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MOEWE Optical Solutions GmbH (Germany)
メーヴェ オプティカル ソリューションズ社 (ドイツ)
ミットヴァイダ応用科学大学レーザー研究所協同
2018年設立の超高速ポリゴンミラースキャナメーカー
超高速ハイパワーレーザー加工向けに設計された、ありそうでなかった1軸ポリゴンミラー、1軸ガルバノミラーの構成をラインアップしております。
2D/2.5D/3Dの加工が可能な2Dビーム偏向ユニットとしての展開を目指し、1,000m/sを提供いたします(焦点距離500mm、ライン周波数1,300Hz)。
ポリゴンミラー方式ならではの非常に速い偏向速度要求に対応するために、完全デジタル制御を採用したことで、高精度かつリアルタイムに外部の移動座標系(ステージなど)に統合することが可能になりました。

詳細は輸入代理店の太平貿易へお問い合わせください。(光学機器部門)

ポリゴンスキャナ:MOEWE Optical Solutions GmbH

設計とリアルタイムのデータ処理

ポリゴンミラーの根本的な問題である反射点の揺らぎを2重反射で解消。
Moewe社のポリゴンスキャナシステムでは、タイムマーカーやFPGA(200MHz)による製造公差の高速補正により、極めて高い精度を実現。

  • 特殊光学設計により歪みを最小化 (特許取得済)
  • FPGAによるリアルタイムデータ処理 (特許取得済)

最適化 / 大口径

重量がわずか13kgのコンパクトサイズのポリゴンスキャナでありながら、有効径がφ30mmのため、大きいビーム径を使用可能非常に小さなスポット径を実現。

1030nm~1090nm付近の近赤外波長域のシングルモードファイバーレーザ、焦点距離270mmで使用した場合では、スキャン長160mmで約25μmのスポット径です。
Moewe社のポリゴンスキャナでは、ビーム径を大きくできるため、5kWを超える高出力のレーザを偏向させることができます。1,900mmという長い焦点距離で1,500mmのスキャン(走査)長を達成することができます。その場合でもスポット径は約180μmです。

  • 有効径:φ30mm
  • 最小集光スポット径 : <10µm
  • 高出力レーザに最適 : >5KW

圧倒的スピード / スキャン速度 1,000 m/s以上

スキャン速度はカルバノスキャナの約30倍。
焦点距離420mmのポリゴンスキャナシステムでは、ライン周波数1,300Hzで1,000m/sの速度を実現。

特にラスター加工やエリア照射では、ポリゴンスキャナにメリットがあります。超短パルスレーザ(USP)の高出力化に伴い、高生産性と高品質を実現するためには、ポリゴンスキャナによる超高速ビーム偏向が有効です。
Moewe社では10MHzを超える単一パルス周波数のUSPレーザにおいても、正確に制御することができます(Moewe社の実験室で60MHzのレーザを制御)。

  • 製造時間の短縮
  • コストメリット
  • 高生産性

超高速のビーム偏向を可能に  ポリゴンスキャナ / ポリゴンミラースキャナ

レーザビームは、高い反射面を持つ高速回転するポリゴンで反射されます。ポリゴンホイールの機械的な角度は、ビームの偏向角度に変換されます。1,000rpmまたは10,000rpmの回転速度を使用すると、10,000~100,000°/sの範囲でビーム偏向速度が得られます。
また、適切な対物レンズ(例:焦点距離420mmのfθレンズ)を使用することで、作業面内で1,000m/s以上のスキャン速度が得られます。
Moewe社のポリゴンスキャナーPMシリーズは、以下(図1)のようにビームを2回反射させる特殊なダブルポリゴンホイール(特許取得)を搭載しています。このためスキャンフィールドの歪みを避けることができます。同時にビーム入射方向への逆反射の回避や、ファセット移行時の光学ピボットポイントの移動の回避など、さらなる利点が得られます。
図1:Figure©Hochschule Mittweida
ガルバノスキャナー付きダブルポリゴンホイールと作業平面での、2次元ビーム偏向のためにモデリングされたレーザービーム
この動作原理により、ポリゴンミラーは同じ方向に直線的に走査することができます。

Moewe社のPMシリーズには、デジタル制御可能なガルバノスキャナが搭載されており、2次元のスキャンフィールドを実現するために、ラインの位置を変化させることができます。その結果、軸システムを追加することなく、ワークの加工を行うことができます。しかし、軸システムや他のハンドリングシステムとの組み合わせは可能です。

スキャナとそれを使った加工の制御は、統合FPGAと2つのARM-processorを使って実現されています。この制御コンセプトも特許を取得しています。スキャナの完全デジタル化により、製造誤差や環境の影響をリアルタイムに補正し、最高の加工精度を得ることができます。

さらに、3Dソリッドモデルのリアルタイムスライスも可能です。PMシリーズは、2次元、2.5次元、3次元の超高速加工に適しています。30mmの大口径により、1000Wを超える高出力と、加工面内の小さな集光スポットサイズを実現します。

PMシリーズ:MOEWE Optical Solutions (MOEWEOpticalSolutions)

様々なアプリケーションに対応したポリゴンスキャナシステムをご用意しております。
標準のfθレンズも多数ご用意しております。詳細仕様などについては、別途、お問い合わせください。
※fθレンズなどのご希望の仕様を併せてお知らせください。

PM100

PM100
システム:2D
出力:>1kW
モード/領域:CW+パルス+超短パルス
主な用途:
  • レーザ治療  
  • レーザ表面改善
  • レーザクリーニング
  • レーザ切断

PM200

PM200
システム:2D
出力:最大400W 偏光
モード/領域:CW、10MHzまでの変調
主な用途:
  • レーザマーキング
  • レーザラベリング
  • レーザマイクロテクスチャ
  • レーザ微細加工

PM300

PM300
システム:2D
出力:< 1kW
モード/領域:CW+パルス+超短パルス
主な用途:
  • レーザマーキング
  • レーザマイクロテクスチャ
  • レーザ微細加工
  • レーザリフトオフ

PM400

PM400
システム:2D
出力:< 1kW (位相制御用ガルバノ)
モード/領域:パルス+超短パルス
主な用途:
  • レーザ穴あけ
  • レーザパーフォレーション
  • レーザマイクロテクスチャ
  • レーザ微細加工

PMS600

PMS600
システム:2.5D
出力:< 1kW (リアルタイムスライサ搭載)
モード/領域:パルス+超短パルス
主な用途:
  • 2.5Dレーザ刻印

オプション品

  • リアルタイムシフター/モーショントラッキング

可動するワークなどに対するレーザ加工(オンザフライ加工)は、スキャンシステムにとって大きな課題です。
X、Y、Z方向のそれぞれの速度ベクトルはレーザの軌跡を速やかに捕捉し、同期しなければなりません。
特に速度が非常に速い場合や変化量が大きい場合、ソフトウェアから出力ベクトルを迅速に調整・補正することは困難です。その結果、レーザ構造の位置誤差や、期待される加工結果に対するプロセスのばらつきが発生します。

オプションとなりますが、速度ベクトルを記録し、ハードウェアで位置補正を行うことができます。それぞれ5nsの記録および計算時間で行うことができますので、速度が大きく変化する場合でも移動物体上のレーザトラックを高速かつ高精度に追跡することができます。

基本的な要件は加工対象物の位置ずれを高速に測定することです。直交信号(A、B、I)またはパルス/方向信号は、高分解能であるため高速シーケンス(最大100MHz)で、さまざまな位置またはエンコーダ測定システムからダイレクトに抽出することができます。 中間ハードウェア/ソフトウェアロジックよりも複雑な位置プロトコルではこの要件を満たすことは困難です。
  • 複数のポリゴンスキャナーの同期

レーザの稼働率はファセットの長さで制限されます。PMシリーズのポリゴンスキャナでは、スキャンフィールドをフル活用して最大60%です。
しかし、複数のポリゴンスキャナを連結することで、レーザ光源をほぼ100%使用することができます。ただし、2台以上のポリゴンスキャナ間でレーザ照射をすばやく切り替えることができることが前提条件になります。
複数のポリゴンスキャナでレーザを操作するためには、回転周波数と位相位置を正確に同期させる必要があります。 これは、マスタースキャナを 1 つまたは複数のスレーブ デバイスとリンクすることで行い、ダウンストリームのハードウェアロジックとのアクティブなリンクによって、すべてのダウンストリームのスキャナが正しいフェーズで実行うことができます。

スキャナ間の必要な位相シフトは自由に選択することができます。また、2 台のスキャナではファセット長 (開口角) の半分の位相または経路差が選択され、レーザ照射の 50% がスキャナ間で切り替えることができます。 3 台以上を同期する場合は、それに応じてパスの差が減少します。

カタログ&マニュアル:MOEWE Optical Solutions (MOEWEOpticalSolutions)

新製品ビデオ:MOEWE Optical Solutions (MOEWEOpticalSolutions)

Videos in cooperation with LHM and EdgeWave GmbH
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レーザ穴あけ
レーザマイクロテクスチャ(スループット)
レーザリフトオフ
ウエハ パターニング
レーザマイクロテクスチャ(レート)
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