●光学部品/システムへの接続が容易　●簡便なコンピュータ制御方式（制御用各種DLL付属）●高機能レーザ加工/顕微鏡観察システムの構築　●温度制御機能（高出力レーザ加工用途）●光ビーム成型　●光マニピュレーション　●収差補正、補償光学　●光渦（Optical vortex）生成　●リペア/トリミング●3次元一括多点生成　●多光束干渉を用いた多点一括微細加工

空間光位相変調モジュール

容易にビーム成型ができるように構築された、レーザ加工や顕微鏡観察のための位相制御用モジュールです。一括多点照射によるマーキングや微細加工のほか、ワークにあらわれる球面収差の補正を手軽に行うことができます。

特長

応用

Wavefront Shaper

レーザ加工に新たな付加価値を与えるキーデバイス

レーザ加工の分野で、位相制御が注目されています。位相制御によって、「2次元同時多点照射」・「3次元一括多点照射」・「収差補正」などが可能です。空間光位相変調モジュールを使うことで、レーザ光の位相を高解像度・高精度に制御し、ビーム形状を手軽かつ意のままに変化させることができます。空間光位相変調モジュールは、レーザ加工に新たな価値を与えるキーデバイスとなります。

DOE（回折光学素子）との比較

2

空間光位相変調モジュール

プログラミング制御により、いつでも任意のパターンに切り替えることが可能

DOE 常に同一パターン

■レーザによる位相制御

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フェムト秒単位のパルス幅をもつ超短パルスレーザは、加工部周辺に熱影響をおよばさない加工ができます。たとえば、微細周期構造による摺動性の向上、穴あけや切断などの微細加工、ガラス接合、ダイシングなどの産業用途に応用できます。超短パルスレーザと空間光位相変調モジュールを組み合わせて使用することで、高精度で高タクトな加工ができるようになります。

■超短パルスレーザの活用

●ナノ秒パルス ●ピコ秒パルス

微細加工を行う際、ガルバノミラーでレーザを走査する方式が一般的です。しかし、大量生産の工程では、加工に時間が掛かることがひとつの課題となっています。一方、加工閾値を上回る高強度なパルスレーザも使われています。レーザ光の位相を制御でき、耐光性が高い空間光位相変調モジュールなら、レーザを多点に分岐したり、あるいは任意のパターンに変形したりすることができます。これにより、高強度レーザを使って高タクトな加工を行うことができるようになります。

●走査 ●一括照射（空間光位相変調モジュール使用時）

レーザ走査と一括照射の比較

タクトタイムの短縮高強度のレーザをフルに活用可能

タクトタイムがかかる加工閾値以上のパワーが使えない

ゆっくり溶融し、周囲に熱影響をおよぼす

瞬時に溶融・蒸発

微細加工に最適非熱加工熱加工

期待される活用先・ 微細周期構造による摺動性の向上・ 微細加工（穴あけ、切断など）・ 産業応用（ガラス接合、光メモリ、ダイシングなど）

■加工効率を上げる位相制御技術

技術的特長 高強度レーザの活用

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空間光位相変調モジュールに高い耐光性をもたせるため、当社ではさまざまな工夫を施しています。

・ 温度上昇による位相変調を防止し、安定した位相制御が可能・ 高強度レーザに対する耐光性が向上 （液晶の温度上昇によるLCOS-SLMの破損を防止）

変調部の温度制御

位相変調の要となるLCOS－SLMを確実に稼働させるために、ペルチェ素子によるLCOS-SLMの冷却を行っています。

■ペルチェ素子によるLCOS-SLMの冷却

LCOS-SLM

銅ブロックペルチェ

放熱器

変調部の温度を一定に制御

”位相変調特性の安定化・高強度レーザ対応”

ホモジナイザを使うことで、ビームプロファイルをフラットにすることができます。これにより、LCOS-SLM上での光密度が低減するため、高強度レーザに対する耐光性が飛躍的に向上します。さらに、位相制御によって多点照射など、さまざまな応用が可能になるため、高強度レーザを従来にない形で有効活用することができます。

■ホモジナイザによる光密度低減

●ガウシアン

●フラットなビームプロファイル（ホモジナイザを使用）

ホモジナイザLCOS-SLM

LCOS-SLM

中央部のパワー密度が高くLCOS-SLMが破損

耐光性が向上

フラットなビームプロファイル

入射光のビームプロファイル

ホモジナイザを使用

φ1/e2=8.3 mm

φ1/e2=11 mm

※矩形にも対応可能

技術的特長 ユーザビリティの向上

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空間光位相変調モジュールは、加工の現場への導入、使いやすさを追求した特長を備えています。

プリズム型ミラーを採用することで、入射光と出射光が同一軸になります。これによって光軸調整の手間が省けるため、本製品を使ったレーザ加工機の開発や、既存の装置への組み込みが容易になります。

■疑似透過型光学系の構成

光軸が同一軸上

位相制御は複雑なプロセスを経てはじめて可能な技術です。このことは、位相制御を使うにあたって大きな障害でした。そこで当社では、位相制御を手軽に実現するための制御用プログラムを開発しました。これにより、手間のかかる位相変調を大幅に簡略化することに成功しました。なお、空間光位相変調モジュールには、文字情報を入力するだけで、2次元コードを多点でマーキングするための計算機ホログラム（CGH: Computer-Generated Hologram）を生成する機能も有しています。

■制御用プログラムの実装

入射光と出射光が同一軸上にある

光軸調整が簡単

データ生成用プログラム※運用イメージ

PC（制御用プログラム）

QRコード

モザイクデータを送信制御用プログラムで

　画像からモザイクデータを合成

レーザの位相をQRコードを描くように制御

モザイクデータ

入射光

2次元コードの生成＜対応規格＞・QRコード・DataMatrix・マイクロQRコード（予定）

加工への応用 一括多点照射

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■2次元同時多点照射スマートフォンなど精密機器を構成する電子部品のトレーサビリティ管理において、微小な2次元コードのマーキング技術が求められています。短パルスレーザに空間光位相変調モジュールを併用して使うことで、微細なレーザマーキングでも一括でマーキングすることができます。

300 μm

微小な部品にも2次元コードでマーキング可能

■ホログラフィック干渉加工超短パルスレーザと組み合わせて使うことにより、加工面に波長オーダの微細な干渉構造を形成することが可能です。また、微細周期構造を一定の面積の領域内に一括で形成可能なため、タクトの向上が期待できます。

1.5μm

加工面全域にわたって形状と深さが均一な微細周期穴加工を実現

＜加工条件＞孔数：約2500（一括）直径：約1.5 μm間隔：約1.5 μm

※ホモジナイザを併用※レーザ/中心波長：515 nm、パルス幅：約1 ps

ガラス基板上に成膜されたITO (Indium Tin Oxide) 薄膜に微細周期穴加工を起こった結果

スマートフォンの電子部品にマーキングされたQRコード（イメージ）

加工への応用 立体/内部加工

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■3次元一括多点生成焦点距離が異なる立体生成物にも一括照射を応用することが可能です。位相を制御することで焦点深度を変化させるため、集光レンズもしくは加工サンプルを動かすことなく、立体的にも多点生成が可能です。

一括多点生成の加工例と概念図

焦点深度：1942 μm 焦点深度：2000 μm 焦点深度：2058 μm

■内部加工における収差補正空間光位相変調モジュールなら、透明材料を内部加工するときに発生する球面収差も補正できます。高い精度が求められる内部加工に最適です。

●補正無

収差補正

光線ごとに屈折角が異なる

集光点のエネルギー分布

集光点が大きい

集光点のエネルギー分布

集光点が狭い範囲にまとまる

●補正有

あらかじめ波面を制御LCOS-SLM

加工例 - サファイアの内部加工

収差補正をかけることで、狭い範囲で加工が可能

●補正無 ●補正有

＜加工条件＞中心波長：800 nmパルス幅：50 fsパルスエネルギー：45 μJ

O

n1 n2

Lens Sample

Plane Wave

O O’

n1 n2

LensSLM Sample

Plane Wave

狭い

広い

焦点深度を集光点ごとに制御可能

空間光位相変調モジュールラインアップ

容易にビーム成型ができるように構築された、レーザ加工や顕微観察のための位相制御ユニットです。光学系構築を簡便にするプリズム型ミラーのほか、空間光位相変調素子（LCOS-SLM）の動作安定性と高強度レーザに対する耐光性を向上させる電子冷却機構を標準装備しています。さらに、ビーム成型用位相データの設計や位相制御をサポートするライブラリとアプリケーションも標準で備えています。

■空間光位相変調モジュール C14280シリーズ

仕様

対応波長範囲 外形寸法図 （単位: mm）

*1 本製品使用時には、別途、制御用PC（DVIもしくはHDMIの外部モニタ出力端子付き）をご用意いただく必要があります。*2 他の波長については別途ご相談ください。*3 結露なきこと。湿度によっては特性が変化することがあるため、ご注意ください。注）本製品には、TECコントローラ C14480が付属します。

項目インターフェイスDVI信号フォーマットDVIフレームレート入力信号階調値有効開口径スループット対応波長域偏向方向入力電圧（ACアダプタ使用）消費電力質量動作温度保存温度

仕様デジタルビデオインターフェイス (DVI) *1

SXGA (1280 pixels × 1024 pixels)60

256 (8 bits)12

95（代表値）下記「対応波長範囲」参照 *2

水平100 ～ 230 (50 Hz / 60 Hz)

35

2.5

20 ～ 35 *3

-20 ～ +55

単位—

—

Hz

levels

mm

%

—

—

V

VA

kg

°C

°C

型名C14280-02

C14280-03

C14280-04M

C14280-12

対応波長750 ～ 850

1000 ～ 1100

460 ～ 560

850 ～ 1000

単位nm

nm

nm

nm

波長 (nm)

400 500 600 700 800 900 1000 1100

-04 M -02 -12 -03 100

140

150

16

175

224

50

ペルチェ温度コントローラ接続端子

DC入力

DVI入力

Cat. No. LLAP3004J01DEC. 2019 IP(1000)

●本資料の記載内容は2019年12月現在のものです。製品の仕様は、改良等のため予告なく変更することがあります。

WEB SITE www.hamamatsu.com

□レーザ事業推進部 営業推進グループ 　〒431-2103　浜松市北区新都田1-8-3　TEL (053)484-1301 FAX (053)484-1302

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