2015 Fiscal Year Research-status Report
フェムト秒、短波長レーザによる深堀・穿孔加工と光ファイバセンサプローブの開発
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15K04735
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
渡辺 一弘 創価大学, 理工学部, 教授 (40240478)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザ / 非熱加工 / 光ファイバセンサ / レーザ微細加工 / 量子ビーム産業応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フェムト秒・短波長レーザを利用してガラス材料への深堀・穿孔(穴)内面加工を行うための照射 条件を実験的に明らかにし、微小な光ファイバセンサプローブの作り込みを行うことを目的 とする。
具体的には、フェムト秒レーザ装置の波長を波長変換装置により第2高調波の400nmとし、1パルスあたりのエネルギー、パルス繰返し周波数、照射時間(=総パルス数)の組み合わせを調整し、また 集光用光学系を制御して、集光位置、集光度(開口数)を変化させて、深堀・穿孔加工特性を 穿孔のアスペクト比(深さ/直径)、形状(直円筒、コーン型)を整える方式を確立する。
これまで、パルスエネルギー20μJ,繰り返し周波数１kHz，総パルス数100パルス、集光位置：材料表面から50 μm、開口数：0.65の集光照射条件を見出し、加工された穿孔として、全体の深さ：60 μm、穿孔開口部の直径：22 μm、穿孔構造入り口から深さ23 μmまで：コーン形状、23 μmから最深部まで：直円筒形状(フィラメント形状)、23 μmから最深部まで：比較的滑らかな内表面が得られており、フィラメント部の直径は3 μmの深掘りが実現できた。深堀・穿孔をコア内に配置すると散乱により挿入損失が生じ、 挿入損失と表面精度には関連があるので、内表面状態は SEM(走査電顕)を用いて観測を行なった。
また、深堀・穿孔内の表面の修飾に関して、まず、内表面の粒界状表面(granules)の粗さを観測しながら、金属薄膜蒸着、金属コロイドの固定化を開始しているが、局在プラズモン共鳴現象と液相、気相(水素)検出の可能性を検証するには至っていいない。この固定化にはさらに実験を継続する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
400nm フェムト秒加工による照射条件と深堀・穿孔加工に関しては、条件を変えながら種々の興味ある結果を得られた。研究の第一段階は完了しつつある。さらに、継続し400nmフェムト秒レーザの深掘りの加工に関する理論的考察を進めたい。深掘り加工の照射条件と加工精度に関しての一連の実験をまとめつつ、内面の表面にいかにして金属コロイドを固定化するかは次の課題として残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度の課題の進捗は概ね順調と考えるが、金属コロイドの固定化をさらに進めたい。研究目的の眼目として、微小な光ファイバセンサプローブを光ファイバ線路に作り込むという観点では、必ずしも表面プラズモン現象を導入する必要は無いものの、金属コロイドの固定化、または金属薄膜コーティングすることによりセンサとしての機能はさらに大きく広がり、新規性を創出できるので、諦めずに精力的に進めてゆく。金属コロイドはプラスに帯電していることから、穿孔内表面をマイナス帯電するための化学的表面処理を施すことにより強固なコロイドの固定化ができないかという方向から挑戦を継続する。28年度の穿孔加工条件に関して、論文が完成しつつあるので論文として公表する。
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| Causes of Carryover |
設備備品費、消耗品費はほぼ予定通り執行した。予定していた旅費を他の研究費で実施した。また、購入予定であった消耗品の納入が遅れ処理が次年度送りとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度の旅費に回し、研究協力者とともに旅費を利用する。
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