ピコ秒・フェムト秒パルスファイバーレーザー

IPG Photonicsは、グリーン、中赤外

ピコ秒・フェムト秒パルスファイバーレーザー、  

ファイバーハイブリッドレーザー

を提供します。超高速ファイバーレーザー

はさまざまな医療、科学、材料加工のアプリケ

ーションで使用されています。

半導体、フラットパネルディスプレイ、

各種薄膜材など、精密な微細加工アプリケ

ーションに最適です。

ピコ秒 ・フェムト秒パルスファイバーレーザー

新しい先進アプリケーションの種類が急速に増加し、10~11から10~13の範囲の超短パルス持続期間が求められています。超短パルスレーザー(ウルトラファストレーザー)としても知られている、ピコ秒からフェムト秒の範囲のパルス持続期間で動作するレーザーは通常、チャープパルス増幅手法で生成されます。主発振器/ファイバー出力増幅器(MOFPA)をベースにした、

 

IPGのピコ秒・フェムト秒パルスファイバーレーザーは特に、10 kHzから数MHzの繰り返し率の範囲、数マイクロジュールから1 mJの範囲のパルスエネルギーでの超短パルス生成に適しています。非線形の調和拡張により、VISパルスとUVパルスを生成できます。このような仕様は、微細加工や他の多くのアプリケーションに最適です。

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ウルトラファストレーザーは近年、研究、医学的処置の多くの領域、微細加工/マイクロ材料加工で人気が高まっています。材料の加工を行うことから、「超高速」の定義は通常、非熱型のエネルギー吸収を指します。非熱吸収型は重要です。材料の熱損傷を軽減して、より小さい模倣の加工、コントロールの向上、より精密な微細加工が可能になるからです。

ウルトラファストレーザーの使用では、2つの主要メカニズムが主に作用して、熱から非熱型へと吸収をシフトさせます。

1)   非常に高い瞬時最大出力(複数のメガワット範囲内)により、複数のフォトンが瞬時に吸収されます。これは、可視フォトンまたはUVフォトンを吸収するエネルギーに相当します。

 

IRレーザーに比べ、より短い波長のUVパルスの吸収は長い間、nsの場合でも熱が少ないことが知られていたので、材料の溶解と気化ではなくコールドアブレーションに利用されてきました。ウルトラファストピコおよびフェムトパルスレーザーは、IRまたは緑色の光で同等の結果を達成でき、UV光を生成する必要性を排除します。

2)  パルス持続期間は、材料の振動緩和の特性時間よりも短くなります。エネルギーが、材料を介して影響点から散逸するよりも速く堆積する場合、コールドマルチフォトン吸収がより効果的になり、放熱が減少します。このタイプのレーザーの場合、ナノ秒レーザーとは逆に、パルスエネルギーが高まると、材料がさらに加熱されるのではなく、処理速度が速くなります(材料除去率が高い)。

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エレクトロニクス/半導体産業で小型化の傾向が続いていることから、高い再現性、精度、精密さ、処理速度でさらに小さい模様をさらに多くの材料に加工する必要があります。そのため、超高速レーザーの需要が高まっており、電気代が割高にもかかわらず、ナノ秒パルスレーザーよりも優位に立っています。ただし、IPGの超短パルスレーザー製品ラインが投入されるまで、設計の複雑さ、使いやすさ、柔軟性、パッケージサイズ、堅牢性、信頼性を大いに改善する余地がありました。

 

IPG Photonicsは、高い評価を受けている当社のパルスファイバーレーザー技術の専門知識を利用することで、精密なマイクロ材料加工用に設計した一連の超短パルスファイバーレーザーを開発しました。IPGのファイバーレーザー励起源とファイバーレーザーコンポーネントは、ファイバーレーザー技術に備わった長所を利用して、産業利用に最適化された最も堅牢でコスト効率の高いツールを実現します。このタイプのレーザーは、所有へのコストの壁を取り除き、信頼性を向上させることで、業界全体で超短パルスレーザー微細加工の使用が大きく増えることが期待されています。

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超短パルスレーザー加工の分野では、次の特長を兼ね備えたレーザーを採用することで、周囲の非加工領域への熱損傷を効率的な材料除去率で最小限にすることができます。

  • 短いパルスを高い最大出力で使用することで、フルエンス(W/cm2)が増加
  • より正確に焦点を合わせることが可能な(より低いM2)ビームを使うことで、フルエンスが増加
  • より短い波長を使うことで、ビーム品質と吸収を改善
  • パルスエネルギーまたはパルス繰り返し率が向上するので、レーザーの平均出力が上がって、処理速度が向上
  • 方向安定性の向上により加工が安定

光学特性と加工速度の両方を注意深く調整して、特定の微細加工作業を最適化する必要があります。その結果、理想的なの高い品質結果や処理速度が得られます。

 

上記すべてが進化を遂げているので、IPGのレーザーとシステムは最小限の熱損傷と迅速な処理速度で材料をコスト効率よく加工できます。IPGのピコ秒・フェムト秒パルスファイバーレーザーモデルは、すべての波長、出力レベル、パルス持続時間を網羅した最も幅広い製品レンジをカバーしています。産業用マイクロ材料加工アプリケーションに対してレーザーを選ぶ場合、複数の目的をトレードオフすることになります。

  • 堅実な加工の質
  • 高い処理速度
  • 使いやすさ
  • 設備コストや所有コストの削減が可能

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複数のレーザーの波長がさまざまに異なる場合、平均出力とパルス持続期間によって同等の許容範囲内の加工品質を達成でき、最長のパルス持続期間と最大平均出力を出す1ミクロンのレーザーがよく選ばれます。最低コストで最高の処理速度を達成できるからです。ただし、特定の材料/加工には、グリーンまたはUVフェムト秒レーザーが必要なことがあります。水または一部の非金属/ポリマー吸収プロフィールが関わる場合、エルビウムやツリウム超高速レーザーも良いかもしれません。

  ほとんどの場合、工業環境に向けて加工工程を開発または移行するときには、複数のレーザーを試してみて、最適なレーザー、アプリケーションに適した当該レーザーの設定を決定します。IPG Photonicsのアプリケーションラボは世界中に拠点があり、各種ナノ秒レーザーとウルトラファストレーザーを設置した微細加工ステーションを装備しています。当社の経験豊富なアプリケーションエンジニアチームが、お客様のアプリケーションの検証をいつでも支援します。
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IPG Photonicsは、UVから中赤外まで幅広い波長のパルスレーザーを提供しているので、さまざまな種類の材料に対応可能です。赤外パルスファイバーレーザーを1、1.5、2 µmでご用意しています。非線形の外部変換によって、グリーンと355 nmのナノ秒出力が生成されます。

ピコ秒・フェムト秒パルスレーザーは、赤外レーザーで1.5 μmで最大10 W、1.06 μmで最大100 W、0.52 μmで最大5 Wの第二高調波源として提供されています。フェムトパルスレーザーの範囲は400~600 fs、ピコパルスモデルの範囲は10 ps~1 nsです。一部のモデルについては、パルス持続期間はユーザーが調整できます。繰り返し率の範囲は10 kHz~3 MHzです。詳細については、IPG各拠点にお問い合わせください。

これらのファイバーパルスレーザーのほか、IPGはファイバー/水晶ハイブリッドピコ秒・フェムト秒中赤外レーザーも提供しています。

Er:YAGピコ秒レーザー(1645 nm、20 W、100~500 ps)
Ho:YAGピコ秒レーザー(2090 nm、20 W、100~500 ps)
CLPFフェムト秒モデルロックレーザー(2400 nmを中心とする固定または可変波長、80 MHz、 40-100 fs、6 W:1200 nmを中心とする第二高調波も提供)

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イッテルビウム(1ミクロン)ウルトラファストファイバーレーザーを、200 fs~20 ps範囲の各種モデルで提供しています。

エルビウム(1.5ミクロン)ウルトラファストファイバーレーザーを500 fsまでの範囲で提供しています。

ご要望については、IPG各拠点にお問い合わせください。

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ピコ秒・フェムト秒パルスレーザーの特長

幅広い波長選択 パルスエネルギーはPRRとは無関係
1~100 Wの平均出力 パルスエネルギーは平均出力とは無関係
10 kHz~3 MHzのPRR コンスタントなビームモード品質
高い方向安定性 コンパクトで効率的

ELPF Erbium Femtosecond Fiber Laser

HLPP

ELPP-1645 Er:YAGファイバー/水晶ハイブリッド中赤外ピコ秒レーザーは、1.645 μmで最大20 Wを出力します。

ご要望については、各拠点にお問い合わせください。

ELPF 500 fs 10 W ELPP 100~500 ps 20 W   

HLPP

HLPP-2090 Ho:YAG ハイブリッド中赤外ピコ秒レーザーは、2.09 μmで最大20 Wを出力します。

ご要望については、IPG Photonics各拠点にお問い合わせください。

CLPF femtosecond laser

CLPFは、2.1~2.6 μm範囲の波長を選択できるファイバー/バルクハイブリッドレーザーです。

ご要望については、IPG Photonics各拠点にお問い合わせください。

CLPF 20~150 fs 最大6 W  
お問い合わせ
お客様のご要望に適切に対応できるよう、主要地域に海外拠点を展開しています。ご不明な点や資料送付をご希望の場合は、各拠点にお問い合わせください。