フレキシブルレーザ照射システムによる電子セラミックス薄膜の誘電率向上に関する研究

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24560881
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 阿部 信行 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (90127176)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: プラズマ処理・レーザー加工

Research Abstract

光ファイバー結合型高輝度半導体レーザを複数個用いたフレキシブルラインビームシステムの設計・試作とシステムの特性評価
・ファイバー結合型半導体レーザの現状調査と国内外各社製品の出力、ビーム特性及び価格の比較を行い、古河電工㈱製の２５Ｗ級半導体レーザ２４本を使用することに決定した。
・当初計画していた球面平凸レンズ、平凹シリンドリカルレンズ、平凸シリンドリカルレンズを用いる組み合わせレンズ方式では光学系が複雑で高価なことと、選定したレーザのビーム特性に対する整合性がよくないため、よりシンプルで安価な平凸レンズのみで集光する光学系を用いる方式で再設計を行った。その結果、当初予定していたビーム幅の狭い精密なラインビームは得られないかわりに、ビームプロファイルをさらにフレキシブルに変化させられ、１点集光から３ｍｍのライン形状まで得ることができることがわかり、新しい設計に基づいて試作を行った。
・パワーメータとビームプロファイラを用いて、試作したフレキシブルラインビームシステムの特性評価を行った結果、出力６００W、ビーム長３ｍｍ、パワー密度６０ｋW/cm2のラインビームが形成できることを確認した。当初の計画のビーム長１.8mm、パワー密度５０ｋW/cm2と比べると、同等のパワー密度でほぼ１.５倍のビーム長が得られることがわかった。
・本システムは、基本的には２４個の集光点の合成であるため、現在、加熱用熱源としてどのくらいのビーム長までレーザ強度の平坦性が維持できるかの検討を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・集光方式を当初計画より変更した結果、集光系の費用が安くなり、代わりに半導体レーザの個数を増加させることができ、結果的には同等のパワー密度で約１.５倍のビーム長を得ることができた。
・新しい集光方式はラインビーム以外にも集光が可能で、よりフレキシブルなシステムになり、より多くの応用分野への展開が期待できる。

Strategy for Future Research Activity

・試作装置の学会発表
・熱処理解析シミレーション法の開発
・試作装置を用いた熱処理実験

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

・熱処理実験用試料（チタン酸バリウム等）等の購入