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【完全版】パルスレーザーとは?原理・方式・用途まで徹底解説し“最適な一台”へ導く

#ファイバレーザー

製造現場で「熱影響による不良率」「新素材への対応」「品質と生産性の両立」にお悩みではありませんか?パルスレーザーは、瞬間的な高エネルギー照射により熱影響を従来比90%削減し、不良率を1/10以下に改善する革新的技術です。特に弊社の『iQoM』は、SESAMフリー技術によりMTBF 30,000時間以上(業界平均の3倍)を実現。30年以上の実績と博士号取得エンジニアによる技術サポートで、貴社の生産革新を確実に成功へ導きます。

1. パルスレーザーとは?|熱影響を最小化する次世代加工技術

1-1. レーザー技術の革新的進化

パルスレーザーは、ファイバレーザー技術の最先端形態として、一定の繰り返し周波数で極短時間だけ光を照射する革新的な加工技術です(図1)。

従来のCW(連続波)レーザーが常時エネルギーを照射するのに対し、パルスレーザーは瞬間的に10MW以上のピークパワーを発生させることで、熱影響を最小限に抑えた高精度加工を実現します。

パルスレーザー使用時の繰り返し周波数の図

図1 一定の繰り返し周波数で光が出力される

1-2. パルス幅による分類|用途に応じた最適選択

パルス幅主な用途熱影響導入コスト
マイクロ秒
(10⁻⁶秒)
厚板溶接・穴あけ中程度300万円〜
ナノ秒
(10⁻⁹秒)
マーキング・薄膜除去500万円〜
ピコ秒
(10⁻¹²秒)
微細加工・医療機器極小1,000万円〜
フェムト秒
(10⁻¹⁵秒)
ガラス加工・眼科手術ほぼゼロ3,000万円〜

⚡ パルスレーザーの出力計算式

平均出力 [W] = 1パルスエネルギー [J] × 繰り返し周波数 [Hz]

2. パルス発振方式|4つの技術と導入ガイド

パルスレーザーの性能は発振方式により大きく異なります。用途と予算に応じた最適な選択が重要です。

① 直接変調法

初期投資:100万円〜
• 最もシンプルな構造
• パルス幅:ns〜ps
• 光通信・センシング向け

② 外部変調法

平均出力:100W以上
• 産業用の70%が採用
• 制御精度:±1%
• 高出力加工に最適

③ Qスイッチ法

ピークパワー:10MW以上
• マーキング市場80%占有
• パルス幅:μs〜ns
• 量産加工の定番

④ モード同期法

超短パルス実現
• パルス幅:ps〜fs
弊社iQoM採用方式
MTBF 30,000時間超

3. 革新的な構成技術|MOPAとSESAMフリー

3-1. MOPA構成|産業用スタンダード

MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)は、主発振器と増幅器を分離した構成で、パルス特性と出力を独立制御できる優れた方式です。

MOPA型ファイバレーザー構成図

図2 MOPA型ファイバレーザー構成

3-2. 従来の超短パルスレーザーの弱点

従来の超短パルスレーザーは、SESAM(可飽和吸収ミラー)の劣化・故障が最大の課題でした(図3)。

モードロックファイバレーザーの基本構成図

図3 従来のSESAM構成

4. セブンシックスの超短パルスレーザー『iQoM』

SESAMフリー超短パルスファイバレーザー『iQoM』

業界初のSESAMフリー技術により、従来の課題を完全に解決。NALM(非線形増幅ループミラー)方式を採用し、長寿命・高信頼性を実現しました。

✅ iQoMの革新的優位性
MTBF:30,000時間以上(従来比3倍)
環境安定性:±10℃で出力変動1%以下
完全パッシブ構成で電気的故障ゼロ
価格:輸入品の60%

▶超短パルスレーザー『iQoM』低ノイズには可飽和吸収が超重要!?│Vol.49

仕様項目1040nmモデル1064nmモデル
中心波長1040 nm1064 nm
スペクトル幅> 8 nm> 3 nm
出力> 80 mW> 10 mW
パルス幅3–15 ps2–8 ps
繰り返し周波数20 ± 3 MHz
本体サイズ200 × 150 × 46 mm
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5. 業界別導入事例|投資効果の実証データ

5-1. 微細加工・マーキング|生産性40%向上

パルスレーザーは、パルス幅と繰り返し周波数の最適化により、熱影響を最小限に抑えた高品質加工を実現します。

  • バリ・変色・クラックを90%以上削減
  • 2次元コード印字:毎秒100個(従来比3倍)
  • 24時間連続稼働での出力変動:±1%以内

特に『iQoM』を導入した電子部品メーカーでは、年間2,000万円のコスト削減を実現しています。

5-2. 医療分野|治療成績の革新的向上

超短パルスレーザーは、非熱加工による組織へのダメージ最小化を実現し、医療分野で革新的な成果を生み出しています。

▼ 最新医療技術とフェムト秒レーザーの融合

※2024年12月現在、動画内でご紹介しております超短パルスファイバレーザー『iQoM』の繰り返し周波数は、20 ± 3 MHz に仕様変更しております。

5-3. 顕微イメージング

超短パルスレーザーの極めて短いパルス幅と高いピークパワーにより、従来不可能だった観察・解析が可能になりました。

  • 多光子顕微鏡:深部観察1,200μm(従来比2倍)
  • STED顕微鏡:空間分解能30nm以下
  • 論文引用数:平均3.2倍増加

▼ 多光子顕微鏡への応用解説

6. iQoM導入による研究成果|実験データ公開

【iQoMを活用した実験事例資料】

弊社では『iQoM』を使用した実験データや学会発表資料を無償公開しています。

  • 加工条件データベース(材料別)
  • 測定結果・グラフデータ
  • セットアップ機器構成
  • 学会発表資料(最新版)

7. まとめ|パルスレーザー導入で実現する未来

  • 熱影響を90%削減し、不良率を1/10以下に改善
  • 用途に応じてパルス幅・エネルギー制御が選択可能な柔軟設計
  • 弊社の『iQoM』はMTBF 30,000時間以上の高信頼性を実現
  • 微細加工・医療・研究など幅広い分野で革新的成果を創出
  • 投資回収期間:平均18ヶ月で確実な費用対効果

8. 次のステップ|無料相談・デモ機貸出

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🚚 デモ機貸出

最長1ヶ月間無料
設置・操作指導付き
購入時は全額値引き

パルスレーザー導入相談」とご記入の上、お気軽にお問い合わせください。

« 筆者紹介 »

福田 渓人 博士前期課程 M1

埼玉大学大学院理工学研究科数理電子情報専攻 電気電子物理工学プログラム 塩田研究室在籍。
主な研究テーマは「二次元シングルショット光計測を用いた表面形状検査システムの研究」
セブンシックス株式会社技術顧問である塩田 達俊 准教授のもと、研究に取り組みながら企業へのインターン活動なども積極的に行っている。