屈折率時空間観測法によるフェムト秒レーザー内部加工の動的過程の観測

折射率时空观察法观察飞秒激光内部加工动态过程

• 批准号: 18760548
• 负责人: 坂倉 政明
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760548/
• 关键词: フェムト秒レーザー; 微細加工; ガラス; ダイナミクス; レンズ効果; 時間分解; 圧力波; 熱拡散

本研究課題の目的は、屈折率分布変化ダイナミクスの観測装置を開発し、それを用いてレーザー照射後の応力緩和過程と圧力波発生、熱拡散過程を観測することで、ガラス内部のフェムト秒レーザー加工のメカニズムを明らかにすることである。本年度は、材質の異なるガラス・繰り返し周波数・レーザーのパルス幅・照射エネルギーに関する圧力波発生過程や熱拡散過程の違いや、最終的な構造変化と圧力波発生の関係を明らかにすることを目的とした。(1)様々な条件での圧力波測定パルス幅が一定の場合、圧力波発生過程は主にガラスのバンドギャップや熱膨張係数や弾性係数によって決まるが、パルス幅を変化させた時の圧力波のレーザー強度依存の変化がガラスの種類に大きく依存することが明らかになった。特に、多数の元素から構成されるガラスと構成元素数が少ない石英ガラスを比較すると、石英ガラスの方がパルス幅の変化に対して現象が2倍以上敏感であることが明らかになった。また、原子レベルでの構造変化と圧力波との関係を調べると、圧力波の強度と高密度構造に由来する原子配置(Si-0のリングの数)の量に相関があることが明らかになった。(2)熱拡散過程と熱蓄積レーザー照射の繰り返しが200kHz以上になると、温度降下が起こる前に次のレーザーパルスが照射されるため、熱の蓄積が構造変化に影響することが広く知られているが、熱蓄積によってどの程度の温度上昇が材料内部で起こっているのか、全く明らかにされていなかった。今年度の研究で、熱拡散測定と高温下でのレーザー照射と異なる二点にレーザーを照射する実験を行うことで、レーザー照射領域の中央と周囲での温度分布を明らかにした。ここで得られた温度分布は、熱による材料の変形の原因を知る上で非常に有用な情報である。

The purpose of this research topic の は, inflectional rate distribution - ダ イ ナ ミ ク ス の device 観 test を open 発 し, そ れ を with い て レ ー ザ ー after irradiation の と 応 force detente process pressure wave 発 birth, thermal process company in を 観 measuring す る こ と で, ガ ラ ス internal の フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー processing の メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と で あ る. This year は, material の different な る ガ ラ ス · Qiao り return し cycle for · レ ー ザ ー の パ ル ス picture, illuminate エ ネ ル ギ ー に masato す る pressure wave 発 raw process や hot company, scattered の violations い や, eventually な structure - と pressure wave 発 raw の masato を and Ming ら か に す る こ と を purpose と し た. Conditions (1) others 々 な で の pressure wave measurement パ ル ス picture が の occasions, pressure wave 発 は main raw process に ガ ラ ス の バ ン ド ギ ャ ッ プ や thermal expansion coefficient of や 弾 sex coefficient に よ っ て definitely ま る が, パ ル ス を picture - the さ せ た の when pressure wave の レ ー ザ ー intensity dependent の variations change が ガ ラ ス kinds of の に き く dependent す る こ と が Ming ら か に な っ た. に, most の element か ら constitute さ れ る ガ ラ ス と constitute yuan primes less が な い quartz ガ ラ ス を compare す る と, quartz ガ ラ ス の party が パ ル ス の picture - the に し seaborne て phenomenon が 2 times more sensitive で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, atomic レ ベ ル で の structure - the と pressure wave と の masato is を adjustable べ る と, intensity of pressure wave の と high-density structure に origin す る atomic configuration (Si - 0 の リ ン グ の) の quantity に phase masato が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. (2) company, dispersion process と hot accumulation レ ー ザ ー irradiation の Qiao り return し が above 200 KHZ に な る と, temperature lowering が up こ る に times before の レ ー ザ ー パ ル ス が irradiation さ れ る た め, heat accumulation が の structure - に influence す る こ と が hiroo く know ら れ て い る が, heat accumulation に よ っ て ど の degree が material internal で の temperature rises up こ っ て い る <s:1> った, quan く Ming ら な にされて な な った. Our の research で, scattered determination と high temperature hot company で の レ ー ザ ー irradiation と different な る に 2 o 'clock レ ー ザ ー を irradiation す る be 験 を line う こ と で, レ ー ザ ー brachytherapy の central と weeks 囲 で の temperature distribution を Ming ら か に し た. こ こ で have ら れ た は temperature distribution, thermal に よ の る materials - shaped の reason を know る で very useful に な on intelligence で あ る.

项目成果

集光フェムト秒レーザーでガラス内部に誘起される圧力波のパルス幅依存

聚焦飞秒激光在玻璃内感应压力波的脉宽依赖性

• 发表时间: 2008
• 作者: 坂倉政明;寺嶋正秀;下間靖彦;三浦清貴;平尾一之
• 通讯作者: 平尾一之

Photoconversion of Copper Flakes to Nanowires with Ultrashort Pulse Laser Irradiation

• DOI: 10.1021/cm062592b
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: Y. Shimotsuma;T. Yuasa;Hidekazu Homma;M. Sakakura;Atsuo Nakao;K. Miura;K. Hirao;M. Kawasaki;J. Qiu;P. Kazansky

フェムト秒レーザーによる微細内部加工での物質の変形過程の超高速観測

利用飞秒激光超高速观测精细内部加工过程中的材料变形过程

• 发表时间: 2007
• 期刊: オプトロニクス 302
• 作者: 坂倉政明;寺嶋正秀;三浦清貴;平尾一之;坂倉政明
• 通讯作者: 坂倉政明

ガラス内部へのフェムト秒レーザー二点同時照射における熱干渉の影響

热干涉对玻璃内同时两点飞秒激光照射的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 清水雅弘;坂倉政明;寺嶋正秀;下間靖彦;三浦清貴;平尾一之
• 通讯作者: 平尾一之

Application of femtosecond-laser induced nanostructures in optical memory

飞秒激光诱导纳米结构在光存储器中的应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7
• 作者: Y. Shimotsuma;M. Sakakura;K. Miura;J. Qiu;P. G. Kazansky;K. Fujita;K. Hirao
• 通讯作者: K. Hirao