2017 Fiscal Year Research-status Report
レーザスペックル法を用いた超小型水晶鏡面振動子における絶対変位量の計測
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17K06466
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
渡部 泰明 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (60175130)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Laser Speckle法 / 鏡面 / 反射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Laser Speckle法を用いて鏡面が取得可能という課題について，紫外光半導体レーザ素子を用いる方法を提案した．
平成29年度は，鏡面の反射を促進させた測定系を製作し，まず基礎となる物性値を取得する．ここで角度θは16度（文献１）あったが，精度良く高感度の部分を見つけるために創意・工夫をしている．まず紫外光レーザ（377 nm）および紫色レーザ（460 nm）を用いて，サンプルに対し入射し，その反射光を点型光検出器により測定したものである．なお，もともとサンプル下部にPZT素子を用いる手法であったが，今回は用いずに従来通りの配置としている．予想される問題点は，紫外レーザ光線から発生するわずかな散乱光が測定に影響を及ぼすことである．これは，測定結果に一定のノイズが重畳されることになるので最終的に得られた像の質を劣化させることになる．この点に関しては光学素子の設計を見直し，すなわち専用の光学素子を配置することで回避した．
平成29年度では，以下のような結論を得た．１）紫外線レーザ（377nm）を用いることで，鏡面に対してある程度自由な入射角度等を制御可能であることが分かった．つまり入射角10°～45°までは，拡散反射が約30％（約70％がLaser Speckleで有効）であることが分かった．２）紫色レーザ（460 nm）を用いることで同様に20°～45°まで，拡散反射が約50％（約50％がLaser Speckleで有効）であることが分かった．
この様な結論を踏まえ，USE2017，IEEE Towersで講演した．
文献１：Yasuaki Watanabe，et al., Ieee transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, vol. 51, no. 5, may 2004
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由としては，以下の様なものがある．
１）紫外レーザを容易に入手できたこと．２）レーザ架台を正確に１５°および３０°に調整できたこと．３）これに伴い，点型光検出器（偏光子とNDフィルタ素子を持っている）からの特性が容易に得られることの３点が大きく寄与している．
さらにロックインアンプによる検波回路は，非常に性能に優れている点，および性能の低い点型光検出器を最新の物に取り換えて，感度差が大きく向上したのも進捗を加速させた要因である．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，鏡面の振動を計測することが可能か否かを実験を通して明らかにする．すなわち既存のマイケルソン干渉計とLaser Speckle法を結合したシステムを構築し，鏡面の振動が何nmまで観測できるのかを明確にする．
さらに平成31年度には，この装置を実機に組み込むことで，例えば水晶デバイスの振動を見ることができる装置を完成させる．
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| Causes of Carryover |
平成30年度予算ではIEEE IUS(Ultrasonics Symp.)というシンポジウムがあり，当該予算では不足すると思われる．
更に論文別刷りおよび出張予定があるためである．
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