2014 Fiscal Year Annual Research Report
光コムによる環境自己補正型の精密長さ計測エコ技術の開発
| Project/Area Number |
25286076
|
|---|
| Research Institution | The University of Electro-Communications |
|---|
Principal Investigator |
美濃島 薫 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (20358112)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安井 武史 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70314408)
稲場 肇 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (70356492)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 光コム / 空気屈折率 / 干渉計測 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
まず、昨年度に作成したエルビウムドープ・モード同期ファイバレーザー（中心波長1.5μm、間隔周波数 54 MHz）を基にして干渉計測に適した光源を作成した。共振器のトータル分散を調整して、共振器出力やスペクトル波形との相関を調べた結果、干渉計測に適したスムーズなスペクトル波形を持ち、数mWのパワーをもつ出力を得られた。光増幅器を作成し、非線形光学結晶を用いて第2高調波を発生した。
次に、光コムを用いて参照光路にファイバを用いた小型干渉計を構築した。コム干渉計においてはコム間隔周波数を変化させることでパルス間隔を変化させ、干渉縞位相を走査できる。特に、大きくアンバランスな干渉計により、走査量の増倍効果を実現できる。光路差167 mの干渉計を構築し、30倍の増倍効果を実現した。パルス干渉縞においては包絡線同士が重なりを持たないと干渉縞を得られないが、この手法によって、任意の光路差において干渉信号を得ることができ、周波数走査による高精度な干渉縞の包絡線検出が可能となった。
構築した干渉計に、光コムに同期させたCWレーザー(波長1560 nm)と光コム(波長1574 nm)を導入し、干渉縞の位相変動を比較した。このとき、参照光路にAOM（音響光学素子）を挿入して、ファイバの光路長揺らぎによる干渉位相信号の揺らぎを安定化する機構（ファイバノイズキャンセリング）を導入した結果、光路長変動はnmレベルまで安定化された。このとき、500秒間の連続測定において、CWレーザーの干渉縞を安定化させると、光コムの干渉縞も同時に安定化されることが確認された。また、ファイバで構成した測定光路との間の干渉信号の揺らぎを評価すると、残留信号として数nmから数10 nmレベルの変動が見られた。これは、測定した気温と大まかな振る舞いが一致し温度変動によるガラスの屈折率変動に起因するものと考えられた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画した3つの項目について、おおむね計画通りに進行している。光源については、計画通り、干渉計測に用いられるスペクトル波形、出力パワーを持つ他波長光源システムを開発できた。パルス間干渉計の構築についても、計画通り、アンバランスな長光路干渉縞を用いて、コムの周波数を変化させて大きな光路長走査を与えることができ、干渉縞の包絡線検出ができた。多色干渉計の構築についても、ファイバノイズキャンセリング手法を導入し、同時に干渉縞が安定化されることを確認できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
以上のように、本年度は光源の開発と同時に、干渉計の構築を行い、いくつかの特性を評価できた。今後は、測定の長時間化を目指し、環境変動との比較測定を進めていく予定である。
|
| Causes of Carryover |
本年度は参照光路に光ファイバを用いた長光路干渉計の安定化技術の開発において、長光路167mに対してナノメートルレベルの安定性という予想以上に良い制御安定性が実現され、機械的ステージを用いずに光コムの周波数走査のみで干渉縞位相の広範囲かつ高精度走査ができる見通しが得られた。そこで、当初予定していた環境変動の長時間連続測定ではなく、パルス間干渉縞信号の高精度検出技術の実現を優先した。そのため、環境測定装置の導入を次年度に回すこととした。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、環境測定装置を導入し、長時間連続測定を行い、長時間の変動に対する性能評価を行う予定である。
|
