ダブルパルスを用いたフェムト秒レーザーアブレーションにおける膜剥離ダイナミクスの研究

Spallation dynamics during femtosecond-laser ablation studied by time-resolved reflectivity with double-pump pulses

熊田 高之   ; 乙部 智仁; 錦野 将元; 長谷川 登; 林 照剛*

Kumada, Takayuki; Otobe, Tomohito; Nishikino, Masaharu; Hasegawa, Noboru; Hayashi, Terutake*

ナノ秒レーザーと異なりフェムト秒レーザーアブレーションでは照射時間内に光吸収体積内に生じた熱のみならず圧力が重要な役割を演じる。この圧力効果は、熱損傷を最小限に抑えた非熱加工技術として精密加工技術開発の点から注目されている。高強度フェムト秒レーザー照射時に圧力は表面ではなく光の侵入長で最大値をとり、そこから生じる斥力によって被照射物質は薄膜状に剥離する。膜状剥離は圧力効果に特有の現象であることから、この剥離膜の観測からアブレーションにおける熱効果に対する圧力効果の寄与を議論することができる。我々は、ダブルポンプパルスを用いた時間分解反射率測定により剥離膜生成時間を実験的に決定し、理論予測されているストレス緩和時間とほぼ同程度であることを確認した。

We studied femtosecond laser ablation dynamics using time-resolved reflectivity with double pump pulses. We found that the time-scale of spallation was comparable to the theoretical estimation of stress relaxation time, which corresponds to the penetration depth of the pump laser divided by sound velocity.