レーザー微細加工を用いた新しい寄生発振抑制手法の研究

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15200
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 宮坂 泰弘 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 主任研究員 (20761464)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レーザーアブレーション / 微細加工 / チタンサファイア / 寄生発振

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、寄生発振抑制に有効な加工条件を検討するために必要な知見を得ることを目的として、チタンサファイア結晶へのレーザー照射実験を行った。透明基板表面に垂直入射したレーザーの集光位置の確認を容易にするために、等間隔に穴の開いたメッシュ状の金属多孔板を導入することで、チタンサファイア結晶表面でのビームプロファイルの測定を精度良く行えるようにした。また、デジタルマイクロスコープを導入し、照射痕の有無や形状の判別を簡便にすることで照射の確認を迅速に行うことを可能として実験の効率化を図った。異なるレーザー照射条件で形成された照射痕の深さを共焦点レーザー顕微鏡を用いて測定することで、チタンサファイア結晶の加工閾値レーザーフルーエンスや、レーザー照射1パルスあたりに掘れる深さが照射レーザーフルーエンスに対してどのように変化するかを実験的に明らかにし、加工深さの制御に必要な情報を取得した。また、レーザー照射条件によっては照射痕の周辺部にクラックが入る場合があることが明らかになり、高品質な加工を施すのに適さない照射条件の存在も明らかになってきた。チタンサファイアの濃度と結晶方位によるレーザー加工特性についても同様に知見を集めることができている。深さ方向の制御から空間方向への制御も行うために、新しい照射系に関する検討と準備を始めている。広い面積で均一な加工を施すことを狙いとして、加工部分の透過率の測定を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はチタンサファイア結晶のレーザー加工条件に関する実験、解析を進めることで、レーザー加工に必要なフルーエンスや、レーザーフルーエンスに対するアブレーション率を実験的に明らかにすることができた。透過率の制御に最適と思われる加工深さを得るための条件を絞り込むことができている。

Strategy for Future Research Activity

チタンサファイア結晶の深さ方向に関する加工の条件が明らかになったので、空間方向への制御を行うために、新しい実験系の検討と準備を進めている。照射方法を工夫することで、微細構造の制御を目指し、透過率の高い構造付与のための条件を探り、寄生発振抑制を目指す。

Causes of Carryover

コロナ禍により国際学会参加にかかる旅費が発生しなかったこと、昨年度からの繰り越しのため次年度使用額が生じている。空間方向への加工制御のための実験系を発案し準備を進めているため、それに用いる光学素子などの消耗品への使用を計画している。