超高感度光ファイバ干渉計三次元プロファイリング・システムの試作研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03555078
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110)
• 研究分担者: 尾崎 政男 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50194543) ; 荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (30134638)
• キーワード: 光センサ / 光ファイバ / 光ヘテロダイン / 光干渉計 / 表面粗さ

研究概要

本研究の目的は、試料の表面形状を超高精度、非破壊的、更に、自動的に測定することである。単一モ-ド光ファイバカップラにより干渉計を構成、機械走査装置により、試料を三次元に移動し、更に、デ-タ情報処理装置により、計測結果を自動的に出力し、0.3nmの深さ方向分解能、1μmの横方向分解能を持ち、実用的に十分な安定性を有する測定系を最終目標としている。
これに対して、本研究の目的とする光干渉方式は、光の微小位相変化を検出する原理を用いるものであるから、光の波長の数百分の一の距離変化、すなわち、1から0.1ナノメ-トルの超高精度を有する粗さ計測が可能になる。
光干渉を応用することによって、常圧下で(高真空を必要とせず)、単原子層に相当する、10分の1なのメ-トル台の感度が得られた。
光干渉系に光ファイバを応用しているので、高い安定度が得られることがわかった。
表面プロファイル計測システムについて理論的解析をおこなって、感度の限界を明きらかにした。光ファイバ干渉計を実験的に構成して、表面精度測定系を構築した。
また、ファイバ端面GRINレンズによる横方向分解能の向上について検討した。
また、ヘテロダインを応用した、差動型画像取り込みについて検討をくわえた。
次年度は、光ファイバ干渉計の安定化の向上、差動形ヘテロダインレ-ザ-顕微鏡の実用化、光ファイバ干渉計測システムの総合実験等をおこなう予定である。

研究成果

• [文献書誌] 尾崎 政男 藤井 陽一: "レ-ザ顕微鏡" 電子情報通信学会. 74. 503-505 (1991)
• [文献書誌] Y.JIN,Y.FUJII: "Highly Sensitive Fiber-optic Profiling System" International Conference on Optical Fibre Sensors. 24- (1991)
• [文献書誌] Yorgzhe.Jin,Hanzhang.Diug,Yoichi.Fujii: "First-order properties of radial gradient leuses with spherical ends" MOC'91 YOKOHAMA. 178-181 (1991)
• [文献書誌] 尾崎 政男 藤井 陽一: "2個の光電子増倍管を用いたヘテロダインレ-ザ顕微鏡" レ-ザ顕微鏡研究会第8回講演会. 42-47 (1991)
• [文献書誌] M.Ozaki,T.Kato,Y.Fujii: "Differential Heterodyne Laser Microscope" OITDA Second International Foum New Trends on Scanning Optical Microscopy. 9-13. 27- (1992)
• [文献書誌] 藤井 陽一,尾崎 政男: "レ-ザ顕微鏡" オプトロニクス. 1. 159-163 (1992)