課題番号 ：S-16-NI-34
利用形態 ：技術代行
利用課題名（日本語） ：レーザ加工のための材料の非線形吸収特性評価
Program Title (English) ：Nonlinear optical properties of materials for laser processing
利用者名（日本語） ：溝尻瑞枝1)
Username (English) ：M. Mizoshiri1)
所属名（日本語） ：1) 名古屋大学大学大学院工学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate School of Engineering、Nagoya University

１．概要（Summary ）
本研究では，非線形光学効果を利用したレーザ加工を目的とし，基礎特性としてCuイオン溶液の非線形吸収特性を評価した．波長532 nmにおいて，非線形性を有することが明らかになった．
２．実験（Experimental）
Cuイオン溶液として，Cu(NO3)2・2.5H2O，ポリビニルピロリドン，エタノール，イオン交換水の混合溶液を用いた．本溶液を，厚さ1 mmの石英セルに充填し，Z-scan法にて，波長532 nmにおける非線形吸収特性を評価した．
レーザは，パルス幅10 ns，最大パルスエネルギー4.03 µJとし，NDフィルタ（OD：2.5~1.5）を用いて入射パルスエネルギーを変更した．レーザパルスは，レンズで集光して石英セルに照射した．透過率プロファイルのフィッティングから，レーリー長を見積り，更にその値からビーム径を見積もった．このビーム径，入射パルスエネルギー，パルス幅の値を用いて，入射強度を算出した．
３．結果と考察（Results and Discussion）
図１に，透過率と集光スポット位置との関係を示す．
入射エネルギーがそれぞれ，12.7 nJ，40.3 nJのとき，焦点位置が石英セル中央に位置する点で最も透過率が低下し，その点から離れるに従って反射率が1に近づく傾向が得られた．そこで，この2条件を用いてフィッティングを行い，レーリー長は約0.5 mm，ビーム半径は約10 µmと見積もった．この値を用いて，異なる入射エネルギー4条件について，入射強度を算出した．
一方，高入射強度の条件においては，必ずしも焦点近傍で透過率が最小とならなかった．Cuナノ粒子分散ガラスにおいては，これまでに可飽和吸収及び逆化飽和吸収について，入射強度に依存した特性評価報告があり，局在プラズモン共鳴に起因するものであると考えられている[1]．本実験では，用いたCuイオン溶液にはナノ粒子が分散されてはいないが，測定時に高強度のレーザ照射により，ナノ粒子が析出した可能性もあり，これに起因した非線形光吸収特性を測定した可能性がある．

４．その他・特記事項（Others）
（謝辞）
本研究は，名古屋工業大学濱中泰先生にZ-scan法の測定をしていただきました．心より感謝申し上げます．また本研究は，科学研究費補助金若手研究(A)（課題番号16H06064）の支援を受けて実施しました．
（参考文献）
[1] R. A. Gannev, A. I. Ryasnyansky, A. L. Stepanov, and T. Usmonov, Phys. Stt. Sol. (b) 241 (2001) R1-R4.
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし．
６．関連特許（Patent）
なし．