ティラードフェムト秒レーザーパルスによる光・電子材料の新規プロセシング

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206011
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 小原 實 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90101998)
• 研究分担者: 斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70261196) ; 津田 裕之 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90327677) ; 神成 文彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40204804)
• キーワード: パルス幅可変パルス / 非熱的加工 / 光導波路作製 / アパタイト / フェムト秒レーザー

研究概要

光・電子材料を含む機能材料の新規レーザー加工法の探索に資するために、テイラードパルス及び多パルス列フェムト秒パルスによる機能材料の新規プロセシングを研究する。成果を下記する。
(1)多重パルスおよびテイラードフェムト秒レーザーを、空間光変調機をフェムト秒レーザーシステムに組み込み、完成させた。繰返し速度は1kppsであった。
(2)テイラードパルスフェムト秒レーザーを用いてアブレーション加工を試み、単一パルスでは得られない新規プロセシングの可能性を開拓した。材料としては、シリコン、石英、アパタイト、サファイア、コラーゲンである。
(3)多重パルスフェムト秒レーザーを用いて透明材料の機能加工を試みた。単一パルスに比べて高品質な光導波路の作製に成功した。パルス幅を長くすると高品質な導波路が作製できた。導波路損失低減のメカニズムの解明は今後の課題である。この導波路は、光アクセスネットワークで用いられる光デバイスに実用化できるレベルである。
(4)ナノテンプレートによる非線形ナノ加工の基礎データを取得した。これにより、サブ波長のレーザー、非熱加工の道が開けた。この成果は、ナノ記録媒体、ナノ機械構造材料作製の基盤技術になる可能性を秘めている。
以上の成果は、テイラードフェムト秒レーザーが高機能材料の高付加価値加工のツールになりうることを示している。

研究成果

• [文献書誌] 尾園和恵, 萩原寛浩, 小原實: "パルス幅可変フェムト秒レーザーによる合成アパタイトとコラーゲンのアブレーション加工"レーザー研究. 32・2. 121-125 (2004)
• [文献書誌] Kazue Ozono, Minoru Obara: "Tailored ablation processing of advanced biomedical hydroxyapatite by femtosecond laser pulses"Applied Physics A (Materials Science and Processing). 77. 303-306 (2003)
• [文献書誌] M.Kamata, T.Imahoko, K.Ozono, M.Obara: "Materials processing by use of a Ti : sapphire laser with automatically-adjustable pulse duration"Applied Physics A : Special Issue ; Femtosecond and Attosecond Phenomena. (accepted). (2004)
• [文献書誌] K.Ohta, M.Kamata, M.Obara: "Waveguide fabrication in new glasses and PMMA with temporally tailored Ultrashort laser"SPIE Proc.Commercial and Biological Applications of Ultrashort Lasers VI. 5340(in press). (2004)
• [文献書誌] M.Kamata, M.Obara: "Control of the refractive index change in fused silica glasses induced by a loosely focused femtosecond laser"Applied Physics A (Materials Science and Processing). 78. 85-88 (2004)