光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置和激光照射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及根據(jù)在空間光調(diào)制器的多個像素中所呈現(xiàn)的調(diào)制圖案來控制激光向 聚光點的聚光照射的光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置、W及使用該激光照射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在玻璃內(nèi)部=維制作波導(dǎo)、光分歧器、方向性禪合器等的光集成電路的研 究盛行。作為該樣的光集成電路的制作方法之一，有使用飛秒激光的方法。在該方法中，例 如，在飛秒激光的聚光點由雙光子吸收等來誘發(fā)沖擊，由此，能夠進(jìn)行使玻璃的折射率局部 變化的加工。另外，該樣的激光向照射對象物的聚光照射，除了光集成電路的制作W外，還 廣泛使用在各種的激光加工裝置或者觀察激光的散射、反射的激光顯微鏡等中（例如，參 照專利文獻(xiàn)1?3、非專利文獻(xiàn)1?6)。
[0003] 該里，在使用從激光光源出射的1條激光束來進(jìn)行復(fù)雜的=維構(gòu)造的加工等的激 光照射的情況下，存在該加工工序中需要極長的時間的問題。作為該情況下的加工時間的 縮短方法，考慮進(jìn)行利用多個聚光點的多點同時加工的方法。實現(xiàn)該樣的方法的最簡單的 結(jié)構(gòu)是使用從多個激光光源提供的多條激光束的結(jié)構(gòu)。然而，該樣的結(jié)構(gòu)，若考慮到準(zhǔn)備多 個激光光源的成本、設(shè)置空間等，則是不現(xiàn)實的。
[0004] 相對于此，研究了使用相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器（SLM: Spatial Li曲t Modulator) W及由數(shù)值計算求得的全息圖（CGH:Computer Generated Hologram)來實現(xiàn)多 點同時加工的方法。若將激光輸入至呈現(xiàn)有CGH的空間光調(diào)制器，則根據(jù)CGH的調(diào)制圖案 來調(diào)制輸入光的相位。然后，若由傅里葉變換透鏡使從光調(diào)制器輸出的調(diào)制激光的波陣面 聚光，則能夠由1條激光束制作出多個聚光點，使利用多點同時照射的同時加工、同時觀察 等激光操作成為可能。
[0005] 在使用了空間光調(diào)制器的在照射對象物（加工對象物）的內(nèi)部的多點同時加工 中，能夠在相對于光軸垂直的一個面內(nèi)使激光聚光于任意位置。另外，在該樣的多點同時加 工中，通過使用在空間光調(diào)制器中呈現(xiàn)具有透鏡效果的菲涅耳透鏡圖案等的方法，從而也 可W使激光聚光于也包含在光軸方向上的=維的任意位置。
[0006] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0007] [專利文獻(xiàn)]
[000引[專利文獻(xiàn)1]日本特開2010-058128號公報
[0009] [專利文獻(xiàn)2]日本特開2010-075997號公報
[0010] [專利文獻(xiàn)3]日本專利第4300101號公報
[0011] [非專利文獻(xiàn)]
[001引 [非專利文獻(xiàn) 1] J. Bengtsson, "Kinoform design with an optimal-rotation-angle method", Appl. Opt. Vol. 33No. 29(1994)pp. 6879-6884 [001 引 [非專利文獻(xiàn) 2] J. Bengtsson, "Desi即 of fan-out kinoforms in the entire scalar diffraction regime with an optimal-rotation-angle method",Appl.Opt. Vol. 36No. 32(1997)pp. 8435-8444
[0014] [非專利文獻(xiàn) 3]N.化sWkawa et al.,叩base optimization of a kinoform by simulated annealing" , Appl. Opt. Vol. 33No. 5 (1994)卵.863-868
[0015] [非專利文獻(xiàn) 4]N.化sWkawa et al. , "Quantized phase optimization of two-dimensional Fourier kinoforms by a genetic algorithm", Opt.Lett. Vol. 20N〇. 7(1995)卵.752-754
[0016] [非專利文獻(xiàn) 5] C. Mauclair et al. , "Ultrafast laser writing of homogeneous longitudinal waveguides in glasses using dynamic wavefront correction", Opt. Exp. Vol. 16No. 8(2008)pp. 5481-5492
[0017] [非專利文獻(xiàn) 6]A. Jesacher et al. , "Parallel direct laser writing in three dimensions with spatially dependent aberration correction"，Opt.Exp. Vol. 18No. 20(2010)pp. 21090-21099
[001引[非專利文獻(xiàn)7]久保田廣、《光學(xué)》、巖波書店、1967年、pp. 128?131、pp. 300? 301
[0019] [非專利文獻(xiàn) 8]Y. Ogura et al. , "Wavelength-multiplexing diffractive phase elements ；design, fabrication, and performance evaluation"，J. Opt. Soc. Am. A Vol. 18No. 5(2001)pp. 1082-1092

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0021] 在上述的激光向照射對象物的聚光照射中，在激光從空間光調(diào)制器向照射對象物 的傳播路徑上存在像差物體的情況下，傳播的激光會受到像差的影響。例如，在由激光照射 進(jìn)行玻璃內(nèi)部的加工的情況下，在從物鏡出射的收斂光中，由于氣氛介質(zhì)即空氣與加工對 象物即玻璃介質(zhì)之間的折射率的差異，而產(chǎn)生焦點位置偏移（像差）。
[0022] 若發(fā)生該樣的像差，則激光的聚光點的形狀在光軸方向上延伸，聚光點的聚光密 度降低。在該情況下，會產(chǎn)生如下問題；在加工對象物時，為了使聚光點的激光強度到達(dá)加 工闊值，不得不提高入射激光強度，或者會由于聚光形狀擴展而無法進(jìn)行細(xì)微加工等。該樣 的像差的影響的問題不限于多點同時照射的情況，在將激光聚光照射于單個聚光點的情況 下也同樣會發(fā)生。
[0023] 本發(fā)明是為了解決上述問題點而完成的，其目的在于提供可W適當(dāng)控制聚光點的 激光的聚光狀態(tài)的光調(diào)制控制方法、光調(diào)制控制程序、光調(diào)制控制裝置W及使用其的激光 照射裝置。
[0024] 解決技術(shù)問題的手段
[0025] 為了達(dá)成該樣的目的，本發(fā)明所設(shè)及的光調(diào)制控制方法，其特征在于，（1)是使用 輸入激光，調(diào)制激光的相位并輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，通過 空間光調(diào)制器中所呈現(xiàn)的調(diào)制圖案來控制激光向所設(shè)定的聚光點的聚光照射的光調(diào)制控 制方法，其具備；（2)照射條件取得步驟，其取得激光向空間光調(diào)制器的入射圖案、位于激 光從空間光調(diào)制器向聚光點的傳播路徑上的第1傳播介質(zhì)的第1折射率ni、W及位于比第1 傳播介質(zhì)更靠聚光點側(cè)處的第2傳播介質(zhì)的與第1折射率不同的第2折射率n,作為激光的 照射條件；（3)聚光條件設(shè)定步驟，其設(shè)定聚光照射來自空間光調(diào)制器的激光的聚光點的 個數(shù)St (St是1 W上的整數(shù)）、W及關(guān)于S t個聚光點S各個的聚光位置、聚光強度作為激光 的聚光條件；(4)像差條件導(dǎo)出步驟，其導(dǎo)出在激光從空間光調(diào)制器向聚光點S的傳播中， 由折射率相互不同的第1傳播介質(zhì)和第2傳播介質(zhì)產(chǎn)生的像差條件；W及（5)調(diào)制圖案設(shè) 計步驟，其考慮由像差條件導(dǎo)出步驟導(dǎo)出的像差條件來設(shè)計空間光調(diào)制器中所呈現(xiàn)的調(diào)制 圖案，做調(diào)制圖案設(shè)計步驟通過假定在空間光調(diào)制器中二維排列的多個像素，著眼于多個 像素中所呈現(xiàn)的調(diào)制圖案的1個像素的相位值的變更對聚光點的激光的聚光狀態(tài)所造成 的影響，W使該聚光狀態(tài)接近于所期望的狀態(tài)的方式變更相位值，并針對調(diào)制圖案的全部 像素進(jìn)行該樣的相位值的變更操作，從而設(shè)計調(diào)制圖案，并且在評價聚光點的聚光狀態(tài)時， 針對光從空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案中的像素j向聚光點S的傳播，使用在傳播介質(zhì)為均質(zhì) 的狀態(tài)下的自由傳播的波動傳播函數(shù)4加上像差條件變換后的傳播函數(shù)4 j/。
[0026] 另外，本發(fā)明所設(shè)及的光調(diào)制控制程序，其特征在于，（1)是用于使計算機執(zhí)行使 用輸入激光，調(diào)制激光的相位并輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，通 過空間光調(diào)制器中所呈現(xiàn)的調(diào)制圖案來控制激光向所設(shè)定的聚光點的聚光照射的光調(diào)制 控制程序，其使計算機執(zhí)行；（2)照射條件取得處理，其取得激光向空間光調(diào)制器的入射圖 案、位于激光從空間光調(diào)制器向聚光點的傳播路徑上的第1傳播介質(zhì)的第1折射率ni、W 及位于比第1傳播介質(zhì)更靠聚光點側(cè)處的第2傳播介質(zhì)的與第1折射率不同的第2折射率 n,作為激光的照射條件；（3)聚光條件設(shè)定處理，其設(shè)定聚光照射來自從空間光調(diào)制器的激 光的聚光點的個數(shù)St (St是1 W上的整數(shù)）、W及關(guān)于S t個聚光點S各個的聚光位置、聚光強 度作為激光的聚光條件；(4)像差條件導(dǎo)出處理，其導(dǎo)出在激光從空間光調(diào)制器向聚光點S 的傳播中，由折射率相互不同的第1傳播介質(zhì)和第2傳播介質(zhì)產(chǎn)生的像差條件；W及（5)調(diào) 制圖案設(shè)計處理，其考慮由像差條件導(dǎo)出處理導(dǎo)出的像差條件來設(shè)計空間光調(diào)制器中所呈 現(xiàn)的調(diào)制圖案，（6)調(diào)制圖案設(shè)計處理通過假定在空間光調(diào)制器中二維排列的多個像素，著 眼于多個像素中所呈現(xiàn)的調(diào)制圖案的1個像素的相位值的變更對聚光點的激光的聚光狀 態(tài)所造成的影響，W使該聚光狀態(tài)接近于所期望的狀態(tài)的方式變更相位值，并針對調(diào)制圖 案的全部像素進(jìn)行該樣的相位值的變更操作，從而設(shè)計調(diào)制圖案，并且在評價聚光點的聚 光狀態(tài)時，針對光從空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案中的像素j向聚光點S的傳播，使用在傳播介 質(zhì)為均質(zhì)的狀態(tài)下的自由傳播的波動傳播函數(shù)日上像差條件變換后的傳播函數(shù)4 j./。
[0027] 另外，本發(fā)明所設(shè)及的光調(diào)制控制裝置，其特征在于，（1)是使用輸入激光，調(diào)制激 光的相位并輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，通過空間光調(diào)制器中所 呈現(xiàn)的調(diào)制圖案來控制激光向所設(shè)定的聚光點的聚光照射的光調(diào)制控制裝置，其具備；（2) 照射條件取得機構(gòu)，其取得激光向空間光調(diào)制器的入射圖案、位于激光從空間光調(diào)制器向 聚光點的傳播路徑上的第1傳播介質(zhì)的第1折射率ni、W及位于比第1傳播介質(zhì)更靠聚光 點側(cè)處的第2傳播介質(zhì)的與第1折射率不同的第2折射率n,作為激光的照射條件；(3)聚 光條件設(shè)定機構(gòu)，其設(shè)定聚光照射來自空間光調(diào)制器的激光的聚光點的個數(shù)St (St是1 W上 的整數(shù)）、W及關(guān)于St個聚光點S各個的聚光位置、聚光強度作為激光的聚光條件；(4)