産業用半導体レーザーとその可能性

ファイバーレーザーは、過去10年間の産業用レーザーの幅広い応用と急速な成長により、間違いなく「スター」の座に君臨してきました。ある意味では、ファイバーレーザーの発展は半導体レーザーの発展、特に半導体レーザーの民生化の成果と言えるでしょう。ご存知の通り、レーザーチップ、励起光源、そしていくつかのコアコンポーネントは、実際には半導体レーザーです。しかし、この記事では、コンポーネントとして使用される半導体レーザーではなく、産業製造において使用される半導体レーザーについて解説します。

半導体レーザー - 有望な技術

電気光変換効率に関して言えば、固体YAGレーザーとCO2レーザーは15%に達します。ファイバーレーザーは30%、産業用半導体レーザーは45%に達します。これは、同じ出力のレーザーであれば、半導体レーザーの方がエネルギー効率が高いことを示しています。エネルギー効率はコスト削減を意味し、ユーザーにとってコスト削減につながる製品は人気が高まります。そのため、多くの専門家は、半導体レーザーは大きな可能性を秘めた有望な未来を持っていると考えています。

産業用半導体レーザーは、直接出力型と光ファイバー結合出力型に分類されます。直接出力型半導体レーザーは長方形の光線を生成しますが、反射や埃の影響を受けやすいため、価格は比較的安価です。光ファイバー結合出力型半導体レーザーは、光線が円形であるため、反射や埃の影響を受けにくく、ロボットシステムに組み込むことで柔軟な加工が可能です。価格はやや高価です。現在、世界の産業用高出力半導体レーザーメーカーには、DILAS、Laserline、Panasonic、Trumpf、Lasertel、nLight、Raycus、Maxなどがあります。

半導体レーザーは幅広い用途がある

半導体レーザーは、ファイバーレーザーの方が優れた切断能力を持つため、切断にはあまり使用されません。半導体レーザーは、マーキング、金属溶接、クラッディング、プラスチック溶接に広く使用されています。

レーザーマーキングに関しては、20W以下の半導体レーザーを用いたレーザーマーキングがかなり一般的になっています。金属と非金属の両方に使用できます。

レーザー溶接やレーザークラッディングにおいても、半導体レーザーは重要な役割を果たしています。フォルクスワーゲンやアウディの白い車体では、半導体レーザーが溶接に使用されているのをよく見かけます。これらの半導体レーザーの一般的なレーザー出力は4kWと6kWです。一般的な鉄鋼溶接も半導体レーザーの重要な用途の一つです。さらに、半導体レーザーはハードウェア加工、造船、輸送分野でも優れた成果を上げています。

レーザークラッディングは、コア金属部品の修理や改修に使用できるため、重工業やエンジニアリング機械でよく使用されています。ベアリング、モーターローター、油圧シャフトなどの部品は、ある程度の摩耗が生じます。交換も解決策の一つですが、多額の費用がかかります。しかし、レーザークラッディング技術を用いてコーティングを施し、元の外観を復元することが、最も経済的な方法です。そして、半導体レーザーは、レーザークラッディングに最も適したレーザー光源であることは間違いありません。

半導体レーザー用プロフェッショナル冷却装置

半導体レーザーはコンパクトな設計で、高出力領域では、搭載する産業用水チラーシステムの冷却性能に非常に厳しい要件が課されます。S&A Teyuは、高品質の半導体レーザー空冷式水チラーを提供しています。CWFL-4000とCWFL-6000空冷式水チラーは、それぞれ4kW半導体レーザーと6kW半導体レーザーのニーズに対応します。これらの2つのチラーモデルはどちらもデュアル回路構成で設計されており、長時間の稼働が可能です。S&A Teyu半導体レーザー水チラーの詳細については、 https://www.teyuchiller.com/fiber-laser-chillers_c2をご覧ください。