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» 2018年11月27日 08時00分 公開

FAニュース:NTTの光通信技術でレーザー加工機が進化、三菱重工による実証段階へ

日本電信電話(以下、NTT)は、「NTT R&Dフォーラム2018(秋)」の報道陣向け先行公開において、レーザー加工用ハイパワー光制御技術を披露した。レーザー加工機を手掛ける三菱重工業と共同で開発を進めており、2019年度には同社における加工実証の段階に入るという。

[朴尚洙,MONOist]

 日本電信電話(以下、NTT)は2018年11月26日、「NTT R&Dフォーラム2018(秋)」(同年11月29〜30日開催予定)の報道陣向け先行公開において、レーザー加工用ハイパワー光制御技術を披露した。レーザー加工機を手掛ける三菱重工業と共同で開発を進めており、2019年度には同社における加工実証の段階に入るという。

レーザー発振器のそばでしか行えなかった新技術でかなり離れた距離でも加工できる レーザー加工用ハイパワー光制御技術のイメージ。従来、シングルモードレーザーによるレーザー加工はレーザー発振器のそばでしか行えなかったが(左)、新技術を用いればかなり離れた距離でも加工できるようになる(右)(クリックで拡大)

 シングルモードレーザーを用いるレーザー加工機は、高品質かつ高精度な加工が可能だがレーザーの伝送距離が数mと短いことが最大の課題だった。このため、レーザー光源のすぐそばでしか加工できなかった。一方、レーザーの伝送距離が数百m以上のマルチモードレーザーを用いるレーザー加工機は、加工精度は高いとはいえない。

 今回開発した技術では、シングルモードレーザーの伝送に、NTTが光通信向けに開発してきたフォトニック結晶ファイバー技術を適用。これにより、kW級のシングルモードレーザーを数十〜数百mまで伝送できることを確認した。「大型になるレーザー発振器の設置位置は変えずに、工場内の各所で高品質なシングルモードレーザーによる加工が可能になる」(NTTの説明員)という。なお、フォトニック結晶ファイバーは、断面に空孔や高屈折率ガラスを規則的/周期的に配列した光ファイバーだが、今回の技術では約60個の空孔を持つものを用いている。

レーザー加工用ハイパワー光制御技術の概要 レーザー加工用ハイパワー光制御技術の概要(クリックで拡大) 出典:NTT

 また、KTN結晶(カリウム、タンタル、ニオブから成る酸化物結晶)技術を適用することでビーム方向を自在に制御できるようになり、平行光から任意のパターン光を生成する計算機ホログラム素子技術を用いることでビーム形状も成業できるようになった。「シングルモードレーザーによる肉盛り加工は高品質だが、スキャン幅が狭いことが課題だった。KTN結晶と計算機ホログラム素子の組み合わせにより、従来比3倍のスキャン幅を実現できている」(同説明員)としている。

ハイパワー伝送用のコネクター付きフォトニック結晶ファイバーフォトニック結晶ファイバーの母材KTN結晶 ハイパワー伝送用のコネクター付きフォトニック結晶ファイバー(左)、フォトニック結晶ファイバーの母材(中央)、KTN結晶(右)(クリックで拡大)

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