| 研究課題/領域番号 |
20H02040
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
|
|---|
| 研究分担者 |
高橋 哲 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30283724)
門屋 祥太郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (60880234)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
|
|---|
| キーワード | Whispering gallery mode / 光共振 / ビート周波数 / WGM共振 / 球体 / 屈折率 / 自律校正 / Goos-Haenchenシフト / 偏光 / 近接場 / SNOM / 有限要素解析 / 近接場プローブ / 定在波 / テーパ光ファイバ |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
質量の基準となる高精度な計測原理を構築するため、直径94 mmから94 μmのシリコン球の計測が求められている。本研究では、球の中を周回共振する光の伝搬形態であるWGMという光学現象を用いて計測する原理を提案している。球の円周長を測定し、そこからシリコン球の直径を計測する。円周長は共振する光波長の倍数で正確に求められる。この倍数を正確に求めること、球の屈折率を測定することで、超高精度なシリコン球の計測原理確立を目指す。
|
| 研究実績の概要 |
本研究の最終目的は、直径94 mmから94 μmのシリコン単結晶球体の直径を10のマイナス6乗の不確かさで計測する技術の確立であり、その実現のため、本年度は球体屈折率の自律的補正法による屈折率測定手法の確立を目指し研究を行なった。
屈折率について、波長分散と屈折率絶対値に分けて考え、その補正についての検討を行った。波長分散はWGMによって共振する光周波数の間隔が一定になることを利用し、その間隔のばらつきがすなわち屈折率の分散によるものであると仮定した上で、補正をおこの合う方法を提案した。また、絶対値については、離れた2つの角度モード番号（すなわち異なる波長）での屈折率の差を利用することで、保定する手法を提案した。
結果として、波長分散は10の－6乗程度のオーダまで補正が可能であることが示唆された。また、屈折率の絶対値については、共振波長の測定精度が0.01 pm程度まで保証できるのであれば、直径数nmレベルの正確さで補正できることがわかった。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
球の屈折率補正方法について提案し、性能について、解析的にまた実験的に補正が可能であることが明らかであった。一方で、今後更なる高精度化を図るためには、共振波長をより高い精度で測定する必要があることも示され、今後の計測システム開発に向けて大きな指針を得ることができた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまでは概ね200 μm程度の球体に対して、モード推定の正確さ評価や屈折率補正法についての検討を行うなど、計測の正確さに対するアプローチを行ってきた。今後は、この手法をさまざまなサイズの球体への対応を行うため、定在波型のWGMやビート信号を用いた新しい計測手法について、新たに手法を提案し、その手法の原理検証を行なっていく。
|
