2005 Fiscal Year Annual Research Report
メートル標準に準拠し光路差を周波数から直接測定するピコメートル干渉測長法の開発
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17360062
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10231854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳 和久 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (80108216)
滑川 徹 長岡技術科学大学, 工学部(現金沢大学・自然科学研究所), 助教授 (30262554)
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| Keywords | ナノメートル / ピコメートル / ナノメトロロジー / メートル標準 / 周波数可変レーザ / ビート周波数 |
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| Research Abstract |
ナノテクノロジなどの微細加工の進展に伴い、広い範囲をナノメートル以下の精度で測長可能で、かつメートル定義(標準)にトレーサブルな実用的な測定法(ナノメートルゲージ)が求められている。例えば、商用のヘテロダイン干渉計などはこのナノメートルゲージの候補となりうる。ただし、多くのナノメートルゲージにはnm以上の非線形誤差が指摘されており、この誤差をメートル標準と比較し校正できる手法の確立が急務である。ただし、イタリアの計量研により開発された位相変調ホモダイン干渉計は、光路差が波長の整数倍のとき、長さをピコメートルオーダで決定できる。本研究では、ナノメートルゲージの校正を実用的な測長範囲内で、ピコメートル精度で実行する装置・手法の要素技術の開発を最終的な目的とする。
今年度は、1個の周波数可変レーザを光源とする位相変調ホモダイン干渉計を試作し、光路差変化をピコメートル精度でメートル標準(周波数安定化HeNeレーザ)と比較し周波数変化より決定する基礎手法を開発した。光路差を変化させながら、特定の暗縞にロックするように周波数を制御し、このときの周波数シフトを、周波数安定化HeNeレーザとのビート信号により検出するシステムを試作した。光源の周波数や干渉縞の次数を調整して、暗縞を検出・ロックできる制御系を組み込んだシステムを構築した。空気の屈折率変動や熱変形に伴う誤差を除去するために、光学系を内包する真空恒温環境を導入した。
実験では、商用のヘテロダインレーザ干渉測長機の位相補間誤差を試作した装置で検出し、提案するする手法がナノメートルゲージの校正に有効であることを確認した。
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