2020 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 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (60175130)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Laser Speckle干渉法 / Laser Doppler振動法 / 圧電振動子 / 相関値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Laser Speckle干渉法は，圧電デバイス表面を可視化する方法であり，様々な手法が用いられている．近年では，携帯機器の更なる高周波化に伴って，圧電デバイス等を鏡面加工される方法が明らかになり，特に水晶振動子の動向として，凸凹から鏡面に仕上げる方法が用いられている．これまでの研究では，鏡面測定を測るため正確に入射角16°および赤色レーザ（λ= 630 nm）を入射することで，Laser Speckle干渉が得られていた．この様な手順で鏡面測定は行われていたが“面内振動を測るためにレーザ入射角を水平にできないのか”という問題があり，また水平面に対し垂直な方法，所謂面外変位を撮影できないのか等の問題があった．Laser Speckle干渉の内，最も大切なこととして，絶対振動変位を正確に測るための手法は未開拓である．本報告はLaser Speckle干渉法に“振動子に見立てたデバイス”すなわちガラス板を外部セラミック振動子で駆動し，Laser Doppler振動計を用い，鏡面の絶対変位計測を行うことを試み，実際の水晶振動子を用いて実験を行った．
前々年度，Ma等による鏡面デバイスのシミュレーションと実験を示し，θを変えることにより，どの様な波長のレーザ波源が計測に最適であるかを検討し，垂直入射に相当するAlとAuの分光特性のシミュレーションを示したところ，Alでは反射率の波長変化量が約92％と比較的少ないが，Auでは波長550nm以下で急激に下がっていることが分かった．これを基にして昨年度はガラス板に鏡面金属板を用いることでLaser Doppler振動計で測定し，次にLaser Speckle干渉法による圧電振動子の結果を示すことにより，圧電振動子の絶対変位量を求めた．相互相関値をガラス板と圧電振動子に双方に測り，相関値の大きさで絶対変位量が導き出すことに成功した．
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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
Laser Doppler振動計は近くの研究室に借りに行き，非常に苦労したが何とか絶対変位量を求められるように工夫した．次のような工程で面内変位を測定したことが理由として挙げられる．まず鏡面のガラス板表面に金を蒸着し，もう一方の端面にこれもまた鏡面の金属を張り付けた．こうすることでDoppler振動計で端面からの反射光で絶対変位を測り，CCDカメラを用いてLaser Speckle干渉法により相関値で面内変位を測った．この結果は，相関値無しには成り立たないものである．続いてガラス板を外して圧電振動子をLaser Speckle干渉法にセットし，同様に相関値で処理をして絶対変位を求め角度は10度である．この一連の結果より概ね順調に進展した理由である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はLaser Doppler振動計およびLaser Speckle干渉法を用いて，入射角10°および波長377nmの結果を得て絶対変位を求めたが，まだ実験結果が不十分であるので今年度の科研費で最終的な結果を出し,より精度の高い測定法および絶対振動法を目指して行きたい．
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| Causes of Carryover |
前年度，新コロナの影響が大きくほぼ実験を行えずに終わり，残りの額は物品費としたい．
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