2020 Fiscal Year Annual Research Report
透明材料の超短パルスレーザ加工閾値に関する熱的・電子的統一モデリングの構築
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18H01379
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伏信 一慶 東京工業大学, 工学院, 教授 (50280996)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | レーザ / 透明材料 / 加工閾値 / 熱工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初予定の研究計画を遂行する条件が整ったことから、今年度への繰越課題を完遂した。具体的には代表的な透明材料としての溶融石英を対象に、フェムト秒レーザによる加工穴の深さと直径へのフルエンスの影響を調べた。これにより、まず低フルエンス領域でシャープな加工形状が得られる領域が現れたのちに、より高フルエンス領域では熱影響によると考えられる形状変化が見られることを確認した。これはより長いパルス幅の領域では確認できない現象であった。この結果を検証するため、coulomb explosionを記述するための電子のrate eq.にレーザ光による電場の物性値依存を考慮するためのBPMと、さらに２温度モデルによる電子・格子の温度予測までを考慮したモデルを構築し実験との比較検証を行った。結果、rate eq.＋BPMだけでも低フルエンス領域の加工孔深さは十分予測できるものの、高フルエンス領域では温度上昇に伴うアブレーションも考慮したモデルをドッキングさせることで予測可能になることが示された。以上の成果を通じ、透明材料の超短パルスレーザ加工における現象予測の大きな枠組みとして、電子・格子の挙動を包含したモデリングの重要性と有効性が示された。本研究実施中も活発な研究が展開される領域ではあるが、本研究もその中で一定の貢献を果たしたと考えている。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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