光侵入長を制御したフェムト秒レーザーアブレーションによる次世代金属表面加工の研究

利用受控光学穿透深度的飞秒激光烧蚀进行下一代金属表面加工的研究

基本信息

批准号：
19J14818
负责人：
古川雄規
金额：
$ 1.09万
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、フェムト秒レーザー列（第1レーザー、第2レーザー）照射による金属表面加工の物理過程を明らかにすることを目的として、第1レーザーが照射された金属標的表層における光学的な特性の時間発展を測定する新たな手法を提案し、主にチタン標的について測定を実施した。採用第一年目は、第1レーザーが照射されたチタン標的表層の「光侵入長」を測定する手法を提案し、第1, 2レーザーの間隔が100psであるときに光侵入長がレーザー未照射チタンの光侵入長よりも減少することを明らかにした。採用第二年目は、「光侵入長」という特性が「吸収係数」という特性の逆数であることに着目し、採用第一年目に提案した『光侵入長を求める手法』を改良することで、第1レーザー照射により変化したチタン表層の『過渡的な吸収係数の深さ分布を求める手法』を提案した。この新手法により、レーザー間隔0.3～1000psにかけての第1レーザー照射による吸収係数分布の変化を初めて明らかにした。レーザーが照射された金属標的表層の光学特性の深さ分布を測定する手法は今までになく、本研究により吸収係数の深さ分布測定法が提案されたことで、これまで数値計算などでしか考察できなかった物質の（表面だけでなく空間的な）時間発展の解明が進展すると期待される。本研究の実験結果を複数の学会および学会プロシーディングにおいて発表した。本研究の重要性が認められた成果として、複数の学会（日本物理学会、応用物理学会）で優秀発表賞を受賞した。さらに、第2レーザーの波長を二倍波に変えた実験を実施するための装置を購入し、実験光学系をデザインした。実験の実施、および成果発表は次年度（2021年度）に引き継ぐことになるが、二倍波レーザーを用いた実験により、金属表面加工の物理過程がより詳細に考察できると期待される。

在这项研究中，我们提出了一种新方法，以测量用飞秒激光器（第一激光，第二激光）辐照的金属靶标表面层的光学特性的时间演变，并主要测量钛靶标。在采用的第一年，我们提出了一种测量钛靶表面层的“光穿透长度”，被第一激光照射，并透露，当第一激光器和第二激光器之间的间隔为100 ps时，光渗透长度会降低，而光渗透长度会降低，而不是未用激光辐照的钛的光穿透长度。在采用的第二年，我们集中于“吸收系数”的“光穿透长度”的特征，并提出了一种“确定钛表面层的深度分布”的方法，该方法通过第一激光辐射而更改的钛表面层的深度通过确定暂时性吸收率的深度分布的方法，该方法是通过提高了临时吸收率的方法。由于激光间隔在0.3至1000 ps之间，这种新方法已用于阐明吸收系数分布的首次变化。从来没有一种方法可以测量用激光辐照的金属靶标表面层的深度分布，并且这项研究提出了一种测量吸收系数深度分布的方法，可以预期，阐明时间（不仅是表面，而且还可以通过数字计算，它可以通过数字计算。这项研究的结果是在几个学术社会和学术社会程序中提出的。由于认识到这项研究的重要性，他获得了多个学术社会（日本物理学会和应用物理学会）的卓越演讲奖。此外，我们购买了一种设备来进行实验，其中将第二激光的波长更改为双波，并设计了实验光学器件。实验和结果的宣布将在下一个财政年度（2021）进行，但预计使用双波激光器的实验将允许对金属表面处理的物理过程进行更详细的考虑。