| 研究課題/領域番号 |
22K14622
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 神戸市立工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
河合 孝太郎 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00816332)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 高ダイナミックレンジ光計測 / ダブルヘテロダイン干渉 / 光計測 / 偏光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、同軸でヘテロダイン干渉させた光波をさらに２光束に分離した後に軸外干渉させた４光束ダブルヘテロダイン干渉を用いて、厚さがサブ波長から数mmオーダーの広い範囲の測定対象の厚さを、１つの単一波長光源および１つの光学系を用いるのみで、非接触かつ高速に光学測定可能な新しい計測手法の確立を目的とする。
現状で提案されている様々な光計測手法においては、測定可能な厚さの範囲が限定されるた
めに、測定対象に応じた測定機器の使い分けが必要となる。本研究のように、薄膜から厚膜までの様々な測定対象の厚さを、１つの装置で測定可能な汎用的手法を確立することができれば、産業応用上、大きな意義がある。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、同軸でヘテロダイン干渉させて生成した振幅変調波をさらに２光束に分離した後に軸外干渉させた４光束ダブルヘテロダイン干渉を用いて、厚さが数十nmから数mmオーダー以上の広い範囲の測定対象の厚さを非接触かつ高速に測定可能な新しい光計測手法の確立を目的としている。
２年目となる2023年度は、基礎実験の実施によるダブルヘテロダイン干渉による提案手法の実験的実証と、本手法への付加価値の付与を目指して、1. 表面プロファイル測定手法の確立、2. 反射基板上に成膜された膜厚の測定手法の開発、3. 光学系小型化のためのダブルスリット回折光学系の導入、について理論検討を行った。これらの一部の成果は、各種国際学会および国内学会にて報告済みである。さらに上記の理論検討事項について、実験実証を行うための光学系形成等の準備を開始している。
実験実証については、本手法の特徴である振幅変調波の包絡線に起因した、格子周期がきわめて長い干渉強度分布を実験において検出できることが見出せた。これにより、光の波長に比べて極めて長い振幅変調波の包絡線の位相変化（測定対象サンプル透過時の光学距離）を基に、従来の２光束干渉による厚さ測定では計測できない厚いサンプルの厚さ測定が可能になることが期待され、本研究課題の達成が見込まれる。
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| 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
当初の予定通り、本研究課題で提案する光計測手法の理論実証は終了し、実験実証の段階に進んでいる。本手法の特徴である、振幅変調波の包絡線に起因した干渉強度分布を実験において検出することが可能になっており、次の段階として、実験での厚さ計測や精度検討を行う段階となっている。また、当初の本研究課題では予定していなかった本手法の応用展開（表面プロファイル測定、反射サンプル測定、測定光学系の小型化等）についても理論検討が進んでおり、概ね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の理論検討結果および昨年度に得られた基礎実験結果を基にして、最終年度では主に実験実証を重点的に進展させていく。実験的検討については、本手法の実証のために、サンプル測定実験ならびに測定精度の実験的検討、精度向上の方策等について研究を進めていく。
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