2023 Fiscal Year Annual Research Report
光周波数コムの次元変換で実現する次世代XYZ3軸「絶対」位置極高精度計測への挑戦
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22KJ0173
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 遼 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | 光周波数コム / フェムト秒レーザ / 共焦点光学系 / サーフェスエンコーダ / 精密計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，不等ピッチ2軸格子の分光次元変換作用をもとに，光コムからXY2軸位置コムを創出し，これまでに構築しているZ位置コムと融合することで，従来は困難であった国家標準に直結した形態で信頼性が保証された極高精度多軸「絶対」位置検出を実現することが本研究の目的である．
まず，XY位置コムとの融合に向け，これまでに開発しているZ絶対位置コム光学系に対してレーザオートコリメーション法の原理を新たに導入し，測定面傾斜角に影響を受けないZ位置計測の実現を検討する．その後，「不等ピッチ」2軸格子の分光作用により計測点のXY軸絶対位置情報を±1次反射回折光デジタル光周波数に次元変換し差動検出するとともに，±1次光で生成する光干渉信号を用いてXY2軸絶対位置を極高感度検出する，XY絶対位置コム光学系を構築する．最後に，上記2つの光学系を組み合わせてXYZ3軸「絶対」位置コムを構築し，その性能を実験的に明らかにする．
計画最終年度となる令和5年度は，当初の計画とおり，昨年度に測定面傾斜角によらず対象物光軸Z位置を高精度に測定可能な新たな原理として，Z位置コムに非線形光学現象である第二次高調波発生(ＳＨＧ)媒質であるBBO結晶を検出フィルタとして新たに採用したSHG共焦点光学系に関する基礎特性評価実験を実施し，測定対象物表面傾斜角と表面光軸Z位置を同時に測定可能であることを実証した．また，XY絶対位置コムを創出するために，ファイバー内干渉光学系から空間干渉光学系へと変更を行うことで，位置検出を高分解能に行える特徴を有しつつ，干渉信号から移動方向を同時に検出可能とし，その有効性について実験的に評価した．
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