ウェストレイク大学チームは,高性能レーザーシステムのための有望な熱管理能力を持つ新しいSiCメタレンを開発

ウェストレイク大学でミン・キウ教授率いる研究グループは,新しい均質な4H-SiC (シリコンカービッド) メタレンを開発しました.高功率レーザー処理における熱漂流に対処するユニークなソリューションを提供.

4H-SiCの高熱伝導性と低損失特性を活用することで,新しいメタレンは複雑な外部冷却システムを必要とせずに熱漂移を効果的に抑制します.

高性能レーザーシステムに 重要な支援を提供するだけでなく 精密儀器,極地探査,航空宇宙などの分野にも 新たな可能性が開かれています非常に高い加工精度と表面品質を要求する用途高功率レーザーシステムに より効率的でコンパクトなソリューションを提供するために重要な役割を果たすことができます.

関連論文は4H-SiCメタレン:高功率レーザー照射における熱漂流効果を緩和する最近出版されました先進的な材料[1]

高功率レーザー加工における熱漂流に対処するための新しい戦略

研究者らは,高性能レーザー精密切断で繰り返し発生する問題を観察しました.長期間の操作によりレンズに熱が蓄積され,内部の光学要素を変形させ,加工の一貫性や形状を劣化させる.

熱伝導性が低い石英やCaF2のような材料では 熱伝導性が低いので効果のない熱消散により局所的な過熱が発生します.

これを解決するために,チームは透明な4H-SiCメタレンスを製造し,その表面に数十億のナノピラー (200~400nm直径と~1μm深さ) を設計しました.

SiCの高い屈折率のおかげで,ナノ柱の寸法を調整することで 光相を操作し,商用レンズに匹敵する焦点性能を達成できます統合して高熱伝導性効率的な熱消耗は,より薄い装置で実現される"とボク・チェンは述べた.

優れた熱安定性の実験的実証

実験チームは,シミュレーションされた工業環境で,彼らの4H-SiCメタレンと,日本のミトトヨーの主要な商業目標を比較しました.1030nmパルスレーザー照射 1時間4H-SiCメタレンは,温度上昇が3.2°Cのみで,焦点偏移は従来の観測値のわずか10分の"でした.

従来の冷却は,通常,外部水冷却リングに頼り,熱を除去し,システムの複雑性,コスト,エネルギー消費,炭素排出を増加させます.

レンズを装着するだけで,固体状態の熱を迅速に抽出し,安定した,長期使用と保守を簡素化しながら.

大量 生産 に 向かっ て

現在,様々な用途のために複数のタイプのSiC金属レンズが製造されており,コスト削減と出力を高めるための取り組みが進められています.この技術は,すでにいくつかの企業や機関と協力して適用されています.

4H-SiC金属レンズは,ますます要求の高い環境で高性能レーザーシステムの適用を加速させる予定です.

SiC 材料の専門知識を利用し, SiC ベースの製品を全範囲に供給することができます含め:

4H-SiCと6H-SiC基板(研究と装置のグレード, 2~6インチ)

SiCエピタキシャル・ウェーフ(n型/p型,HPSI,カスタム厚さとドーピング)

オプティカルグレードSiCの窓とレンズ

パターン付きのSiC基板オプトエレクトロニクスおよびMEMS装置用

オーダーメイド加工SiCコンポーネント(熱分散機,レーザー鏡,精密部品)

わかった

データシート,引上げ,またはアプリケーションのカスタマイズされたソリューションを希望する場合は,ご連絡ください.

参照

1. チェン,B., et al.4H-SiC メタレン: 高功率レーザー照射における熱漂流効果を緩和する.先進的な材料, 2024, 2412414 についてhttps://doi.org/10.1002/adma202412414