ガラスの新たな可能性を追求する、オハラのフェムト

USERCASE
導入事例
■ 導入先
M arc h 2 015
株式会社オハラ様
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
レーザー加工部の拡大
(ライン&スペース加工)
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。
照射部 Ra：1.60nm
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。
非照射部 Ra：1.63nm
レーザー照射部表面に明確な変化はない。
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
ガラス内部への屈折率変化部位加工例
●
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
加工部の見方
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
レーザー照射方向屈折率
（光軸方向）
変化部
レーザー加工時
スキャン方向
ガラス表面
屈折率
変化部
することで、より高効率に加工できるようになります。
プリズム機能スペクトル分離
(左右方向)
ガラス
シリンドリカルレンズ機能
(縦方向に集光)
20μm
観察方向（屈折率変化部断面方向）
表面加工では難しい形状でも直接描画で加工可能
(例)正弦波状回折格子 100μm
シリンドリカルレンズ機能
加工部で文字が拡大(左右方向)
光
屈折率変化部
平行平板状ガラス
サンプル厚み：1mm
※更なる薄型化が可能
加工部
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）
USERCASE
導入事例
株式会社オハラ様
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。
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
Legend Elite Duo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。
」
特殊品事業部
新領域BU
新材料開発課
副主任
導入レーザ製品
橋本智弘様
高出力チタンサファイア再生増幅器
Legend Elite Duo
高繰返しチタンサファイア再生増幅器
RegA
コヒレント・ジャパン株式会社
東京本社 Tel: 03-5635-8700
Fax: 03-5635-8681
大阪支店 Tel: 06-6350-7670
Fax: 06-6350-7671
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