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過渡レンズ効果を用いた液体光学素子開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 14F04049
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 熱工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

佐藤 勲  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (10170721)

研究分担者 DOAN HONG DUC  東京工業大学, 理工学研究科, 外国人特別研究員
DOAN Hong Duc  東京工業大学, 理工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード液体光学素子 / ビームプロファイル / 太陽電池 / レーザ加工 / レーザー加工
研究実績の概要

本研究では、過渡レンズ効果に基づく液体光学素子としてレーザ光のビームシェイパを開発し、それらをレーザ加工に応用する際の光強度分布の影響を調べるとともに、次世代のビームプロファイル整形による特殊加工技術への展開について基本的な検討を行ってきた。本年度は、研究計画に従って、以下の課題に取り組み、成果を得た。
・液体光学素子としてビームシェイパを用いてナノ秒パルスのガウスビームをトップハットビーム、環状ビーム、ベッセルビームに変形し、太陽電池基盤のパターニングを行った。加工品質(溝幅、絶縁性など)と加工速度を評価対象として、ビームプロファイルの違いによる加工状況を検討し、ベッセルビームが加工に最もふさわしいビームプロファイルであることを明らかにした。すなわち、ベッセルビームを用いた加工は熱影響が少なく、溝幅を小さくでき、フェムト秒レーザを用いた加工とほぼ同じ加工品質が得られる。
・液体光学素子としてビームシェイパを用いてナノ秒パルスのガウスビームをトップハットビーム、環状ビームにシェイピングし、これらのビームプロファイルを用いてSiC基盤の穴あけを行い、その際の加工現象を可視化した。また、加工現象の数値計算を行い、可視化結果と比較することで、モデルの正確性を確認した。
・ビームシェイパと新たに提案した光学系を用いて実験的にベッセル分布を持つエバネッセント光の発生を観測し、前年度に提案した新光学系の原理と効果を確認した。
・これらの知見をもとに、フェイズフィールドモデルを用いて、ポリマーのブレンド工程におけるレーザ照射と選択加熱によるポリマーブレンド融液の粘性や表面張力の制御可能性を検討した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Bessel beam laser-scribing of thin film silicon solar cells by ns pulsed laser2016

    • 著者名/発表者名
      Duc Hong DOAN, Ryoichi IIDA, Byunggi KIM, Isao SATOH and Kazuyoshi FUSHINOBU
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 11 号: 1 ページ: JTST0011-JTST0011

    • DOI

      10.1299/jtst.2016jtst0011

    • NAID

      130005142375

    • ISSN
      1880-5566
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 熱レンズ効果を用いたナノ秒パルスレーザのパルスシェイピング2014

    • 著者名/発表者名
      キム ビョンギ, 井上 涼太, ドアン ホンドク, 伏信一慶
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 号: 815 ページ: TEP0200-TEP0200

    • DOI

      10.1299/transjsme.2014tep0200

    • NAID

      130005004936

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A compressible, multi-phase flow finite volume method for laser ablation: influence of laser beam profile2015

    • 著者名/発表者名
      H.D. DOAN, I. SATOH and K. FUSHINOBU
    • 学会等名
      The 26th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Leoben, Austria
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dispersion control of immiscible polymer blend using selective heating by infrared laser irradiation: numerical study2015

    • 著者名/発表者名
      Duc Hong Doan, Takushi Saito, Tatsuya Kawaguchi and Isao Satoh
    • 学会等名
      The Polymer Processing Society Conference 2015
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] INFLUENCE OF LASER BEAM PROFILE ON LASER DRILLING: A NUMERICAL INVESTIGATION2014

    • 著者名/発表者名
      D.H. Doan, I. Satoh, K. Fushinobu
    • 学会等名
      ISTP25
    • 発表場所
      Krabi, Thailand, Aonang Villa Resort
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] STABILITY OF CW LASER-INDUCED THERMAL LENS EFFECT IN LIQUID OPTICAL DEVICE2014

    • 著者名/発表者名
      B. Kim, Y. Akamine, D.H. Doan, K. Fushinobu
    • 学会等名
      ISTP25
    • 発表場所
      Krabi, Thailand, Aonang Villa Resort
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Influence of laser beam profile on dynamics of laser-induced plasma2014

    • 著者名/発表者名
      H.D. Doan, N. Iwatani, X.T. Le, H.T Pham, A.T. Le, I. Sato, K. Fushinobu
    • 学会等名
      RCMME 2014
    • 発表場所
      Hanoi, Vietnam, Hanoi University of Science and Technology
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 液体光学素子の開発 - 熱工学からの挑戦2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fushinobu, D.H. Doan
    • 学会等名
      光産業技術振興協会多元技術融合光プロセス研究会2014
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター別館
    • 年月日
      2014-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanosecond time-resolved visualization of short pulse laser ablation processes for various laser beam profiles2014

    • 著者名/発表者名
      H.D. Doan, N. Iwatani, H. Sasaki, S. Matsumura, K. Fushinobu
    • 学会等名
      ITherm 2014
    • 発表場所
      Florida, USA, Walt Disney World Swan and Dolphin Hotel
    • 年月日
      2014-05-27 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] World Sustainable Energy Days Next 20142015

    • 著者名/発表者名
      M. Rashevski, D.H. Doan, K. Fushinobu
    • 総ページ数
      170
    • 出版者
      Springer Fachmedien Wiesbaden
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] エバネッセント光発生装置2016

    • 発明者名
      ドアン・ホン・ドク他
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-02-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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