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2017 年度 実績報告書

光共振援用による次世代光学素子の高能率超精密加工への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 16K14137
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

柿沼 康弘  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70407146)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード超精密加工 / 光援用加工 / 近接場 / 光学材料
研究実績の概要

本研究では光共振現象を援用した光学素子の超精密加工法の開発に取り組み,従来の硬脆材料加工をより高精度かつ高能率にすることを目的としている.
平成28年度はファブリペロー共振系における光吸収率が10%にも満たないことが明らかになったため,光学素子の新たな高能率加工法として,光学材料表面に発生させた近接場に微小工具を近づけ,光エネルギを工具先端に集中させることで,アブレーションを生じさせながら切削加工を行う加工方法を提案した.最終年度である平成29年度は,始めに提案手法を実現するための光学系および実験系を構築した.プリズムを介して,レーザ光を被削材である光学材料に入射し被削材表面で全反射させることで局在波を発生させ,この点に微小径工具を近づけることで,アブレーションが発生する加工装置を試作した.レーザ発振直後とプリズム透過後のエネルギを測定評価したところ,90%のエネルギ損失が生じてはいるが,光学系が構築できていることを確認した.
試作した加工装置を用いて,提案手法の有効性を評価すべく,無回転工具による押し込み試験ならびに極小径エンドミルによる加工試験を実施した.無回転工具を用いた場合,0.3N以下の押し込み力では被削材に押し込み痕が形成されなかったが,レーザを援用することで0.15Nでも押し込み痕が形成されることを確認した.また,エンドミル加工試験の結果,レーザの援用により光学材料を低切削力で加工できることを実験的に示した.
以上より,局在波を作り出しアブレーションを生じながら除去加工を行うレーザ援用切削加工法の有効性が実験的に示された.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Revisit of the anisotropic deformation behavior of single-crystal CaF 2 in orthogonal cutting2018

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Yuta、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: ー ページ: ー

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.precisioneng.2018.01.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of CaF<sub>2</sub>-brass hybrid WGM microcavity by using ultra-precision machining2018

    • 著者名/発表者名
      MIZUMOTO Yuta、ITOBE Hiroki、KANGAWA Hiroi、FUCHIDA Mika、TANABE Takasumi、KAKINUMA Yasuhiro
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Letters

      巻: 4 ページ: 17-00491

    • DOI

      doi.org/10.1299/mel.17-00491

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the improvement of subsurface quality of CaF 2 single crystal machined by boron-doped nano-polycrystalline diamond tools2017

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Yuta、Amano Hikaru、Kangawa Hiroi、Harano Katsuko、Sumiya Hitoshi、Kakinuma Yasuhiro
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: ー ページ: ー

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.precisioneng.2017.11.005

    • 査読あり
  • [学会発表] Influence of tool geometry on Single-crystal CaF2 in an Ultra-precision machining2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizumoto, H. Amano, M. Fuchida, T. Tanabe, Y. Kakinuma
    • 学会等名
      euspen’s 17th International Conference & Exhibition
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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