ホログラフィックフェムト秒レーザー加工機 Femto-pro-HGS| 光響

ホログラフィックフェムト秒レーザー加工機「Femto-pro-HGS」は、超高精密フェムト秒レーザー加工機 「Femto-pro」をベースにホログラフィック光学技術を搭載した拡張モデルです。

先進的なホログラフィ技術によりレーザーの波面を自在に制御し、収差補正による高精度集光や多点同時加工を実現します。透明材料内部の三次元加工や極微細加工にも対応し、高精度ステージと連動したパルスオンデマンド制御により安定した等ピッチ加工が可能です。

さらに、当社製CGHソフト「HologramMaker」を搭載し、用途に応じた最適なビームパターンを設計・生成することで、複雑形状や多点配置にも柔軟に対応します。

特長

  • 多彩なビームパターンを、専用ソフトで簡単に設計・制御
  • 光渦・シリンドリカルなど高度なビーム形状を生成
  • 収差補正により狙った位置・形状での高精度加工が可能
  • 一度の照射で多点・複数焦点への同時加工を実現


Femt-pro-HGS

構成要素

「Femto-pro-HGS」は主にフェムト秒レーザー、計算機合成ホログラム(CGH)ソフト、LCOS-SLMの3点で構成されています。

フェムト秒レーザー
ガルバノスキャナ制御図

フェムト秒レーザーは、1×10⁻¹⁵秒の超短パルスを発振するレーザーです。
熱影響をほとんど与えず、溶融やクラックを抑えた高品質な微細加工が可能で、透明材料内部の三次元加工にも対応します。金属・非金属を問わず幅広い材料に適用でき、研究開発から量産まで多様な用途で活用されています。

計算機合成ホログラム(CGH)ソフト
CGHソフトイメージ画像

CGHソフト(Computer-Generated Hologram Software)は、空間光位相変調器(Liquid Crystal on Silicon Spatial Light Modulator:LCOS-SLM)を制御することができるソフトウェアです。

当社のCGHソフト「HologramMaker」は、当社製ビームプロファイラソフト「LaseView」と組み合わせ可能なため、LCOS-SLM後のレーザービームパターンも簡便に測定評価することもできます。

LCOS-SLM
LCOS-SLMイラスト

LCOS-SLM(Liquid Crystal on Silicon – Spatial Light Modulator)は、光の位相を自由に変調する反射型の空間光位相変調器です。
複雑な波面形成や収差補正、ビーム成形・分岐など多様な光制御に対応し、電子的なパターン切替により動的で柔軟な制御を実現します。ホログラフィやレーザー加工をはじめ、研究開発から産業用途まで幅広く活用されています。

収差補正

レーザーを集光する際に生じるわずかな歪みやズレを自動で補正し、常に狙った位置・形状で加工が可能です。加工エリアの端や高さが異なる面でも、レーザーの焦点を最適に保つことで、ムラのない均一で高精度なホログラフィック加工を実現します。

球面収差補正図

球面収差補正前後

形状変化

光渦

光渦とは螺旋状の波面をもつ特殊な光のことです。
光の「ねじれ」が持つ回転力を利用した非接触で微小物体を自在に動かす「光ピンセット」や回転操作、中心部が暗いドーナツ型のビーム特性を活かした通常のレーザーでは困難な「ナノレベルの微細加工」、さらには光の回転エネルギーを物質に転写することで、針状の構造(ナノニードル)など、特殊な立体形状の一括形成するといったことも可能です。

平面波と光渦の図
光渦加工

【加工事例動画】

シリンドリカルビーム

円筒状の曲面を持つシリンドリカルレンズは、レーザーを一点ではなく「線状(ラインビーム)」に集光させることが可能です。
一方向のみを集中して加熱・切断できるため、広範囲を効率的にスキャンする表面処理や、薄膜の剥離加工に最適です。CGHソフトとLCOS-SLMを組み合わせることでシリンドリカルレンズの機能を模倣することができます。ラインの長さや向き、強度分布を自在に制御でき、複雑なパターン加工の高速化を実現します。

シリンドリカルパターン
シリンドリカルパターン

【加工事例動画】

多点加工

ビーム分岐(SLMを用いた分岐加工)

ビーム分岐機能は、1本のレーザービームをホログラフィ技術により複数のビームへ自在に分岐し、同時多点加工を可能にします。加工品質を維持したまま高効率な加工を実現し生産性の向上に大きく貢献します。さらに、均一なエネルギー分配により、複数箇所を同一条件で加工でき、微細加工や高精度加工においても安定した加工品質を提供します。

【多点化のプロファイリング動画】

【ビーム2分岐化のCGH最適化プロセス動画】

【SLMを利用した分岐プロファイル】

SLM不使用時ビームプロファイル(対物レンズx100、1/e2x=1.6um, 1/e2y=1.9um)

SLM不使用時ビームプロファイル

対物レンズ x 100
ビーム径:1/e2x = 1.6 μm, 1/e2y = 1.9 μm

SLM2点分岐プロファイル①(2点間距離〜3μm)

SLM2点分岐プロファイル①

2点間距離〜3 μm

SLM2点分岐プロファイル②(2点間距離〜5μm)

SLM2点分岐プロファイル②

2点間距離〜5 μm


【加工事例動画】

透明体内部多点加工

CGHソフトによるLCOS-SLMの光制御により「透明体内部への精密加工」が可能です。
通常、透明体内部の集光ポイントは屈折の影響でボヤけてしまいます。しかしLCOS-SLMで光の歪みを事前に補正すれば、狙った場所へ正確にエネルギーを集中させることができます。また、一度に複数の地点を同時に加工する「多点集光」にも対応しており、圧倒的な加工スピードと精度の高さを両立します。

球面収差補正図

【ガラスの内部加工】

ガラスの内部加工 レーザーパラメータ

レーザーパラメータ

  • 対物レンズ x 100
  • パルスエネルギー 2 uJ(バーストショット)
ガラスの内部加工 モーションパラメーター

モーションパラメーター

  • ラインライン間スペース: 5 μm
  • 照射パルス間ピッチ: 5 μm
  • 等ピッチPOD(パルスオンデマンド)制御を使用

【加工事例動画】

光響製レーザー加工機ポータルページ

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