄積が生じにくく、熱蓄積で生じる加工物の熱ダメージを低減することができる。
【０１０９】
本実施形態においては、４つのＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄが１次元配列された構成を例にあげて説明したが、複数のＶＣＳＥＬ素子１０を二次元配列してなるレーザ光源の場合、上述のような熱による影響を抑制するために、照射時に近く隣り合うパルスレーザ光の数が少なくなるようにＶＣＳＥＬ素子を配置することが好ましい。
【０１１０】
図５は複数のＶＣＳＥＬ素子１０を配列してなるレーザ光源から発振されるパルスレーザ光の照射スポット４０の位置を説明する図である。
図５（Ａ）は、ＶＣＳＥＬ素子１０をアレイ状に配列した場合を示し、図５（Ｂ）はＶＣＳＥＬ素子１０を千鳥状に配列した場合を示す。
【０１１１】
図５（Ｂ）に示す配置例では、１つの照射スポット（以下、中央の照射スポット４０と称する。）と、その周りを囲んで位置する６つの照射スポット４０との距離はいずれも等間隔となっており、中央の照射スポットと近く隣り合う照射スポット４０の数は６つとなる。
【０１１２】
これに対し、図５（Ａ）に示す配置例では、１つの照射スポット４０（以下、中央の照射スポット４０と称する。）の周りを囲む８つの照射スポット４０のうち、図面上、上下方向及び左右方向で中央の照射スポット４０と隣り合う４つの照射スポット４０は、他の斜め方向で隣り合う４つの照射スポット４０よりも中央の照射スポット４０により近く位置する。したがって、中央の照射スポットと近く隣り合う照射スポット４０の数は４つとなる。
【０１１３】
このように、中央の照射スポット４０からみて、図５（Ｂ）に示す配置例は、図５（Ａ）に示す配置例よりも、近く隣り合う照射スポットの数が多くなっているため、上述のような熱による影響を受けやすい。そのため、熱による影響を減少させて熱加工をするには、加工スピードを落とす等、加工に係る設計事項の制限が多くなる。
【０１１４】
これに対し、図５（Ａ）に示す配置例は、図５（Ｂ）に示す配置例よりも近く隣り合う照射スポットの数が少ないため、加工に係る設計事項を広くすることができる。
従って、複数のＶＣＳＥＬ素子を配列する場合、近く隣り合う照射スポット数が少なくなる図５（Ａ）に示すアレイ状の配置とすることが好ましい。
【０１１５】
図６は、複数のＶＣＳＥＬ素子１０を二次元配列してなるレーザ光源を用いる場合のパルスレーザ光の照射スポット４０の一例を説明するものである。
図６（Ａ）は、全ＶＣＳＥＬ素子１０から励起光を同時に出射させて、レーザ光源を移動させた場合の照射スポット４０の位置を示す。
図６（Ｂ）は、ＶＣＳＥＬ素子１０からの励起光の出射を個別に制御して、レーザ光源を移動させた場合の照射スポット４０の位置を示す。
尚、レーザ光源を移動させてパルスレーザ光を照射させてもよいし、レーザ光源を固定し、加工対象物を移動させてパルスレーザ光が照射させてもよい。
【０１１６】
図６（Ａ）に示すように、レーザ光源を移動、例えば同一平面上で回転するように走査させることにより、隣り合う照射スポット４０の間を埋めるようにパルスレーザ光を照射することができ、高速加工が可能となる。
【０１１７】
また、図６（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬ素子１０を独立して制御部３によって駆動することにより、加工対象物に対するパルスレーザ光の照射範囲を規定することができ、所望の形状の加工領域で加工対象物を加工できる。このように、ＶＣＳＥＬ素子１０を独立して駆動することによって加工領域の制御が可能となる。図１０（Ｂ）に示す例では、鎖線で囲んだほぼ矩形状の加工領域となる。
【０１１８】
本実施形態のレーザ加工機１００を用いて、吸収波長の異なる複数の材料が積層されてなる加工対象物を一括して加工することができる。吸収波長が異なる場合、それぞれの材料に適した加工波長が異なる場合がある。本実施形態のレーザ加工機１００には波長変換層６と透明部材７が設けられているので、波長の異なるパルスレーザ光を、焦点距離を異ならせて、加工対象物８に照射することができるので、一括加工が可能となる。
【０１１９】
例えば、図１に示すように、加工対象物８が、吸収波長の異なる複数の材料からなる４つの層８１１〜８１４が厚み方向に積層されて構成されるとする。層８１１と層８１２は、その吸収波長と同じ又は近い第１の波長を加工波長として加工される材料から構成される。層８１３と層８１４は、その吸収波長と同じ又は近い第２の波長を加工波長として加工される材料から構成される。第１の加工波長と第２の加工波長とは異なる波長である。
【０１２０】
本実施形態において、波長変換層６とテーパ状の透明部材７を設けることにより、パルスレーザ光４１は層８１１の表面を焦点位置８１として照射され、層８１１に対する加工が行われる。パルスレーザ光４２は層８１１に接する層８１２の表面上の位置８２を焦点位置として照射され、層８１２に対する加工が行われる。
これにより、層８１１及び層８１２は、それぞれ、その材料の加工に適した第１の波長のパルスレーザ光４１及び４２により、効率よく加工される。
【０１２１】
パルスレーザ光６３は層８１２に接する層８１３の表面の位置８３を焦点位置として照射され、層８１３に対する加工が行われる。パルスレーザ光６４は層８１３に接する層８１４の表面の位置８４を焦点位置として照射され、層８１４に対する加工が行われる。
これにより、層８１３及び層８１４は、それぞれ、その材料の加工に適した第２の波長のパルスレーザ光６３及び６４により、効率よく加工される。
このように、加工対象の材料それぞれの加工に適したパルスレーザ光を用いることにより、効率の良い加工を行うことができる。
【０１２２】
以上のように、波長変換層６とテーパ状の透明部材７が設けられたレーザ加工機１００を用いて、異なる焦点位置で、異なる波長のパルスレーザ光を、一括して、加工対象物８に照射することができる。これにより、効率よい加工を行うことができ、高品質加工を高速で実行することができる。
【０１２３】
また、透明部材７を備えない、レーザ光源４と、光学系５と、波長変換層６とを備えるレーザ加工機としてもよい。
このようなレーザ加工機により、相互に波長が異なる複数のパルスレーザ光を加工対象物に照射して加工することができる。これにより、加工波長の異なる複数の材料からなる加工対象物の各材料を一括して加工することができる。
【０１２４】
また、波長変換層６を備えない、レーザ光源４と、光学系５と、部位によって厚みが異なる透明部材７とを備える図７に示すレーザ加工機を用いて、複数のパルスレーザ光の焦点距離を異ならせて、加工対象物に照射して加工を行うことができる。
【０１２５】
図７は、レーザ光源４と、光学系５と、テーパ状の透明部材７とを備えたレーザ加工機６００の模式断面図である。
図８は、レーザ加工機６００を用いて加工される加工対象物８の一例であり、加工対象物８の模式断面図である。
【０１２６】
図７に示すように、テーパ状の透明部材７を設けることにより、レーザ光源４から焦点位置８１〜８４までの焦点距離を、パルスレーザ光４１〜４４毎に異ならせることができる。尚、レーザ加工機６００には波長変換層６を設けていないので、パルスレーザ光４１〜４４はいずれも同じ波長を有する。
【０１２７】
テーパ状の透明部材７を用い、各パルスレーザ光４１〜４４の焦点距離を異ならせて加工対象物８を加工することにより、厚みが厚い加工対象物の穴あけ加工、溝加工、切断加工を容易に行うことができる。
例えば、１つのパルスレーザ光を用いて加工を行った場合、当該パルスレーザ光を発振するレーザ光源を移動させて焦点距離を異なせて複数回走査させて加工することが考えられるが、この方法では焦点距離を変えて走査しなければならず、時間がかかってしまう。
これに対し、レーザ加工機６００では、テーパ状の透明部材７を設けることにより、複数のパルスレーザ光の焦点距離を異ならせて一括して加工対象物８を加工することができるので、加工の高速化が可能となる。
【０１２８】
また、テーパ状の透明部材７を用い、各パルスレーザ光４１〜４４の焦点距離を異ならせることにより、例えば、図８に示すように、加工表面がテーパ面を有する加工対象物８を、焦点距離が短いパルスレーザ光４１を先頭にして走査して、深さ方向の違う加工を連続的に実行することができ、効率の良い加工を行うことができる。
透明部材７は、加工対象物８の加工表面形状にあわせて部位毎に厚みを異ならせてもよい。
【０１２９】
パルスレーザ光の繰り返し周波数は、例えば５０ｋＨｚ以下とすることが好ましく、１０ｋＨｚ以下とすることが更に好ましい。また、パルスレーザ光のパワーは、１Ｊ／ｃｍ２以下とすることが好ましく、０．５Ｊ／ｃｍ２とすることが更に好ましい。これにより、熱加工の発生が抑制され、高品質の加工が可能となる。
【０１３０】
上述のように、ピコ秒パルスレーザ光のように超短波パルスレーザ光を用いることにより、加工対象物の熱溶融領域を小さくすることができ、非熱加工が可能となる。
しかしながら、非熱加工となるか熱加工となるかはパルスレーザ光の繰り返し周波数とパルスレーザ光のパワーにも依存するため、加工の高速化のために繰り返し周波数を高くすると熱の蓄積によって熱加工となり、また、パワーを高くすると超短波パルスであっても熱加工となる。
そこで、熱加工の発生が抑制されるように、繰り返し周波数及びパワーを上記のように設定することが好ましい。尚、ここであげたパルスレーザ光の繰り返し周波数及びパワーの数値は一例であり、加工対象の材料毎に数値は異なり、あげた数値に限定されるものではない。
【０１３１】
本実施形態では、同一基板上に複数のＶＣＳＥＬ素子１０が形成された発光体１を励起光源とするレーザ光源４を用いることにより、レーザ光源４から発振するパルスレーザ光の照射位置精度を高精度のものとすることができる。
【０１３２】
図１３（Ａ）は本実施形態のレーザ光源４から発振されるパルスレーザ光４１〜４４の照射位置を説明する模式図である。図１３（Ｂ）は比較例としてのレーザ光源群７０４から発振されるパルスレーザ光９１の照射位置を説明する模式図である。尚、図１３においては、光学系の図示を省略している。
【０１３３】
図１３（Ｂ）に示す例において、レーザ光源群７０４は、個々に独立した複数のシングルビームマイクロチップレーザ光源９０が例えば５つ一次元配列されて構成される。各シングルビームマイクロチップレーザ光源９０からは、１つのパルスレーザ光９１が発振される。
【０１３４】
図１３（Ｂ）に示すように、複数のシングルビームマイクロチップレーザ光源９０を配列してレーザ光源群７０４を構成する場合、例えばシングルビームマイクロチップレーザ光源９０の配列ピッチｂを等間隔にすることができずピッチずれが生じる場合がある。このような場合、複数のパルスレーザ光９１の照射位置９２が所定の間隔ｃとすることができず、安定した加工精度のレーザ加工機を得ることが難しい。
【０１３５】
また、図１３（Ｂ）に示すように、シングルビームマイクロチップレーザ光源９０が正常位置から傾いて配置され、本来、レーザ光源群７０４から複数のパルスレーザ光９１が平行に発振されるべきところ、平行に発振されない場合がある。このような場合、照射位置９２を等間隔にすることができないうえ、加工位置とレーザ光源群７０４との距離が長くなるほど、パルスレーザ光９１の照射位置９２のずれが大きく生じてしまい、加工精度を安定したものとすることが難しい。
【０１３６】
これに対し、本実施形態においては、図１３（Ａ）に示すように、発光体１とピコ秒発生共振器２が積層されてレーザ光源４が構成される。
発光体１は、同一基板１１上にフォトリソグラフィ技術を用いて励起光を出射するＶＣＳＥＬ素子１０が１μｍ以下の位置精度で複数形成されて構成され、ＶＣＳＥＬ素子１０の配置ピッチは等間隔となっている。
ピコ秒発生共振器２は、互いに向かい合う面が平行となる直方体形状となるように、それぞれ高精度に研磨された利得媒質２１と過飽和吸収体２２とが積層されて構成される。
このような互いの平面同士が接して積層される発光体１とピコ秒発生共振器２とによって、レーザ光源４から発振されるパルスレーザ光の方向は決定され、個々のＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光に基づいて発振されるパルスレーザ光の出射方向を互いに平行とすることができる。
【０１３７】
従って、図１３（Ａ）に示すように、レーザ光源４から発振される複数のパルスレーザ光４１〜４４の平行性が保持され、パルスレーザ光の照射位置の間隔ａを等間隔とすることができ、パルスレーザ光の照射位置精度が高精度のレーザ光源４を得ることができる。
そして、このようなレーザ光源を用いてレーザ加工機を構成することにより、高精度のレーザ加工が可能なレーザ加工機を得ることができる。
【０１３８】
また、本実施形態のレーザ光源は複数のパルスレーザ光を発振可能に構成されているので、１つのレーザ光源から発振するレーザ光を分岐して複数のレーザ光とするための光学系が不要となるので、レーザ加工機を小型化することができ、レーザ加工機の構成を単純にすることができる。また、１つのレーザ光源で複数のパルスレーザ光を得ることができるので、１ビームを発振するレーザ光源を複数設ける必要がなく、低コスト化することができる。
【０１３９】
また、上述したように、フォトリソグラフィ技術を用いて複数のＶＣＳＥＬ素子を形成しているので、高精度な配列ピッチでＶＣＳＥＬ素子を形成することができる。したがって、レーザ光源４から発振されるパルスレーザ光の照射精度も高いため、レーザ加工機へのレーザ光源４の実装及び調整が容易となる。
【０１４０】
また、レーザ光源４の一部を構成する励起光源にＶＣＳＥＬ素子を用いることにより、レーザ光源を小型化することができる。すなわち、ＶＣＳＥＬ素子から出射される光は円形ビームであるため、ビーム成形をするための光学系が不要となり、小型化することができる。
【０１４１】
また、上述したように、同一基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて複数のＶＣＳＥＬ素子を形成したものを分断して発光体を一括して複数製造することができる。
また、上述したように、複数のＶＣＳＥＬ素子１０が形成された基板１１の裏面側に、それぞれミラーコーティングされた利得媒質２１と過飽和吸収体２２とを積層した積層体を製造し、これを分断することにより、複数のレーザ光源４を一括して製造することもできる。
これにより、異なるレーザ光源間でパルスレーザ光の照射精度のばらつきのないレーザ光源を安定して得ることができる。
そして、このようなレーザ光源を用いてレーザ加工機を構成することにより、異なるレーザ加工機間で加工精度のばらつきのないレーザ加工機を安定して得ることができる。
【０１４２】
また、レーザ光源４において、発光体１とピコ秒発生共振器２とは接して構成されているので、レーザ光源４を小型化することができる。
【０１４３】
レーザ光源４の構成は上述にあげた構成に限定されず、例えば以下の第２〜第５の実施形態に示す構成としてもよい。以下の各実施形態に示すレーザ光源も、ピコ秒領域（１ｐｓ〜１０００ｐｓ）のパルス幅のパルスレーザ光を複数出射するレーザ発振器である。
以下の実施形態では、上述のレーザ光源と相違する構成を中心に説明する。
【０１４４】
＜第２の実施形態＞
図９は、本技術に係るレーザ加工機に用いられるレーザ光源２０４の模式断面図である。
図９に示すように、レーザ光源２０４は、発光体２０１と、ピコ秒発生共振器２と、制御部３（図示せず）と、を備える。
【０１４５】
本実施形態における発光体２０１は、第１の実施形態における発光体１と比較して、ＶＣＳＥＬ素子１０の各層を支持する基板の形状が異なる点でのみ相違する。
【０１４６】
本実施形態における発光体２０１の一部を構成する基板２１１は、互いに対向する一方の面２１１ａと他方の面２１１ｂとを有する。
４つのＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄは基板２１１を共有して形成されている。発光体２０１は、同一基板２１１の一方の面２１１ａ上に複数のＶＣＳＥＬ素子１０が設けられた構成を有する。
【０１４７】
励起光が出射される他方の面２１１ｂは、各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄに対応した複数（本実施形態では４つ）の集光レンズ２６ａ〜２６ｄが一次元配列で配置されたレンズアレイ形状を有する。
【０１４８】
尚、本実施形態では、４つの集光レンズそれぞれに２６ａ〜２６ｄの符号を付したが、特に区別する必要がない場合は、集光レンズ２６として説明する。
【０１４９】
発光体２０１は、基板２１１の他方の面２１１ｂがピコ秒発生共振器２と接するように配置される。発光体２０１とピコ秒発生共振器２とは、図示しない筐体によって双方が接するように固定される。
【０１５０】
集光レンズ２６ａは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ａから出射した励起光を集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ２６ｂは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｂから出射した励起光を集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ２６ｃは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｃから出射した励起光を集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ２６ｄは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｄから出射した励起光を、集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
【０１５１】
このように、集光レンズアレイ形状を有する他方の面２１１ｂを備える基板２１１は、集光部材に相当し、発光体２０１は、光学部材としての集光部材を有する光学部材付きの発光体である。
【０１５２】
本実施形態では、複数のＶＣＳＥＬ素子が一次元配列されている例をあげているので、基板２１１の他方の面２１１ｂは一次元配列のレンズアレイ形状をとる。ＶＣＳＥＬ素子が二次元配列される場合は、集光レンズは各ＶＣＳＥＬ素子に対応して配置されるので、他方の面は二次元配列の集光レンズアレイ形状を有することになる。
【０１５３】
このように、集光部材を設けることにより、ピコ秒発生共振器２へ出射される励起光を、ピコ秒発生共振器２で効率のよい発振特性が得られるような集光径の励起光とすることができる。
本実施形態においては、集光レンズ２６ａ〜２６ｄによってピコ秒発生共振器２へ出射される励起光の集光径を、利得媒質２１に用いられるＹｄ：ＹＡＧにおいてパルスレーザ光が発振しやすい１００μｍとしている。これにより、効率のよい発振特性のレーザ光源を得ることができる。
この集光部材を設けることによる効果は、以下の第３〜第５の実施形態においても同様である。
【０１５４】
また、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ素子は、基板の裏面側から励起光が出射されるボトムエミッション型を用いているので、ＶＣＳＥＬ素子を支持する基板をレンズアレイ形状に成型するだけで、集光機能も有する発光体とすることができ、レーザ光源の小型化が可能となる。
【０１５５】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、ＶＣＳＥＬ素子を支持する基板の他方の面を集光レンズアレイ形状としたが、図１０に示す本実施形態のように、基板の他方の面を集光レンズアレイ形状とせず、ＶＣＳＥＬ素子を支持する基板とは別の部材からなる集光レンズアレイ基板を別途設ける構成としてもよい。
【０１５６】
図１０は、本技術に係るレーザ加工機に用いられるレーザ光源３０４の模式断面図である。
図１０に示すように、レーザ光源３０４は、発光体３０１と、ピコ秒発生共振器２と、制御部３（図示せず）と、を備える。
【０１５７】
発光体３０１は、基板１１を共有して形成される複数のＶＣＳＥＬ素子１０と、基板１１の他方の面１１ｂに接して配置された集光部材としての集光レンズアレイ基板３８と、を有する。
発光体３０１は、光学部材としての集光部材を有する光学部材付きの発光体である。
【０１５８】
集光レンズアレイ基板３８と基板１１とは接合されていても良いし、図示しない筐体によって双方が接するように固定されてもよい。
発光体３０１の集光レンズアレイ基板３８とピコ秒発生共振器２とは図示しない筐体によって双方が接するように固定される。
【０１５９】
発光体３０１は、各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄに対応した複数（本実施形態では４つ）の集光レンズ３６が一次元配列で配置された集光レンズアレイ形状を有する。
【０１６０】
このように、外付けの集光レンズアレイ基板３８を設けてもよい。
【０１６１】
＜第４の実施形態＞
第２及び第３の実施形態では、集光部材を設ける例をあげたが、集光部材に加え、ＶＣＳＥＬ素子１０から出射される励起光をコリメートするコリメート部材を更に設ける構成としてもよい。
【０１６２】
図１１は、本技術に係るレーザ加工機に用いられるレーザ光源４０４の模式断面図である。
図１１に示すように、レーザ光源４０４は、発光体４０１と、ピコ秒発生共振器２と、制御部３（図示せず）と、を備える。
【０１６３】
発光体４０１は、基板４１１を共有して形成された複数のＶＣＳＥＬ素子１０と、集光レンズアレイ基板４８と、を有する。
【０１６４】
基板４１１は、互いに対向する一方の面４１１ａと他方の面４１１ｂとを有する。
一方の面４１１ａ上に複数のＶＣＳＥＬ素子１０が設けられる。
励起光が出射される他方の面４１１ｂは、各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄに対応した複数（本実施形態では４つ）のコリメートレンズ４７ａ〜４７ｄが一次元配列で配置されたコリメートレンズアレイ形状を有する。
【０１６５】
コリメートレンズ４７ａは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ａから出射された励起光をコリメートし、コリメートレンズアレイ基板４０２に対して出射する。同様に、コリメートレンズ４７ｂは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｂから出射された励起光を、コリメートレンズ４７ｃは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｃから出射された励起光を、コリメートレンズ４７ｄは対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｄから出射された励起光を、コリメートし、集光レンズアレイ基板４８へ出射する。
このように、基板４１１はコリメート部材に相当する。
【０１６６】
尚、本実施形態では、４つのコリメータレンズそれぞれに４７ａ〜４７ｄの符号を付したが、特に区別する必要がない場合は、コリメートレンズ４７として説明する。
【０１６７】
集光部材に相当する集光レンズアレイ基板４８は、基板４１１の他方の面４１１ｂに接して配置される。
集光レンズアレイ基板４８は、各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄに対応した複数（本実施形態では４つ）の集光レンズ４６ａ〜４６ｄが一次元配列で配置された集光レンズアレイ形状を有する。各集光レンズ４６ａ〜４６ｄと、各コリメートレンズ４７ａ〜４７ｄとは、互いに対応して重なり合うようにして配置される。
【０１６８】
集光レンズ４６ａは、対応するＶＣＳＥＬ素子１０ａから出射され、コリメートレンズ４７ａによりコリメートされた光を集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ４６ｂは、対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｂから出射され、コリメートレンズ４７ｂによりコリメートされた光を、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ４６ｃは、対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｃから出射され、コリメートレンズ４７ｃによりコリメートされた光を、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
集光レンズ４６ｄは、対応するＶＣＳＥＬ素子１０ｄから出射され、コリメートレンズ４７ｄによりコリメートされた光を集光し、ピコ秒発生共振器２に対して出射する。
【０１６９】
集光レンズアレイ基板４８は、基板４１１とピコ秒発生共振器２との間に配置される。集光レンズアレイ基板４８はピコ秒発生共振器２と接合又は筐体によって互いに接して位置するように固定される。集光レンズアレイ基板４８と発光体４０１とは接して筐体によって固定される。
【０１７０】
発光体４０１は、光学部材としての集光部材及びコリメート部材を有する光学部材付きの発光体である。
【０１７１】
このように、コリメート部材を設けることにより、励起光に含まれていた、利得媒質におけるパルスレーザ光の発振に寄与しない収束光や発散光がなくなり、効率よくパルスレーザ光が発振される。すなわち、利得媒質に吸収された収束光や発散光は熱に変換され、パルスレーザ光の発振を妨げるが、励起光をコリメートすることにより、効率よくパルスレーザ光が発振される。
【０１７２】
＜第５の実施形態＞
第４の実施形態では、ＶＣＳＥＬ素子１０を支持する基板の他方の面をコリメートレンズアレイ形状としたが、図１２に示す本実施形態のように、基板の他方の面をレンズアレイ形状とせず、ＶＣＳＥＬ素子１０を支持する基板とは別の部材からなるコリメートレンズアレイ基板を別途設ける構成としてもよい。
【０１７３】
図１２は、本技術に係るレーザ加工機に用いられるレーザ光源５０４の模式断面図である。
図１２に示すように、レーザ光源５０４は、発光体５０１と、ピコ秒発生共振器２と、制御部３（図示せず）と、を備える。
【０１７４】
発光体５０１は、基板１１を共有して形成された複数のＶＣＳＥＬ素子１０と、コリメート部材であるコリメートレンズアレイ基板５９と、集光部材である集光レンズアレイ基板４８と、を有する。
発光体５０１は、光学部材としての集光部材及びコリメート部材を有する光学部材付きの発光体である。
【０１７５】
コリメートレンズアレイ基板５９は、基板１１の他方の面１１ｂに接して配置される。コリメートレンズアレイ基板５９は、発光体５０１と接合又は筐体によって互いに接して位置するように固定される。
【０１７６】
コリメートレンズアレイ基板５９は、各ＶＣＳＥＬ素子１０ａ〜１０ｄに対応した複数（本実施形態では４つ）のコリメートレンズ５７が一次元配列で配置されたコリメートレンズアレイ形状を有する。
【０１７７】
このように、外付けのコリメートレンズアレイ基板５９としてもよい。
【０１７８】
＜第６の実施形態＞
図１４は、本実施形態におけるレーザ光源の模式断面図である。
レーザ光源のピコ秒発生共振器において、図１４に示すように、利得媒質２１と過飽和吸収体２２との間に誘電体多層膜２４を有する構成としてもよい。
【０１７９】
図１４に示すように、レーザ光源６０４は、発光体１と、ピコ秒発生共振器６０２と、制御部３（図示せず）と、を備える。
【０１８０】
共振器としてのピコ秒発生共振器６０２は、発光体１の基板１１の他方の面１１ｂと接して設けられる。ピコ秒発生共振器６０２は、発光体１から出射された励起光９の入射によりピコ領域のパルス幅の超短パルスレーザ光を発振する。
【０１８１】
ピコ秒発生共振器６０２は、利得媒質２１と、過飽和吸収体２２と、利得媒質２１と過飽和吸収体２２との間に配される誘電体多層膜２４と、一対の共振器ミラー２３ａ及び２３ｂと、を有する。
【０１８２】
誘電体多層膜２４は、励起光波長に対し９９％以上の反射率を有し、発振光波長（レーザ光波長）に対し９５％以上の透過率を有する機能を備えた膜である。
尚、誘電体多層膜２４の設計において、反射率、透過率ともに１００％に近いことがより好ましいが、後述する励起光の漏れによる誤作動の発生を抑制するために、発振光波長に対する透過率よりも、励起光波長に対し反射率が高いことを優先することが好ましい。
【０１８３】
誘電体多層膜２４を設けることにより、利得媒質２１を通って誘電体多層膜２４に入射した励起光は、誘電体多層膜２４で反射して利得媒質２１に再び入射することになるので、利得媒質２１は、その厚み方向で往復する励起光を吸収することになる。したがって、誘電体多層膜２４を設けることにより、利得媒質２１の厚みを薄くすることができ、材料のコストダウンが可能となる。
【０１８４】
更に、レーザ光源６０４から発振されるパルスレーザ光のパルス幅は、共振器長（一対の共振器ミラー２３ａ、２３ｂ間距離）に依存するので、利得媒質２１の厚みを薄くすることで、より短パルス化することができる。
【０１８５】
ここで、励起光が利得媒質２１で十分に吸収されない場合、過飽和吸収体２２に励起光が入射し、過飽和吸収体２２のＱスイッチの誤作動の原因となる。
これに対し、本実施形態では、誘電体多層膜２４を設けているので、過飽和吸収体２２への励起光の漏れを抑制することができ、Ｑスイッチの誤作動の発生を抑制することができる。したがって、安定した動作特性のレーザ光源６０４を得ることができる。
【０１８６】
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１８７】
例えば、上述の実施形態においては、複数のＶＣＳＥＬ素子が設けられた発光体を有するレーザ光源を例にあげたが、１つのＶＣＳＥＬ素子が設けられた発光体を有するレーザ光源としてもよい。
【０１８８】
また、光学部材付きの発光体の実施形態において、ＶＣＳＥＬ素子毎に集光レンズやコリメートレンズを１対１の関係で設ける例をあげたが、複数のＶＣＳＥＬ素子に対して１つの集光レンズやコリメートレンズを設ける構成としてもよい。
【０１８９】
また、レーザ加工機において、波長変換層の配置の有無を選択可能に構成してもよいし、波長変換層を交換可能に構成してもよい。また、レーザ光源から発振される複数のパルスレーザ光のうち波長変換したい箇所のパルスレーザ光を選択できるように、レーザ光源に対しての波長変換層の配置位置を任意に設定できるようにしてもよい。
これにより、加工対象物に適した加工を行うことができる。
【０１９０】
レーザ加工機において、透明部材の配置の有無を選択可能に構成してもよいし、部位によって厚みが異なる透明部材を交換可能に構成してもよい。
これにより、加工対象物に適した加工を行うことができる。
【０１９１】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
【０１９２】
（１）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と
を具備するレーザ加工機。
【０１９３】
（２）
上記（１）に記載のレーザ加工機であって、
上記発光体は、複数の上記垂直共振器型面発光レーザ素子を有する
レーザ加工機。
【０１９４】
（３）
上記（１）又は（２）に記載のレーザ加工機であって、
上記共振器は、上記励起光により励起されてレーザ光を発振する利得媒質層と、過飽和吸収体と、上記利得媒質層と上記過飽和吸収体とを挟持する一対のミラーと、を有する
レーザ加工機。
【０１９５】
（４）
上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層
を更に具備するレーザ加工機。
【０１９６】
（５）
上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材
を更に具備するレーザ加工機。
【０１９７】
（６）
上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記発光体は、上記励起光を集光して上記共振器に対して出射する集光部材を有する
レーザ加工機。
【０１９８】
（７）
上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記発光体は、上記励起光をコリメートして出射するコリメート部材と、上記コリメート部材から出射された光を集光して上記共振器に出射する集光部材を有する
レーザ加工機。
【０１９９】
（８）
上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記レーザ光源からの上記パルスレーザ光の発振を制御する制御部
を更に具備するレーザ加工機。
【０２００】
（９）
上記（８）に記載のレーザ加工機であって、
上記制御部は、複数の上記垂直共振器型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく上記パルスレーザ光の出射を個別に制御する
レーザ加工機。
【０２０１】
（１０）
上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記利得媒質層は、Ｙｂ：ＹＡＧである
レーザ加工機。
【０２０２】
（１１）
上記（１）〜（１０）のいずれか１つに記載のレーザ加工機であって、
上記過飽和吸収体は、Ｃｒ：ＹＡＧである
レーザ加工機。
【０２０３】
（１２）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と
を具備するレーザ加工機を用いて、
隣り合う上記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づいて発振される上記パルスレーザ光をそれぞれの発振のタイミングを異ならせて照射して上記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【０２０４】
（１３）
上記（１２）に記載のレーザ加工方法であって、
隣り合う上記垂直共振型面発光レーザ素子それぞれから出射される励起光に基づく上記パルスレーザ光の発振のタイミングを、上記パルスレーザ光のパルス周期の半周期分ずらす
レーザ加工方法。
【０２０５】
（１４）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層と
を具備するレーザ加工機を用いて、
上記加工対象物に、上記共振器から出射され上記波長変換層を通過しないパルスレーザ光と、上記波長変換層を通過することにより波長変換されたパルスレーザ光を照射して上記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【０２０６】
（１５）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材と
を具備するレーザ加工機を用いて、
上記加工対象物に、上記透明部材によって形成される互いに焦点距離が異なる複数のパルスレーザ光を照射して、上記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【０２０７】
（１６）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射する複数のボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射により複数のパルスレーザ光を発振する共振器と、を有するレーザ光源と、
上記パルスレーザ光を縮小して加工対象物へ照射する光学系と、
上記レーザ光源と上記光学系との間に設けられた波長変換層と、
上記光学系と上記加工対象物との間に設けられた厚みが部位によって異なる透明部材と
を具備するレーザ加工機を用いて、
加工波長が互いに異なる第１の加工波長で加工される第１の材料と第２の加工波長で加工される第２の材料とが積層されてなる上記加工対象物に、上記共振器から出射され上記波長変換層を通過しない第１の加工波長の第１のパルレーザ光と、上記波長変換層を通過することにより第２の加工波長に変換された第２のパルスレーザ光を、上記第１の材料に上記第１のパルスレーザ光の焦点位置が、上記第２の材料に上記第２のパルスレーザ光の焦点位置がくるように上記透明部材によって焦点距離を異ならせて照射し、上記加工対象物を加工する
レーザ加工方法。
【０２０８】
（１７）
基板と、上記基板の一方の面上に設けられ、上記基板の他方の面側から励起光を出射するボトムエミッション型の垂直共振器型面発光レーザ素子とを有する発光体と、
上記基板の他方の面側に上記発光体と接して配置される、上記励起光の入射によりパルスレーザ光を発振する共振器と
を具備するレーザ光源。
【符号の説明】
【０２０９】
１、２０１、３０１、４０１、５０１…発光体
２、６０２…ピコ秒発生共振器（共振器）
３…制御部
４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４…レーザ光源
５…光学系
６…波長変換層
７…厚みが部位によって異なる透明部材
８…加工対象物
９、９ａ〜９ｄ…励起光
１０、１０ａ〜１０ｄ…ＶＣＳＥＬ素子（垂直共振器型面発光レーザ素子）
１１…基板
１１ａ…一方の面
１１ｂ…他方の面
２１…利得媒質層
２２…過飽和吸収体
２３ａ、２３ｂ…共振器ミラー（ミラー）
３８、４８…集光レンズアレイ基板（集光部材）
４１〜４４、６３、６４…パルスレーザ光
５９…コリメートレンズアレイ基板（コリメート部材）
１００、６００…レーザ加工機
２１１…基板（集光部材）
２１１ａ…一方の面
２１１ｂ…他方の面
４１１…基板（コリメート部材）
４１１ａ…一方の面
４１１ｂ…他方の面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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