用語集

あ行

アッテネーター(attenuator)

レーザ光量を減衰させるための光学部品またはシャッタ。

アパーチャー(aperture)

通過するレーザ光の中心部を取り出すために制限を設ける絞りまたは開口のこと。

E/O Qスイッチ(E/O Q switch)

電圧を加えることにより光の屈折率を変化させる電気光学方式のQスイッチ。

イオン交換

水冷方式のレーザマーカで使用する冷却水(純水)が劣化するにつれ発生する不純物のイオンを除去してクリーン度を保つこと。

インナーマーキング(inner marking)

ガラスなどの透明体に透過するレーザ光を使用し、透明体内部にマーキングや加工を行なうこと。

ARコーティング(AR coating)

ARは、Anti Reflectionの略で反射防止の意味。
レンズをARコーティングし、表面で起こる反射を防ぐことにより、レーザ光の透過率が向上します。

A/O Qスイッチ(A/O Q switch)

超音波を加えることにより光の屈折率を変化させる音響光学方式のQスイッチ。

M2(M square)

レーザ光の強度分布を表す横モードの品質を指す。
M2=1が理想的なシングルモードといわれる。

LD

Laser Diodeの略。半導体レーザと同意。

SHG(second harmonic generation)

レーザ基本波の2倍の周波数=基本波長の1/2の意味。
YAGレーザでは1064nmの1/2の532nm波長を指す。

LD励起(LD pumping)

レーザ媒質を励起させる光源にLDを使用する励起方式。

エンドポンプ(end pumping)

レーザ媒質の後方から励起光を照射し励起する方式。
結晶の中心を励起するため、励起効率が良く、モードの良いレーザビームを創り出します。

fθレンズ(f-theta lens)

ガルバノスキャナーやポリゴンミラーで偏向されてレーザ光を平面で集光し、走査速度が一定になるよう補正するレンズのこと。

fθレンズの特徴は

  • ワーク面の何処でも等速度で走査する

で、マーキングやレーザプリンタなどに最適な光学部品です。

[fθレンズの場合]
像高hと入射角θとの関係が、【h=fθ】になる様に設計されたレンズで、ワーク面上での走査速度が一定速度になります。周辺(スポットD点)では、速くなります。
fθレンズ(f-theta lens)

か行

可視光(visible)

波長380nmから780nmの光で、人の目に見える波長の光のこと。

  • 光とは
    「電磁波」と言う「波」の一種です。波ですから波長という基準があり、ごく短いものから無限大に長いものまで存在します。
  • 色とは
    物体に当たる光の波長のうち、物体に吸収されないで反射された波長を人の目の網膜が受け取ると、我々はその波長を物体の「色」として認識します。例えば、赤いりんごは、(人間には赤色に見える特定波長の光線を含む白昼光を受けると、)赤い波長の光(600~700nm)を反射し、ほかの波長の光をすべて吸収します。
    黒い物体は、すべての光を吸収するために黒くみえます。
  • 可視光とは
    波長の長い部分の「赤」から、短い方の「紫」までの連続したカラースペクトルを形成するものを「可視光」と言います。また光として関知できない領域の長い方のエリアを「赤外線」、短い方を「紫外線」と呼びます。
可視光(visible)

ガイド光(alignment beam)

ガイド光とはレーザ光の照射位置を示し位置調整するための補助光のこと。印字レーザが不可視光なので可視で確認できるガイド光で調整します。

ガスレーザ(gas laser)

管内に封止したガスに高電圧を加えて放電し、ガスをプラズマ状態にし発振させるレーザ方式のこと。
よく使われるガスは、CO2(炭酸ガス)He-Ne(ヘリウム・ネオン)。He-Neレーザは、オプトエレクトロニクスの光源として、CO2レーザは、印字や加工に用いられている。

レーザの種類

レーザは大別すると、固体・気体・液体の3つに分かれます。

固体
Nd:YAG
YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)

基本波長(1064nm)

  • 汎用マーキング用途

第二高調波(532nm)(グリーンレーザ)

  • シリコンウエハなどへのソフトマーキング用途
    微細加工向き

第三高調波(355nm)(UVレーザ)

  • LCDの印字、リぺア加工、VIAホール加工等の超微細加工用途
    液晶リぺア加工…コーティングパターンをカットして修復する工程
    VIAホール加工…プリント基板の穴加工
Nd:YVO4(1064nm)
YVO4(イットリウム・バナデイト)
  • 小文字マーキング用途
    高いQsw周波数で高いピークパワー。
    エネルギー変換効率が良い。
LD(650~905nm)
  • 半導体レーザ(GaAs、GaAlAs、GaInAs)
気体
CO2(10.6μm)
  • 加工機、マーキング用途、レーザメス
He-Ne(630nm)(赤色)が一般的
  • 測定器用途(形状測定など)
    最も多く出回っているレーザ。
    出力が低く形状測定などに使用。
エキシマ(193nm)
  • 半導体露光装置、眼医療
    不活性ガスとハロゲンガスを混合して、その気体中で放電する。
    比較的簡単な構造で強力な紫外線レーザを作ることが出来る。究極の紫外レーザ(DUV)で、吸収率が高く、眼医療では水晶体を加工(蒸発)させ、網膜に焦点を合わせる矯正に使われる。
アルゴン(488~514nm)

  • 理化学用用途
    色々な色を出すことができ、主にバイオ関係など研究所で使用される。
液体
Dye(330~1300nm)
  • 理化学用用途
    レーザー光により励起された色素は、蛍光を発する。

ガルバノスキャナ(galvanometer scanner)

レーザ光を走査させる為のステッピングモータ。
回転停止角度を正確に制御できるのが特長です。

ガルバノミラー(galvanometer mirror)

ガルバノスキャナに取り付けるミラーのこと。

完全空冷

レーザ装置冷却に水を使わずに放熱フィン、ファン、ペルチェ素子等を用いた空冷冷却方式。

完全空冷
図の様に冷却水を使用せず、レーザ発振器の発熱をペルチェ素子で伝導させ、エアーを使って冷却するシステムのこと。

基本波(fundamental wave)

レーザ媒質から発振したままの波長のレーザ光を言う。
YAGなら1064nm波長が基本波。

Qスイッチ(Q switch)

レーザ媒質と出力ミラーの間に吸収体を置き、レーザ発振をコントロールして高いエネルギーを作りだす光学部品。

共振器(resonator)

レーザ光が作られるための全反射ミラーと出力ミラーの間=キャビティーともいう。

空間モード(spatial mode)

共振器の光軸に垂直な方向のモード。レーザビーム強度分布の断面が1点で対象形状になるシングルモードや複数のピークポイントが現れるマルチモードがあります。

グリーンレーザ(green laser)

波長532nm付近の緑色光を発振するレーザ。

高調波(harmonic generation)

一般的に、レーザの波長は短いほど、エネルギーが高く、物質(ワーク)に対する吸収率が上がります。例えば、銅板(Cu)は基本波長(1064nm)では約10%程しか吸収されず、印字し難い素材ですが、1/2波長(=532nm)では、約50~60%と吸収率が上がります。

[グリーンレーザとUVレーザの作られ方]
グリーンレーザは、第2高調波と言われ、基本波長を酸化物単結晶(LBO:リチウムボレート)を通し、約30~40%の変換率で、532nmの波長に変換します。変換された532nm波長光と基本波長光を合わせて、更に、もう一つの単結晶を通過させることで、UVレーザ(波長355nm)に変換します。また、第4高調波は、波長266nmのD(ディープ)UVと言われます。
高調波(harmonic generation)

固体レーザ(solid state laser)

レーザ媒質をランプやLDなどの光源で照射し、レーザ光を作り出すレーザ発振器のこと。

さ行

THG(third harmonic generation)

レーザ基本波の3倍の周波数=基本波長の1/3の意味。
第3高調波とも言われる。YAGレーザでは1064nmの1/3の355nm波長を指す。

サイドポンプ(side pumping)

レーザ媒質の側面から励起光を照射し励起する方式。レーザ結晶の側面部周囲より励起光を照射して励起する方式。中心部に熱が伝わりにくく、媒質全体に熱をムラなく伝えられない。

サイドポンプ(side pumping)

CO2レーザ(CO2laser)

炭酸ガスを媒質としたレーザで、波長10.6ミクロンを発振します。
加工機やマーキングに利用されています。

CW(continuous wave)

レーザ光が連続して発振する状態のこと。

紫外線(ultra violet)

波長380nmより短い不可視光のこと。殺菌効果があることから、食品関係、医療関係などの分野で利用されています。

閾値(threshold)

物質にエネルギーが加わり何らかの反応が起きる限界値のこと。
=「しきい値」

シャッター(shutter)

レーザ光を遮るための遮光板のこと。

集光レンズ(focusing lens)

レンズ単体やレンズの組み合わせによりレーザ光をワーク面で集光させ焦点を結ぶレンズのこと。

出力(energy output)

レーザ出力とは時間あたりのエネルギー量のこと(単位W)。

ジャイアントパルス(giant pulse)

Qスイッチにより増幅された高いエネルギーをもつパルスのこと。

ジャイアントパルス(giant pulse)

レーザ媒質に過剰に溜まったエネルギーが一気に放出されるため文字の書き出し部が深堀になる現象。

純水

水を化学的、物理的に処理し、溶解している物質を除去した水のこと。
水冷冷却方式のレーザマーカの冷却水は絶縁体であることが条件になるため、純水を使う。

ZnSe(ZnSe)

ジンクセレン。遠赤外線を透過する光学結晶のことでCO2レーザのレンズに使用されます。

シングルモード(single mode)

レーザ光の断面が1点で集光されており、かつ点対象になる横モード特性をもつレーザビームのこと。

  • シングルモード(single mode)

    レーザ結晶の端面へファイバーを使いLDからの光を照射する。媒質の中心部へムラなく、エネルギーを供給できる。

  • シングルモードビーム
    シングルモード(single mode)

    スーパーシングルモードビームのパワー分布

    ビームの中心一点に、パワーのピークを集中、真円の完全な一本のピークが存在し、均一な印字が可能です。

スキャニング

レーザビームをガルバノモータ等を使い走査すること。

ストレッチャー(stretcher)

レーザ光のパルス幅を伸ばす構造や部材のこと。

スレッシュホールド(threshold)

物質にエネルギーが加わり何らかの反応が起きる限界値のこと。
=「しきい値」

赤外線(infrared)

波長780nmより長い不可視光。

全反射ミラー(high reflective mirror)

共振器内ですべての光を反射するミラー。

出力ミラー(output coupler)

共振器内で増幅されたレーザ光を外部へ放出するミラーのこと。

  • 発振環境
    レーザ発振は、『上準位にある原子数>下準位にある原子数』で、この状態を反転分布という。
  • 構造
    ガスレーザ発振器の構造は、ガスを封入し、反転分布を起こすために必要な放電を起こす電極を備え、管の両側に光共振器が配置されます。
  • 発振原理
    レーザ管に定格の電流を流し放電させると、管内に強いプラズマが生じ、このプラズマが原子と衝突して励起状態になります。レーザの波長に対して極めて高い反射率を持つ一対の反射ミラーから構成される光共振器の間で、光が往復しながら増幅され、反射鏡の一方を反射率約99%の出力ミラーにすることで、レーザ光が外部に照射します。
出力ミラー(output coupler)

た行

縦モード(longitudinal mode)

共振器のミラー間距離によっていくつかの周波数のレーザ光が発振する状態。

種光源(seed laser)

元となるレーザ光源のこと。

短パルスレーザ(short pulse laser)

パルス幅がピコ秒以下で発振するレーザを指す。

ピコ秒とは、1兆分の1秒(10秒)のこと、単位PS。

第3高調波(third harmonic generation)

レーザ基本波の3倍の周波数=基本波長の1/3の意味。
YAGレーザでは1064nmの1/3の355nm波長を指す(UVレーザ)。

第2高調波(second harmonic generation)

レーザ基本波の2倍の周波数=基本波長の1/2の意味。
YAGレーザでは1064nmの1/2の532nm波長を指す(グリーンレーザ)。

チラー(chiller)

水を冷却し一定の温度に保つ機器のこと。
水冷方式YAGレーザなどの2次冷却器に使用される。

DPSS(DPSS)

Diode Pumping Solid Stateの略。LD励起固体レーザと同意。

ディープUV(deep uv)

真空域でしか伝播しにくい光で200nmより短い光のこと。
エキシマレーザのArF(193nm)やF2(157nm)が真空紫外線光に該当する。

は行

波長(wave length)

空間を伝わる波(波動)の持つ周期的な長さのこと。

半導体レーザ(semiconductor laser)

半導体材料で作るレーザのこと。pn接合の間に活性層という光が出る層があり、p側のホールとn側の電子が結合するとレーザ光を発光します。

半導体レーザ(semiconductor laser)
光の増幅を行う半導体結晶の中心部(活性層)は光が全反射して外にもれないような、構造になっています。一般的には、半導体レーザは、通信用、光ディスク用以外にレーザ励起源として利用されています。
半導体レーザ(semiconductor laser)
構造はダイオードと全く一緒です。母体をGaAsに変えるだけで、エネルギーが熱から光に代わりLEDになります。

パルスエネルギー(pulse energy)

パルスレーザ発振器の1パルスあたりのエネルギー量のこと。
単位J(ジュール)。

パルス波(pulsed oscillation)

一定の周波数でレーザ光を発振すること。連続波の反対語。

パルス幅(pulse width)

パルスレーザ発振器の1パルスあたりの照射時間のこと。

パルス発振

レーザ光をフラッシュのように光らせる発振。パルス発振は、発振周波数を変えることによりレーザ出力を制御したり、1パルスあたりのエネルギーを強くすることができます。レーザの出力を表す値としては、平均出力、ピーク出力、パルスエネルギー、があります。単位は、W(ワット)とJ(ジュール)です。パルスレーザは、ピーク出力値が連続発振レーザの出力値に比べて高いが、平均出力はパルス幅とピーク出力の積、それに発振周波数分を加えた数値になるため低くなります。平均出力が数Wでもピークエネルギーが数十kWあるパルスレーザでは金属にも印字・加工ができるエネルギーを有しています。

■ピークエネルギー
ピークエネルギー
■パルスレーザの平均出力
パルスレーザの平均出力

パワー(power)

時間あたりのエネルギー量、単位はW(ワット)。

パワーメータ(power meter)

レーザ光の出力を測定する計測器。
レーザパワーの減衰状況の管理に使用されます。

光アイソレータ(optical isolator)

光を単一方向にだけ通す性質を持ったデバイスのこと。
レーザの戻り光を遮断するために使用される。

拡がり角(divergence)

レーザ発振器から照射されたレーザ光が広がる角度のこと。

ビーム径(beem diameter)

レーザ光の直径のことを意味しますが、通常は、ビーム中心のピーク値の半値の値を指します。

ビームプロファイラー(beam profiler)

レーザ光の強度分布のこと。

ビームプロファイル(beam profile)

レーザ光を断面で見たときの強度分布をグラフ化したものを指します。

ピークパワー(peak power)

パルスエネルギーをパルス幅で割った値。W(ワット)。

ファイバレーザ(fiber laser)

共振器にファイバを使い、Ybイオンなどをドープしたファイバのクラッドを2重構造にし、内側にLDの励起光を入れ励起する方式。

ファーストパルス・サプレッション

Q-SWレーザで最初に出るジャイアントパルスを抑制すること。

偏光板(polarization plate)

一定方向の偏光を取り出す光学素子。

ポンピング(pumping)

レーザ媒質を励起すること。

ま行

マルチモード(multi mode)

レーザ発振器から出射された光線の断面に複数のピークポイントが現れるモードのこと。

戻り光(feedback light)

レーザ発振器から照射したレーザ光がワークに当たり跳ね返ってレーザ発振器へ戻ってくる光のこと。

や行

YAG(YAG)

イットリウム、アルミニウム、ガーネット(Y3Al5O12)。固体レーザ媒質の一種。
産業用レーザとして多用されており、金属及び樹脂への印字にも対応。

YAGレーザ(YAG laser)

YAG結晶にNdイオンなどをドープし、LDやランプ励起により発振させたレーザのこと。

誘導放出(stimulated emission)

励起されている原子に光が当たり、その光子に誘導され連鎖的に光を放出する現象のこと。

■原子の状態
原子の状態
■電子の状態
電子の状態

横モード(transverse mode)

レーザ発振器から出射された光線の強度分布を断面でとらえたもの。

ら行

ランプ励起(flash lamp pumping)

レーザ媒質となる固体レーザの励起源にランプを使用する方式。

レーザ(laser)

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationの略で、誘導放射による光の増幅の意味。

レーザの性質として、

  1. 単色性に優れる=純粋な1つの光の波長。
  2. 指向性に優れる=平行光で広がりなく進む。
  3. 干渉性が高い=光の位相が揃っている。
通常光とレーザ光の比較
まず、レーザからは指向性が高い光ビームが発せられ、ほとんど広がることなくまっすぐに進みます。これに対しふつうの光源からは四方八方に広がる光が発せられます。次にレーザはひとつの色で出来ていて、これを単色性と言います。ふつうの光は一般にいくつかの色の混ざったもので、蛍光灯のように白く見えるものがその一例です。さらにレーザは光の波どうしの山と山のそろい方が時間的にきっちりそろっていて、レーザどうしを重ね合わせるときれいに山どうし・谷どうしが強め合い干渉縞が現われる可干渉性という特徴を持っています。
  通常光 レーザ光
指向性
(直進性)
電球電球 レーザーレーザー
単色性 波長がバラバラ波長がバラバラ 波長一定波長一定
可干渉性
(コヒーレンス)
位相がバラバラ位相がバラバラ 山と谷がそろっている山と谷がそろっている

レーザ発振器(laser system)

励起状態から誘導放出によってレーザ光を増幅・発振する装置。

レーザ加工(laser processing)

レーザ光を用いて行う加工。
主に微細加工、溶接、マーキング、切断等がある。

レーザ加工の種類

大別すると、除去加工・接合加工・表面改質の3つに分かれます。

除去

表面温度が、沸点より高くなり蒸発が起こる状態

  • 切断
    金属・非金属などの薄板の切断
  • 穴あけ
    繊細な穴あけ加工
  • スクライビング
    セラミックなど、ICチップの溝切り分離
    (=分割し易いように、材行に割り傷を付ける方法を言う)
  • トリミング
    半導体の抵抗微調のための薄膜抵抗の一部除去
    (整形する、美少量除去加工)
  • マーキング
接合

表面温度が、融点より高くなり溶融が起こる状態

  • 溶接
    金属体の高速溶接
改質

表面温度が、融点以下の状態

  • 焼入れ
    耐摩耗性や強度向上のため
  • 蒸着
    耐摩耗性や耐蝕性向上のため

レーザダイオード(laser diode)

半導体材料で作るレーザをトータル的にいう。

レーザトリミング(laser trimming)

抵抗材料を削り取ることで規定の抵抗値にする加工工程のこと。

レーザ媒質(laser medium)

レーザを取り出す元物質のこと。気体、液体、固体があり、それぞれに特性の違うレーザ光が抽出できる。

ガスレーザ
レーザ名 発振波長 用途
ヘリウムネオンレーザ
赤色/単色632.8nm
  • 光軸アライメント
  • 調整長さ測定
アルゴンイオンレーザ
青~緑
マルチライン
  • 光軸アライメント
  • レーザプリンタ高速度カメラ光源
炭酸ガスレーザ
赤外
10.6um
  • 金属溶接
  • 溶断
  • 加工
エキシマーレーザ
紫外
126nm~351nm
  • ポリマー微細加工
  • 学術用光源(LIF)
窒素レーザ
紫外
337nm
  • 安価な紫外レーザ
固体レーザ
レーザ名 発振波長 用途
ルビーレーザ

694.3nm
  • ホログラフィ
YAGレーザ

1.06um
  • 金属微細加工
  • 学術用光源(LIF)
  • 高速度カメラ光源
ガラスレーザ
赤外
1.06~1.08um
  • ホログラフィ
Nd(ネオジム)レーザ(Nd:YAG、YLF、YVO4、YAlO3)
1064nm
1047nm
1053nm
  • 光軸アライメント
  • レーザ励起微細加工
  • ステージディスプレー光源
チタン:サファイア
660nm~1180nm
  • 可変波長レーザ
ファイバーレーザ
1050nm~1620nm
  • 長距離通信
  • 高温加工
金属レーザ
レーザ名 発振波長 用途
ヘリウムカドミウレーザ
青色
白色
  • 医学用
  • レーザプリンタ用
銅蒸気レーザ
2波長
511nm
578nm
  • 高速度カメラ用ストロボ光源
  • ウラン濃縮ポンプレーザ
  • 金属微細加工
金蒸気レーザ
赤色
  • 医学用
  • 皮膚セラピー
半導体レーザ
レーザ名 発振波長 用途
半導体レーザ
赤色~赤外
  • 通信
  • 固体レーザ励起光源
  • 高速度カメラ用光源
  • 金属加工
  • レーザポインタオプチカルピックアップ光源
液体レーザ
レーザ名 発振波長 用途
色素レーザ
300nm~1200nm
  • 可変波長レーザ

レーザ保護めがね(laser glasses)

レーザ光から目を保護するために使用する保護めがねのこと。
波長により最適なめがねを選択。

励起(pumping)

レーザ媒質内の原子に外からエネルギーを与え、エネルギーの低い安定した状態からエネルギーの高い状態へと変化させること。
このエネルギーの高い状態を励起状態という。

連続波(continuous wave)

レーザ光をとぎれなく連続(CW)して発振すること。

わ行

YVO4(YVO4)

イットリウム・バナデート(YVO4)の略、固体レーザ媒質の一種。
エンドポンピング方式で利用されることが多い。
基本波長(1064nm)のレーザを発振する。

YVO4レーザ(YVO4 laser)

イットリウム・バナデートによるYVO4結晶にNdイオンなどがドープし、LDやランプにより励起して作り出したレーザのこと。

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