超小型センサヘッドを持つ分光偏光計

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560029
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 岡 和彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00194324)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬場 直志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70143261)
• Keywords: 分光偏光計 / エリプソメトリ / 薄膜計測 / 超小型偏光計 / 高速偏光計測

Research Abstract

近年、生体計測や産業計測の分野において、in vivoやin lineでの分光偏光計測が強く求められている。たとえば、生体計測の分野では、心筋細胞、網膜、ガン細胞などに特有の偏光特性があることが発見されており、それぞれ、狭心症、緑内障、ガンなどの早期診断に役立つことが期待されている。一方、産業計測でのin lineでの偏光モニタリングの応用例としては、分光エリプソメトリによる薄膜のオンライン測定や、光通信での偏波モード分散のモニタリングおよびその補償などがあげられる。
本研究の目的は、これらのような用途での利用をめざして、超小型のセンサヘッドを持つ分光偏光計を試作し、その有用性を示すことにある。このために、先に申請者が発明したチャネルド分光偏光計測法を用いる。この方法は、既存の様々な偏光計測法とは異なり、機械的ないし能動的(電気光学的)な偏光制御素子が一切不要であり、さらに、一回のスペクトル測定で偏光状態の波長分布に関する全てのパラメータが決定できるという特徴を有している。この原理に基づいて本研究では、構成要素を吟味して、超小型のセンサヘッドを実現することを目的としている。
本研究ではまず、超小型センサヘッド試作の準備としてスケールアップモデルを作り、その諸特性の評価を行った。そして、このモデルでの知見を元に、様々な誤差要因を除去する方法を確立した。次に、スケールアップモデルでの知見をもとに、超小型センサヘッドの設計と試作を行った。試作されたセンサヘッドは、鉛筆サイズの小さな断面であるにもかかわらず、安定度、ならびに精度として、現用の(大型な)分光偏光計に近い値が得られた。