2021 Fiscal Year Annual Research Report
Picometer positioning control in air by ultra-high resolution displacement measurement and drive system
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20H02042
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ピコメートル / 干渉計 / 位置決め / アクチュエータ / 空気揺らぎ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年に引き続き２種の干渉測長計（ヘテロダイン干渉計と正弦波位相変調干渉計）とその位相計の試作改良、圧電素子を用いた平行バネ型ステージの試作改良及び真空光学干渉計の改良を行なった。以下に概要を述べる。
＊ヘテロダイン干渉計用とその位相計の試作改良：音響光学素子を用いたヘテロダインHeNeレーザ光源（ヘテロダイン周波数4.2MHz)を用いたヘテロダイン干渉計を新たに試作した。この干渉計の位相計を位相同期を基本原理としFPGAを用いて試作した。位相差分解能0.17mrad以下を達成した。
＊正弦波位相変調干渉計の位相計の試作：正弦波位相変調干渉計を電気光学素子を用いて新たに開発した。この干渉信号出力と同等な信号を人工的に生成させ、これを干渉信号と比較し、位相を算出する方式の位相計を改良した。位相差分解能0.17mrad以下を達成した。
＊前年度よりさらに高剛性（共振周波数約10kHz）の圧電素子を用いた平行バネ型ステージの試作改良を行った。容積（約300mm直径×高さ150mm）の真空チャンバーを試作し、内部にヘテロダイン干渉計または正弦波位相変調干渉計の光学系を内包できるようにした。ヘテロダイン干渉計を内包した場合の真空度3mPaを達成した。
＊上記の２種の干渉計と位相計のノイズフロアの比較を真空中と空気中で比較検討した。ヘテロダイン干渉計＋高剛性圧電素子平行バネ型ステージでは干渉計の雰囲気の真空度が上がるほど低周波0.01~1Hzのノイズが劇的に減少することを確認した。空気中ではあるが、ヘテロダイン干渉計と正弦波位相変調干渉計のノイズフロアはほぼ同等であることがわかった。
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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
＊干渉計のノイズフロアを空気中と真空中で比較できた。
＊空間的な空気揺らぎの評価がまだ出来ていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
＊時間的及び空間的な空気揺らぎ変化を計測する。
＊空気中でピコメートル変位の発生と計測が可能かどうか見極める。
＊結晶格子表面の格子間隔と干渉計計測結果を比較する。
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Research Products
(2 results)
