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UV・VUVレーザーの応用分野

UV・VUVレーザーとは?

波としての光、光波の特性を表すものに波長がある。波長は真空中で測定したものを基準としている。人間の目に見える光である可視光の波長範囲は 400 – 700 nm である。これより長い波長の光を赤外光、短い波長の光を紫外(UV:ultraviolet)光という。また波長200 nm 以下の領域の光は、空気(特に酸素のSchumann-Runge 帯)によって強く吸収される。この光を観測するには、光路をすべて真空にしなければならない。このことから、この領域の光を真空紫外 (VUV:vacuum ltraviolet)光という。こうした名称を定義する波長範囲は全く便宜的、歴史的なもので、明確に定められたものではない。

UV・UVUレーザーの応用分野

近年の材料科学、物質工学から光化学や分光、半導体リソグラフィといった多岐にわたる応用分野ではUV・VUV 域の短波長光源の重要性は非常に高い。短波長光は光子エネルギーが高いため物質と相互作用しやすく、種々の分子間結合を容易に切ることができる(E=h・ c/λ)。

可視光領域で透明なプラスチックやガラス、石英などの透明誘電体の吸収係数がUV・VUV 領域で非常に大きいため、透明誘電体に短波長レーザーを照射することで、透明誘電体の表面の極薄い層で吸収が生じ、アブレーション面で表面粗さが小さく、 均一なきれいな加工が行える[2,3]。

超短パルスレーザー(0.1 – 10 ps)による透明誘電体の加工も多くの研究がなされているが、短波長レーザーによる透明誘電体の加工の方が優位であることが報告されている[4,5]。ま た、有機・無機を問わず適当な混合試料に短波長光を照射することで全く新しい材料の開発が可能である。最近では加工精度数nm のナノテクノロジィとしてVUV 光照射による乾式 (溶剤なし) での有機・無機材料の表面加工 (研磨、切削、洗浄、改質) の研究が盛んである[6,7]。

さらに、短波長レーザーは医学にも応用されている。レーザーを用いた近視矯正手術(laser-assisted in situ keratomileusis: LASIK)には、ArFレーザー(193 nm)が用いられている[6,8]。波長193 nm の光が、角膜の最上層で吸収され、角膜のみを加工することができるからである。

Reference and Links

  • [1] 低ガス圧軸方向放電励起気体レーザーの研究(2008)、宇野和行
  • [2] R. Srinivasan, B. Braren, R. W. Dreyfus, L. Hadel, and D. E. Seeger, J. Opt. Soc. Am. B 3 (1986) 785-791.
  • [3] T. Jitsuno, K. Tokumura, N. Nakashima, and M. Nakatsuka, Appl. Optics, 38 (1999) 3338-3342.
  • [4] P. R. Herman, R. S. Marjoribanks, A. Oettl, K. Chen, I. Konovalov, and S. Ness, Appl. Surf. Sci. 154-155 (2000)577-586.
  • [5] D. Schafer, J. Ihlemann, G. Marowsky, P. R. Hermann, Appl. Phys. A 72 (2001) 377-379.
  • [6] H. Nagai, レーザー研究, 23 (1995) 1038-1050.
  • [7] K. Kurosawa, W. Sasaki, and Y. Takigawa, レーザー研究, 20 (1991) 11-19.
  • [8] Q. Ren, R. H. Keates, R. A. Hill, and M. W. Berns, Opt. Eng. 34 (1995) 642-660.


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