Development of deep laser drilling method by forming optical fiber structure in the processing hole

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05173
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 吉木 啓介 兵庫県立大学, 産学連携・研究推進機構, 非常勤研究員 (60432548)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超臨界二酸化炭素 / レーザー加工

Outline of Annual Research Achievements

温圧制御装置の不調のため、温度圧力保持機構の改修・改善を行っている。温度安定化機構は、装置全体を保温する方式から、チラーを用いた水による熱交換を採用し，冷却、加温によって温度を安定化させる方式とした．その結果、温度は0.1℃での制御を可能となった。また、圧力制御は超臨界流体用加圧システムと接続することにより、より高速な圧力上昇を実現した。また、それに合わせた実験系の再レイアウトも行っており、落射観察システムを備えた加工装置の構築と、２軸ステージ、Z軸ステージを備えた加工システムを構築している。この３軸ステージはフィードバック付きステッピングモーターを独自開発した外部コントローラーと接続することで制御している。加工レーザーは高強度ナノ秒レーザーであり、それに耐える光学系を備えた加工システムを構築した。観察システムは、高速度カメラを新しく購入し、より高精細な加工プロセスの高速度撮影が可能なことは確認済みである。また、加工状態の観察光源として、ピコ秒パルスレーザーを導入した。また、加工用高強度光レーザー光のための液晶偏光分布変換器の構築として、サファイア基板を用いた液晶素子を開発した。光耐性の試験も終了しており、近赤外光に関しては高い耐性を持つことも実証している。技術移転も完了し、製品としての出荷実績も生じており、それによって、デバイスの品質は安定したものとなった。本液晶デバイスを加工用鏡筒に装着することで、加工用レーザー光と、加工状態をモニタリングするプローブ光の偏光位相制御システムをを構築している。穴内の観察のための液晶デバイスも完成し、このように、補修と並行して各実験装置の構築は完了しつつあるため、研究を再開する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

装置の不調により、実験システムの再構築を進めている。

Strategy for Future Research Activity

装置の要素技術は全て完了しつつあるため，本年度はそれらの統合システムを完成させ，加工実験を開始する．まず，高アスペクト穴をドリルや放電加工で作製し，電熱加熱で穴内に対流を発生させ，穴内対流の確認が可能かどうかを確認する．その後，対流の発生をレーザーで行い，穴内に光が効率的に届く条件を探索する．その条件を元に，実加工の条件を設定し，最終的に深穴加工が可能であることを確認する．

Causes of Carryover

実験装置の不調からの復帰作業により，装置導入スケジュールに遅れが生じている．次年度に執行予定である