DPSS レーザーの産業応用をご存知ですか?(パート 3)

DPSS 固体レーザーは、高性能レーザー製品であり、長寿命、低消費電力、高安定性、高信号対雑音比、高ビーム品質、小型化可能などの利点を備えた新世代の固体レーザーです。

5. 量子技術

量子技術の新興分野は、計測学、サイバーセキュリティ、コンピューティングなどのさまざまな分野で大きな発展が期待されています。 最も正確な時間測定を行うために原子時計に依存している組織はすでに多くあり、氷床や火山内のマグマの流れを監視するために量子重力計を研究室から現場に持ち込む大規模な動きがあります。 石油探査会社は、海底を走る数千マイルのパイプライン内で漏洩が発生していることを発見し、業界にとってコストが高すぎると明らかにした。 GPS は現在、自動車、携帯電話、さらに最近では IoT スマート デバイスで毎日使用されています。 しかし、長いトンネルに入ったり、地下深くを掘ったりした場合はどうなるでしょうか? 現在のテクノロジーには、この状況でのナビゲーションに必要な精度が欠けていますが、「位置決め、ナビゲーション、タイミング」(略して PNT) は、量子テクノロジーの研究が進むにつれて開発されている重要なテクノロジーの 1 つです。

量子技術は、正確で安定した粒子または原子の使用に焦点を当てており、これらの原子の特性を理解することは、時間と空間の測定の精度を向上させるのに役立ちます。 これらの原子と相互作用できるようにするには、原子をより徹底的に調べるために、まず速度を落とすか「冷却」する必要があります。 原子を冷却して検査するには、ダイオード励起固体 (DPSS) レーザーなどのコヒーレント性の高い光が使用されます。 量子アプリケーションでは、レーザーの線幅が狭いほど、原子から期待される信号が良くなります。 捕捉する原子に関連する波長を選択することも重要です。 光ドットクロックの開発と小型化により、GPS精度はミリレベル以下が実現可能になりました。 これらのデバイスは精度が高いため、継続的な衛星通信を必要とせずに自立することも期待されています。 量子センサーは QT アプリケーションのもう 1 つの分野であり、現在の重力および磁力測定アプリケーションを改善する可能性を秘めており、どちらも地下構造を調査したり、深海の物体を発見したりするために使用できます。

6. 蛍光

フォトルミネッセンスは、蛍光と燐光の両方を含む総称です。 最も厳密な意味では、蛍光は材料内の一重項状態の 1 つへの励起によって放出される光であり、通常は励起後の非常に速い放出です。一方、燐光は三重項状態から放出される光であり、その結果、より遅くより遅延した光放出になります。

フォトルミネッセンスは、ルミネセンスの一種です。エネルギーを吸収することによって引き起こされる物質による光の放出です。物質が光エネルギーを吸収し、その物質が異なる波長で放出されるようになります。

これらの用語は、通常、この特定の方法で使用されることはなく、一般に、蛍光は、通常マイクロ秒レベル以上と考えられるより遅い燐光とは対照的に、通常はナノ秒レベル以下の励起後の急速な発光プロセスと考えることができます。 。 広帯域光源は大量のフォトルミネッセンスを生成できますが、共焦点顕微鏡、結晶欠陥検査、蛍光色素と蛍光団の動的混合など、多くのアプリケーションではハイパースペクトルおよび空間精度が必要です。

多くのアプリケーションでは、蛍光をラマンなどの他の測定と組み合わせており、両方の技術で同じ励起源を使用できるため、データの統合と分析が簡素化されます。 典型的な例は太陽電池の製造と研究で、高度に構造化された表面を分析するために 2 つの技術が使用されます。たとえば、キャリアの寿命や効率などの固有の特性を確認するための蛍光と、特徴の均一性を判断するためのラマン顕微鏡です。

7. 光ピンセット

光操作または光キャプチャとも呼ばれる光ピンセットは、高度に集束したレーザーを使用して小さな粒子を捕捉し、移動させる技術です。 レーザーが粒子に焦点を合わせると、レーザーは屈折率が変化し、進行方向がわずかに変わり、電界強度の勾配に沿って移動します。 これは粒子に反対の力を及ぼし、粒子がビーム自体より小さい場合、粒子は電界強度が最大となるビームウエストの中心に「捕捉」されます。

これは多くの分野で非常に役立つツールであることが証明されています。 個々の原子からカスタムの小型機械、生体細胞に至るまで、あらゆるものがこのテクノロジーを使用して操作されています。 ほとんどの生物学的サンプルは、NIR 放射線 (例: 1064 nm) によって損傷されません。 その結果、科学者は機械的な干渉を受けることなく、研究のために個々の細菌やウイルスを簡単に分離できるようになりました。 この技術の鍵は、粒子の「しっかりとしたグリップ」、優れたパワーとポインティング安定性、優れたビーム真円度、および低ノイズを実現することです。

8.フォトエッチング

リソグラフィーとは、パターンが必要でない表面領域を除いて、設計されたパターンを直接または中間媒体を介して平らな表面に転写することです。 フォトマスク リソグラフィーでは、デザインが基板上にパターン化され、レーザーを使用してパターンが露光され、さらなる処理に備えて堆積した材料をエッチングで除去できます。 半導体チップの量産にはこのリソグラフィー法が広く使われています。

小さな特徴の鮮明な画像をチップ上に投影する能力は、使用される光の波長によって制限されます。 現在の最先端のリソグラフィー ツールは深紫外 (DUV) 光を使用しており、これらの波長は今後も深紫外 (193 nm)、真空紫外 (157 nm と 122 nm)、遠紫外 (47 nm と 13 nm) に及ぶでしょう。 nm）将来的には。 IC、MEMS、および生物医学市場では、幅広い機能や基板サイズに対する需要が高まっており、複雑な製品と頻繁な設計変更により、これらの高度にカスタマイズされたソリューションを少量で製造するコストが上昇しています。 従来のフォトマスク (フォトマスク) ベースのリソグラフィ ソリューションは、多数のマスク セットの設計と製造に必要なコストと時間が急速に増加する可能性があるため、これらのアプリケーションの多くにとって経済的でも実用的でもありません。

ただし、マスクレス リソグラフィ アプリケーションは、非常に短い紫外線波長の要件の影響を受けず、代わりに青色および紫外線範囲のレーザーを使用します。 マスクレス リソグラフィーでは、レーザーが感光性材料の表面にミクロンとナノ構造を直接作成します。 この一般的なリソグラフィー手法は、マスクの消耗品に依存せず、レイアウト変更を迅速に行うことができます。 その結果、ラピッドプロトタイピングと開発が容易になり、大面積の適用範囲 (300 mm 半導体ウェーハ、フラット パネル ディスプレイ、PCBS など) を維持しながら設計の柔軟性が向上するという利点があります。

迅速な生産のニーズを満たすために、マスクレス リソグラフィ レーザーは、フォトマスク アプリケーションで使用されるものと同様の特性を備えています。

長期にわたる出力と波長の安定性を備え、線幅が狭い連続波源は、マスク シグネチャの変動が少ないことを意味します。

どちらの用途においても、メンテナンスや生産サイクルの中断がほとんどなく、長期間安定していることが重要です。

超安定した狭い線幅、波長の安定性、出力の安定性を備えた DPSS レーザーは、両方のリソグラフィー方法に最適です。

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