Development of simultaneous measurement method for geometrical thickness and refractive index of transparent plate by tandem low-coherence double-sided interferometer

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05321
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 平井 亜紀子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (00357849)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 低コヒーレンス干渉 / 位相シフト法 / 厚さ計測 / タンデム型干渉計 / 両面干渉計

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、低コヒーレンス光を用い、両面干渉計とタンデム型干渉計の技術を組み合わせることにより、透明平行平板試料の透過光や裏面反射光の影響を除き、試料の厚さを高精度に測定する手法を開発することを目指した。両面干渉計で透明試料を測定するためには、不要な光の影響を除くために可干渉距離が短い低コヒーレンス光を用いる。しかし、両面干渉計では、原理上、可干渉距離以上の光路差を持つ光の干渉も測定しなければならない。そこで、直列に補償干渉計を接続し、補償干渉計の光路差が測定干渉計の光路差と等しくなるように調節して、両面干渉計の検出器で干渉信号を生成させ、その時の光路差を求める。
令和２年度は、平成３１年度に行った設計に従ってタンデム型低コヒーレンス両面干渉計を構築した。まず両面干渉計内で発生しうる光路差の範囲を補償できるよう、一方の光路長を大きく変化でき、もう一方の光路で精密に光路差を操作できる補償干渉計を構築した。補償干渉計の出力光を単一モード光ファイバにより伝送する系も構築した。点検出器を用いた両面干渉計も構築中である。
また、タンデム型干渉計全体での光路差を決定する方法として、低コヒーレンス干渉縞の包絡線のピーク位置と、位相シフト法で求められる干渉縞位相を組み合わせる方法を考案している。波長幅の広い低コヒーレンス光に対して位相シフト法を適用する場合、波長が違うことによる位相変調誤差の影響が低減するために、7-step位相シフト法を適用する方針で、干渉信号の処理プログラムを作成した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染拡大に伴うテレワーク要請や他業務のスケジュール変更等があり、本研究を実施する時間が予定よりも取れなかった。

Strategy for Future Research Activity

点検出器で干渉縞信号を取得するシステムを完成させ、次にカメラで干渉縞画像を取得するシステムを構築する。

Causes of Carryover

点検出器で干渉縞信号を取得する原理確認システムは既存の装置や部品を活用して構築した。次年度カメラを用いた干渉計の構築に使用予定である。