レーザー材料加工とは、高エネルギーのレーザー光を使用して材料の表面を改質する技術の一派を指す。これは、エンジニアが利用できる最も一般的で価値の高いレーザーアプリケーションの1つであり、サブマイクロスケールまで優れた再現性で様々な材料を迅速に加工する手段を提供します。
このブログでは、IMRAがアブレーションと表面改質の基本原理を簡単に解説しながら、材料加工レーザーの主な応用例をいくつか紹介する。
レーザー材料加工の背景
レーザー技術の歴史は、20世紀初頭のアインシュタインによる誘導放出現象の予言に始まる。この現象が物理的に実証されたのは、1950年にノーベル賞を受賞した物理学者が新しい量子論に基づいてマイクロ波の誘導放出に成功してからである。この画期的な技術のさらなる発展により、研究者たちは誘導放出によって光を増幅し、レーザーと呼ばれる細い光のコヒーレントビームを作り出すことができるようになった。
比較的短期間のうちに、レーザーの応用分野は大きく発展した。その初期の開発の中でも、光学測距と材料加工という、2つの明確な成功例がトップランナーであった。
今日のレーザーによる材料加工は、エンジニアが利用できる最も一般的で価値の高いアプリケーションです。それは、サブマイクロスケールまで卓越した再現性で、一連の材料を迅速に加工する手段を提供する。波長694ナノメートル（nm）の可視光のコヒーレントパルスを発生する合成ルビー結晶を利得媒質とする固体レーザーは、工業材料加工に使用される最初のレーザーベースのツールであった。このレーザーは、効率とパルス繰返し速度が比較的低いため、広く使用されてはいないが、ダイヤモンドのドリル加工に使用される主なレーザーの1つである。
レーザーによる材料加工は目覚しい発展を遂げたが、今日、あらゆる材料を加工し、個々の用途で要求されるあらゆる形状や形態を作り出すことのできる単一のレーザーはまだ存在しない。超高速パルスレーザーは、まさにそれを実現できるレーザー技術への真の第一歩である。単一の超高速パルスレーザーは、吸収性のない材料であっても様々な材料を加工できるため、この技術は非常に汎用性が高く、経済的にも有利である。
材料加工レーザーアプリケーション一覧
今日、ピコ秒やフェムト秒オーダーの繰り返し速度を持つ超高速パルスレーザー技術は、ナノスケールレベルの精度で材料を正確に切断、穴あけ、エッチングするためのベンチマークとなっている。アブレーションは、これらの各プロセスの基礎となるメカニズムであることに変わりはないが、レーザーアブレーションのパラメーターは、波長、パルス時間、スポットサイズ、ピークパワー、その他の重要な加工パラメーターを調整することによって、細かく調整することができる。
続きを読むフェムト秒レーザーガイド
IMRAファイバーレーザーは、長年チタンサファイア（Ti:Sapphire）レーザーがサービスを提供してきた研究用途で使用されてきた。これは部分的に、細かく調整されたレーザーパラメータと堅牢な生産ライン対応フォーマットの結果である。その結果、IMRA製品は、ますます多様化する材料加工レーザーアプリケーションの要求を満たすことができるようになった。
FCPA DE μJewelシリーズの超高速レーザーは、以下のような多くの材料加工アプリケーションのために独自に準備されています：
- 薄膜アブレーション
- マイクロプロセッシング
- 選択的レーザーエッチング
- ガラス溶接
- ウェハー処理
FCPA DX µJewelシリーズは、同様の研究開発(R&D)分野で採用されていますが、マーキング用途(エッチングとも呼ばれる)にも適しています。一方、FCPA DH50Kは、以下のような多様なアプリケーションを可能にします：
- 薄膜パターニング
- マイクロマシニングとマイクロテクスチャリング
- 透明素材加工
- 金属表面処理
- 硬質材料加工
IMRA超高速レーザーによる材料加工
超高速ファイバーレーザー技術分野における世界的な技術革新の歴史を持つIMRAは、材料加工やその他の高スループットレーザーアプリケーション向けのファイバーチャープパルス増幅（FCPA）を専門としています。当社の強力な継続的製品開発により、FCPAとFemtoliteのブランド名で2つのユニークな製品ラインが生まれました。
IMRA製品が得意とするその他のレーザーアプリケーションについての詳細は、最近のブログ記事をご覧ください。 レーザーアプリケーション：透明材料加工
どのシリーズがお客様の材料加工ニーズに適しているか、詳細をお知りになりたい場合は、IMRAチームまでお問い合わせください。
