電子ビーム励起希ガスエキシマレーザーによる有機光学素子の精密加工

従来の光学素子の精密加工法の欠点である、感と経験による加工法および加工速度の遅さを解決する方法として、真空紫外レーザーによる有機光学素子の精密加工法を着想した。本年度の基礎研究において、1.可制御加工被加工面の表面精度と研磨量をその場観測を行いながら、加工箇所および加工量を制御しながら加工できる方法を考案し実証した。このことは、コンピュータ制御による自動加工を可能にする。2.非熱的光加工真空紫外光による光加工が赤外光や可視光による加工のように熱的加工ではなく、光と物質の直接の相互作用による純粋に光のみによる加工であることを明らかにした。したがって、光を照射した部分が全く熱的作用を受けることなく加工されることも明らかになった。3.ナノメータ加工加工速度は、照射光強度に比例するが、我々が開発した希ガスエキシマランプの照射において、数nm/分程度で、光の波長の数百分の1程度の極めて精密な加工が制御可能なことも明らかになった。真空紫外光による非熱的加工の機構は学問的にも非常に興味深い。すなわち、真空紫外光の光子エネルギーによって材料の構成原子の結合が切断されることは容易に理解できるが、切断された原子が材料から離脱する機構については明らかでない。このことは、新しい光と物質の相互作用として非常に興味深い。さらに、本年度の研究では、アクリルとポリイミドに加工が可能なことを明らかにしたが、さらに多くの有機材料への可能性を調べることが重要である。

従来の光学素子の精密加工法の欠点である、感と経験による加工法および加工速度の遅さを解決する方法として、真空紫外レーザーによる有機光学素子の精密加工法を着想した。本年度の基礎研究において、1.可制御加工被加工面の表面精度と研磨量をその場観測を行いながら、加工箇所および加工量を制御しながら加工できる方法を考案し実証した。このことは、コンピュータ制御による自動加工を可能にする。2.非熱的光加工真空紫外光による光加工が赤外光や可視光による加工のように熱的加工ではなく、光と物質の直接の相互作用による純粋に光のみによる加工であることを明らかにした。したがって、光を照射した部分が全く熱的作用を受けることなく加工されることも明らかになった。3.ナノメータ加工加工速度は、照射光強度に比例するが、我々が開発した希ガスエキシマランプの照射において、数nm/分程度で、光の波長の数百分の1程度の極めて精密な加工が制御可能なことも明らかになった。真空紫外光による非熱的加工の機構は学問的にも非常に興味深い。すなわち、真空紫外光の光子エネルギーによって材料の構成原子の結合が切断されることは容易に理解できるが、切断された原子が材料から離脱する機構については明らかでない。このことは、新しい光と物質の相互作用として非常に興味深い。さらに、本年度の研究では、アクリルとポリイミドに加工が可能なことを明らかにしたが、さらに多くの有機材料への可能性を調べることが重要である。