国立研究開発法人 産業技術総合研究所 製造基盤技術研究部門

研究の成果

ガラスの表面へナノ周期構造を形成することで、低反射表面などの効果を付与することができ、高機能なディスプレイや光学機器などへの応用が期待されています。近年、フェムト秒レーザーパルスを用いてガラス表面をナノ加工する技術や、形成されたナノ周期構造をリアルタイムにモニタリングする技術が開発されました。しかし、ガラス表面へのナノ加工はガラスの表面状態やレーザーの照射条件に大きく依存するため、クラックなど欠損のないナノ周期構造を安定に形成することは難しいという技術課題がありました。
そこで我々は、データ駆動型レーザー加工を、ガラス表面への高品位ナノ加工に適用することを試みました。データ駆動型レーザー加工技術は、インプロセスのリアルタイムモニタリング、AI高速最適化、そして最適パラメータを実空間で実現するアクティブ制御レーザー加工を基盤にしています。ガラス表面へのナノ加工をリアルタイムにモニタリングする技術を新たに開発し、このモニタリングデータとガラス表面に形成される構造を紐づけたプロセスデータベースを構築しました。その結果、ガラス表面へのナノ加工をリアルタイムにモニタリングしたデータをもとに、フェムト秒レーザーパルスの強度を高速にフィードバック制御できるデータ駆動型レーザー加工システムを構築でき、ガラス表面へのナノ加工の欠損率を30分の1に低減しました。この成果は、光の反射・吸収・透過量などが制御された高い機能を、必要な部分に位置選択的に付与した光学部品製造へ貢献します。