光共振波長スペクトルに基づくマイクロ球形状のナノメートル精度計測

• 研究課題/領域番号: 15H05505
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 道畑 正岐 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (70588855)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2016年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2015年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
• キーワード: Whispering gallery mode / 光共振 / マイクロ球 / 直径計測 / WGM共振 / テーパファイバ / 計測不確かさ / WGM / 真球度 / 直径 / 校正

研究成果の概要

本研究では、マイクロ球の直径を10ナノメートル以下の精度で計測するため、Whispering gallery mode (WGM)共振という現象を用いた新しい計測原理を提案した。実験において測定したWGM共振波長から3種のモード番号および偏光状態を決定し、それを基に直径を求める解析手法を提案した。その手法を用いて、65.244μmのマイクロガラス球を10 nmのばらつきで計測することに成功した。また、真球ではなく回転楕円体に関する分散式を導出し、今後のより汎用性の高い球測定に関する理論の発展を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Precise diameter measurement of a microsphere based on polarization analysis of whispering gallery mode resonance (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Michihata, Akifumi Kawasaki, Yasuhiro Takaya
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diameter measurement of a microsphere based on analysis of resonant wavelengths of whispering gallery modes (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Michihata, Akifumi Kawasaki, Yasuhiro Takaya
  • 雑誌名: Journal of Engineering Manufacture 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Whispering gallery mode共振を利用したマイクロ球直径計測 -楕円体モデルの構築- (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 晃平，儲 博懐，趙 正，道畑正岐，高増 潔，高橋 哲
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] WGM 共振を利用した微小球の直径計測(第7報) -共振波長の精密計測- (2017)
  • 著者名/発表者名: 儲 博懐，道畑正岐，林 晃平，高増 潔，高橋 哲
  • 学会等名: 2017年度精密工学会学術講演会春季大会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県）
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] WGM 共振を利用した微小球の直径計測(第8報) -有限要素法を用いたWGM結合解析- (2017)
  • 著者名/発表者名: 趙 正，儲 博懐，林 晃平，道畑正岐，高増 潔，高橋 哲
  • 学会等名: 2017年度精密工学会学術講演会春季大会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県）
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Calibration of refractive index in microsphere diameter measurement based on analysis of polarized whispering gallery mode (2016)
  • 著者名/発表者名: Bohuai Chu, Masaki Michihata, Kohei Hayashi, Kiyoshi Takamasu, Satoru Takahashi
  • 学会等名: Proc. International Symposium on Optomechatronic Technologies (ISOT2016)
  • 発表場所: 板橋市民会館（東京都）
  • 年月日: 2016-10-07
  • 国際学会
• [学会発表] Whispering gallery mode共振を用いたマイクロ球径計測 -偏光に着目した屈折率校正法の提案- (2016)
  • 著者名/発表者名: 道畑正岐，高増 潔，高橋 哲
  • 学会等名: 日本機械学会 2016 年度年次大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] WGM 共振を利用した微小球の直径計測(第 6 報) -近似式を用いた屈折率推定法の検討- (2016)
  • 著者名/発表者名: 儲 博懐，道畑正岐，林 晃平，高増 潔
  • 学会等名: 2016年度精密工学会学術講演会秋季大会
  • 発表場所: 茨城大学（茨城県）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] WGM共振を利用した微小球の直径計測(第5報) -光ファイバによるWGM励起の最適化- (2016)
  • 著者名/発表者名: 川嵜彬史，道畑正岐，高谷裕浩，水谷康弘
  • 学会等名: 2016年度精密工学会学術講演会春季大会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Accurate diameter measurement of microsphere based on analysis for polarization of whispering gallery mode resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Kawasaki, Masaki Michihata, Atsushi Adachi, Yasuhiro Takaya
  • 学会等名: 12th International symposium of measurement technology and intelligent instruments (ISMTII)
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] 超高精度 WGM 応用マイクロ球測定の新展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 道畑正岐，川嵜彬史，高谷裕浩
  • 学会等名: 2015年度精密工学会学術講演会秋季大会ユネスコ国際光年記念シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
  • 年月日: 2015-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of micro-sphere diameter based on whispering gallery mode (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Michihata, Akifumi Kawasaki, Adachi Atsushi, Yasuhiro Takaya
  • 学会等名: IMEKO XXI world congress
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会