レーザー誘起局所加熱と温度分布制御によるガラス内部の組成分布変化現象の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22750187
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 坂倉 政明 京都大学, 次世代低炭素ナノデバイス創製ハブ, 特定専門業務職員 (90402958)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: ガラス

研究概要

高繰り返しフェムト秒レーザー照射によるガラス内部の元素分布変化(組成分布変化)の制御方法を開発した。元素分布変化には温度分布や冷却速度が重要であるため、複雑な温度分布を形成させるための多点同時レーザー照射システムを開発し、照射の繰返しを選ぶことで冷却速度を制御した。同時に、元素分布変化に伴う熱変形を解析することにより、照射中の温度分布と熱変形メカニズムを明らかにした。多点同時照射システムと温度分布解析により、元素分布の形状を制御することが可能になった。また、実験とシミュレーションの比較により元素移動の駆動因子を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-induced transient stress distribution inside a single crystal by time-resolved birefringence imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tochio, M. Sakakura, S. Kanehira, Y. Shimotsuma, K. Miura, K. Hirao
  • 雑誌名: Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing(LAMOM) XVII ページ: 82430E-82430E-8
  • DOI: DOI:10.1117/12.908186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of material properties by parallel laser irradiations at multiple laser spots using a spatial light modulator (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Tochio, M. Shimizu, N. Yasuda, M. Ohnishi, K. Miura, Y. Shimotsuma, K. Hirao
  • 雑誌名: Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing(LAMOM) XVII Proceedings of SPIE 巻: Volume 8243 ページ: 824310-824310-8
  • DOI: DOI:10.1117/12.908190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional temperature distribution and modification mechanism in glass during ultrafast laser irradiation at high repetition rates (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Shimizu, M. Sakakura, M. Ohnishi, M. Yamaji, Y. Shimotsuma, K. Hirao, and K. Miura
  • 雑誌名: Three-dimensional temperature distribution and modification mechanism in glass during ultrafast laser irradiation at high repetition rates 巻: Vol.20 ページ: 934-940
  • URL: http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-20-2-934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unexpected influence of focal depth on nucleation during femtosecond laser crystallization of glass (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Stone, M. Sakakura, Y. Shimotsuma, K. Miura, K. Hirao, V. Dierolf and H. Jain
  • 雑誌名: Optical Material Express 巻: Vol.1 ページ: 990-995
  • URL: http://www.opticsinfobase.org/ome/fulltext.cfm?uri=ome-1-5-990& id=221984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of femtosecond laser induced stress wave and structural change inside a rock-salt crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Tochio, M. Eida, Y. Shimotsuma, S. Kanehira, M. Nishi, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol.19(18) ページ: 17780-17789
  • URL: http://8.18.37.105/oe/fulltext.cfm?uri=oe-19-18-17780& id=222161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of long range order in germanate glass by ultra fast laser (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Wang, M. Sakakura, Y. Liu, JR. Qiu, Y. Shimotsuma, K. Hirao, and K. Miura
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: Vol.511(4-6) ページ: 266-269
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2011.06.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation mechanism of element distribution in glass under femtosecond laser irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Shimizu, M. Sakakura, S. Kanehira, M. Nishi, Y. Shimotsuma, K. Hirao, and K. Miura
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: Vol.36 ページ: 2161-2163
  • URL: http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-36-11-2161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved phase hologram design for generating symmetric light spots and its application for laser-writing of waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Sawano, Y. Shimotsuma, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: Vol.36 ページ: 1065-1067
  • URL: http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-36-7-1065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal and shock induced modification inside a silica glass by focused femtosecond laser pulse (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, M. Terazima, Y. Shimotsuma, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.109
  • DOI: DOI:10.1063/1.3533431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic and thermal dynamics in femtosecond laser induced structural change inside glasses studied by the transient lens method (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, M. Terazima, Y. Shimotsuma, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Laser Chemistry 巻: Vol.2010 ページ: 1-15
  • URL: http://www.hindawi.com/archive/2010/148268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-selective phase separation inside a glass by controlling compositional distribution with femtosecond-laser irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Shimizu, K. Miura, M. Sakakura, M. Nishi, Y. Shimotsuma, S. Kanehira, T. Nakaya, and K. Hirao
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: Vol.100 ページ: 1001-1005
  • DOI: DOI:10.1007/s00339-010-5879-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast manipulation of self-assembled form birefringence in glass (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimotsuma, M. Sakakura, P. G. Kazansky, M. Beresna, J. Qiu, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Vol.22 ページ: 4039-4043
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201090163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of heat-modification inside a glass after irradiation with high-repetition rate femtosecond laser pulses (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Shimizu, M. Sakakura, M. Ohnishi, Y. Shimotsuma, T. Nakaya, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.108 ページ: 10
  • DOI: DOI:10.1063/1.3483238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of three-dimensional 1x4 splitter waveguides inside a glass substrate with spatially phase modulated laser beam (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Sawano, Y. Shimotsuma, K. Miura, and K. Hirao
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol.18 ページ: 12136-12143
  • URL: http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-18-12-12136
  • 査読あり
• [学会発表] Transient stress imaging inside single crystals after photoexcitation by a focused fs laser pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂倉政明, 杤尾孝哉, 下間靖彦, 平尾一之, 三浦清貴
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] Control of element distribution in glass with femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Shimizu, M. Sakakura, M. Nishi, Y. Shimotsuma, , K. Hirao, K. Miura
  • 学会等名: Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, San Francisco
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] Control of material properties by parallel laser irradiations at multiple laser spots using a spatial light modulator (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Tochio, M. Shimizu, N. Yasuda, M. Ohnishi, K. Miura, Y. Shimotsuma, K. Hirao
  • 学会等名: Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, San Francisco
  • 年月日: 2012-01-25
• [学会発表] Laser-induced transient stress distribution inside a single crystal by time-resolved birefringence imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tochio, M. Sakakura, S. Kanehira, Y. Shimotsuma, K. Miura, K. Hirao
  • 学会等名: Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, San Francisco
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Three-dimensional structuring inside transparent materials by a phase modulated fs laser beam with a LCOS-SLM (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sakakura, T. Sawano, Y. Shimotsuma, K. Miura, K. Hirao
  • 学会等名: Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, San Fransisco
  • 年月日: 2011-01-23
• [学会発表] 応力・温度解析から見た透明固体内部のフェムト秒レーザー誘起構造変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂倉政明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第31回年次大会(招待講演)
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] 液晶空間光変調器LCOS-SLMと超短パルスレーザーを用いたガラス内部への高効率三次元加工 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂倉政明・澤野勉・下間靖彦・三浦清貴・平尾一之
  • 学会等名: 第51回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 東京大学駒場リサーチキャンパス
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] レーザーによるガラス内部の元素移動制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水雅弘・保田直美・坂倉政明・兼平真悟・西正之・下間靖彦・三浦清貴・平尾一之
  • 学会等名: 第51回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 東京大学駒場リサーチキャンパス
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] 空間位相変調による光スポット形成と光導波路レーザー描画への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂倉政明・澤野勉・下間靖彦・三浦清貴・平尾一之
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] MgO結晶内部のレーザー誘起過渡応力イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 杤尾孝哉・坂倉政明・兼平真悟・下間靖彦・三浦清貴・平尾一之
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14