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複数の周期性を有する次世代回折素子の高精度計測

Research Project

Project/Area Number 21K20395
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

増井 周造  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任研究員 (00909939)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords回折格子 / 外部共振器 / 光計測 / メタサーフェス / 周期構造計測
Outline of Research at the Start

近年,人工的な光学特性を発現するメタサーフェスや多重周期回折格子などの次世代回折素子に関する研究が大きな注目を集めている.しかし,これらの次世代回折素子が持つ構造周期のダイナミックレンジは広く(数百nm~サブmm),従来の周期構造の計測手法をそのまま適用することは困難である.そこで,従来の回折格子から多重周期性を持つ次世代回折素子を,同一手法で高精度に計測可能な新規計測手法の確立を目指す.波長可変レーザーの原理を用いた逆問題的アプローチにより,次世代回折素子の高精度計測を開発する.提案手法の実現により,次世代回折素子の高精度化や実用化に向けた計測基準に関する研究が加速すると期待される.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,複数の周期性を有する次世代回折素子の高精度な格子周期計測手法の開発を目指した.波長可変レーザーにおける波長制御の原理を逆問題的に捉え,高精度に波長と回転角を計測することで,回折素子の持つ複数の格子周期の一括計測が可能だと考えた.
まず,半導体レーザーと光スペクトルアナライザ,オートコリメータからなる格子周期計測装置の開発を行った.リトロー型外部共振器を構成するように半導体レーザーと計測対象となる回折格子を設置した.さらに,格子の回転角はオートコリメータ(角度分解能0.05秒)で計測し,回転にともなう共振波長のシフトを光スペクトルアナライザ(波長計測分解能20 pm)で計測した.
次に,実証実験として多重露光干渉リソグラフィーで作成した二重周期回折格子の格子周期計測を行った.作製した二重周期回折格子は,約1200 nmの格子周期と160, 314 μmていどの空間的なうなりの周期を合わせもっており,従来の計測手法では計測は困難である.しかし,提案手法では,元の格子周期に由来する2つの共振ピークがはっきりと計測できただけでなく,180秒という微小な回折格子の回転によって生じる数nmの共振波長のシフトも計測可能であった.結果として,格子周期の計測誤差が0.4%,リトロー角の計測誤差が0.6%以内という精度での二重周期回折格子の格子周期・リトロー角の一括計測に成功した.これらは,今後需要が高まると予想される複雑な多重周期構造の格子周期計測手法として,重要な研究成果である.

Report

(1 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022

All Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] Measuring Grating Period of Dual-Periodic Grating with Dual-Wavelength External Cavity Diode Laser2022

    • Author(s)
      Shuzo MASUI, Shuhei GODA, Shotaro KADOYA, Masaki MICHIHATA, and Satoru TAKAHASHI
    • Organizer
      euspen’s 22nd International Conference
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 外部共振型半導体レーザーを用いた二重周期回折格子の格子周期計測2022

    • Author(s)
      増井 周造,合田 周平,門屋 祥太郎,道畑 正岐,高橋 哲
    • Organizer
      2022年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-10-22   Modified: 2022-12-28  

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