GHzバーストパルス列（イントラパルス列）に含まれるパルス数は最大25パルスまで調整可能である．図２に，高速フォトディテクター(Elecrto-Optics Technilogy, Inc., ET-3500)で観測した(a)10パルスで構成するＧＨｚバーストパルス波形と，比較として(b)シングルパルスモードのパルス測定波形を示す．バーストパルス内の各パルス（イントラパルス）は，205 ps（周波数4.88 GHz）の一定の間隔を有している．このパルス間隔は，イントラパルス数を変更した場合でも205 ps一定の間隔を維持する．また，各イントラパルスのパルス幅は，イントラパルス数に関わらず，シングルパルスモードのレーザーパルスと同一のパルス幅（220 fs）を維持している．パルス列を構成する各イントラパルスのパルスエネルギーは，シングルパルスモードで設定されたパルスエネルギーをバーストパルス内のイントラパルス数で割った値とほぼ同じである．イントラパルスのエネルギーは，各種パラメーター制御によって，ほぼ一定となるように調整されている．しかし，バーストパルス列を発生させるレーザーシステム内部の電気光学系の特性上，イントラパルス列の最後尾のパルスが非常に強くなっている．また，最後尾のパルス後には，ごくエネルギーの図２ 高速フォトディテクターで観測した(a)10パルスで構成するＧＨｚバーストパルス波形と，比較として(b)シングルパルスモードのパルス波形． 弱いパルスが含まれる．ターゲット材料へ照射されるレーザーパルスのパルスエネルギーは，半波長板（l/2 WP）と偏光キューブビームスプリッタ（PBS）からなる偏光光学素子を用いて調整し，機械シャッター（Shutter）で照射パルス数を制御した．レーザーパルスは，焦点距離50 mmのアクロマートレンズ（Achromatic doublet）で直径19.2 µmのスポット径に集光し，試料表面へ照射した．試料には，無酸素銅板（寸法：10 mm × 10 mm，厚さ2 mm，JIS: C1020）を使用した．試料は，コンピュータ制御のXYZステージ（シグマ光機株式会社，OSMS20-85）にセットし，実際の２次元平面上へのレーザー直接描画による加工を想定して，走査速度1000 µm/s，ピッチ5 µｍでレーザービームを1000 × 500 µｍ2の領域に走査した．加工領域のサイズは，ステージが移動方向を変更する際に発生する加減速によってレーザーパルスが過照射される領域と，加工領域周辺に形成される傾斜領域を分析結果から除去して，平坦な加工領域のみからの実験データを考察するために決定された．アブレーション処理後，レーザー走査型顕微鏡（Zeta Instruments Inc, Zeta-20）および走査型電子顕微鏡（SEM）（Thermo Fisher Scientific K.K., Quattro S）を用いて，アブレーションした領域の深さおよび表面形態をそれぞれ評価した． パルス数（２〜２５パルス）で銅のアブレーションを行なった場合におけるアブレーション深さの入力レーザーパワー依存性を示す．比較のため，シングルパルスモードのアブレーション結果も示す. バーストモード，シングルパルスモードとも，繰り返し周波数は200 kHzである．バーストモードで銅試料をアブレーションした場合，同じ入力レーザーパワーでのアブレーションの深さが総じて浅く，GHzバーストモードのアブレーション効率はシングルパルスモードよりも低いことがわかった．バーストモードでは加工効率が低下する理由の一つとして，プラズマ遮蔽の影響が考えられる．レーザーブレーションによって誘起されたプラズマの生成時間は，ターゲットとなる材料や照射されるレーザーの条件に依存するが，レーザー照射後10ps～数ns の時間スケールで発生し，その時間スケール以降に入射されたレーザー光を遮蔽する．特に銅をターゲットとしたアブレーションの場合，10-50 psからプラズマの膨張と密度の増加が始まり，1 ns付近で最大になる16)．本実験で用いられたパルス間隔が205 psであるイントラパルス列のアブレーションを考えると，２番目のイントラパルスからプラズマ遮蔽の影響を受け始め，その後プラズマ遮蔽効果は増長する．以降，約1 nsでプラズマ遮蔽効果は飽和するため，5番目以降のイントラパルスは，1番目のイントラパルスと比較して，プラズマの遮蔽効果が最大となり，アブレーションに寄与できるエネルギーが激減するため，シングルパルスモードと比較して全体の加工効率が低下すると考えられる．別の理由としてアブレー ３．実験結果および考察 図３に，バーストパルス内のイントラパルス数を異なる− 278 −
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