Observation of femtosecond laser ablation process by using the soft X-ray laser interferometer

軟X線レーザー干渉計によるフェムト秒レーザーアブレーション過程の観察

山本 稔; 長谷川 登; 寺川 康太*; 梅田 善文*; 富田 卓朗*; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 海堀 岳史; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 末元 徹

Yamamoto, Minoru; Hasegawa, Noboru; Terakawa, Kota*; Umeda, Yoshifumi*; Tomita, Takuro*; Ochi, Yoshihiro; Nishikino, Masaharu; Ishino, Masahiko; Imazono, Takashi; Kaihori, Takeshi; Yamagiwa, Mitsuru; Kawachi, Tetsuya; Minami, Yasuo*; Suemoto, Toru

フェムト秒レーザー照射によるアブレーションでは、ナノ秒レーザーや連続波のレーザーでは見られなかった現象が数多く報告されている。しかしながら、フェムト秒レーザーアブレーションは高速かつ不可逆な現象であるため、その過程を観察することは困難であり、メカニズムはほとんど理解されていない。そこで、われわれはピコ秒の時間分解能とナノメートルの深さ分解能を有する軟X線レーザー干渉計を用い、フェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスを観察した。結果、従来の可視光をプローブ光とする計測では困難であったピコ秒の時間スケールにおける過渡的な膨張過程を明らかにした。加えて、クレーター構造が形成される領域の外周部(低フルエンスレーザー照射領域)においても、ピコ秒の時間スケールで過渡的な膨張が起こっていることを明らかにした。本国際会議ではこれらの結果について議論を行う。

Femtosecond lasers have been used for material processing. However, the physical processes responsible for femtosecond laser ablation have not been understood completely. These processes involve melting, vaporization, re-solidification or ablation, which occur in a very short time from pico- to nano-seconds. To understand the physical processes, it is essential to reveal the dynamics of ultrafast surface morphological change after laser irradiation. At JAEA, the laser-driven plasma soft X-ray laser (SXRL) that has extremely high spatial and spectral purity was constructed. It delivers soft X-ray photons at 89.2 eV (13.9 nm) with a photon number of exceeding , which is sufficient to obtain a single shot interferogram. By using this system, the soft X-ray laser interferometer with the lateral resolution of 1.8 m and a depth resolution of 1 nm was developed. We report on demonstration of time-resolved measurement of femtosecond-laser ablation dynamics by using the soft X-ray laser interferometer.