小野研究室

2光子吸収を用いた光学材料の評価

 ガラスの中に建物や動物などが描かれたお土産をよく見かけます。このお土産はレーザーを用いて2光子吸収を起こすことで作製されています。ガラス中にレンズを用いて光を集光させると普通なら透過する光であっても、エネルギー密度が高い焦点付近では吸収(2光子吸収)が起こり加工されます。焦点付近以外の場所はエネルギー密度が低いため、吸収が起こらず加工されません。そのため、材料内部だけに加工することが可能になります。
 お土産品の場合は2光子吸収を用いてガラス内部に加工していますが、本研究では2光子吸収を用いて非破壊で材料内部の計測を行います。加工が起こらない程度のエネルギー密度でフェムト秒レーザーを材料に照射した際、材料が蛍光を放出します。この蛍光の強度や波長を測定することで、材料内部の発光に寄与する元素分布や異なる価数のイオン分布を評価することが可能になります。この手法は、従来の評価装置では測定できなかった、極めて微量な元素やイオンも計測することができる高感度という特徴があります。加えて、サブマイクロメートルサイズの分解能で非破壊に3次元測定することができる応用性の高いものです。

グラフ グラフ
    図1. レーザー照射時の光学材料      図2. Ceイオンに起因する発光の3Dマッピング

 
図3. 2価のEuイオンに起因する発光のマッピング