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2015 年度 実績報告書

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
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
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
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。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2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 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1299/jtst.2016jtst0011

    • 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
    • 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
    • 国際学会
  • [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
  • [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
      特許特願2016-0211468
    • 産業財産権番号
      特願2016-0211468
    • 出願年月日
      2016-02-16

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公開日: 2016-12-27  

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