フェムト秒レーザー加工（fsレーザー加工）

フェムト秒レーザー加工（fsレーザー加工）とは？

フェムト秒（fs）とは、1秒の1,000兆分の1（10^{-15}秒）という極めて短い時間単位です。光がわずか0.3マイクロメートル（300nm）しか進めないほどの瞬間にエネルギーを集中させることで、従来のレーザーとは異なる加工を実現します。

なぜ熱が発生しないのか？「コールドアブレーション」のメカニズム

一般的なレーザーは材料に熱を与えて「溶かす」ため、周囲に熱影響が及びます。しかし、フェムト秒レーザーのパルス幅は、材料の原子が熱振動を始める時間（熱拡散時間）よりも圧倒的に短いため、以下のプロセスが連続的に発生します。
①超高強度のレーザーパルスが材料表面に到達
②多光子イオン化等により、電子が瞬間的に励起（電子温度が急上昇）
③格子（原子）へ熱が移動する前にパルスが終了
④電子系のエネルギーが直接、材料の昇華・アブレーション（飛散）として解放

フェムト秒加工図解

加工点外の温度上昇がほぼ発生しないこの「コールドアブレーション（非熱加工）」により、従来のレーザー加工では避けられなかった、溶融・再凝固・クラックを低減することができます。

産業界で高く評価される「3大特長」

特長① 熱影響のない「非熱加工」

加工点周囲に熱が伝わる前に照射が完了するため、熱影響を低減することが可能です。バリ・溶融・クラックを抑制し、精密な切断面や穴形状を維持できるため、医療デバイスや薄膜デバイスといった品質要求の厳しい分野に最適です。

産業界で高く評価される「3大特長」

特長② ナノ・マイクロオーダーの「超微細加工」

エネルギーを極限まで集中させることで、回折限界に近い極小スポットへの照射が可能です。

サブミクロンオーダーの加工精度を実現
最小加工径：数µm〜数十µm（設備・条件依存

ナノ・マイクロオーダーの「超微細加工」

特長③ あらゆる素材に対応する「難削材・多彩な材質への加工」

材料の光学特性（透過・反射・吸収）に依存しにくく、多光子吸収プロセスにより幅広い素材に作用します。

透明体	石英ガラス、サファイア、ダイヤモンド
硬脆材	セラミクス、SiC、GaN
高融点金属	タングステン、モリブデン
樹脂・複合材	CFRP、ポリイミド、樹脂フィルム

主な加工事例・対応形状一覧

お客様の目的の形状に合わせた最適なアプローチをご提案します。

微細穴加工	インジェクターノズル、フィルター孔（数µm〜数百µm）
精精密細切断・スクライビング	薄板・フィルム・ウエハのフルカット／ハーフカット
溝・チャンネル加工	マイクロ流路、回折格子、フレネルレンズ溝
表面テクスチャリング	撥水・親水・摩擦制御のための周期表面構造（LIPSS）
内部改質・ステルス加工	ガラス・半導体の内部に改質層を形成しダイシング
3Dマイクロ構造	マイクロレンズアレイ、マイクロミラー
薄膜パターニング	ITO・金属薄膜の精密除去・パターニング
マーキング・刻印	トレーサビリティ用QRコード・2Dコード

超高精密フェムト秒レーザー加工機微細加工事例

微細穴加工 – ポリイミドフィルム

カメラ撮影画像 <クリックで拡大表示>

スライス加工 – 窒化ガリウム（GaN）

レーザー照射後素材 <クリックで拡大表示>

薄膜除去 – 金属薄膜蒸着ガラス

顕微鏡画像（1000倍）
<クリックで拡大表示（除去幅データ付き）>

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当社のフェムト秒レーザー加工（fsレーザー加工）の特徴

光響の技術的強みと保有スペック

弊社の超高精密フェムト秒レーザー加工プラットフォーム「Femto-pro」をはじめとする最先端の設備群により、お客様の要求仕様に応じた柔軟な加工環境を提供します。

保有設備・加工スペック一覧

レーザー種類	3波長対応フェムト秒レーザー光源
パルス幅	340 fs 〜 10 ps
発振波長	1030nm（基本波）／ 515nm（第2高調波）／ 343nm（第3高調波）の3波長に対応（材料特性に応じて最適な波長を選択）
繰り返し周波数	～ 2 MHz
ステージ繰り返し精度	1 μm
スキャナヘッド精度	繰り返し精度 ±2µrad（3波長独立フルデジタルガルバノスキャナ搭載）
加工エリア	最大 300 mm × 300mm（ステージ移動範囲）
加工雰囲気	大気中／不活性ガス（Ar、N2）

選ばれる理由

【理由①】試作1個から装置製作まで一貫対応

研究開発の初期段階からフレキシブルに対応可能な体制を整えています。

【理由②】マルチ波長による最適化

材料ごとに異なる光吸収特性に合わせて、紫外・可視・近赤外など最適な波長を選択。金属、ガラス、セラミックス、樹脂、半導体など幅広い材料に対して、高品質かつ高効率なレーザー加工を実現します。

【理由③】マルチパルス幅による最適化

フェムト秒からピコ秒までのパルス幅を最適に使い分けることで、熱影響を最小限に抑えながら加工品質と生産性を両立。用途や材料特性に応じた最適なレーザー条件をご提案します。

【理由④】マルチ縦モードによる最適化

単一パルスだけでなく、MHzバースト、GHzバースト、Biバーストなどの高度なパルス制御技術に対応。材料へのエネルギー付与を最適化することで、加工速度向上、加工品質向上、デブリ低減などを実現し、難加工材料への適用範囲を拡大します。

【理由⑤】高度なビーム制御

最先端のビーム制御技術により、従来のレーザー加工では困難だった高精度・高機能加工を実現します。

ビームローテーター光学系（ビーム旋回制御）
ビームを高速に旋回させることで、テーパーレス（垂直）な穴加工・溝加工・切断加工や、高アスペクト比加工を実現します。
LCOS-SLM（空間光変調器）
レーザービームの波面を自在に制御し、多点同時加工、多焦点同時加工、ベッセルビーム加工などを実現。加工スループット向上や、透明材料内部加工、三次元微細加工など高度なレーザー加工に対応します。

フェムト秒レーザーのセレクションガイド表

光響製フェムト秒レーザー（fsレーザー）の製品ラインナップです。

3波長フェムト秒レーザー光源と精密加工ステージをプラットフォームとした超高精密レーザー加工機「Femto-pro」といった加工機をはじめ、波長1.0 μmの「モード同期Ybファイバーレーザーキット」、波長1.5 μmの「モード同期Erファイバーレーザーキット」、波長0.9 μmの「モード同期Ndファイバーレーザーキット」、波長0.8 μmの「モード同期Tiサファイアレーザーキット」、波長1.0 μmから2.4 μmまでの広帯域光を生成できる「広帯域光コムキット」といった光源キット、再生増幅器を組み込んだ「加工用IRフェムト秒レーザー」、「加工用グリーンフェムト秒レーザー」、「加工用UVフェムト秒レーザー」を開発し販売しております。

波長（μm）	0.3	0.5	0.8	0.9	1.0	1.5	1.0〜2.4
研究用fsレーザー光源	20 μJ	50 μJ	◯	◯	大型小型（生産停止） 100 μJ	non-PM PM	◯
研究用加工システム	◯				◯
産業用加工システム	超高精密フェムト秒レーザー加工機 Femto-pro ホログラフィックフェムト秒レーザー加工機 Femt-pro-HGS 小型汎用フェムト秒レーザー加工機 Femto-V