液体光学素子開発を目指した過渡レンズ効果における光・物質・温度連成場の基礎研究

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レーザ技術、特にフェムト秒レーザは様々な応用分野から注目されている。しかし、固体光学系は光学パラメータが固定であり、特にフェムト秒レーザの非常に強い強度に対して損傷するという課題がまだ残っている。それを解決するため、液体光学デバイスが期待されている。本研究は過渡レンズ効果を用いて、新たな液体光学素子を開発することを最終的な目標とし、そのための基礎的な現象解明を行い、技術開発に繋げる指針を提示することを目指す。通常のレーザはガウシアン分布を持っている。しかし、レーザ加工においてはトップハットビームや環状ビームやベッセルビームなどが求めている。申請者らは熱レンズを利用しガウシアンビームからベッセルビームに変形する液体レーザビームシェイパを開発した。さらに、BPM法を用いて液体光学素子によるベッセルビームの発生原理と伝播特性をシミュレートする。その上で、ベッセルビームを生成する新たな液体光学素子を提案した。また、液体レーザビームシェイパの原理を生かして、nsパルスレーザとfsパルスレーザの空間分布を変形し微細加工特性を明らかにした。加工対象としては、エネルギー変換機器等への応用を睨み、SiCにした。その結果、環状ビームを用いて、熱応力誘起するアブレーションによりSicを加工する方法を提案した。その加工法法は高加工速度、デブリ・リキャストフリーなどの利点があり、Sicのみにならず太陽電池のレーザーパターニングにも適用が期待されている。