概要
レーザーアブレーションとは、レーザー光を用いて物質表面を蒸発、削り取る加工技術のことです。主に金属やセラミックスなどの硬質材料の加工に用いられます。
物質を溶融させることなく、削り取るため、蒸散とも呼ばれています。
原理
レーザーアブレーションの原理は、レーザー光による物質の蒸発・剥離です。レーザー光は、高エネルギーの光子を集めたものであり、この光を物質に照射することで、物質表面の分子や原子を励起し、熱や圧力の影響で物質表面が蒸発・剥離します。
具体的には、レーザー光が物質表面に照射されると、光のエネルギーが物質表面の分子や原子に吸収され、その結果として分子や原子が励起されます。この励起により、物質表面が熱や圧力の影響を受けて蒸発・剥離します。
レーザーアブレーションに用いるレーザー光は、通常はパルスレーザーを用います。パルスレーザーは、非常に短時間（数ナノ秒から数フェムト秒）の間に大量の光子を集めて放出することができます。このようにして、短時間で大量のエネルギーを物質に与え、効率的に蒸発・剥離することができます。
また、レーザーアブレーションにおいては、レーザー光の波長やパルス幅、パルスエネルギー、照射角度などの条件を調整することで、加工する物質に合わせた最適な条件を設定することができます。
種類
レーザーアブレーションには、以下のような種類があります。
ナノ秒パルスレーザーアブレーション
ナノ秒パルスレーザーアブレーションは、数ナノ秒の短いパルスを用いた加工方法です。この方法では、レーザー光が照射された瞬間に物質表面に高いエネルギーが集中するため、熱によるダメージを最小限に抑えることができます。この方法は、金属、セラミックス、ガラス、半導体などの硬い材料の加工に適しています。
ピコ秒・フェムト秒パルスレーザーアブレーション
ピコ秒パルスレーザーアブレーションは、ピコ秒オーダー（1ピコ秒＝10-12秒）、フェムト秒パルスレーザーアブレーションは、数十フェムト秒（1フェムト秒＝10-15秒）の短いパルスを用いた加工方法です。この方法では、ナノ秒パルスレーザーアブレーションよりもさらに熱的なダメージを抑えることができます。この方法は、金属やセラミックス以外にも、光学材料やバイオマテリアルなど、比較的柔らかい材料の加工にも適用可能です。
応用
マイクロ加工
アブレーションのメインの応用は、このマイクロ加工です。
レーザーアブレーションは、非常に高精度な加工が可能であるため、微細な部品の加工に用いられます。例えば、スマートフォンやタブレット端末の基板やチップ、LEDやMEMS（マイクロ電子機械システム）の製造などに応用されています。
医療分野
レーザーアブレーションは、皮膚や眼などの医療分野でも応用されています。例えば、レーザーを用いたレーザー治療において、腫瘍や糸状維を除去するために用いられたり、眼科手術において角膜や水晶体の手術に用いられたりします。