2015 Fiscal Year Annual Research Report
フェムトパルストレインビームを用いた局在熱エネルギー場の光励起加工技術の開発
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26630028
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
林 照剛 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334011)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザー / コヒーレントフォノン / 格子振動 / パルストレインビーム / レーザー加工 / 表面加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，コヒーレントフォノンの励起勝ち得における格子振動エネルギーの空間的な局在性と，パルストレインビーム入射時の格子振動の振動応答の高速性に着目し，その加工応用を目指す．フェムト秒レーザーパルスを試料に照射すると，その高強度電場により，調和的で位相の揃った格子振動（コヒーレントフォノン）が励起される．レーザー照射点近傍でコヒーレントフォノンが励起されると，格子イオンに伝達されたエネルギーが拡散する前に，格子振動による温度上昇によって局在する熱エネルギー場が形成されると考えられる．本研究では，この空間的に局在する熱エネルギー場において，高速な応答を利用した高精度な局所レーザー加工を実現する技術を確立することを目指す．
本計画では，コヒーレントフォノン励起加工現象の実験的な確認と，その加工量と光照射エネルギーの関係，光照射方法との関連性を詳細に調べるため，２つの時間的に近接したフェムト秒レーザーパルスを精密に制御された時間間隔で照射可能なダブルパルスレーザー加工システムを構築し，ダブルパルスのパルス間の時間間隔を変化させて，基板表面の加工形態の変化，照射エネルギーと加工量の関係を調査した．
上記の実験の結果から，コヒーレントフォノン励起の有無にかかわらず，第一パルスによって励起された加工面を第二パルス照射によって加工する場合に，励起無しの場合と比べて低照度なビームで加工が可能であることがわかった．また，これらの実験の結果から，基板表面のプラズマ励起の効果が，基板表面の励起現象の主要因であり，同励起によって空間的に局在する熱エネルギー場を形成し，その影響は，psの時間オーダーで解消され，パルス時間間隔の制御によってコントロール可能であることがわかった．
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