ハイパワーフェムト秒レーザーによるウェラブル超小型ジャイロンセンサーの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555196
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 近藤 建一 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (50111670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 相馬 隆雄 日本ガイシ(株), 開発センター, 研究開発統括研究職 ; 弘中 陽一郎 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (20293061) ; 中村 一隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (20302979)
• Keywords: フェムト秒レーザー / レーザー加工 / 誘電破壊 / 石英 / センサー / 光通信 / 微細加工 / 衝撃波

Research Abstract

本研究は、極短パルスレーザーによる石英結晶板の微細パターン加工を行い、極短パルスレーザーと物質との相互作用を精密に評価し、その加工機構を解明するとともに、一般的な新しい極短パルスレーザー精密加工技術を確立して、超小型でウエラブルなダブルT型振動ジャイロセンサーの開発に応用することを目的としている。
上記の目的のためと、同レーザーの他のプロジェクトとの使用時間配分を容易にするため、レーザー加工専用ラインを別途構築した。レーザービームは再生増幅器からの300psで3mJの出力を分岐し、新たに構築したパルス圧縮機によって80fsのビームを得た。当初備品費に計上していた試料駆動制御装置は、消耗部品の購入と自作によって、任意の位置での任意の照射数をコンピュータ制御し得るシステムを構築した。
従来のレーザー加工の多くはレーザーの熱的利用と言えるのに対し、サブピコ秒では断熱的に効率良く結晶格子へのエネルギー伝達が達成され、加工領域周辺の熱損傷を低減した精密な加工が可能となるものと期待されているが、レーザービーム焦点周辺のエネルギー分布が加工面周辺の仕上りに強く影響する。そこで、長焦点レンズと顕微鏡対物レンズの短焦点レンズによる結晶石英板の加工機構の比較を行った。前者では厚い石英板を貫通して穴あけ・切断が可能となるのに対し、後者では加工が進行せずに長時問の照射でクラックを生成することが分かった。