超短パルスレーザーの動向（2023年5月調査）
発刊日
2023/09/19
体裁
B5 / 42頁
資料コード
R65200702
PDFサイズ
16.2MB
PDFの基本仕様
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カテゴリ
調査資料詳細データ
調査概要
本調査レポートは、定期刊行物 Yano E plus 2023年6月号 に掲載されたものです。
リサーチ内容
～光エネルギーが吸収され熱変換されるのに約10ピコ秒かかる
超短パルスレーザーでは、熱ダメージの少ないレーザー加工が可能～
1．超短パルスレーザーとは
2．超短パルスレーザーの応用
2-1．加工
2-2．医療
2-3．その他の応用
3．超短パルスレーザーに関する市場規模
【図・表1．超短パルス╱短パルスレーザーの国内およびWW市場規模推移と予測
（金額：2021-2026年予測）】
4．超短パルスレーザーに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立研究開発法人 産業技術総合研究所（産総研）
(1)超短パルスレーザー加工技術
①自動パラメータ可変レーザー加工による高速条件探索
【図1．自動パラメータ可変レーザー加工による高速条件探索】
②NEDO先導プロジェクト「ICTデータ活用型アクティブ制御レーザー加工技術開発」
【図2．NEDO先導PJ「ICTデータ活用型アクティブ制御レーザー加工技術開発」の概要】
③新たな超短パルスレーザー加工のプロセスモニタリング “ガラス表面へのナノ周期構造形成を光で検出できる技術を開発～光学部品に新しい機能付加の可能性～”
【図3．今回開発した技術による観察結果(左)と加工後に電子顕微鏡で観察した表面と断面形状(右)、 (上)ガラス表面にナノ周期構造が形成された場合 (下)形成されなかった場合の結果】
(2)超短パルスレーザー加工×機械学習
【図4．深層学習を用いたレーザー加工条件の最適化】
(3)超短パルスレーザー加工技術×生体材料
①LIPSSによる表面修飾と医療用部材への適用
【図5．LIPSSの医療用セラミックス部材等への適用】
②フェムト秒レーザーパルス組み合わせによる多様な表面形状形成と機能付与
【図6．LIPSSによる細胞分化の促進効果[8, 9]】
4-2．学校法人 芝浦工業大学
(1)短パルスレーザーを用いた固体材料の内部微細加工
【図7．フェムト秒レーザーを用いたガラス内部の微細除去加工方法の模式図
(a) 液中レーザーアブレーション、(b)レーザー支援エッチング、
(c)多孔質ガラスへのフェムト秒レーザー照射】
【図8．作製したS0.5ミニチュアめねじ。(a)断面の光学顕微鏡写真、
(b)レーザー顕微鏡で計測した断面の立体形状】
(2)短パルスレーザーを用いた固体材料の表面微細加工
4-3．スペクトラ・フィジックス 株式会社
(1)超短パルスレーザーのラインナップ
【図9．MKS|Spectra-Physicsの産業用超短パルスレーザーのラインナップ】
①フェムト秒レーザー
②ピコ秒レーザー
③ナノ秒レーザー
(2)注目製品と加工事例
①フェムト秒UVレーザー「IceFyre FS UV50」
【図10．「IceFyre FS UV50」：プログラマブルなバーストが可能】
②フェムト秒レーザー「Spirit 1030-100」
【図11．「Spirit 1030-100」：PCD(多結晶ダイヤモンド)へのバースト加工】
③ピコ秒レーザー「IceFyre IR50」
【図12．「IceFyre IR50」：Siへのバーストモード加工例】
【図13．「IceFyre IR50」：薄(50 µm厚)ガラス(AF32)シート切断加工例】
④ナノ秒レーザー「Quasar UV」
【図14．「Quasar」TimeShiftテクノロジー】
4-4．国立大学法人 名古屋工業大学
(1) LIPSSとは
(2)パルス積重によるLIPSSの形成過程
【図15．レーザーパルス積重に伴うLIPSSの形状および周期の変化】
(3) LIPSSのパルス幅依存による形状・結晶状態の制御
【図16．LIPSSの結晶状態のレーザーパルス幅依存】
(4)円偏光LIPSS
【図17．円偏光LIPSS】
4-5．国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学（NAIST）
(1)バイオ研究の強力なツールになるフェムト秒レーザーを駆使した細胞操作・計測方法
【図18．原子間力顕微鏡によるフェムト秒レーザー誘起衝撃波生成
(左)とその検出(右)】
(2)衝撃波発生と作用のメカニズム
【図19．フェムト秒レーザーを集光したときに引き起こされる
光吸収から、衝撃波と応力波の発生に至る過程】
【図20．高速カメラで撮影した水にレーザーを集光照射したときの
衝撃波、応力波、およびキャビテーションバブルの挙動】
(3)フェムト秒レーザーとマイクロ流体チップによる
超高速セルソーターの開発
【図21．フェムト秒レーザーを用いた微粒子分取の代表例】
(4)ミドリムシのメタボ診断法を開発
【図22．ミドリムシが蓄積するパラミロンの検出例。蛍光ペプチドを含む水中に
【図23．蛍光ペプチド試薬開発の概要。パラミロンに特異的に結合する
蛍光ペプチド試薬の作製方法(A)、得られた蛍光ペプチド試薬の反応性(B)】
【図24．蛍光ペプチド試薬の細胞内導入方法の概要。
マンニトールによるミドリムシの運動一時停止(A)、メタボ診断の手順(B)】
4-6．国立研究開発法人 理化学研究所
(1)フェムト秒レーザーによる3次元加工
【図25．フェムト秒レーザーを用いた感光性透明ガラスへの3次元加工】
【図26．フェムト秒レーザーを用いた様々な3次元加工事例：
(左)3次元マイクロ流体構造、(右)マイクロポンプ】
(2)バイオ応用事例：がん細胞マイグレーション観察への応用
【図27．がん細胞が狭窄部を通って移動する様子を観察することができる
人体内部の微小組織を模して作製したバイオチップ】
(3)高感度3次元マイクロ流体SERSセンサー
【図28．3次元マイクロ流体SERSチップの作製手順】
(4)フェムト秒ベッセルビームによる微細加工
【図29．設計した位相板による整形ベッセルビームのシミュレーション評価結果
(a)通常のベッセルビーム、(b)整形ベッセルビーム１、
(c)整形ベッセルビーム2】
【図30．整形ベッセルビームによるSiの穴あけ加工例】
5．超短パルスレーザーの将来展望
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