| 研究課題/領域番号 |
22K18747
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
高橋 哲 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30283724)
門屋 祥太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | ナノファイバー / マイクロファイバー / 干渉照明 / テーパ光ファイバー / 細径光ファイバー / Mie散乱 / 近接場 / インプロセス計測 / 光ファイバ / 直径計測 / 細径ファイバー / 定在波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、光学手法による次世代極細光ファイバ (直径100 nmから数μm)の直径を10 nm以下の精度で“その場”計測する新規原理を提案し、その計測原理の実験検証および精度評価を目的とする。Mie散乱理論を基にした従来の光学計測手法は、光ファイバの直径が光波長以下になると、直径推定は難しい。我々はこの限界の突破に挑戦する。2方向から光を照射する定在波照明は、照明光が空間的強度分布を持ち、光強度ゼロの破壊的干渉位置には散乱光は発生しない。つまり、照明光強度分布を掛け合わせた散乱光強度分布が得られるため、φ700nm以下でも、直径変化に対する散乱光強度分布の変化が得られ、高精度計測できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、サブマイクロメートルファイバの直径を、対向伝搬ビームによって形成される定在波照明を用いて評価する新しい光計測技術を提案した。定在波の空間位相を積極的に制御することで、散乱光強度分布が変化した。その変化傾向の解析から、直径約500 nmの光ファイバの直径を30nmのばらつきで測定することができた。測定された直径は、SEMによる測定値とよく一致した。これらの結果から、本手法の精度は数十ナノメートルであることが検証された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、その場直径計測する新規光学計測原理を提案し、その原理を確認することで、本手法の有効性を示した。Mie散乱理論を基にした従来の光学計測手法は、光ファイバの直径が光波長以下になると、直径推定は困難となる(計測限界はφ700 nm程度)。我々はこの限界の突破に挑戦する新規計測原理を提案する。2方向から光を照射する定在波照明は、照明光が空間的強度分布を持ち、光強度ゼロの破壊的干渉位置には 散乱光は発生しない。つまり、照明光強度分布を掛け合わせた散乱光強度分布が得られるため、φ700 nm以下でも、直径変化に対する散乱光強度分布の変化が得られ、高精度計測できた。
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