2023 Fiscal Year Annual Research Report
破壊的干渉照明を用いた次世代極細光ファイバ直径のナノ精度計測原理の確立
| Project/Area Number |
22K18747
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 哲 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30283724)
門屋 祥太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| Keywords | 細径光ファイバー / Mie散乱 / 近接場 / インプロセス計測 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ・サブマイクロファイバーは様々な分野で用いられており、マイクロ/サブマイクロファイバーの品質管理は、今後、さらに重要になることが考えられる。中でも、直径は最も基本的で重要なパラメータの一つであるその直径は、100ナノメートルから数10マイクロメートルに及ぶ。しかし、その光ファイバの要求を満たす計測手法は存在しない。そこで、本研究では、その場直径計測する新規光学計測原理を提案する。Mie散乱理論を基にした従来の光学計測手法は、光ファイバの直径が光波長以下になると、直径推定は困難となる(計測限界はφ700 nm程度)。我々はこの限界の突破に挑戦する新規計測原理を提案する。2方向から光を照射する定在波照明は、照明光が空間的強度分布を持ち、光強度ゼロの破壊的干渉位置には 散乱光は発生しない。つまり、照明光強度分布を掛け合わせた散乱光強度分布が得られるため、φ700 nm以下でも、直径変化に対する散乱光強度分布の変化が得られ、高精度計測できる。具体的には、定在波の位相によって、強度の谷の角度位置がずれるが、前方散乱光と後方散乱光の強度分布は変化しない。強度の谷の位置のシフト傾向は、ファイバー径に敏感に依存する。従って、強度の谷の位置ずれを測定することで、ファイバ径を求めることができる。
本研究で得られた成果をまとめる。
(1) 定在波の空間位相を積極的に制御することで、散乱光強度分布が変化した
(2) その変化傾向の解析から、直径約500 nmの光ファイバの直径を30nmのばらつきで測定することができた
(3) 測定された直径は、SEMによる測定値とよく一致した
これらの結果から、本手法の精度は数十ナノメートルであることが検証された。
|
-
-
-
[Presentation] Masaki Michihata2023
Author(s)
Diameter Measurement of sub-micrometer optical fiber based on interference signal of Mie scattered light
Organizer
International Symposium on Optomechatronic Technology (ISOT)
Int'l Joint Research / Invited
