【導入事例】

株式会社オハラ 様

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ガラスの新たな可能性を追求する、
オハラのフェムト秒レーザによるガラス内部回折格子加工技術


主な研究開発内容

株式会社オハラ(以下、オハラ)は1935年の創業以来、光学ガラス専業メーカーとして、常に時代のニーズに即応した光学素材を開発・提供することで日本の光学産業界の発展に寄与し、今日では、光学ガラス業界においてトップシェアの地位を確立しています。そして、その経験と歴史に培われた技術を基に、光産業やエレクトロニクス関連産業で使用される先進素材の提供者となるべく、研究開発に取り組み、ガラスの新たな可能性を追求しています。その中で、近年オハラでは、フェムト秒レーザを用いたガラス内部の永続的屈折率変化部の形成を利用した光学部品の研究開発にも取り組んでいます。

平板ガラス内部への屈折率変化部の形成により新たな回折光学部品の創造へ

オハラでは、自社の持つガラスやガラスセラミックスなどの特殊素材の組成開発技術と「三次元光デバイス高効率製造技術プロジェクト」(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託研究)などの共同研究で培われた技術を基に、ガラス内部に高精度な回折光学部品の加工を実現しています。

ガラス内部への屈折率変化部位加工例 

ガラス内部への屈折率変化部位加工例01

ガラス内部への屈折率変化部位加工例02

例えば、上図はフェムト秒パルスレーザで直接描画加工した例です。表面加工では難しいとされる正弦波状やブレーズ状といった断面形状の回折格子を、ガラスの表面には変化を与えずにガラス内部のみに作製しています。また、下図のように薄板ガラス平板内部にこの加工を行うことで、表面は平らであってもプリズムやレンズ機能をもつ回折光学部品を実現しています。これにより素子のコンパクト化が可能となり、生産段階や日常使用での扱いやすさが向上することが期待されます。これらはレンズによる単一焦点とステージ走査による加工例ですが、将来的にはガラスホログラムなどを用いた一括照射を導入することで、より高効率に加工できるようになります。

平行平板ガラス内部に回折光学部品を作製(プリズム、レンズ)

このように、オハラはガラス組成とレーザ加工特性についての知見を合わせもち、独自で組成開発が可能であるので、低エネルギーで大きな屈折率差(Δn)の取れるガラスの開発をはじめとして、素材メーカーとしての技術を活かした成果を生み出しています。
今後も、極短パルスレーザによる加工を、ガラスやガラスセラミックス素材の付加価値向上に有効な技術と捉え、加工技術開発と用途素材開発に取り組んでいます。

特殊品事業部 新領域BU 新材料開発課 副主任橋本 智弘 様

レーザ導入の決め手

「将来的にホログラムなどの光学素子を利用した、一括照射加工を視野に入れており、そこでは、1パルスのパルスエネルギーが大きいほど、1ショットで広い面積が加工できるため、レーザの選定においては、パルスエネルギーの大きさが決め手になると考えていました。
また、安定性や操作性を考え、全固体励起のレーザが好ましいという面もあり、ハイパワーで安定性の高いコヒレント社のLegendEliteDuoを選定、その他数百kHzの高繰返し周波数システムRegAなど複数のレーザシステムを導入し研究開発に使用しています。」

導入レーザ製品

高出力 チタンサファイア再生増幅器

Legend Elite Duo

Legend Elite Duo

高繰返しチタンサファイア再生増幅器

RegA

RegA
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