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2020 年度 実績報告書

電子波の回折限界に迫る回折素子の作製

研究課題

研究課題/領域番号 20H02647
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 俊一  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30162431)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードレーザー加工
研究実績の概要

本研究では、2光束干渉法を用いて、電子波に対するレンズとして機能するフレネルゾーンプレートを作製することを目指しており、そのためのレーザー加工システムの構築と基礎的な加工実験を進めた。
過去の研究ではレーザー光の偏光状態によって加工痕に違いが見られており、材料表面での電場方向依存性がある可能性が示唆されている。本年度は、2発の偏光の異なるレーザーパルスを照射し、その加工への影響を探ることとした。
フェムト秒パルスをふたつに分け、それぞれの偏光状態を制御した後、再び合波して対物レンズへ導光する光学系を構築した。ふたつのパルス間隔を任意に変えるために、ひとつのレーザービームの光路中に遅延回路を設けた。レーザービームの強度分布をモニターしながら材料表面へレーザ―光を照射し、その加工痕をビデオカメラで観察できる光学系を試作した。実際に加工実験を行いながら、ふたつの光パルスの光軸調整と時間調整を同時に行った。その結果、明確なレーザー加工痕が観察されるとともに、ステージを動かすことによって多数の加工を施すことができた。これまでのところ、加工形状が真円ではないためさらにレーザー導光系の調整を要することが判明した。また、光学遅延回路のプリズムの角度調整も不十分であるために、レーザー照射位置が正確に制御されていないことも判明した。本装置は偏光を制御する光学系が含まれており、通常のレーザー加工装置よりも光学系が複雑となっているため、より精密な調整を行うことによってシステムを完成させる予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

複雑な光学系であるため、調整に時間を要しているが、着実に進んでいるので、研究目標の達成には支障は無いと考えられる。

今後の研究の推進方策

現在構築中である加工システムを完成させ、加工に対する偏光の効果を確認した後に、干渉光学系に発展させ、フレネルゾーンプレートの作製を進める。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nanoprocessing of free-standing thin films by ultrafast laser ablation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 11647 ページ: -

    • DOI

      10.1117/12.2587393

  • [雑誌論文] Laser microprocessing of metal surfaces using a tightly focused radially polarized beam2020

    • 著者名/発表者名
      Kozawa Yuichi、Sato Masaki、Uesugi Yuuki、Sato Shunichi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 45 ページ: 6234~6234

    • DOI

      10.1364/OL.405852

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast laser ablation of 10-nm self-supporting membranes by two-beam interference processing2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Yuichi Kozawa, and Shunichi Sato
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 ページ: 26200-26206

    • DOI

      10.1364/OE.400941

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nanoprocessing of free-standing thin films by ultrafast laser ablation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 学会等名
      Photonics West 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-shot interference processing of ultrathin plates by femtosecond laser2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 学会等名
      21st International Symposium on Laser Precision Microfabrication
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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