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センサーの開発

2002 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, 研究開発総括(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: 超短パルスレーザー / フェムト秒 / レーザー加工 / 石英結晶板 / ジャイロセンサー / アブレーション / しきい値

Research Abstract

パルスレーザー光と物質の相互作用は、そのパルス幅とエネルギー密度によって大きく異なり、物理的過程のみならず、化学的過程の変化が複雑に絡み合っている。レーザーによる光デバイスなどを指向した精密な材料加工の観点からは、このような基礎的な過程に影響するパラメーターを系統的に整理して、新しいレーザー加工の概念を構築する必要がある。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研究を行った。13年度では、上記目的のためのテラワットレーザーシステム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りって80fsのビームを得た。また、任意の位置で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。14年度では、ジャイロセンサー材料である石英結晶板に対する、レーザー表面微細加工およびレーザー切断加工の研究を行った。表面加工に関しては、パルス幅80fs、波長780nmの超短パルスレーザーによる石英のアブレション加工しきい値は8.6J/cm^2と求められた。また長焦点の集光レンズを用いて厚さ300ミクロンの石英結晶板の打ち抜き加工を行ったところ、打ち抜きには670μJのエネルギー投入が必要であることが解った。アブレーションしきいエネルギーに比べて打ち抜き加工のしきいエネルギーが大きいことが解った。またこのしきい値をもとに1kHz発振の超短パルスレーザーを用いることで石英結晶板からの切り出し加工に成功した。