2023 Fiscal Year Research-status Report

光コムレーザから創出する「光のものさし」バーチャル絶対スケールによる絶対位置計測

Research Project

Project/Area Number	23K17713
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	清水裕樹北海道大学, 工学研究院, 教授 (70606384)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2026-03-31
Keywords	絶対位置計測 / 光コムレーザ / スケール / 回折格子
Outline of Annual Research Achievements	本研究は，分光光学素子を用いて光コムレーザから生成した光絶対ビーム列をもとに，各々のサブビームが有する光周波数情報をもとに絶対位置情報を検出する「バーチャル絶対スケール」を開発し，微細目盛りを刻んだガラス基板ハードスケールを用いる従来手法の概念から脱却した，超高分解能での絶対位置検出を実現することを研究の目的としている．ガラス基板ハードスケールを不要とするバーチャル絶対スケールは全く新しいコンセプトに基づくものである．測定対象にガラス基板ハードスケールを搭載する従来手法の常識を根本から大きく変革する潜在性を有するものと期待される．また，デュアルコム分光との融合でサブnm級の超高分解能化が実現すると，学術的にも意義があるものになると期待され，工業的展開も望める．計画1年目となる2023年度は，周波数が異なる多数の高安定モードからなる光コムレーザを高精度回折格子に入射した際に発生する1次回折光群から，各モードが高安定な絶対位置情報を有する平行サブビーム列（光絶対ビーム列）を生成する手法について，幾何光学に基づく理論的検討を進めた．また，反射型1軸回折格子とレンズを組み合わせて構築する光絶対ビーム列生成照射系について理論計算モデルを構築し，提案手法で期待される絶対位置検出分解能の理論的見積もりを進めた．さらに，研究の第一段階として，幅10 mm程度の光絶対ビーム列による原理検証実験実施に向けて，光コムレーザ光源の設計およびプロトタイプ光学系の構築に着手した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初計画どおりに反射型1軸回折格子とレンズを組み合わせて構築する光絶対ビーム列生成照射系について理論計算モデルを構築し，実現可能な分解能の検討を進められており，また光コム光源の設計についても準備が進められたことから，おおむね順調に進んでいるものと判断した．
Strategy for Future Research Activity	計画2年目となる2024年度は，当初計画のとおり反射型1軸回折格子とレンズを組み合わせて構成する光絶対ビーム列生成照射系の構築および実験的検討を進める．また，繰り返し周波数が異なる2つの光ファイバベースの光コムレーザをもとにデュアルコム光源を構築してその安定性を評価して本提案のバーチャル絶対スケールによる絶対位置検出の安定性を見積もるとともに，光ファイバからなるコンパクトな検出光学系の設計構築を進める．
Causes of Carryover	当初導入予定だった精密ロータリテーブルの納期が業者都合により遅延したことから，研究開始当初は想定していなかった次年度使用額が生じた．なお本件は2024年4月に当該業者から納品されたため解消しており，翌年度分として請求した助成金は当初計画どおりに光ファイバ検出系材料費，光学系材料費などの消耗品費に主に使用する予定である．