金属、ガラス、その他分野におけるレーザー加工の役割の拡大

レーザー技術プロセスにおける波長の影響

レーザーの波長は、特に構造用鋼のような材料の場合、プロセスに大きな影響を与えます。紫外線、可視光線、近赤外線、遠赤外線領域で発光するレーザーについて、溶融および蒸発における臨界出力密度が分析されています（Lazov、Angelov、Teirumnieks、2019）。

波長に基づく多様なアプリケーション

レーザー波長の選択は任意ではなく、材料の特性と望ましい結果に大きく依存します。例えば、波長が短いUVレーザーは、より微細なディテールを加工できるため、精密彫刻や微細加工に最適です。そのため、半導体およびマイクロエレクトロニクス産業に最適です。一方、赤外線レーザーは、より深い浸透性を持つため、厚い材料の加工に効率が高く、重工業用途に適しています。(Majumdar & Manna, 2013) 同様に、通常532nmの波長で動作するグリーンレーザーは、熱の影響を最小限に抑えながら高精度が求められる用途で独自の地位を確立しています。特に、マイクロエレクトロニクスにおける回路パターニングなどの作業、医療用途における光凝固などの処置、再生可能エネルギー分野における太陽電池製造において効果的です。グリーンレーザーは、その独特な波長特性により、プラスチックや金属など、高コントラストと表面損傷の最小化が求められる多様な材料へのマーキングや彫刻にも適しています。緑色レーザーのこの適応性は、レーザー技術における波長選択の重要性を強調し、特定の材料やアプリケーションに最適な結果を保証します。

その525nm緑色レーザー525ナノメートルの波長で特徴的な緑色の光を発する特殊なレーザー技術です。この波長のグリーンレーザーは、その高い出力と精度を活かして網膜光凝固術に応用されています。また、材料加工、特に精密かつ熱影響を最小限に抑えた加工が求められる分野においても、潜在的に有用です。.c面GaN基板上に524～532nmの長波長域で動作する緑色レーザーダイオードの開発は、レーザー技術における大きな進歩を示すものです。この開発は、特定の波長特性を必要とする用途にとって極めて重要です。

連続波およびモード同期レーザー光源

選択発光型太陽電池のレーザードーピングには、1064 nmの近赤外（NIR）、532 nmの緑色、355 nmの紫外線（UV）など、様々な波長の連続波（CW）レーザー光源とモードロック準CWレーザー光源が検討されています。波長の違いは、製造の適応性と効率に影響を及ぼします（Patel et al., 2011）。

ワイドバンドギャップ材料用エキシマレーザー

UV 波長で動作するエキシマレーザーは、ガラスや炭素繊維強化ポリマー (CFRP) などのワイドバンドギャップ材料の加工に適しており、高精度と最小限の熱影響を実現します (Kobayashi 他、2017)。

産業用途向けNd:YAGレーザー

Nd:YAGレーザーは波長調整の柔軟性に優れ、幅広い用途に使用されています。1064 nmと532 nmの両方の波長で動作できるため、様々な材料の加工に柔軟に対応できます。例えば、1064 nmの波長は金属への深彫り加工に最適で、532 nmの波長はプラスチックやコーティングされた金属への高品質な表面彫刻を可能にします(Moon et al., 1999)。

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高出力ファイバーレーザー溶接

1000nm付近の波長を持つレーザーは、優れたビーム品質と高出力を有し、金属のキーホールレーザー溶接に使用されます。これらのレーザーは材料を効率的に蒸発・溶融させ、高品質の溶接を実現します（Salminen、Piili、Purtonen、2010）。

レーザー加工と他の技術の統合

レーザー加工とクラッディングやフライス加工などの他の製造技術の統合により、より効率的で汎用性の高い生産システムが実現しました。この統合は、工具・金型製造やエンジン修理などの業界で特に有益です（Nowotny et al., 2010）。