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高強度レーザ伝播に作用する屈折率変動機構解明と高強度レーザ加工への展開

阐明影响高强度激光传播的折射率变化机制及其在高强度激光加工中的应用

基本信息

批准号：
22KJ2127
负责人：
西端樹
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2127/
关键词：
超短パルスレーザレーザ加工非線形光学

项目摘要

「高強度レーザ伝播に作用する屈折率変動機構解明と高強度レーザ加工への展開」では、大気の光カー効果や電離などの非線形光学現象を考慮したレーザ集光特性変化を可視化し、高強度レーザ加工の実現を目的とした。高いパルスエネルギーを持つフェムト秒パルスレーザやピコ秒パルスレーザでは、集光点近傍で大気の非線形光学現象の影響を受けレーザ集光特性が変化する。加工位置制御や加工結果の予測、最適なレーザ加工条件の探索のためにはレーザ集光特性の定量的な理解が必要不可欠であった。まずレーザ集光特性を実験的に取得するために、大気中で金属にレーザを照射し、レーザ照射領域推移とアブレーション領域推移を取得した。これらよりレーザ集光特性のエネルギー依存性、パルス幅依存性を網羅的に調査した。次に大気の非線形光学現象を考慮した超短パルスレーザ伝搬シミュレーションを構築し、実験結果との良い一致を得た。これは高強度レーザ加工における加工位置制御や加工結果の予測に貢献する。集光強度の大きな条件では光カー効果やラマンカー効果の寄与は無視することができ、集光位置に対して上流側での酸素の電離が支配的な非線形光学現象であることを確認した。各非線形光学効果のパラメータを比較することで、非線形伝搬計算をすることなく大気中で到達可能な最大レーザ強度と最大フルエンスを推定でき、それらはパルス幅と集光強度に強く依存することが示された。これらは最適なレーザ加工条件の探索に貢献する。

「High-strength レーザ伝に Effect するRefractive Index Changing Mechanism Explanation とHigh-strength レーザ Processing へのDevelopment」では、大気の光カーeffectやThe non-linear optical phenomenon of ionization is considered and the light collection characteristics are changed and visualized, and the purpose of high-intensity processing is to realize the purpose. High-end high-end , The influence of non-linear optical phenomena due to the close proximity of the light-gathering point is affected by the change of the light-gathering characteristics. It is necessary to control the machining position, predict the machining results, and explore the optimal machining conditions and quantitatively understand the light collection characteristics.まずレーザThe light-gathering characteristics of を実験’s するために、大気中でmetal にレーザを Irradiation し, レーザ irradiation area change and アブレーション area change を acquisition した.これらよりレーザCondensation characteristics, のエネルギーdependence, パルス片dependence, にinvestigation of the net. The non-linear optical phenomenon of the large non-linear optical phenomenon was considered and the ultra-short optical fiber was constructed and the results were consistent. This is a high-strength machining process, a machining position control, and a contribution to the prediction of machining results. The intensity of the concentrated light is large and the condition is the same as the light intensity. The non-linear optical phenomenon controlled by the ionization of the acid element on the upstream side of the light position has been confirmed. Comparison of various non-linear optical effects, calculation of non-linear optical effects, and maximum possible results. The maximum light intensity and the maximum light intensity are estimated and the concentrated light intensity is strong and depend on the light intensity. We contribute to the exploration of optimal processing conditions.