2018 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Inverse Scattering Method using Optical Frequency Comb for Measuring Surface Topography with Wide Range of Spatial Frequency

Research Project

Project/Area Number	16H04246
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	高谷裕浩大阪大学, 工学研究科, 教授 (70243178)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	水谷康弘大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40374152)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	加工計測 / ３次元表面トポグラフィ / 光周波数コム / ファイバレーザー / 散乱分光計測 / 逆散乱問題 / フーリエ変換光学系 / 面計測
Outline of Annual Research Achievements	本年度は，レーザー逆散乱法に基づいた三次元表面トポグラフィ計測原理の確立を目的として，高分解能分光計測データに基づいた計測アルゴリズムの構築，可視光領域・広帯域化光源および高分解能分光測定光学系の構築と基本特性検証実験を行い，次の研究成果[1]～[3]を得た． [1] 物体表面における物体像とFraunhofer回折像から反復計算によって位相を復元するGerchberg-Saxton法を利用し，光周波数コム散乱スペクトルによる独自の位相アンラッピング手法を適用した，新たな光周波数コム・レーザー逆散乱計測アルゴリズムを開発した．単波長レーザーでは計測不可能であった複雑な二段矩形溝形状（幅10μm，深さ100nmの一段目の矩形溝に，1μm中心をずらして幅5μm，深さ100nmの二段目の矩形溝を加えた表面形状）を測定対象とした計算機シミュレーションによって，エッジ形状誤差4.2nmの高精度な微細表面形状計測が実現できることを示した． [2]　エルビウムドープファイバー（EDF）光周波数コム共振器，双方励起型EDF光増幅器，広帯域化高非線形ファイバおよび導波路型PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)から構成される独自の可視・広帯域化光周波数コム光源を製作し，光周波数コムを400～700 nmの可視光領域にまで広帯域化することに成功した． [3] VIPA(Virtually Imaged Phased Array) (波長帯域600～750nm)および回折格子（1200 groove/mm）からなる光周波数コム分光光学系を構築し，それを用いた可制御型光周波数コム・ファイバーレーザー光源の分光実験を遂行した．その結果，光周波数コムの各波長成分を，縦方向に10(-5)乗nm，横方向に10(-2)乗nmごとに分光計測可能であることを示した．
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。