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精密加工

新規光アイソレータ材料の大型均質化、高耐性コーティングの適正化により、高性能光アイソレータを実現

山梨県

株式会社オキサイド

2020年3月22日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 高出力ファイバーレーザ加工実現を目指した高性能光部品の製品開発
基盤技術分野 精密加工
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

電子部品の小型・高機能・省エネニーズに必要とされる超微細加工を実現する為、高スループットと高精度を両立させたファイバーレーザ加工機用高性能光アイソレータを開発する。具体的には、新規光アイソレータ材料の大型化・均質化、高耐性コーティングの適正化を通して、高性能光アイソレータの事業化を目指す。開発した高性能光アイソレータはファイバーレーザ加工装置に搭載し、高度な微細加工技術として川下業者に提供する

開発した技術のポイント

ファイバーレーザ出射端に取り付ける光アイソレータの小型軽量化と高レーザ耐性化
・新ファラデー回転材料の大型化・均質化TGG(テルビウム・ガリウム・ガーネット)比で1.5倍のベルデ定数、同等の生産性
・小型光アイソレータの性能評価従来比1/2以下の重量・容積、高出力ファイバーレーザ装置での動作実証
・高性能TGG単結晶の大型化・均質化レーザ耐性>2MW/cm2、損失<0.1dB、消光比>35dB
・高精度加工・高耐性コーティングの開発レーザ耐性>2MW/cm2、反射ロス<0.5%

(新技術)
光源:ファイバーレーザ(小型軽量、動作安定、可搬、高ロバスト)
小型軽量アイソレータ(アーム先端軽く、高速・高加減速・高再現性)
特徴
・高効率発振、及び低ロスにより発熱小
・高いレーザー耐性

具体的な成果

・新ファラデー回転材料の大型化・均質化
‐ベルデ定数がTGG比1.25倍の結晶Aと結晶B、1.5倍の結晶Cと結晶Dの4種類の新材料を発見し、その単結晶化に成功
‐結晶Bではφ50×80mmの完全クラックフリーが得られ、TGGと同等以上の生産性を実証
・小型光アイソレータの性能評価
‐ファラデー回転材料に開発新材料(結晶B)を用い、偏光依存型光アイソレータを試作
‐長さ15mmの結晶Bを2本使うタイプでφ22×71mm(27cc)のサイズを実現(従来比1/20以下)
・高性能TGG単結晶の大型化・均質化
‐TGGの育成条件を適正化し、結晶欠陥や内部応力を低減
‐評価試料はすべて損失0.1dB以下、消光比35dB以上であり、当初目標をクリア
‐高出力ファイバーレーザを用いた試験により、2MW/cm2以上のレーザ耐性を確認
・高精度加工・高耐性コーティングの開発
‐切断・研磨工程の最適化により、目標とする研磨精度(<λ/10)、面粗さ(<20nm)を達成
‐密着性・摩擦性に優れた反射防止膜の成膜技術を確立し、基盤加熱温度90~100℃の条件で反射率<0.2%を達成

知財出願や広報活動等の状況

特許:「磁気光学素子用ガーネット結晶」(特願2010-83813)、「磁気光学素子用の単結晶および当該結晶を用いたデバイス」(特願2010-97316)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

H23年度に実用化に成功。サンプル作成のための試作を進めている

製品・サービスのPRポイント

・小型化→開発したファラデー回転材料は、従来材(TGG)の1.25~1.5倍のベルデ定数を有し、光アイソレータを従来サイズの1/2以下に小型化できる
・精度向上→光アイソレータの小型・軽量化により、工作機械(レーザ加工機)の位置決め分解能や再現性が向上し、加工精度の向上をもたらす
・納期・製作時間短縮→光アイソレータの低吸収化によりレーザ加工機の高出力化が可能になり、主軸回転・送りの高速化等、高効率加工に結びつく

今後の実用化・事業化の見通し

サンプル作製のための試作、新たな加工法開発等への取組を継続。H25年度からの販売開始を目指す
・光アイソレータメーカにファラデー回転材料の評価用サンプルを提出すべく、試作を進めている
・素子加工のコスト低減のため、新しい加工法を開発中
・今後も新材料の特性向上を目指した研究開発を継続実施する予定
・当面ファラデー回転材料の事業化を先行させ、H25年度からの販売開始を目指す

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社オキサイド
事業管理機関 公益財団法人やまなし産業支援機構
研究等実施機関 株式会社大田光学研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社オキサイド
事業内容 高機能単結晶、各種光学素子、光学モジュール、UVレーザの開発及び製造販売
本社所在地 〒408-0302 山梨県北杜市武川町牧原1747-1
ホームページ http://www.opt-oxide.com
連絡先窓口 やまなし産業支援機構
メールアドレス seri@yiso.or.jp
電話番号 055-243-1888