2020 Fiscal Year Annual Research Report
光コム次元変換光学とその場自律校正法の創出によるサブアトム級３次元超精密計測
| Project/Area Number |
20H00211
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
高 偉 東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 裕樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70606384)
松隈 啓 東北大学, 工学研究科, 助教 (90728370)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 超精密計測 / 生産工学 / 加工学 / 光周波数コム / 絶対計測 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，次世代「つながる」超精密ものづくり実現に必須となる3次元超精密「絶対」形状計測基盤の確立を目的として，不等ピッチ絶対グリッド（不等間隔のものさし）および色収差レンズの分光作用をもとに，XYZ3軸絶対位置情報を光コム光源の光周波数情報に次元変換して検出する，極高感度絶対型XYZ位置コムを開発することを研究の目的としている．ナノメートル精度が限界である従来の計測・校正分離型信頼性保証（校正）体系の打破に向け，光コム光源をGPS衛星経由で「時間」の国家標準に直結することで実現する新概念の計測・校正一体型「その場自律校正体系」を確立し，遠隔地の生産現場における国家標準に匹敵する限界精度までの極高精度化を試みる．
初年度となる令和2年度は，当初計画のとおり，レーザ波面を分割制御した後に重ね合わせ，光の干渉により不等ピッチ光干渉絶対グリッド定在波を生成する光学系を構築し，ピッチ変動範囲2nm～3nmの高精度不等ピッチ1軸絶対グリッド製作を試みるとともに，これを2軸化した際のXYビーム干渉による定在波の歪み成分を解消するための偏光変調制御法を検討した．グリッド定在波ピッチ間隔がX位置に応じて変化するよう，ミラーの「たわみ」を利用した波面制御を試み，試作した干渉計光学系で露光実験を行い，得られた1軸絶対グリッドのピッチを評価した．また，これまでの平面波に代えて球面波を用いた不等ピッチ絶対グリッドの試作について理論検討を試みるとともに，2軸化に伴い発生するXYビーム間の干渉に伴う絶対グリッド定在波の歪み成分抑制に向け，偏光制御光学系導入の検討を進めた．さらに，計画を前倒しして絶対型XY位置コム光学系の設計・構築を進め，試作した不等ピッチ１軸絶対グリッドを用いた実験により提案原理の有効性を実験的に確認するとともに，絶対型Z位置コム光学系の設計を進めた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画の項目に沿って研究を実施し，予定の項目をすべて完成し，設定した目標を達成するとともに，次年度に検討予定であった絶対型XY位置コム光学系の設計・構築，および絶対型Z位置コム光学系の設計・構築を前倒しで進めており，当初の計画以上に進展している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
実施計画のとおりに実施する予定である．計画2年目となる令和3年度は，初年度に検討した不等ピッチ光干渉絶対グリッド定在波生成光学系を含む定在波一括転写システムを構築してその基本特性の評価を進めるとともに，前倒しで設計検討を進めている絶対型XY位置コム光学系およびZ位置コム光学系の構築をさらに進めてその性能を実験的に評価する．
|
