도쿄 대학 연구팀은 국제 저널 *Communications Engineering*에 "레이저 흡수 향상을 통한 사파이어의 초고속 미세 가공"이라는 제목의 연구를 발표했습니다. 이 연구에서는 단일 펨토초 펄스를 단일 마이크로초 펄스와 동축으로 결합하여 처리 효율성과 손상 제어의 균형을 유지하면서 사파이어에 깊은 마이크로-홀을 고속으로 제작할 수 있는 과도 선택 레이저 처리 방법을 소개합니다.
실험에서는 단일 펨토초 펄스(1030nm 파장, 170fs 펄스 폭)와 단일 마이크로초 펄스(1070nm 파장)를 활용했습니다. 마이크로초 펄스는 10μs 더 일찍 도착했습니다. 실온의 사파이어는 1070 nm 빛에 대해 매우 투명하기 때문에 해당 단계에서는 가공이 발생하지 않았습니다. 펨토초 펄스가 도달하자 플라즈마 필라멘트가 형성되어 흡수가 시작되고 마이크로초 레이저에 의한 지속적인 가열 및 드릴링이 이어졌습니다. 펌프-프로브 이미징, 고속-사진 촬영, 열 확산 및 레이저 전파 시뮬레이션을 사용하여 전자 여기, 정공-깊이 진화 및 고온 영역의 확장을 추적했습니다.- 결과는 구멍 깊이가 39μs 이내에 약 190μm에 도달했으며 평균 드릴링 속도는 4.86m/s이고 초기 피크 속도는 7.5m/s를 초과하는 것으로 나타났습니다. 기존의 1kHz 펨토초 펄스-별-펄스 드릴링에 비해 처리 속도가 약 4배 증가했으며 조사 단계에서 기판 균열이 크게 감소했습니다.
