日本產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）與東京大學物性研究所的小林洋平教授等人構建了超短脈衝雷射加工開放創新平台（Ultra-short pulse Laser Processing Open innovation Platform：ULPOP），可以利用從深紫外光到可見光和近紅外光光波長範圍的飛秒雷射。由此，透過以生醫材料等多種材料爲物件，探索和最適化能實施高精細加工的加工參數（雷射波長、脈寬、斑駁直徑、照射強度、重複合頻率等），可以對高精細加工進行驗證。最終有望進一步促進雷射加工技術的工業應用。
圖1：超短脈衝雷射加工開放創新平台（ULPOP）的概要
該平台爲了能探索和最適化針對各種材料及加工類型的加工參數，建立了由自主設計的2種飛秒雷射和2種通用的奈秒雷射構成的加工系統（圖2）。圖1的飛秒雷射①可以選擇4種波長，除了作爲基波的800nm中心波長外，還包括透過非線性晶體產生的400nm、266nm和200nm中心波長。其中，266nm和200nm的飛秒雷射作爲可用於材料加工用途的高強度平台化雷射在全球尚無前例。脈寬可在50～2000飛秒的範圍内變化（部分除外）。飛秒雷射②能利用光參量放大器將波長爲800nm的光轉換爲近紅外光光（1100～2300nm）的波長進行利用。奈秒雷射①和奈秒雷射②分別可以利用355nm和266nm的波長。
圖2：該平台可以利用的雷射一覽
圖3是利用不同波長（266nm和400nm）的飛秒雷射，對作爲人造骨材料等備受期待的PEEK樹脂實施表面加工的示例。在利用400nm波長加工的凹槽底部可以看到沿着凹槽週期性排列的凹凸。而利用266nm波長加工的凹槽則沒有這種凹凸，實施了高精細加工。PEEK樹脂的吸收限波長約爲350nm，可能是雷射波長的不同體現在了加工精度的差別上。該平台可以在大範圍内改變波長和各項條件，以探索及最適化合適的雷射加工條件。
圖3：利用不同波長的飛秒雷射加工PEEK樹脂的示例 (左：266nm，右：400nm)
由於波長和脈寬有這麼多種類，能以工業材料和生醫材料等多種材料爲物件選擇最佳波長。例如，很多工業玻璃的吸收限波長在400nm以下，透過利用比吸收限短的波長的光，可以對表面進行集中加工。或者，由於與比吸收限短的波長相比，利用比吸收限長的波長的光更能抑制光的吸收，因此還可以對玻璃内部加工。如果是塑膠材料，透過利用對各種材料具有特殊吸收性的近紅外光波長範圍的光，有望以低照射強度進行加工。
另外，該平台還擁有顯微鏡等各種分析儀器，加工後可以分析加工狀態並回饋結果。
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
