フェムト秒レーザーを用いた固体表面からの光誘起原子脱離過程の解明

使用飞秒激光阐明固体表面的光致原子解吸过程

基本信息

批准号：
13J04829
负责人：
宮坂泰弘
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至 2014
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04829/
关键词：
フェムト秒レーザーアブレーション金属

项目摘要

フェムト秒レーザーを金属に照射した場合のアブレーション率に関する報告はレーザーを金属に垂直入射した場合に限られており、レーザーを斜入射した場合のアブレーション率については入射角度と偏光から求まる反射率を考慮にいれて議論されている現状にある。しかし、本研究でフェムト秒レーザーを斜入射した場合のアブレーション率のレーザーフルーエンス依存性を種々の金属(Cu, Ti, Mo, W, Pt, Au)に対して調べることによって、反射率の議論だけでは正しく斜入射のアブレーション率を議論が出来ないことが明らかになった。一次元二温度モデルから導出される従来の説明では、アブレーション率を決める指標の一つとして光の侵入長が用いられてきた。光の進入長は入射角度による変化が極めて小さく偏光に依存しないことが知られているが、本研究結果では従来光の侵入長として説明されてきたパラメータが入射角度と偏光に大きく依存した。特に、S偏光照射時には垂直入射に比べて小さくなり、アブレーション率のフルーエンス依存性も反射率の変化だけを考慮に入れた議論からは大きく異なる。フェムト秒レーザーは照射点周囲への熱影響が少ないことや、アブレーション率1nm以下という極薄アブレーションが可能なこと、自己組織的に波長以下の周期間隔をもつ溝構造を形成することができることなどから付加価値の高い加工への応用が期待されており、制御性向上の観点からアブレーション物理機構の詳細が求められている。本結果は従来のモデルではフェムト秒レーザーアブレーションが説明できないことを明らかにし、フェムト秒レーザーアブレーションの物理機構を構築するための重要な結果である。

当飞秒激光被辐照到金属时的消融速率的报告仅限于激光垂直于金属入射的情况，并且目前正在讨论激光入射时的消融速率，考虑到从入射角获得的反射率和极性光和极性光。然而，在这项研究中，当飞秒激光倾斜出现在各种金属上时（Cu，Ti，Ti，Mo，W，Pt，Au）时，通过检查消融率的激光频率依赖性，揭示了无法单独讨论倾斜入射的消融速率。在源自一维两倍模型的常规解释中，光的入侵长度已被用作消融速率的一个指标。众所周知，进入光的长度极小，并不依赖于极化，但是在这项研究结果中，先前被描述为光线长度的参数在很大程度上取决于入口角度和极化。特别是，当辐照S极光时，它会变得比正常发生率小，并且消融率的通量依赖性与仅考虑反射率变化的讨论明显不同。飞秒激光器对辐射点的周围环境几乎没有热量影响，预计将适用于高增值的加工，因为它们对辐射点的热量几乎没有影响，因此能够超过1 nm或更少的超薄消融速率，并且能够在较高的机器上进行较高的机器，并且可以在较高的范围内进行良好的机械设置 - 预期的是型号的空间 - 预期的是，并且预期的是型号的空间，并且可以在波波上进行良好的效果 - 并且能够延伸到空中的空间，并且可以在范围内进行高度依次的空间，并且能够在范围内进行高度延伸 - 预期的是，并且预期的是较高的机械效果 - 并且能够在范围内进行良好的定期间隔，并且能够进行空间效果。可控性。该结果表明，飞秒激光消融无法通过常规模型来解释，这是构建飞秒激光消融的物理机制的重要结果。