軟X線レーザー干渉計と反射率計を用いたフェムト秒レーザーアブレーションダイナミクスの計測

Measurement of femtosecond laser ablation by soft X-ray laser interferometory and reflective imaging

錦野 将元; 長谷川 登; 石野 雅彦; 山極 満; 河内 哲哉; 南 康夫*; 寺川 康太*; 武井 亮太*; 馬場 基芳*; 末元 徹; 山本 稔*; 大西 諒*; 富田 卓朗*

Nishikino, Masaharu; Hasegawa, Noboru; Ishino, Masahiko; Yamagiwa, Mitsuru; Kawachi, Tetsuya; Minami, Yasuo*; Terakawa, Kota*; Takei, Ryota*; Baba, Motoyoshi*; Suemoto, Toru; Yamamoto, Minoru*; Onishi, Ryo*; Tomita, Takuro*

フェムト秒レーザーアブレーションに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。そこでプラズマ励起軟X線レーザーによる軟X線干渉計を用いたアブレーションフロントの膨張過程の観測、及び軟X反射率計測からアブレーションフロントの表面状態について研究を開始した。特に、ガウス型の強度分布を持ったポンプ光を用いることで、局所フルエンスに対するアブレーションダイナミクスの依存性を明らかにすることを試みている。反射率計測の結果からは、局所照射フルエンスに対して閾値特性を持ったアブレーションダイナミクスの変化が計測されている。しかし、これまでに干渉計測と反射率計測を併せたアブレーションダイナミクスの検討は十分に行えていなかった。本研究では系統的な計測時間やポンプレーザー照射強度における軟X線干渉計測と軟X線反射率計測の結果を比較し検討を行う。

The dynamics of the femtosecond laser ablation is still not clear at the early stage. Several studies on the time-resolved imaging of femtosecond laser ablation process have been performed on various materials. In this study, we have demonstrated a pump and probe imaging of the metal surface morphology during the femtosecond laser ablation by using the laser-driven plasma induced soft X-ray laser (SXRL) as a probe beam. The pumping laser used for ablation was a Ti:Sapphire laser system based on chirped pulse amplification. The pump beam had a Gaussian profile and the focal spot size on the metal surface was about 70 micron at FWHM. The dependence for the pump laser fluence of the ablation surface expansion and the surface condition (roughness and density gradient) were observed from the soft X-ray interferogram and reflective image, respectively.