Лазерный мир

Интервью с управляющим директором фабрики COHERENT В ЛЮБЕКЕ, ГЕРМАНИЯ.

Coherent разрабатывает и производит полупроводниковые лазеры с оптической накачкой и твердотельные лазеры с диодной накачкой на своем заводе в Любеке, Германия. Управляющий директор Dr. Reinhard Luger фокусируется на целевых рынках микроэлектроники / полупроводников, биофотонике и аддитивном производстве. В интервью он рассказывает о технологических проблемах на этих рынках, важности платформ и модульного строительства, а также о драйверах недавнего выдающегося роста Coherent.

Доктор Люгер, какую роль играет Любек на Когерент?
Наши корни восходят к 1980-м годам. Тогда наша основополагающая команда в бывшем ADLAS GmbH начала разработку и производство твердотельных лазеров с диодной накачкой, включая лазеры с удвоением частоты зеленого цвета. В то время это была новаторская технология. Coherent заметил это и приобрел компанию в 1995 году. В наши дни мы в основном разрабатываем и производим полупроводниковые лазеры с оптической накачкой (OPSL) и твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS). Мы являемся одним из крупнейших бизнес-подразделений в Coherent Group — и флагманским местом в отношении методов экономичного производства. Мы одновременно разрабатываем наши продукты и средства производства и фокусируемся на гибкости системы, чтобы мы могли быстро производить большое количество единиц техники и добиваться оптимального использования мощности.

Российская компания разработала оборудование для автоматической лазерной подгонки резисторов Лазерный комплекс Omega Prof рекомендован для серийных производств, т.к. позволяет ускорить процесс лазерной подгонки резисторов.

Каковы ваши наиболее важные целевые рынки?
Мы работаем в трех основных сегментах: микроэлектроника / полупроводники, биологические науки / биофотоника и аддитивное производство. Сегмент полупроводников использует наши лазеры в первую очередь для проверки инспектирования структурированных и неструктурированных пластин. Наши УФ-лазеры обладают высокой степенью надежности и, как результат, особенно востребованы здесь. С нашими текущими системами интервал сервисного обслуживания составляет более 20 000 часов работы. В дополнение к инспекционным приложениям наши лазеры также используются в полупроводниковой промышленности для абляции, резки и тонкопленочного воздействия в рамках производства печатных плат (PCB). PCB имеют литографическое покрытие и подвергаются воздействию УФ-лазера до того, как проводящие дорожки будут нанесены с использованием процесса травления. Крупные многослойные печатные платы, в частности, могут быть изготовлены недорого этим процессом. Маркировка — еще одно важное приложение в микроэлектронике, которое мы поддерживаем с помощью лазеров Q-switched (с модуляцией добротности). Наш второй по величине сегмент рынка — оборудование для биологических исследований, где лазеры в основном используются для возбуждения флуоресценции в устройствах для медицинской диагностики, а также в микроскопии. В этой области требуются небольшие лазеры, которые излучают как можно меньше тепла и которые имеют высокое качество луча и предлагают большой выбор длин волн. Третья область является аддитивным производством, где наши Q-switched лазеры используются с фотополимерами (то есть эпоксидной смолой).

Каковы различия между технологией OPSL и DPSS и каковы ее сильные стороны?
Основное различие заключается в том, что твердотельные лазеры с диодной накачкой (diode-pumped solid-state lasers, DPSS) накапчивают (возбуждают) твердотельный кристалл, легированный редкоземельными элементами. С другой стороны, полупроводниковый лазер с оптической накачкой (optically-pumped semiconductor laser, OPSL) использует диодный лазер для накачки тройной структуры с квантовыми ямами из галлий-индиевого арсенида (InGaAs). Полупроводниковый слой очень тонкий, что обеспечивает эффективное охлаждение при минимальной тепловой нагрузке. В результате вряд ли происходит какое-либо тепловое линзирование даже при высоких мощностях накачки. Это означает, что изменение мощности лазера на спектр мощности и качество луча не влияет. Другое достоинство OPSL заключается в том, что структура квантовой ямы позволяет генерировать свет с широким инфракрасным спектром и преобразовываться в видимый свет, от синего до оранжевого, посредством эффективного удвоения частоты. Следовательно, относительно легко создавать лазеры с конкретной длиной волны в широком диапазоне длин волн. Это открывает совершенно новые возможности в спектроскопии и флуоресцентной микроскопии. Кроме того, эти приложения действительно выигрывают от способности OPSL настраиваться только на один процент от их номинальной выходной мощности без их перехода в неустойчивость. Напротив, кристальные лазеры лучше всего работают только в диапазоне мощности 90-100%.

Вы упомянули об аддитивном производстве. Какие высовы это создает для лазеров?
Как я уже сказал, мы активны в сегменте пластмасс или, точнее, в тех процессах, где УФ-лазеры отверждают эпоксидные смолы. В дополнение к обычным требованиям, таким как срок службы, надежность и интеграция в небольшие размеры, важны две вещи. Во-первых, луч должен быть круглым по большому фокусному диапазону. Астигматизм луча и эллиптические искажения отрицательно влияют на точность созданной детали. Во-вторых, существует потребность в высокой стабильности мощности при быстром переключении. Пока деталь подвергается воздействию, лазер непрерывно включается и выключается, и его полная мощность должна быть доступна мгновенно при следующем импульсе. В процессе аддитивного производства нет времени для корректировки, поскольку каждое колебание мощности оказывают немедленный и постоянный эффект на качество детали.

Биологические науки и микроэлектроника входят в новые сферы. Обе сферы требуют точных, но также и гибких источников света. Как это можно добиться, несмотря на высокое ценовое давление?
Это правда, мы переживаем быстрый прогресс с проточной цитометрией, конфокальной микроскопией и секвенированием ДНК. Для этих приложений существует потребность в увеличении диапазона длин волн и для систем, которые объединяют оптику, механические компоненты и несколько лазеров, особенно для многопараметрического анализа. В области полупроводников размеры элементов также почти немыслимы. Например, при проверке на пластине проблема обнаружения дефектов аналогична поиску мяча для гольфа в Сахаре в течение 20 секунд — с точностью 99,8 процента и даже большей точностью. В каждом случае проблемы перетекают в наши лазерные системы. Наше решение — обеспечить наивысший уровень точности и гибкости в экономически приемлемых рамках и похожих платформах. Параллельная разработка продуктов и методов производства позволяет нам реализовывать множество различных продуктов того же типа и производить их недорого на одной производственной платформе. Это включает в себя использование как можно большего числа одинаковых деталей, автоматизацию процессов и высокоразвитую систему управления качеством. Требования повышения точности подталкивают нас к пределам метрологии испытаний. Например, в области УФ-лазеров нет простых средств измерения, которые достаточно точны для измерения и подтверждения требуемого качества луча. Мы находимся в поиске решений, но как и много раз, мы разрабатываем наши собственные.

Пользователи в области наук о жизни часто не являются экспертами в области лазеров. Как они отслеживают все большее разнообразие источников света и фотонных процессов?
Это, безусловно, вызов. Мы должны предлагать клиентам индивидуальную поддержку, сообщать им, прежде чем приобретать лазерные системы, и показать производителям устройств то, на что способны наши различные лазеры. Наши инженеры часто направляются непосредственно в отделы разработки и обслуживания наших клиентов и поддерживают их до макета оптического дизайна. Сегодня мы предлагаем точные решения, а не чистые аппаратные средства для конкретных проблем, с которыми обращаются наши клиенты.

Последний вопрос: Когерент недавно сообщил об огромном росте. Каковы наиболее важные факторы, помимо поглощения Rofin?
Очевидно, что благодаря приобретению наблюдается скачкообразный рост, что обеспечило компании дополнительную прочность в мощных волоконных лазерах, а также в комплексных системах обработки лазерных материалов. Но другие предприятия также растут. Например, наши системы отжига LineBeam, которые востребованы для производства панелей поликремния (LTPS). В этом бизнесе наблюдается постоянный рост мобильных устройств во всем мире. Сочетание органического роста и приобретений продолжает расширять спектр наших технологий и продуктов. Хорошим примером последнего является приобретение Lumera Laser в 2012 году. Их уникальный опыт в области сверхбыстрых твердотельных лазеров оказался для нас отличным дополнением. Coherent обладает глобальной инфраструктурой и необходимыми знаниями для бизнеса, чтобы в короткие сроки использовать такие, как эта, инновационные технологии, как средство достижения успех на мировом рынке.

Перевод: https://world-of-photonics.com/about/industry-topics/photonics-interview/2018/dr-reinhard-luger/index.html