2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K04103
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
韋 冬 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (70610418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10231854)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光コム / 長さ計測 / ゲージブロック / 精密計測 / パルスレーザー / 干渉縞 / 干渉 / 干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2009年、フェムト秒光周波数コム（光周波数コム）が長さの国家標準になった。生産の高度化を推進し、光周波数コムを用いた計測現場で簡便に利用できる実時間・高精度での測長を可能にする光コムを用いたゲージブロックを開発することが本研究の目的である。
バランスしたマイケルソン干渉計において、物体鏡と参照鏡の位置が一致すれば、時間コヒーレンスが最大となる。時間コヒーレンス関数は包絡線で評価できる。包絡線ピークの位置を検出すれば、対象点の位置を得ることができる。これまでの干渉縞処理は離散フーリエ変換と逆離散フーリエ変換を利用して、全ての包絡線が再建されていた。必要なデータは包絡線ピークを判別するために、その近傍の包絡線のみである。そのため、離散フーリエ変換の代わりに、チャープ Z 変換を使って、包絡線ピーク近傍の包絡線のみを選択し再建する方法を検証した。
再建した包絡線の分解能を上げたいとき、周波数領域においで、スペクトルの両側にゼロをつめることが考えられる。擬似的に、周波数領域の最高周波数帯域を高めることができる。処理すべきデータ量が増えるというコストを支払う。最近では、眼底構造に習った非線形処理、つまり、見たいところに高い分解能で処理する手法が提案されている。この考え方が本研究に適している。なぜなら、我々は包絡線ピークの位置のみを詳しく知りたいからだ。これを実現するには、包絡線のピーク近くのみを高い分解能で調査すればよい。従来法では、DFTは時間領域から周波数領域への線形マッピングを実現する。IDFTは周波数領域から時間領域への線形マッピングを実現する。何らかの方法で、周波数領域から時間領域への非線形マッピングを実現すればよい。歪みのある離散フーリエ変換を用いた干渉縞包絡線再建を試みた。その結果、包絡線ピークに対応した包絡線の高分解能再建につながった内容を報告した。
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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
波長と周波数との関係から、フェムト秒光周波数コム光源を用いた場合、計測に使うべき、長さの物差、パルス列の繰返し間隔長、を明確化した。波長とパルス列の繰返し間隔長との対称性、位相屈折率と群屈折率との対称性から、その特性を検討し、理論的な検討が進んでいるからだ。
実験に関しては、これまでに構築したフェムト秒光周波数コム光源が問題なく活動する。計測実験、数値解析などは概ね順調に進んでいる。実験室の空調が梅雨による急激な湿度変化に対応できず、ミラーなどにエアーブロアーで吹き飛ばせない汚れがついた。あきらめて新しいものと交換した。
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| Strategy for Future Research Activity |
離散フーリエ変換ペアは、エンベロープを再構築するための基本である。これは、広帯域光源ベースの干渉分光システムでフリンジのエンベロープのピーク位置を推定するために必要である。この1対1の線形変換ペアを使用すると、収集される数 フリンジデータポイントは、再構成されたエンベロープの解像度を制限する。データポイントの数を増やすことなく、エンベロープピークのサブピクセルの視覚化を提供するチャープz変換ベースのアルゴリズムを考えている。提案された方法の性能と計算時間を評価するためにコンパクトな光学実験が行う予定である。
歪みのある離散フーリエ変換（WDFT）を用いた干渉縞包絡線再建をできたが。複数の問題が残る。まず、WDFTによって、どこまで、分解能を高められるのかが不明である。非線形の処理であるため、サンプリング点間の距離が可変である。どのパラメーターを用いて、分解能を評価するのかを考える必要がある。第二に、WDFTによって再建した包絡線は線形処理で得られた元の包絡線と一致するのかが不明である。両者を簡単に比較できない。なぜなら、前者の横軸が非線形であり、後者は線形であるからだ。この点も確認する予定である。
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