フェムト秒レーザー微細加工は、サブマイクロメートルスケールの2次元および3次元（2D/3D）構造を作製するために使用される高度な技術である。フェムト秒パルスレーザー光を用いて、極めて正確な焦点位置で材料のアブレーションを開始するもので、現在利用可能なレーザー加工の中で最も先進的な手法のひとつである。
フェムト秒レーザーの概要
モードロックレーザー技術は、通常、レーザーパルスの発生に使用される。-15 sec.ファイバーレーザー、半導体レーザー、固体バルクレーザーなどが代表的である。しかし、極めて短く、極めて高いピークパワーのパルスを放出するフェムト秒レーザーを用いれば、超高精度でアブレーションや材料除去を行うことができる。 材料を操作するこの能力は、非常に小さなスケールで複雑な構造や表面を形成するために使用することができる。
歴史的に、非常に高いピークパワー強度を持つレーザーパルスは、様々な複雑な非線形光学特性のために製造が困難であった。 その結果、フェムト秒領域のパルスを持つ高出力レーザーは、通常、これらの非線形効果を扱える大型システムに限られていた。
フェムト秒レーザーの微細加工を幅広い商業用途に展開するには、斬新なソリューションが必要だった。
チャープパルス増幅（CPA）入門
チャープパルス増幅（CPA）は、従来のフェムト秒レーザー微細加工が抱える課題に対する解決策であった。ノーベル賞を受賞したこの技術は、強力な分散パルス伸張、増幅、再圧縮として知られる技術を応用し、従来よりも高いピークパワーを持つ超短レーザーパルスを生成するもので、特にコンパクトなレーザーシステムに適している。
この技術では、短パルス発振器と一対の回折格子を用いてパルスを数千倍に引き伸ばす。正にチャープされたパルスは、そのピークパワーが数百万倍まで引き上げられた後、2つ目の回折格子のペアによってストレッチングプロセスが反転される。その結果、より小型のレーザーシステムで高エネルギーの超短パルスレーザー光を安全に発生できるようになり、新世代のメーカーがフェムト秒レーザー微細加工の利点を活用できるようになった。
フェムト秒レーザー微細加工の応用
フェムト秒レーザーによる微細加工は、現在エンジニアが利用できるバルク幾何学的表面改質の最も正確な方法の1つです。高エネルギーのフェムト秒レーザーパルスを使用すれば、マイクロスケールの深さで外科手術のような精度で、事実上あらゆる材料のアブレーションを開始し、界面材料間を極端に識別することが可能です。これにより、従来のレーザーベースの微細加工技術にはない無数の利点が得られ、さまざまなハイテク・アプリケーションを実現することができます。
もっと知りたいですか？以前のブログ記事「レーザーアプリケーション」をお読みください：材料加工
フェムト秒レーザー微細加工は、その後、マイクロスケールの精度、低い熱変形、破片の無視できる発生が前提条件となるエッチングや穴あけ用途で使用されている。例えば、自動車や家電製品、医療機器、ウェアラブル技術などがあります。
IMRAによるフェムト秒レーザー微細加工
IMRAは、独自の技術であるファイバーチャープパルス増幅（FCPA）によるフェムト秒レーザー微細加工の世界的権威です。この画期的な技術の概要は、前回のブログ記事でご紹介しました：FCPAガラス溶接の利点。
フェムト秒レーザー微細加工の動作原理について詳しくお知りになりたい方は、IMRAチームまでお問い合わせください。
