産業技術総合研究所(産総研)は、同所 物理計測標準研究部門 応用放射計測研究グループの沼田孝之氏が、加工用の高出力レーザーのパワーを高精度に制御するシステムを開発したことを発表した。この成果の詳細は6月14日、日本科学未来館にて開催される国際会議「NEWRAD2017」にて発表される。

開発された高出力レーザーパワー制御システム(出所:産総研Webサイト)

炭素繊維強化プラスチックなどの加工が難しい複合材料の切断や、自動車ボディーなどの鋼板の溶接に、高出力レーザーによるレーザー加工が利用されるようになってきた。しかし、多くの現場では周囲の温度変化やレーザー装置の予熱状態などによってレーザーのパワーが揺らぐという問題があった。この問題は、加工の精度や歩留まりに影響するため、高出力レーザーのパワーを高精度に制御し安定化させる技術が望まれていた。

沼田氏は今回、対向する2個のプリズムからなる素子を用いて光の反射量を精密に調整することで、高出力レーザーのパワーを高精度に制御するシステムを開発した。このシステムを用いて、2kW/cm2の加工用レーザーを制御し、パワーの揺らぎを0.1％以下に抑制し、レーザー出力を安定化できることを実証した。

このたび開発されたシステムを小型化すれば、加工装置に内蔵することもできる。さらに、レーザービーム断面の光強度分布を制御することも可能であるため、円形のビーム以外に矩形や線状など、材料特性や加工用途に応じた最適なビーム形状を生成できる、高機能なレーザー加工システムの実現が期待される。

今回用いたレーザーパワー制御方法の原理(出所:産総研Webサイト)

今後は、応答特性の改善や小型化を進め、加工用レーザーに内蔵することや、レーザー出射口に設置するだけでレーザーパワーを高精度に制御できるシステムとしての実用化を目指すという。さらに、ビーム形状制御技術の開発にも取り組んでいくとしている。