電気工学および電子技術ジャーナル

レーザー再溶融による光学ツールの表面構造化

エフゲニ・V・ボルダチェフ、

問題の説明: 光学照明および照明製品とコンポーネントの機能的性能は、厳格な表面品質と形状精度を備えたツールをコスト効率よく製造するための高度な技術に大きく依存します。レーザー材料処理の最近の進歩により、レーザー再溶融による表面構造化 (SSLRM) プロセス [1-3] として知られる、材料の追加/除去を行わない新しい独自の技術の基礎が開発されました。SSLRM 中、レーザービームは一定の速度と同期制御されたレーザー出力でワークピースの表面上を移動し、目的の表面形状はレーザー出力制御アルゴリズムの関数として定義されます。その結果、溶融したワークピース材料の再分配と再配置により、新しい表面形状が形成されます。これは複雑で高度に非線形な熱力学的プロセスであり、材料の急速な溶融、再配置、急速な凝固は、適用される連続波レーザー照射のパラメータによって制御されます。この研究の目的は、SSLRM の予備開発を光学ツール アプリケーションに向けて進めることです [4, 5]。方法論: ウェッジエッジライト ライト ガイド (WELLG) は、自動車のリア ライトの一般的な要素として選択されました。最初に、正弦波 WELLG の光学設計が行われ、その形状パラメータ (例: 周期 500 µm、振幅 40 µm、くさび角 2°、PMMA プラスチック製) により、照明領域の 80% 以上をカバーしながら 50% を超える光伝送効率が確保されることが分かりました。DIN 1.2343 (AISI H11) 工具鋼からの金属インサートを SSLRM プロセス (図 a) を使用して製造し、ホット エンボス加工によって PMMA プラスチックに複製して機能的な WELLG プロトタイプ (図 c) を作成し、その光学性能を評価しました (図 d)。結果: 製造された工具インサートでは、周期 498.2±3.8 µm、振幅 40.0±2.0 µm が達成されました。プラスチック製の WELLG プロトタイプは、照明領域を完全にカバーしながら、非常に効率的な光伝送性能を実証しました。結論と意義: この研究は、特に自動車、太陽エネルギー、バイオメディカル産業向けの光ガイド、配光、照明機能および製品用の光学ツールを効率的に製造するための SSLRM プロセスの適用性が高いことを示しています。