IPGフォトニクスファイバーレーザーYLPN-R

IPG Photonics の YLPN-R シリーズは、ファイバー レーザーの信頼性と固体レーザーの高エネルギー特性を組み合わせた高パルス エネルギー ナノ秒ファイバー レーザーです。以下では、その中核となる原理と機能について詳しく紹介します。

1. 動作原理

シードソース + 多段階増幅

**マスターオシレーターパワーアンプ (MOPA)** 構造を採用:

シードソース: 半導体変調または電気光学変調によって低電力ナノ秒パルスが生成され、パルス幅と繰り返し率を正確に制御できます。

ファイバー増幅: イッテルビウム添加 (Yb³⁺) ファイバーとダブルクラッドファイバー技術を組み合わせて多段増幅 (前置増幅 + 電力増幅) を実行し、エネルギー変換効率を向上させます。

パルス圧縮 (オプション): 一部のモデルでは、非線形効果によってパルス幅を圧縮し、より高いピーク電力を実現します。

高エネルギー設計

大モードエリアファイバー (LMA) を使用して非線形効果を低減し、サイドポンプカップリング技術を組み合わせてポンピング効率を向上させ、ミリジュール (mJ) の単一パルスエネルギーを実現します。

熱管理

ファイバーの高い表面積対体積比とアクティブ冷却設計により、高エネルギーでも安定した出力が保証されます。

2. コア機能

高パルスエネルギー

単一パルスエネルギーは 10mJ 以上に達する可能性があり (YLPN-1-10x100 モデルなど)、高エネルギー衝撃を必要とするアプリケーション (切断、穴あけなど) に適しています。

柔軟なパラメータ調整

パルス幅範囲: 1～300ns (調整可能または固定)

繰り返し周波数: 1Hz～100kHz (モデルによって異なります)

ピーク電力は MW レベルに達し、短いパルス幅と高いバーストをサポートします。

優れたビーム品質

M² < 1.3、回折限界に近いため、精密加工（微細穴加工、膜除去など）に適しています。

産業信頼性

全ファイバー構造は耐衝撃性と防塵性に優れ、光学部品の位置ずれの問題もありません。

寿命は100,000時間を超え、24時間365日の連続動作に適しています。

3. 典型的なアプリケーションシナリオ

精密加工

穴あけ：航空宇宙ブレードのエアフィルム穴（高エネルギー貫通金属）。

切断：脆性材料（サファイア、ガラス）の分割切断。

表面処理

レーザー洗浄：コーティング/酸化物の除去（文化遺産の修復など）。

テクスチャリング：金属表面（自動車部品）の摩擦強化。

研究と医療

LIBS (レーザー誘起ブレークダウン分光法): サンプルプラズマの高エネルギー励起。

レーザー手術：組織の選択的切除（歯科、皮膚科など）。

4. 技術的利点の比較

YLPN-Rシリーズの特長 従来の固体レーザー

メンテナンス要件基本的にメンテナンスフリー光学部品は定期的に校正する必要がある

エネルギー安定性 ±1% (全温度範囲) ±3～5%

電気光学効率 >30% <15%

サイズ コンパクト（ファイバー統合） 大型（水冷システム）

5. 注意事項

光学構成: さまざまな作業距離に適応するには、コリメーション/フォーカス レンズ (IPG の FLD シリーズなど) が必要です。

安全保護: 高エネルギーはクラス 4 レーザー安全基準 (保護メガネ、インターロック装置) に準拠する必要があります。

IPG の YLPN-R シリーズは、光ファイバー技術の革新により、ナノ秒レーザー分野における高エネルギーと産業安定性のバランスを実現しており、パルスエネルギーと精度に対する厳しい要件があるシナリオに特に適しています。