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MATERIAL MACHINING METHOD BY MULTI-WAVELENGTH ULTRASHORT PULSE LASER BEAM

Patent code P10A015398
Posted date Apr 23, 2010
Application number P2004-014126
Publication number P2005-205446A
Patent number P4147304
Date of filing Jan 22, 2004
Date of publication of application Aug 4, 2005
Date of registration Jul 4, 2008
Inventor
  • (In Japanese)大越 昌幸
  • (In Japanese)井上 成美
Applicant
  • (In Japanese)防衛装備庁長官
Title MATERIAL MACHINING METHOD BY MULTI-WAVELENGTH ULTRASHORT PULSE LASER BEAM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To establish a highly accurate and high speed fine machining method for material by which, even in material having no resistance to heat (such as a high polymer material, a biomaterial, a low melting point material and a material easy to be thermally diffused), a thermally modified layer is not formed around the machined part and the chemical composition of the machined face is not changed.
SOLUTION: In the material machining method, the wavelength of a part of ultrashort pulse laser beams with a pulse width of <1 ns including near infrared rays is converted by a nonlinear optical crystal 4, an optical parametric amplifier or the like, and the same part in the same material is irradiated with harmonics (one or more kinds of laser beams whose wavelength has been converted to be short) or the beams of an OPA or the like (one or more kinds of laser beams whose wavelength has been converted to be long ) together with fundamental waves (laser beams before the conversion of the wavelength), thus highly accurate and high speed laser beam machining is made possible.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


レーザー微細加工に用いられる光源は、パルス幅がns以上の紫外線レーザーが一般的である。しかし被加工材料によっては、加工部周辺に熱変性層が形成され、また加工面の化学組成も変化する場合がある。そこで最近、加工部周辺の熱変性層形成を抑えるために、パルス幅がピコ秒(ps、10-12秒)あるいはフェムト秒(fs、10-15秒)の超短パルスレーザー光が利用されようとしている。超短パルスレーザー光の発振波長を近赤外域とすると、一部の被加工材料において、加工面の化学組成も変化しないことが報告されている。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、レーザー光による材料加工法に係り、とくに近赤外線を含む、パルス幅が1ns(nsは10-9秒)未満の超短パルスレーザー光による材料加工法であって、前記超短パルスレーザー光を非線形光学結晶あるいはオプティカルパラメトリック増幅器(OPA)等により一部波長変換し、基本波(波長変換前のレーザー光)とともに高調波(波長変換後の短波長化された1種類以上のレーザー)及び/又はOPA等の光(波長変換後の長波長化された1種類以上のレーザー光)を同一材料の同一箇所に照射することにより、高精度かつ高速でのレーザー加工を可能としたものである。また、従来困難とされてきた熱に弱い材料(高分子材料や生体材料、低融点材料、熱拡散しやすい材料等)等にも適用可能となり、被加工材料の種類も広がる。これらの結果は、電子機器用プリント配線基板の高精度微細加工やマイクロ化学分析システムの製作、マイクロ・ナノマシーニング技術に適用可能になる等、その用途は電気、電子のみならずあらゆる分野で有用である。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
近赤外線を含む、パルス幅が130fs以下の超短パルスレーザー光を、高調波発生用波長変換手段により一部波長変換し、前記超短パルスレーザー光の基本波と波長変換後の短波長化された1種類以上の高調波とを混合して同一材料の同一箇所に同時に照射する多波長超短パルスレーザー光による材料加工法であって、
前記超短パルスレーザー光の基本波は単独で前記材料をエッチング可能な照射エネルギー密度であり、
前記高調波は単独では前記材料をエッチングしないアブレーションしきい値未満の微弱な照射エネルギー密度に設定され、
加工後において、加工部周辺に熱溶融層が形成されず、かつ加工された面の化学組成が変化していないことを特徴とする多波長超短パルスレーザー光による材料加工法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004014126thum.jpg
State of application right Registered
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