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2017 年度 実績報告書

固体内部におけるレーザーアブレーションモデルの創成

研究課題

研究課題/領域番号 15H03760
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

加藤 進  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20356786)

研究分担者 三尾 典克  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70209724)
轟 眞市  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (40343876)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードレーザーアブレーション / 光絶縁破壊 / 励起状態 / 非線形吸収
研究実績の概要

連続レーザー光は,光通信やレーザーディスプレイなどで広範囲に利用されている.近年,高出力化に伴い,光ファイバーや非線形光学結晶などの固体(誘電体)内部における光絶縁破壊が顕在化し,通信の大容量化や装置の高出力化・小型化の障害となっている.本研究の目的は,光絶縁破壊がトリガーとなり,誘電体内部を発光しながら破壊が伝播する状態を固体内部におけるレーザーアブレーションによって発生したプラズマと見なし,その発生および維持・伝播機構を理解することである.このアブレーションは高出力連続レーザー光が創る誘電体の励起状態からプラズマ状態への遷移によって生じると考え,その状態間の遷移機構を解明する.
本研究では,前述した目的を達成するために,高平均出力連続光が誘電体を透過する状況下で,アブレーションによって誘電体がプラズマに遷移する過程を記述するモデルを構築する.構築したモデルによって現象に潜む普遍性を解明する.
本年度は,高平均出力連続光レーザーを用いたタンタル酸リチウム結晶の光学吸収で発生する熱による温度上昇を測定し,傾き合成法によって吸収係数のレーザーパワー依存性を求めた.この結果より,線形吸収および非線形吸収係数を決定した.本研究で提案したいる誘電体に対する価電子帯と伝導帯間遷移による電子,ホールおよび励起状態の生成・消滅を取り扱う詳細なKineticモデルから予想される吸収のレーザーパワー依存性と比較を行うことにより,ポーラロンによる吸収の評価を行った.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Kinetic model of optical damage in transparent crystals under continuous-wave laser irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kato, Atsushi Sunahara, Sunao Kurimura
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 10447, Laser-Induced Damage in Optical Materials 2017

      巻: 10447 ページ: 104471Z-1,5

    • DOI

      10.1117/12.2279957

  • [学会発表] 連続光レーザーによる光学結晶の損傷に関するカイネティックモデル2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 進,砂原 淳
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 波長532nm CWレーザーにおける傾き合成法を用いたPPMg:SLTの吸収および散乱光の測定2018

    • 著者名/発表者名
      石田 智大,加藤 進,栗村 直,三尾 典克
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] フェムト秒レーザー照射によるTiO2薄膜における 点欠陥生成のカイネティックモデル2017

    • 著者名/発表者名
      加藤 進,砂原 淳,塚本 雅裕
    • 学会等名
      第28回光物性研究会
  • [学会発表] 532nm連続波レーザーを用いたPPMg:SLTの光学吸収測定2017

    • 著者名/発表者名
      石田 智大,三尾 典克
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Kinetic model of optical damage in transparent crystals under continuous-wave laser irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kato, Atsushi Sunahara, Sunao Kurimura
    • 学会等名
      SPIE Laser-Induced Damage in Optical Materials 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulated beam propagation in nonlinear optical process for management of efficient wavelength conversion2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kato, Atsushi Sunahara, Sunao Kurimura
    • 学会等名
      2017 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR)
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetic Model of Color Center Formation in TiO2 Film by femtosecond laser irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kato, Atsushi Sunahara, Masahiro Tsukamoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics of Neon Atmospheric Pressure Plasma Jets2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kato, Masanori Fujiwara, Hiromasa Yamada, Yutaka Fujiwara, Satoru Kiyama, Hajime Sakakita
    • 学会等名
      International Conference on Phenomena in Ionized Gases 2017
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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