応力場の高速時空間制御による超精密フェムト秒レーザ加工技術基盤の創出

利用应力场高速时空控制创建超精密飞秒激光加工技术平台

• 批准号: 21H01224
• 负责人: 伊藤 佑介
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01224/
• 关键词: 応力波; 応力分布計測; 超高速計測; 精密加工; フェムト秒レーザ加工; 応力計測; 応力制御; 超高速イメージング; 透明材料; フェムト秒レーザ; ガラス; 高速計測; 高速イメージング

透明材料を微細に加工する手法としてフェムト秒レーザが注目されている．しかし，フェムト秒レーザ加工時にはクラックが生成されるため，精密加工が困難である．本研究では，フェムト秒レーザ加工時に過渡的に出現する巨大応力場を時間的かつ空間的に制御することにより，透明硬脆材料の超精密加工を実現する．従来の電気的・機械的なセンシング・アクチュエーションで，ピコ秒の時間スケールを計測・制御することは極めて困難である．そこで本研究では，ピコ秒スケールで変動する応力場の定量計測技術と，瞬間的に出現する引張応力を抑制する応力場制御技術を開発し，両技術を統合することで，超精密加工技術基盤を創出することを目的としている．本年度は，応力波伝搬時の密度分布をピコ秒からナノ秒のオーダで計測する技術の開発と，同等の時間スケールで応力分布を制御する技術を開発し，両技術の複合によって引張応力を抑制することを目的とした．密度分布計測には，ポンプ・プローブ撮像法とマッハ・ツェンダー干渉計を組み合わせた手法を開発し，高速変化の3次元分布を計測した．計測の結果，応力波の前方に分布する圧縮応力と後方に分布する引張応力の時間差と強度差を明瞭に示した．それをもとに引張応力の生じるタイミングで第2の応力波を生成し，圧縮応力を付与し，応力を相殺することを提案した．提案手法の有効性を評価するために， 加工用のレーザ光をメインパルスとサブパルスに分岐し，微小な遅延時間を設けた後に同軸で加工試料に集光できる実験系を構築した．さらに，その際の高速現象を計測できるシステム構成とした．各種の条件で実験を行い，有効性を評価した．

Transparent materials, micromachining, processing, processing, The ultra-precision machining of transparent hard and brittle materials is very effective. The mechanical equipment that comes to the computer is used to control the mechanical performance of the machine. In this study, in this study, it is necessary to measure the mechanical strength of the machine. In the twinkling of an eye, the system is used to control the operation of technology, the system of technology, and the basis of ultra-precision machining technology. this year, the density distribution of force waves, the density distribution, seconds, seconds and seconds. In the same amount of time, the force distribution controls the opening of the technology, and the technology duplicates the introduction force to restrain the purpose of the track. the density distribution is calculated, the density distribution is measured, and the combination method is opened, and the three-dimensional distribution is calculated at high speed. Results of the calculation There is a clear indication of the difference in strength between the time difference and strength of the force difference between the front and the front of the load wave. The second force wave is generated, the force is paid, and the force is compared. the method of the proposal is not valid. The equipment for processing is different from each other, and the micro-delay time is the same as that of the processing material. The light collection system is sensitive to the temperature, and the high speed of the processing system is similar to that of the high-speed equipment.

项目成果

ガラスのフェムト秒レーザ加工中の超高速圧力分布計測

玻璃飞秒激光加工过程中的超高速压力分布测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 服部隼也;伊藤佑介;杉田直彦
• 通讯作者: 杉田直彦

精密過渡選択的レーザ吸収と高温領域の掃引によるガラスの微細高速溝加工法

利用精密瞬态选择性激光吸收和高温区域扫描的玻璃微高速沟槽加工方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 魏超然;吉﨑れいな;伊藤佑介;柴田章広;長澤郁夫;長藤圭介;杉田直彦
• 通讯作者: 杉田直彦

高速応力場制御によるガラスの精密フェムト秒レーザ加工

使用高速应力场控制对玻璃进行精密飞秒激光加工

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤俊大;伊藤佑介;服部隼也;魏超然;杉田直彦
• 通讯作者: 杉田直彦

Investigation of damage generation process by stress waves during femtosecond laser drilling of SiC

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.08.006
• 发表时间: 2021-08-12
• 期刊: PRECISION ENGINEERING-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL SOCIETIES FOR PRECISION ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Hattori, Junya;Ito, Yusuke;Sugita, Naohiko
• 通讯作者: Sugita, Naohiko

Simulation of femtosecond laser drilling of glass in consideration of heat accumulation

考虑热量积累的飞秒激光玻璃钻孔仿真

• 发表时间: 2021
• 作者: Chaoran Wei;Yusuke Ito;Rin Shinomoto;Keisuke Nagato;and Naohiko Sugita
• 通讯作者: and Naohiko Sugita