オプティックス(光学素子)用途に合わせたカッティング、ラッピング、ポリッシングシステム

精密光学素子 ファブリー・ペロー・エタロン(高分解能干渉計) オプトエレクトロニクス(光電子素子) エンドスコープ(内視鏡) ファイバー・オプティックス(光学繊維) ボアスコープ(内腔鏡) レーザー光学系

はじめに

テレコミュニケーション市場の拡大、発展にともない、光学素子の精確な加工に対する要求はより一層重要 になっています。
ロジテック社の装置を使えば、IRやポリマー製ウエーブガイドの製造、ファイバー・オプティック・ケーブルのポリシングを最高の精度で、お手元で行えます。
この章では、ロジテック社の豊富なカッティング、ラッピング、ポリシングシステムの中から適切な装置を使い、ロジテック社が開発した高度な光学素子加工にまつわる多様な技術を簡潔にご紹介します。

適応分野

ロジテック社のシステムは以下の分野で、世界中で幅広く活用されています。

  • オプトエレクトロニクス(光電子素子)
  • ファイバー・オプティックス(光学繊維)
  • レーザー材料
  • マイクロ・レンズや微小光学系
  • ファブリー・ペロー・エタロン(高分解能干渉計)

ロジテック社は、最新の機械加工技術を用い、お客様が最高レベルの加工結果を得られるよう、独自のコンサルテーションも行います。

ロジテック社の技術営業がお客様のご要求を分析し、目的に合致したシステムをご提案し、ご要求に適した加工技術とシステム構成要素に関する詳細なお見積もりも致します。
本来は個々のお客様の用途に応じて提案されるものですが、光学素子を研磨する場合の基本的なロジテック社のシステムを列挙します。

高精度カッティング

内周歯ソー、外周歯ソー、ワイヤー・ソー、ダイヤモンド・ワイヤー・ソー等、ロジテック社には、お使い頂ける多種多様なシステムがあります。被切断材料に応じて、切断ロスを最小にし、加工精度を最高にするソーが提案されます。

加工物のマウントと固定

壊れやすく、デリケートな加工物は加工前にサポート台に予め固定する必要があります。
これには接着厚みの均一性が保証されたロジテック社の固定ユニットが有効です。

加工物の保持

ラッピングまたはポリシングプレートに対して調整しやすく高精度の出せる治具を使います。

ラッピング

最新の機械制御、ラッピング板、研磨材、研磨液をうまく組合せる事により、ロジテック社の装置はご要求の精度で、ご要求の形に容易にラッピング加工します。

ポリシング

ロジテック社独自の研磨装置を使い、精確な角度、平行性、高い面質が達成されます。

結果の確認、試験、測定

高精度な角度測定とセッティング、厚み測定、基準面平坦度測定等、全てがロジテック社の最先端システムで行えます。

開発とフルスケール生産

ロジテック社のシステムは加工数量の増加に対応できる設計になっております。
従って、将来マルチワークステーションの装置が必要になる場合でも、初めはただ1台のシングルワークステーション装置からスタートできます。
この方法には二つのメリットがあります。

柔軟性

開発段階では初期投資を最小に抑え、数量増加要求に応じてマルチマシンユニット開発にまわす事が出来ます。

生産性

ロジテックのシステムは加工速度が速い為、加工サンプル数を増やすことができます。

応用性とフレキシビリティー

レーザー、オプトエレクトロニクス、光ファイバー、微小光学等、何れの用途でも、ロジテック・システムの基本機構は多様なサイズのサンプルを異なる形状に繰り返し加工するという要求に応えられるように設計されています。
例えばPM5システムでもLP50システムでも、ロジテック社の幅広く多種類の研磨板や研磨剤、加工用備品を使ってある加工用から、別の用途に迅速に変更できます。

この章では代表的な例を幾つか説明しますが、ロジテック社ではお客様の要求にお応えするオーダーメードなシステムパッケージも用意できます。
この中には、特注の治具や部品の改造なども含みます。
お客様と密接に関わることで、お客様毎に異なるご要求に細かくお応えします。

技術移転

技術移転 イメージ画像

ロジテック社のアプリケーションラボでの研修と加工技術実習では、装置やサンプルの取り扱い、洗浄、ボンディング、計測、加工調整等を含み、受講したオペレーターは十分習熟できます。
ロジテック社はお客様が目的を達する事を目指しており、個別に細かくトレーニングいたします。

40年以上の経験から、使用説明書だけでは微妙な点まで細かく修得するのは困難であることが解っています。
集中的な個別の研修や実習により初めてロジテック社のシステムを効率よくご活用頂ける安定した基礎ができあがります。

この観点からロジテック社は各素材別に、システム操作全般とメンテナンスを含む3日間の研修コースを用意しています。このコースの中には、それぞれの加工技術を磨く加工実習も入れてあります。
このような独特のアプローチによりお客様の現場へのシステム導入がスムーズに行えます。

カスタマー・サポート

お客様への導入を成功させ、高度なアフターサービスのご要求に応えるべく、ロジテック社では「カスタマー・サービス」 部門にスペシャリストを揃えています。
役割の第1は、お客様の現場でロジテック社のシステムに最大限に性能を発揮させる事です。
問題が発生した場合は、それがメカであれ、エレクトロニクス或いは技術的な問題であれ、早急に解決する事です。
この観点からロジテック社は、問題を直ちに解決する為なら「不良部品の即時交換する」を企業ポリシーに掲げています。

オプティカル・ファイバーの研磨

スタンフォード・カプラー

チューナブル・ファイバー・カプラー、ファイバー・偏光器、フィールド・アンプ、および広範囲の光学素子の製作に常用される研磨ブロックオプティカル・ファイバー・カプラーは、研磨作業の最も難しいポイントを表しており、高度な幾何学的制御が必要です。
オプティカル・ファイバーは溶融シリカのサポート・ブロックに彫られた溝にマウントされ、もう一つのファイバー/サポートブロック・アセンブリと結合するインターフェースを形成するように研磨されます。
研磨面とファイバーのコア領域の距離が最終コンポーネントの性能を左右する重要なパラメーターとなるのでファイバーが研磨される精度が極めて重要です。
ロジテック社はこの厳しい要求に十分応えられる機械/技術パッ ケージを開発しました。

ファイバーアレー、シングル/マルチファイバーアセンブリー

ロジテック社のシステムは、発展を続ける通信、MEMS、インターネット等の市場で使われるファイバーアレー、シングル/マルチファイバーアセンブリーの研磨に対応 しています。
PM5やLP50ベースのこれらのシステムを使えば、コネクター付き/無しのシングル/マルチファイバーアセンブリーを製作でき、更に、90度/垂直ポリシングやそれ以外の特殊な角度のファイバー端末の作成も可能です。
特殊な角度が必要な場合は、ロジテック社のシステムはキャピラリ・チューブとフェルール・ケーシングの両方に対応します。

光ファイバー研磨用精密研磨治具PP5

ファイバーは精密研磨治具のベースにある補助保持具に固定されます。
補助保持具は、加工されるファイバーの必要数、サイズ、角度に応じて特注で設計製造されます。
余分なファイバーは治具ベース内のスロットを経て治具トップに安全に巻き取られ製造中ファイバー外皮を傷めるおそれのあるエッジ部は全て取り除かれています。
要求のファイバー形状はラッピング工程で行われ、次のポリシング工程で高品質の「光学」表面を形成する準備が整えられます。
この加工工程により、500Xに拡大しても傷や欠陥が一つも見つからない程高い精度を持って仕上げられます。

エンドスコープとボアスコープ

エンドスコープとボアスコープでは、非コヒーレント光学繊維束同軸光学系で照明しながら、コヒーレントな光学繊維束(または普通の光学系)を使い観察している人に映像をリレーします。
これらの繊維光学素子の両端はPM5やLP50等の装置でラッピングとポリシングが施され、特殊な角度保持具を備えた精密研磨治具により照明光強度を最大にできます。

オプト・エレクトロニクス材料

DWDM(高密度波長分割多重)や光学アイソレーター(LPEファラディ回転ガーネット膜)、信号処理、光学スイッチ等に使われる材料には、高精度な形状と高レベルの表面ポリシングが必要です。
ロジテック社のシステムはこのような厳しい要求にも十分応えられます。
様々な種類の材料を、素子に適した形にまず切断する事から、主面や端面を滑らかにラッピングして素子の原型を作り、仕様にあった性能を最大限に発揮させる最終ポリッシングまで、ロジテック社のシステムでスクラッチ・フリーに行えます。
お客様個々のご要求に応えて特注設計したシステムでは、研究開発用から製造用迄の装置に適する様に、機能を特注的に組合せ、異なる材質、異なる仕様、結果に対する完璧な信頼性、および異なるスループット能力に対して適応します。

レーザー材料の研磨

レーザー手術、マイクロリソグラフィー、UVランプ、装置用窓などの用途には、新レーザーロッドやレーザー板の研磨、または中古や損傷したロッドの再生が必要です。
Nd:YAG, Nd:YIG,ルビー、サファイア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等の材料加工には従来、厳しい仕様を満たすため、熟練したエンジニアが常に細かくサンプルをチェックしながら手加工で研磨してきました。
ロジテック社の専門技術と信頼性の高いシステムをご使用頂けば、このような高度の熟練者の技術を要せず、普通の方法で非常に高い規格に合致する結果を達成する事が出来ます。
例えば研磨で、製造現場においては平行度30秒角、垂直度5分角の精度で複数のロッドを日常的に同時に製造可能とする一方、単一ロッド上に2秒角以下の面平行度と3分角の垂直度に仕上げる事が出来ます。

ファブリーペロー・エタロン

レーザーベースの用途、研究室での制御・診断目的で、エタロンはレーザー・エネルギーを損なう率が少ない為、好んで使われます。
ロジテック社の加工システムは、エタロンの表面を成型する上で決定的な役割を果たします。
APD1やAPD2のソーで原材料を切断し、LP50やPM5研磨システムで仕上げる迄、ロジテック社は、各ガラス面に求められる基準を満たす。
表面品質、平坦度等、加工上の課題を全て解決できます。

マイクロ・レンズとマイクロ光学系

光ファイバー端に挿入されるマイクロレンズは光学系ネットワークを通じてデータを容易に転送できる様にしなくてはなりません。
ロジテック社のAPDソーとPM5またはLP50ラッピング/ポリシング装置はマイクロレンズやガラス・フィルターの製造に用いられる光学ガラス材料の表面ポリシング(backthining)にも用いられます。
光学系の最終性能に対してレンズ長が大切ですから、ラッピングやポリシング加工は極めて重要です。
レンズはウエハー・マウンティング・プレートに固着され、この作業にはいるとプレートはPP5保持具にクリップされ、所定の厚みまでラップされ、ポリッシュされます。

画像システムのディテクターやセンサー、高出力ダイオード・レーザー応用等幅広く使われるマイクロ光学系は急速に開発されてきました。
光学表面と機械的表面を組み合わせる事により、装置当たりのコンポーネントを少数ですませてアセンブリーコストを下げ、かつレンズ、プリズム、鏡用に光学表面を上手く仕上げる為の、最高品質の加工装置を実現しています。

精密切断

内周歯・外周歯ソー

APD1でスライシングされるブール 光学素子をダイシング中の特殊ローテリーテーブル付APD2外周歯ソー

ガラスのような材料を加工する場合は、APD内周歯ユニットを使えば、材料損失を最小限に抑え、綺麗な表面で300ミクロン厚までスライスできます。
更にAPD加工ではウエハー表面の平面性、平坦度、面粗度をファインラッピングを施したかのように仕上げる事が出来ます。
切断状態の監視は不要でして、APD1ソーもAPD2ソーも自動化されています。
小規模な光学素子切断用の内周歯ソーにはAXL1があります。
直径40mmまでのウエハー切断が可能で、ソー装着板にはレーザー・ロッドも取り付けられます。

APD内周歯ソーは、被加工材のインテグリティにもよりますが、1x2mmサイズのサイコロ上の加工が出来ます。
一方APD1、APD2周縁ユニットは、削り出し機能付き回転テーブルを装備して互いに既知の角度に切る事もできます。

ワイヤー・ソー

水平型ワイヤー・ソーAWS1は、非常にデリケートな光学素子を、結晶破壊と切子量を最小に、ラッピングしたような面質で切断できます。
インテグリティの不十分な材料の場合、ワイヤー・ソーを使うと内周歯ソーで切れる限界の半分の厚さまでスライスできます。
角度の付いたクロス・スライドを使えば、種々の角度で切断でき、扱いにくい形の結晶の加工にはAWS1が理想的です。
#15のダイヤモンド・ワイアまたはディスク・ソー(写真無し)を使うと小スケールの切断が出来ます。
このユニットは、オプションの回転テーブルと組み合わせて、製造規模の要求のない研究室レベルで精確な幾何学的パラメーターに対応して光学素子を効率的に切り出せます。

加工物の保持

光電子材料を保持したPP5精密研磨治具、ラッピングやポリシング工程で高い平坦度を確保する シングルステーションウエハーサブストレートボンディングユニット

材料がデリケートな場合には、ラッピングやポリシングの工程で保持が必要です。
ロジテック社のウエハー・基板接着ユニットとスプリング内蔵接合治具(写真無し)を使えば、完全に均一な接着厚みで加工物をサポート・プレートに固定できます。
ロジテック社のウエハーサブストレートボンディングユニットは、吸着と圧着の両方に対応し、自動化されていて、脆弱でデリケートな材料を破壊する危険性を最小限に抑えながら高い生産性を発揮します。
PP5と大型のPP6は加工材料をアダプター上で任意の方向に固定できます。
荷重可変機能/研磨量表示機能を使えば、PP5とPP6は光学材料の加工に最適です。
特殊治具はお客様の加工物の仕様に合わせてデザインします。

お使いになる数種の材料のどれを加工する場合にも要求される高精度で信頼性の高い保持を保証します。
PP5またはPP6GT治具は、PSM1プログラマブル・サンプル・モニターと組み合わせて精度1ミクロンの自動厚み制御が可能です。
赤外線技術を使い、PSM1は加工サンプルから必要量を取り除くようプリセットできます。
設定値レベルに達するとブザー音で知らせます。
受光部が付いた装置であれば、無監視作業を可能にします。

ラッピングと研磨

ラッピング

3個のPP5精密研磨治具を備えたLP50自動装置

シングルステーションのPM5も、3ステーションのLP50も、ポリシング前の加工物のラッピングに使われます。
高精度、最先端のタッチパネル制御と適正なプレート、研磨剤と研磨液の組合せにより、サンプルはラップされ、高い面質を持つ精確な形状に加工されます。
LP50、PM5には共に加工タイマー、研磨材自動供給システム、プレート速度連続可変制御など多くのユニークな機能があります。

ポリシング

加工盤上にPP5精密研磨治具を装着したPM5自動研磨装置

PM5とLP50の組合せは各加工物に精度の高い加工結果を可能にし、精密研磨を達成します。液晶パネル付のタッチパネルでのコントロールによりセットアップが簡単に行え、PM5とLP50による高精度な制御で繰り返し加工性も上げる事が出来ます。
独自の自動プレート平面性制御システムにより、プレート形状がセットされ、要求される平面性の1ミクロン以内に保たれます。
これにより、サンプルは幾何学的に精確なパラメーターに仕上げられます。
一端液晶コントロールパネルに目標プレートの形状と加工時間を入力すれば、オペレーターは解放されます。

測定

厚み測定

左図のCG10コンタクト・ゲージ

左図のCG10コンタクト・ゲージでは0.001mm以下の対象の厚み測定を精確に行えます。
CG10は、測定プローブに脆弱な材料表面を傷め難いゴムチップも取り付けられるので、ニオブ酸リチウム等のオプト・エレクトロニクス材料の測定には理想的な測定ゲージです。

平坦度の測定

GI20平坦度測定システム

加工時および加工中のサンプル平坦度の正確で迅速な測定には、右図のGI20平坦度測定システムがあります。
この斜め入射角干渉計は無反射面の測定に適し、素地、ラップまたは半研磨したサンプルの測定にも使用することができます。
このユニットはPP5精密研磨治具と組み合わせて治具から外さずにサンプルの平坦度を測る事も出来ます。

角度の測定とセット

LG1やLG2オートコリメーター

角度の測定とセットには左図のLG1やLG2オートコリメーターが使用されます。
レーザー・ロッド研磨などで使う場合、サンプルを研磨面に正確に合うように置けば、LG1やLG2で2秒角以上の精度で平行性を確認できます。
また、研磨面を既定の角度に正確にセットする事も可能で、ウエジ・アングルも作れる程、精度を大幅に向上できます。

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