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フェムト秒レーザーを用いた固体表面からの光誘起原子脱離過程の解明

Research Project

Project/Area Number 13J04829
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

宮坂 泰弘  京都大学, 化学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013 – 2014
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsフェムト秒レーザー / アブレーション / 金属
Outline of Annual Research Achievements

フェムト秒レーザーを金属に照射した場合のアブレーション率に関する報告はレーザーを金属に垂直入射した場合に限られており、レーザーを斜入射した場合のアブレーション率については入射角度と偏光から求まる反射率を考慮にいれて議論されている現状にある。しかし、本研究でフェムト秒レーザーを斜入射した場合のアブレーション率のレーザーフルーエンス依存性を種々の金属(Cu, Ti, Mo, W, Pt, Au)に対して調べることによって、反射率の議論だけでは正しく斜入射のアブレーション率を議論が出来ないことが明らかになった。一次元二温度モデルから導出される従来の説明では、アブレーション率を決める指標の一つとして光の侵入長が用いられてきた。光の進入長は入射角度による変化が極めて小さく偏光に依存しないことが知られているが、本研究結果では従来光の侵入長として説明されてきたパラメータが入射角度と偏光に大きく依存した。特に、S偏光照射時には垂直入射に比べて小さくなり、アブレーション率のフルーエンス依存性も反射率の変化だけを考慮に入れた議論からは大きく異なる。フェムト秒レーザーは照射点周囲への熱影響が少ないことや、アブレーション率1nm以下という極薄アブレーションが可能なこと、自己組織的に波長以下の周期間隔をもつ溝構造を形成することができることなどから付加価値の高い加工への応用が期待されており、制御性向上の観点からアブレーション物理機構の詳細が求められている。本結果は従来のモデルではフェムト秒レーザーアブレーションが説明できないことを明らかにし、フェムト秒レーザーアブレーションの物理機構を構築するための重要な結果である。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Derivation of effective penetration depth of femtosecond laser pulses in metal from ablation rate dependence on laser fluence, incidence angle, and polarization2015

    • Author(s)
      Yasuhiro Miyasaka, Masaki Hashida, Takaya Nishii, Shunsuke Inoue and Shuji Sakabe
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 106 Issue: 1 Pages: 013101-013101

    • DOI

      10.1063/1.4905353

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フェムト秒レーザー斜入射における金属アブレーション率のフルーエンス依存性2015

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属のフェムト秒レーザーナノアブレーション機構~斜入射におけるアブレーション率と光の進入長~2015

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第35回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学品川キャンパス
    • Year and Date
      2015-01-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Dependence of ablation rate on laser fluence for metals by oblique femtosecond laser irradiation2014

    • Author(s)
      Yasuhiro Miyasaka
    • Organizer
      9th International Conference on Photo-Excited Processes and Applications
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ
    • Year and Date
      2014-10-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒レーザーによる金属アブレーション率の入射角度依存性2014

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学春日井キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒レーザー照射における金属のアブレーション率2014

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      電気学会光応用・視覚研究会
    • Place of Presentation
      大阪産業大学梅田サテライト
    • Year and Date
      2014-07-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ablation rate dependence on incident angle and polarization for copper irradiated by femtosecond laser pulses2014

    • Author(s)
      Yasuhiro Miyasaka
    • Organizer
      The 9th Asia Pacific Laser Symposium/Pacific-rim Laser Damage'14
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属のフェムト秒レーザーナノアブレーション機構~S偏光照射によるアブレーション率の減少~2014

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      日本物理学会第69会年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2014-03-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーション率のレーザー入射角度と偏光依存性2014

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第34回年次大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場メインホール
    • Year and Date
      2014-01-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属のフェムト秒レーザーナノアブレーション機構~アブレーション率のレーザー入射角度依存性~2013

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      2013-09-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーション率のレーザー入射角度と偏光依存性2013

    • Author(s)
      宮坂泰弘
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田キャンパス
    • Year and Date
      2013-09-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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