2021 Fiscal Year Research-status Report
サニャック干渉計を用いた永久磁石材料の表面磁化評価用超高感度カー効果測定系の開発
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20K04498
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
高橋 豊 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00260456)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気光学カー効果 / 磁気光学ファラデー効果 / 磁性薄膜 / サニャック型干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究で構築したサニャック型光干渉計を元に、磁気光学効果の測定感度を改善するために、いくつかの光学配置を試した。まず、干渉計内にファラデー回転子を導入して右回り光と左回り光の間に初めから位相差（時間的に一定）を作り、干渉計出力側と入力側の光強度を差動測定する方法を試みたが、測定感度の改善は見られなかった。次に干渉計内に電気位相変調器と偏波面保持ファイバーを挿入して、右回り光と左回り光の間に5 MHzで時間的に振動する位相差を与え、出力信号を高周波ロックイン測定を行った。テルビウムガリウムガーネット(TGG)をテスト試料として、これに磁場を印加して磁気光学ファラデー効果の測定を行ったところ、数分の回転角を測定することに成功した。（この回転角は偏光回転を偏光子により直接測定する通常の測定法で測定できる下限に相当する）しかしながら、数分の時間スケールで信号が大きくドリフトしてしまい長時間の測定はできない。この後に、光ファイバー内を光が往復するタイプのサニャック型干渉計による磁気光学効果測定(Jing Xia et. al, PRL 97, 167002 (2006))を行うために、光学系を大幅に変更した。この系に変更したことにより、これまでより1桁小さい信号（回転角）を測定できるようになった。しかしながら時間的な信号のドリフトが残っており、これを打ち消すためには現状の測定系に新たな電子回路を付加する必要がある。現在その準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は測定される信号の感度向上と安定化を図るために、いくつかの電子回路を測定系に付加する予定だった。これに使用するために、数年前にいくつかのオペアンプ、LSI等が実装された回路基板を購入して事前のテストを行い、充分な性能を発揮することを確認していたのだが、この回路基板が現在では入手できない状態になっていた。同等の機能を持つ回路を複数のオペアンプとLSIを組み合わせて独自に作る必要があり、手間取っている。（回路基板が入手できない状況がコロナウイルスに伴う世界的な半導体部品不足と関連しているかは不明である）
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| Strategy for Future Research Activity |
いくつかの光学系を試した結果、ファイバー往復型の干渉計が最も高感度に測定できることが判明した。但しまだ長時間の測定では信号のドリフトが残っている。これを除去するためには測定信号からレーザー強度の変動を取り除くための電子回路が必要で今後はこちらの開発を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度に実験系に導入を予定していた、測定信号安定化のためのエレクトロニクスに使用する回路基板が現在では入手できない状況になってしまっている。これに代わり個別の電子部品および付随する光学部品を組み合わせて同等の機能を有するシステムの構築を目指しているが、その設計に手間取っているため必要な発振器、LSI等の組み合わせが確定しておらず、発注に至らず、次年度使用額が生じた。
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