レーザ加工と切削加工の統合によるガラス材料加工技術の開発

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Pump-Probe法と高速度カメラを組み合わせたイメージングシステムを構築し，低パルス数においてフィラメンテーションが生じ，材料深部にまで電子励起領域が形成されている様子を観察した．また，レーザ照射の度に応力波が材料内外に伝搬していることを示した．材料深部まで形成された電子励起領域を効率的に使用し，なおかつ応力波の形成頻度を減らす加工法として，フェムト秒レーザ誘起加工法を提案した．この手法では，1発のフェムト秒レーザで材料深部まで，電子励起領域をフィラメント状に形成する．その領域にのみ，選択的に連続波レーザ光を吸収させる．ガラスに対して透過波長であり，フィラメントにのみ吸収される高出力連続波レーザを用いることで，狭い領域を局所的に加熱することを狙った加工手法である．従来であれば，深さ約0.1 mmの加工穴の形成に，200 msを要していたが，提案手法では，0.04 msで同等の深さの穴が形成できることを明らかにした．このように従来比5000倍の超高速加工を実現した．また，加工穴近傍において，従来手法で多量に形成されていたクラックが，提案手法では抑制された．従来であれば，フェムト秒レーザパルスを照射するたびに応力波が伝搬し，その際に形成される引張応力によってクラックが形成されていたが，提案手法では，応力波が一度しか伝搬しないために破壊が抑制された．以上のように，提案手法により，従来のフェムト秒レーザ加工の微細性を維持したまま，超高速加工と精密加工を同時に実現した．