このページのトップへ戻る

プロフィテット | ビームシェーパーに絶対の自信!

ビームシェイパー(トップハット、ドーナッツ、リング、矩形)

ビームシェイパー(フィールドマッピングタイプ)

こんなお悩みありませんか?
  • ビームシェーパーのことをよくわからない
  • DoEの効率や出来上がったビームプロファイルに不満
  • 波面のそろったトップハットビームが欲しい
  • アクロマート対応のビームシェーパーってないの?
  • 特殊リングモードってレーザを買い換えないと駄目?
  • プロファイルを動的に変えることってできないの?
  • ビームシェーパー付きの加工ヘッドってないの?

 

是非弊社にお問い合わせください。

 

 

 

 

    ビームシェーパーが必要な理由

    ビームシェーパーの種類


    フィールドマッパータイプビームシェーパー

    その他ビームシェーパー


 

 

ビームシェーパーのホワイトペーパー

 

 

 

 DoEと何が違うの? >>お問い合わせください
 ※本文にご連絡先(会社名、お名前、電話番号)をご記入いただけますと幸いです。

 

 

 

 

ビームシェーパーとは?

 

トップハット、リング、矩形ビーム成形

昨今の市場においては様々なレーザ加工機が流通しています。レーザ加工機を選定する際には、アプリケーションに合わせて以下のパラメータから自由な選択が可能です。
 CWまたはパルス?
 レーザ出力(平均パワー、パルスエネルギー)
 レーザ波長(EUV、DUV、UV、VIS、NIR、MIR、FIR)
 パルス幅(ms、us、ns、ps、fs)
 スポット径
 繰り返し周波数
 ビーム走査スピード(XYステージ、ガルバノ、ポリゴン、ロボット)
 アシストガス(圧力、種類)

 

こういったパラメータに加え、昨今ではビーム強度分布(ガウシアン、トップハット、逆ガウス、ドーナッツ、マルチフォーカス)、ビーム形状(円形、矩形、ライン、楕円、長方形)についてもより自由度をもって選択ができるようになってきています。ビームシェイパーはガウシアンビームをトップハットビームやドーナッツビーム、リングビームなど、切断、溶接、AM(Additive Manufacturing)、ブレージング、穴あけ、スクライビングなど様々なレーザ加工に有効なビームプロファイルに成形するための光学部品です。
弊社で取り扱うビームシェイパーは全て屈折光学系で設計されており
高出力レーザやショートパルスレーザを使用したレーザ加工機にもご使用いただけます。
レーザ加工以外にもホログラフィや共焦点顕微鏡など様々な用途で使用されます。

 

 

ビームシェーパーの種類

ビームシェーパーには様々なタイプがあります。DoE(回折格子=Diffractive Optical Element)、ホモジナイザ、フィールドマッピングなどがあります。それぞれのビームシェーピング技術について解説します。

 

DoE(回折格子=Diffractive Optical Element)

DoEは石英やZnSeなどの光学基板表面に波長オーダーの凹凸を形成することで意図的に回折現象を起こしビームシェーピングを行う光学素子です。デザイン次第ではあらゆるビームプロファイルを生成することが可能となります。一方で、デザインが複雑な上、製造時に露光マスクが必要となるため、初期費用が高いというデメリットがあります。また単一波面に対しての設計となるため、マルチモードレーザにおいては十分なパフォーマンスが期待できないという面があります。

ホモジナイザ

ホモジナイザは入射するビームを小さなビームに分割し、レンズのバックフォーカスの位置でトップハットビームを形成する光学系です。入射ビームのプロファイルに依存しないトップハットビームを作ることが可能ですが、一方で、スポットビーム径が大きくなってしまう、シングルモードではスペックルが出るため使用ができないなどのデメリットがあります。マルチモードのビームを長方形のトップハットに成形するなど、レーザ焼入れのようなアプリケーションには最適です。

フィールドマッピング

入射するレーザ強度分布を変換するビームシェーパーです。Airy Diskを生成する集光型ビームシェーパーと、トップハットを出力する結像型ビームシェーパーがあります。フィールドマッピングタイプのビームシェーパーは透過率が高く、高出力レーザでの使用が可能で、トップハット以外にもドーナッツや逆ガウスなど多様に対応できるという特徴があります。

 

 

 

 

 

弊社取扱い フィールドマッパー型ビームシェーパー

フィールドマッパーには集光型と結像型があります。
集光型フィールドマッパーは集光点でトップハットやリングビームを生成するのに対し、結像型フィールドマッパーはビームシェーパー直後でトップハットビームを生成します。





集光型ビームシェーパー(フォーカルπシェーパー)は入射するガウシアンビームを集光位置でトップハットビームに変換します。そのほか、ドーナッツ形状のビームなども得られます。溶接、AM(AdditiveManufacturing)、穴あけ、スクライビングなどのレーザ加工に有効です。溶接時のスパッタの低減や、微細加工時のHAZ(熱影響領域)の低減に役立ちます。


カタログ請求はこちらから

↓↓↓↓↓↓↓

カタログ請求

※本文にご連絡先(会社名、お名前、電話番号)をご記入いただけますと幸いです。



紹介動画




特徴




フォーカルπシェーパーで得られるビームプロファイル

 

小さなスポットビーム径
  ガウシアンビームで使用していた光学系をそのまま使用しても同等のスポットビーム径が得られます。

低損失
   反射型の光学部品ですので、レーザパワーのロスが少ないです。

幅広いラインナップ
   様々な波長、入射ビーム径、出力に対応した幅広いラインナップをそろえております。
   平行光だけでなく、拡散光(ファイバからの出力)に対応したコリメータ内蔵型もございます。

高出力対応
   数kWのレーザ出力に対応したモデルもご用意しています。

ビームプロファイルの調整
   インフォーカスで使用するとトップハットビームだけでなく、ドーナッツ形状のビームが得られます。
   このビームは溶接やAMなどの熱加工に有効です。
   ビームシェーパー本体の調整リングを回すことで、ワーキングディスタンスを変えずにビームプロ
   ファイルを変えることも可能です。


標準ラインナップ

標準トップハットジェネレータは4-6mmのビームを入射しAiryDiskを出力します。このビームをご使用のレンズで集光すると集光点付近にトップハットやドーナッツビームを生成することが可能です。広がり角調整機構があり、ワーキングディスタンスを変えることなく、加工点で必要なビームプロファイルが得られます。
標準トップハットジェネレータ

型式

波長

直径×長さ

ダメージ閾値 @ 5ns

Focal-πShaper 9_1940_HP 1800-2050nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_1550_HP 1450-1650nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_1064_HP 1020-1100nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_TiS_HP 750-850nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_532_HP 510-550nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_355_HP 340-370nm 44×93mm 100mJ/cm2
Focal-πShaper 9_266_HP 255-275nm 44×93mm 100mJ/cm2

矩形トップハットジェネレータはその名の通り、加工点で矩形のトップハットビームを生成します。薄膜の除去などのアプリケーションに最適です。
矩形トップハットジェネレータ

型式

波長

直径×長さ

Focal-πShaper 9_1064 1020-1100nm 41×110mm
Focal-πShaper 9_532 520-550nm 41×110mm
Focal-πShaper 9_355 330-380nm 41×110mm

高出力ファイバレーザ用トップハットジェネレータはQBHコリメータと集光型ビームシェーパーのハイブリットデバイスです。QBHコネクタ付きのファイバレーザを接続すると内部でコリメートし、AiryDiskに変換してから出力します。この出力をレンズで集光することで、集光点付近でトップハットやドーナッツを得ることができます。溶接などのアプリケーションに最適です。
高出力ファイバレーザ用トップハットジェネレータ

型式

波長

入射ビーム2θ(1/e2)

最大入射パワー

Focal-πShaper NA0.1_50_80_1064 1020-1100nm 0.2-0.24 2kW (CW)
Focal-πShaper NA0.06_50_80_1064 1020-1100nm 0.1-0.12 2kW (CW)

CO2レーザ用トップハットジェネレータはCO2レーザを加工点でトップハット、またはドーナッツに変換します。
CO2レーザ用トップハットジェネレータ

型式

波長

直径×長さ

Focal-πShaper 10_CO2_10.6 10.2-10.9um 45×72mm
Focal-πShaper 12_CO2_9.4 9.3-9.5um 48×139mm

1枚タイプトップハットジェネレータは入射するビームをAiryDiskに変換します。標準トップハットジェネレータのような広がり角調整機構がない分、小型の設計となっており装置へ簡単にインテグレーションできます。入出射の取り付けネジはQBHコリメータで標準的なネジとなっており、取り付けも簡単です。金属3Dプリンタなどのアプリケーションに最適です。
1枚タイプトップハットジェネレータ

型式

波長

入射ビーム径

最大レーザパワー

Focal-πShaper 1064_Q-4

1020-1100nm

3-5mm

0.5kW

Focal-πShaper 1064_Q-5

4-6mm

1kW

Focal-πShaper 1064_Q-7.5

6-9mm

1.5kW

Focal-πShaper 1064_Q-10

8-12mm

1.5kW

Focal-πShaper 1064_Q-17

15-20mm

2kW

Focal-πShaper 1064_Q-20

18-23mm

2kW

Focal-πShaper NUV-5

335-560nm

4-6mm

1kW

Focal-πShaper NUV-7.5

6-9mm

1.5kW

Focal-πShaper NUV-10

8-12mm

1.5kW

1枚レンズ型ビームシェーパー

 

このタイプのビームシェーパーは入射するガウシアンビーム、またはマルチモードビームを平行なトップハットビームに変換します。ビームシェーパーからの出射ビームを結像することで様々なサイズのトップハットビームを生成することができます。ブレージングなどの他、ホログラフィや干渉パターニング、共焦点顕微鏡などに使用されます。


1枚レンズ型ビームシェーパーによるレーザ加工





カタログ請求はこちらから

↓↓↓↓↓↓↓

カタログ請求

※本文にご連絡先(会社名、お名前、電話番号)をご記入いただけますと幸いです。




pishaper原理図 

シャープなエッジ
    強度分布が一様なだけではなく、シャープなエッジが得られます

低損失
   反射型の光学部品ですので、レーザパワーのロスが少ないです。

幅広いラインナップ
   様々な波長、入射ビーム径、出力に対応した幅広いラインナップをそろえております。
   平行光だけでなく、拡散光(ファイバからの出力)に対応したコリメータ内蔵型もございます。

高出力対応
   数kWのレーザ出力に対応したモデルもご用意しています。

波面をキープ
    波面を崩すことなくビームの強度分布のみを変換します。


標準ラインナップ

型式

波長

入射ビーム径(1/e2)

タイプ

πShaper 6_6_1064

1020-1100nm

6.4-6.5mm

平行光入射

πShaper 6_6_532

510-550nm

6.3-6.4mm

平行光入射

πShaper 6_6_1550

1500-1600nm

6.4-6.5mm

平行光入射

πShaper 6_6_2.05

1900-2160nm

6.4-6.5mm

平行光入射

πShaper 6_6_1.9-2.8

1900-2800nm

6.1-6.2mm

平行光入射

πShaper 6_6_NIR

1100-1700nm

5.9-6.0mm

平行光入射

πShaper 6_6_VIS

405-680nm

5.9-6.0mm

平行光入射

πShaper 6_6_NUV

335-560nm

5.9-6.0mm

平行光入射

πShaper 6_6_TiS

700-900nm

6.4-6.5mm

平行光入射

πShaper 6_6_xTiS

750-1100nm

5.9-6.0mm

平行光入射

πShaper 6_6_325

305-345nm

6.3-6.4mm

平行光入射

πShaper 6_6_350

330-380nm

6.3-6.4mm

平行光入射

πShaper 6_6_266

250-275nm

6.3-6.4mm

平行光入射

πShaper 6_6_213

206-220nm

6.3-6.4mm

平行光入射

πShaper 6_6_350C

330-380nm

75mrad

拡散光入射

(コリメータ内蔵)

πShaper 12_12_1064

1020-1100nm

12.8-13.0mm

平行光入射

πShaper 12_12_1064HP

1020-1100nm

12.0-12.1mm

平行光入射

πShaper 12_12_1064C

1020-1100nm

58mrad

拡散光入射

(コリメータ内蔵)

πShaper 12_12_TiS

700-900nm

12.8-13.0mm

平行光入射

πShaper 12_12_TiS_HP

700-900nm

12.0-12.1mm

平行光入射

πShaper 12_12_532

515-550nm

12.8-13.0mm

平行光入射

πShaper 12_12_532HP

515-550nm

12.0-12.1mm

平行光入射

πShaper 12_12_355HP

330-380nm

12.0-12.1mm

平行光入射

πShaper 12_12_266

250-270nm

12.6-12.8mm

平行光入射

πShaper 12_12_266HP

250-270nm

12.0-12.1mm

平行光入射

πShaper 12_12_266C

250-270nm

60mrad

拡散光入射

(コリメータ内蔵)

πShaper 37_34_1064

1020-1100nm

160-190mrad

30-37mm

拡散光入射

(コリメータ内蔵)




弊社取扱い その他ビームシェーパー

製品 説明
4スポットジェネレータ 4スポットジェネレータ

入射ビームを4つに分岐するアフォーカルの光学系です。
分岐したビームの強度比率を変えたり、位置を変えることができ、様々なビームプロファイルに対応します。

9スポットジェネレータ 9スポットジェネレータ

入射ビームを9つに分岐するアフォーカルの光学系です。
分岐したビームの強度比率を変ることができます。

マルチフォーカス光学系 マルチフォーカス

光軸方向に複数の焦点を生成する光学系です。コリメータタイプ、集光レンズタイプ、アフォーカルタイプがございます。
フォーカスビームの強度比率を変えることができ、各プレーンにおいて様々なビームプロファイルを生成します。

コヒーレントビームコンバイニング コヒーレントビームコンバイニング 無限にビームプロファイルを生成することができる最新のファイバーレーザです。

 

 

 

関連製品

固定倍率ビームエキスパンダ 可変倍率ズームエキスパンダ fθレンズ

ビームエキスパンダ

ズームエキスパンダ

fθレンズ

テレセントリックレンズ 熱レンズ効果対策保護ガラス QBHコリメータ

テレセントリックレンズ

熱レンズ効果対策保護ガラス

QBHコリメータ

 


ホーム RSS購読 サイトマップ
会社情報 製品情報 採用情報 お問い合わせ アクセス