高アスペクト比をもつ微細加工形状計測用レーザトラッピングプローブに関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450057
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高谷 裕浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243178)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30283724) ; 三好 隆志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002048)
• Keywords: マイクロ部品 / ナノCMM / マイクロプローブ / レーザトラッピング / 光ファイバー / シリカ微粒子 / 大気中トラップ / 光放射圧

Research Abstract

平成13年度はマイクロ・ファイバー先端・局所光放射圧場の計算機シミュレーション解析に基づいた、光ファイバー・レーザトラッピング光学系構築のための設計技術の確立を目的とした基礎研究を行い、以下の研究成果を得た。
1. 最先端部が先端径約1μmの円錐状に先鋭化されたマイクロ・光ファイバーを伝搬し、その先端から射出された赤外レーザ光(波長1064nm)が、誘電体微粒子に入射した場合の光学条件をモデル化し、さらにその解析モデルに有限差分時間領域法(FDTD法)を適用した計算機シミュレータ(局所光放射場・解析シミュレータ)を構築した。
2. 解析シミュレータを利用して、マイクロ・光ファイバー解析モデルにコア/クラッド屈折率比、開口数、伝搬レーザ光強度など種々の光学パラメータを設定し、光放射圧を高効率に発生させ、大気中における誘電体微粒子(プローブ球)のレーザトラップが実現できる局所光放射場・条件を定量的に解析した。また、マイクロ・光ファイバー先端部とプローブ球の相対的位置と作用するトラップ力の関係を明らかにした。
3. 大気中レーザトラッピング光学系構築の基本要素技術となる、マイクロ・光ファイバーの基本仕様について検討を行った。最先端部に近接場顕微鏡用探針が形成された外径約100μmの光ファイバーの先端部約5mmの長さのクラッド層を外径6(8160)168μm(コア径3(8160)164μm)までエッチング処理し、最先端部を開口径1μm程度に研磨することにより製作された、実際のマイクロ・光ファイバーの利用可能性についてシミュレーション解析した結果、本光ファイバーを利用した粒径8(8160)1610μmプローブ球の大気中レーザトラッピングが可能であることを示した。

Research Products

• [Publications] 上北将広, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋 哲: "レーザトラッピングによるナノCMMプローブに関する研究(第9報)-輪帯ビームプロファイルの検討"2001年度精密工学界秋季大会学術講演界講演論文集. 大阪. 630-630 (2001)
• [Publications] 上北将広, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋 哲: "レーザトラッピングによるナノCMMプローブに関する研究(第10報)-強制振動型プローブの提案-"2002年度精密工学界春季大会学術講演界講演論文集. 東京(発表予定). (2002)