光纖、光纖裝置及雷射加工裝置製造方法
2023-04-26 10:36:36
光纖、光纖裝置及雷射加工裝置製造方法
【專利摘要】本發明是有關於一種光纖，其以簡單的構成獲得強度分布均勻的矩形狀的雷射。該光纖用以傳送來自雷射光源的雷射，具有：第1纖維，具有圓形芯；及第2纖維，具有矩形芯，且連接於第1纖維的端面。本發明還有關於一種光纖裝置及雷射加工裝置。
【專利說明】光纖、光纖裝置及雷射加工裝置【技術領域】
[0001]本發明是關於一種光纖，尤其是用以傳送來自雷射光源的雷射的光纖，及包含該光纖的光纖裝置。
[0002]又，本發明還關於一種具有以上的光纖或光纖裝置，且對工件進行加工的雷射加
工裝置。
【背景技術】
[0003]例如在製造薄膜太陽電池的情形時，首先，在玻璃等基板上形成由鑰(Mo)膜所構成的下部電極膜，其後，將下部電極膜分割成短條狀。其次，在下部電極膜上形成包含CIGS膜等黃銅礦結構化合物半導體膜的化合物半導體膜。其次，進而將該等半導體膜的一部分呈條紋狀地去除並分割成短條狀，以覆蓋其等的方式形成上部電極膜。最後，將上部電極膜的一部分呈條紋狀地剝離並分割成短條狀。
[0004]如上所述，在製造薄膜太陽電池時，必須將形成於基板上的金屬膜絕緣分離，為了形成該絕緣用的槽，而使用雷射加工裝置。
[0005]例如，在專利文獻I中，對工件照射矩形狀的雷射，並且將該雷射於固定的方向上以既定的覆蓋率進行掃描，藉由進行刻劃加工而形成絕緣用的槽。
[0006]又，在專利文獻2中，揭示有於如上所述的雷射加工時用以獲得較高的加工效率的裝置。在該裝置中，揭示有如下內容:為了使對工件照射的雷射的強度分布均勻，而使光纖的芯的剖面形狀為將圓形的一部分切缺而成的D型形狀、長方形形狀或星型形狀。
[0007]在專利文獻I的裝置中，由於對工件照射矩形狀的雷射，故而與照射圓形的雷射的情形相比，可高效地加工槽，又，可形成短路等可能性較低的絕緣用的槽。
[0008]然而，在專利文獻I的裝置中，為了使雷射的強度分布均勻，而必須使用多模的雷射，缺乏通用性。
[0009] 又，在專利文獻2的裝置中，必須使光纖的芯的剖面形狀為特殊形狀。
[0010][先前技術文獻]
[0011][專利文獻]
[0012][專利文獻I]日本特開昭62-168688號公報
[0013][專利文獻2]日本特開2006-278525號公報
【發明內容】
[0014]本發明的目的在於以簡單的構成獲得強度分布均勻的矩形狀的雷射。
[0015]本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明提供一種光纖，用以傳送來自雷射光源的雷射，且具有--第I纖維，具有圓形芯；及第2纖維，具有矩形芯且連接於第I纖維的端面。
[0016]其中，藉由利用熔接等將圓形芯的光纖與矩形芯的光纖連接，而可獲得矩形狀且均勻的強度分布的雷射。此種光纖即便在使用單模的雷射的情形時，自矩形芯的纖維出射的雷射的強度分布亦均勻。
[0017]本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
[0018]前述的光纖，其中第I纖維被入射來自雷射光源的雷射，第2纖維傳送自第I纖維入射的雷射。
[0019]此處，與上述同樣地，可獲得強度分布均勻的矩形狀的雷射，藉由使用該光纖構成雷射加工裝置，而可提高加工效率，又，可形成精度較高的槽。
[0020]前述的光纖，其中第I纖維與第2纖維的彼此的端面熔接。
[0021]本發明的目的及解決其技術問題還採用以下技術方案來實現的。本發明提供一種光纖裝置，用以傳送來自雷射光源的雷射，且具備:第I纖維，具有圓形芯；多個第2纖維，具有矩形芯；及纖維分離器。纖維分離器在輸入側連接有第I纖維，在輸出側連接有多個第2纖維。
[0022]此處，與上述同樣地，可在各個第2纖維的輸出側獲得強度分布均勻的矩形狀的雷射。再者，纖維分離器具有圓形芯的纖維。藉由使用纖維分離器，而可自I個雷射獲得多個矩形狀的雷射。因此，藉由將該光纖裝置使用於雷射加工裝置中，而可提高加工效率。
[0023]本發明的目的及解決其技術問題又採用以下技術方案來實現的。本發明提供一種雷射加工裝置，照射雷射並對工件進行加工，且具備:平臺，載置工件；雷射頭，輸出雷射；第I聚光透鏡，將雷射聚光；第I纖維，具有圓形芯，且被入射藉由第I聚光透鏡而聚光的雷射；第2纖維，具有矩形芯，且連接於第I纖維的端面;第2聚光透鏡，將自第2纖維輸出的矩形形狀的雷射對平臺上的工件聚光；及移動機構，使工件對雷射相對移動。
[0024]在該裝置中，自雷射頭輸出的雷射經第I聚光透鏡而聚光而導入至圓形芯的第I纖維，進而導入至矩形芯的第2纖維。而且，自第2纖維輸出矩形狀的雷射。該矩形狀的雷射經由第2聚光透鏡而照射至平臺上的工件。此處，可將強度分布均勻的矩形狀的雷射照射至工件，而可提高加工效率，並且可於工件上形成加工品質良好的槽。
[0025]本發明的目的及解決其技術問題又採用以下技術方案來實現的。本發明提供一種雷射加工裝置，照射雷射並對工件進行加工，且具備:平臺，載置工件；雷射頭，輸出雷射；第I聚光透鏡，將雷射聚光；第I纖維，具有圓形芯，且被入射藉由第I聚光透鏡而聚光的雷射；纖維分離器，在輸入側連接有第I纖維；多個第2纖維，具有矩形芯，且連接於纖維分離器的輸出側；第2聚光透鏡，將自第2纖維輸出的矩形形狀的雷射對平臺上的工件聚光；及移動機構，使工件對雷射相對移動。
[0026]在該裝置中，自雷射頭輸出的雷射經第I聚光透鏡而聚光而導入至圓形芯的第I纖維。其後，雷射藉由纖維分離器而分支而導入至矩形芯的多個第2纖維。而且，自多個第2纖維輸出矩形狀的雷射。該矩形狀的雷射經由第2聚光透鏡而照射至平臺上的工件。此處，可將強度分布均勻的矩形狀的多個雷射照射至工件，而可提高加工效率，並且可於工件上形成加工品質良好的槽。
[0027]本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
[0028]前述的雷射加工裝置，其中雷射頭輸出單模的雷射。在圓形芯的第I纖維連接矩形芯的第2纖維，藉由傳送雷射，而即便在使用單模的雷射的情形時，亦可將強度分布均勻的矩形狀的雷射照射至工件。
[0029]藉由上述技術方案，本發明光纖、光纖裝置及雷射加工裝置至少具有下列優點及有益效果:藉由本發明，能以簡單的構成獲得強度分布均勻的矩形狀的雷射。
[0030]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1:本發明的第I實施例的雷射加工裝置的概略構成圖。
[0032]圖2:本發明的第2實施例的雷射加工裝置中使用的光纖裝置的概略構成圖。
[0033]圖3A:表示自第2實施例的裝置的矩形芯纖維出射的雷射的強度分布的圖。
[0034]圖3B:表示對100 μ mX 100 μ m的矩形芯纖維入射雷射的情形時的出射雷射的強度分布的圖。
[0035]圖4A:表示用以測定具有圓形芯纖維的纖維分離器的出射雷射的強度分布的裝置構成圖。
[0036]圖4B:表示用以測定圖4A中並未設置纖維分離器的情形時(僅圓形芯纖維)的纖維的出射雷射的強度分布的裝置構成圖。
[0037]圖5A:表示圖4A的雷射的強度分布的圖。
[0038]圖5B:表示圖4B的雷射的強度分布的圖。
[0039]【主要元件符號說明】
[0040]1:雷射頭
[0041]2:光學系統
[0042]3:掃描機構
[0043]8:光纖
[0044]20:光纖裝置
[0045]8a、21:圓形芯纖維
[0046]8b、23a~23d:矩形芯纖維
[0047]10:掃描臺
[0048]11:間距饋送臺
[0049]22a~22c:纖維分離器
【具體實施方式】
[0050]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的一種光纖、光纖裝置及雷射加工裝置的【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0051][第1實施例]
[0052]在圖1中表示本發明的第I實施例的雷射加工裝置。作為一例，該雷射加工裝置為對附有Mo薄膜的玻璃基板照射雷射，並且沿著槽預定線照射雷射，將槽預定線的Mo薄膜去除。雷射加工裝置具備包含雷射振蕩器等的雷射頭1、光學系統2、及掃描機構3。
[0053]雷射頭I出射單模的脈衝雷射。設置於雷射頭I的雷射振蕩器只要為YAG雷射、IR雷射等公知的脈衝雷射的振蕩器即可，則並無特別限定。[0054]光學系統2具有第I透鏡(第I聚光透鏡)5、第2透鏡6、第3透鏡(第2聚光透鏡)7、及光纖8。光纖8配置於雷射頭I側所配置的第I透鏡5與掃描機構3側所配置的第2透鏡6之間。又，該光纖8是藉由將直徑為例如105 μ m的圓形芯的第I纖維8a、與一邊為例如100 μ m的矩形芯的第2纖維8b的彼此的端面熔接而形成。
[0055]在該光學系統2中，通過第I透鏡5的雷射導入至圓形芯的第I纖維(以下，記為「圓形芯纖維」)8a，自矩形芯的第2纖維(以下，記為「矩形芯纖維」)8b出射。自該矩形芯纖維Sb出射的矩形狀的雷射經第2透鏡6而成為平行光，進而經第3透鏡7而聚光而照射至基板G。當然亦可藉由I個透鏡而直接於玻璃基板G上使雷射聚光。
[0056]掃描機構3具有可沿X方向移動的掃描臺10、及沿與X方向正交的Y方向以既定的間距為單位可移動的間距饋送臺11。而且，在間距饋送臺11上載置玻璃基板G，藉由使各平臺10、11移動，而可自由地變更玻璃基板G與雷射的相對位置。加工時的掃描臺10的移動速度由未圖示的控制部而控制，藉此，雷射以既定的覆蓋率照射至玻璃基板G上。
[0057]在使用以上的雷射加工裝置將玻璃基板G的Mo膜剝離的情形時，自雷射頭I出射脈衝雷射，該雷射是藉由光學系統2而光束形狀變成矩形，進而聚光而照射至玻璃基板G的槽預定線上。其次，該雷射是藉由使掃描臺10移動而沿著槽預定線被掃描。而且，若I個槽加工結束，則間距饋送臺11僅饋送I個間距，藉由相同的處理加工其他槽。以此方式將槽預定線的Mo膜熔融去除。
[0058][第2實施例]
[0059]在圖2中表示本發明的第2實施例中使用的光纖裝置20。再者，該光纖裝置20是取代第I實施例的光纖8而使用者。
[0060]該光纖裝置20具有I個圓形芯的纖維(以下，記為「圓形芯纖維」)21、第I?第3纖維分離器22a、22b、22c、及4個矩形芯的第I?第4纖維(以下，記為「第I?第4矩形芯纖維」)23a、23b、23c、23d。各纖維分離器22a?22c藉由圓形芯的纖維而形成。再者，此處，在輸入側及輸出側分別使用具備2個耦合器的纖維分離器，當然亦可在輸入側使用具有I個耦合器的纖維分離器。
[0061]圓形芯纖維21連接於第I纖維分離器22a的輸入側，且導入有來自第I透鏡5的雷射。在第I纖維分離器22a的輸出側連接有第2纖維分離器22b及第3纖維分離器22c的各者的輸入側之一。而且，在第2纖維分離器22b的輸出側連接有第I矩形芯纖維23a及第2矩形芯纖維23b。又，在第3纖維分離器22c的輸出側連接有第3矩形芯纖維23c及第4矩形芯纖維23d。
[0062]再者，在圖2中，「X」表示各纖維的連接部。這些連接部藉由將各纖維的端面熔接而將其連接。又，在該第2實施例中，作為一例，圓形芯纖維21的芯直徑為105μπι，各纖維分離器22a?22c的芯直徑為100 μ m,第I?第4矩形芯纖維23a?23d的芯的一邊為100 μ m0
[0063]在該第2實施例中，雖圖未示，但於第I?第4矩形芯纖維23a?23d的輸出側分別配置有與第I實施例相同的第2透鏡及第3透鏡。其他構成及加工動作與第I實施例相同。
[0064][實驗例]
[0065]在圖3A中表示自第2實施例的各矩形芯纖維出射的雷射的強度分布。又，在圖3B中表示僅使用一邊為100 μ m的矩形芯纖維的情形時的雷射(將雷射不經由圓形芯纖維而入射至矩形芯纖維，自該矩形芯纖維出射的雷射)的強度分布。
[0066]根據圖3A和圖3B明確可知，藉由使用第2實施例的構成、即圓形芯纖維+纖維分離器+矩形芯纖維，而使自矩形芯纖維出射的雷射的強度分布變得更均勻。
[0067]其次，在圖4A及圖4B所示的構成中測定自各圓形芯纖維出射的雷射的強度分布。
[0068]圖4A的裝置是由雷射頭25、多個反射鏡26a、26b、26c、聚光透鏡27、及由圓形芯的纖維構成的纖維分離器28所構成。而且，在圖5A中表示利用測定器29a、29b測定自纖維分離器28出射的雷射的強度分布的結果。
[0069]又，圖4B的裝置是由雷射頭25、多個反射鏡26a、26b、26c、聚光透鏡27、及圓形芯纖維30所構成。而且，在圖5B中表示利用測定器31測定自圓形芯纖維30出射的雷射的強度分布的結果。
[0070]再者，圖4A及圖4B的裝置中所使用的纖維分離器28及圓形芯纖維30的芯直徑均為105 μ m。
[0071]若觀察圖5A及圖5B的強度分布，則通過纖維分離器28的雷射的強度分布的均勻性可見略微的改善，但並未觀察到大幅度的改善。
[0072][實驗結果的總結]
[0073]根據以上的實驗結果可知，為了獲得矩形形狀且具有均勻的強度分布的雷射，而將雷射入射至圓形芯纖維，自連接於該圓形芯纖維的矩形芯纖維出射雷射即可。而且，亦可知此種傾向不會影響纖維分離器的有無。
[0074]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種光纖，用以傳送來自雷射光源的雷射，其特徵在於其具有: 第I纖維，具有圓形芯；及 第2纖維，具有矩形芯，且連接於該第I纖維的端面。
2.如權利要求1所述的光纖，其特徵在於其中，該第I纖維被入射來自該雷射光源的雷射; 該第2纖維傳送自該第I纖維入射的雷射。
3.如權利要求1或2所述的光纖，其特徵在於其中該第I纖維與該第2纖維彼此的端面熔接。
4.一種光纖裝置，用以傳送來自雷射光源的雷射，其特徵在於其具備: 第I纖維，具有圓形芯； 多個第2纖維，具有矩形芯；及 纖維分離器，其在輸入側連接有該第I纖維，在輸出側連接有該多個第2纖維。
5.一種雷射加工裝置，照射雷射並對工件進行加工，其特徵在於其具備: 平臺，載置工件； 雷射頭，輸出雷射； 第I聚光透鏡，將該雷射聚光； 第I纖維，具有圓形芯，且被入射藉由該第I聚光透鏡而聚光的雷射； 第2纖維，具有矩形芯，且連接於該第I纖維的端面； 第2聚光透鏡，將自該第2纖維輸出的矩形形狀的雷射對該平臺上的工件聚光 '及 移動機構，使該工件對雷射相對移動。
6.如權利要求5所述的雷射加工裝置，其特徵在於其中該雷射頭輸出單模的雷射。
7.一種雷射加工裝置，照射雷射並對工件進行加，其特徵在於其具備: 平臺，載置工件； 雷射頭，輸出雷射； 第I聚光透鏡，將該雷射聚光； 第I纖維，具有圓形芯，且被入射藉由該第I聚光透鏡而聚光的雷射； 纖維分離器，在輸入側連接有該第I纖維； 多個第2纖維，具有矩形芯，且連接於該纖維分離器的輸出側； 第2聚光透鏡，將自該第2纖維輸出的矩形形狀的雷射對該平臺上的工件聚光 '及 移動機構，使該工件對雷射相對移動。
8.如權利要求7所述的雷射加工裝置，其特徵在於其中該雷射頭輸出單模的雷射。
【文檔編號】G02B6/00GK103675984SQ201310332496
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】井上修一, 村上政直 申請人:三星鑽石工業股份有限公司