応力波キャンセリングによるガラスの精密フェムト秒レーザ加工技術の開発
【研究キーワード】
フェムト秒レーザ / レーザ加工 / ガラス / 応力波 / 超高速イメージング / 干渉計測 / ポンププローブ / 超高速観察
【研究成果の概要】
本研究では，ガラスのフェムト秒レーザ加工時のクラック形成の要因となる応力波伝搬を制御するための技術基盤を構築することを見据え，高速で変化する応力分布の計測技術を開発した．高速で変動する圧力分布の実測とシミュレーションを複合することにより，応力分布を実験的に推測した．圧力分布は材料内部の密度変化として観測されることから，マッハツェンダー干渉計を構築した．さらに，マッハツェンダー干渉計と時間分解撮影法を組み合わせることで，超高速で変化する圧力分布を実測した．この実験結果をシミュレーションに反映させることで，シミュレーションのキャリブレーションが実現し，正確な応力分布の推定が実現した．
【研究の社会的意義】
電子機器や光学機器の更なる高性能化のために，ガラス材料に微細精密加工を施す技術が求められている．ガラスの微細加工のための有効なツールとしてフェムト秒レーザが注目されているものの，加工後に多量のクラックが発生し，精密加工が阻害されるという課題が存在している．そこで本研究では，クラック形成の要因となる応力波伝搬を制御するための技術基盤を構築することを見据え，高速で変化する応力分布の計測技術を開発した．その結果，加工時に伝搬する応力波の引張成分の出現する時間スケールとその大きさが定量的に示された．そして明らかとなった応力の時間プロファイルを積極的に活用することによる精密加工技術開発の指針が示された．
【研究代表者】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【配分額】2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)