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2016 年度 実績報告書

正弦波周波数変調によるヨウ素安定化LDと超高分解能超高速干渉測長計の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K13844
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

明田川 正人  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10231854)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードレーザダイオード / 正弦波周波数変調 / 周波数安定性 / 変位計測 / ナノメートル / 高速測定
研究実績の概要

この研究はレーザダイオードLDの周波数安定化を正弦波周波数変調とヨウ素の飽和吸収を用いて行い、同時にこのLDを光源とする変位計測干渉計を構築し、干渉計ターゲットミラー変位を正弦波周波数変調の復調により決定するものである。以下の成果を得た。
(1)633nm帯外部共振器型レーザダイオードECLDに、正弦波周波数変調を加えヨウ素の飽和吸収線にECLDの中心周波数をロックした。測定時間100秒で、10の-11乗オーダの周波数安定性を得た。これを光源とする変位計測干渉計を構築した。リサージュダイアグラムによる変位計測法を用い光路差4~10メートルの範囲で、変位を測定不確かさ10nmで決定することが出来た。また、変調周波数を3MHzまで上げ、測定可能速度をおよそ1m/sまで向上させた。また、リサージュダイアグラムを用いずに、直接位相(すなわちターゲットミラー変位)を位相同期ループにより決定する手法を考案した。
(2)ECLDの正弦波周波数変調でなく、正弦波位相変調により、ECLDの中心周波数をヨウ素の飽和吸収線(633nm)に固定することに成功した。測定時間1000秒で、10の-11乗オーダの周波数安定性を得た。
(3)780nm帯の分布ブラッグ反射型レーザダイオード(DBR-LD)の周波数を正弦波状に変調しその中心周波数をルビジウムの飽和吸収線にロックした。サンプリング時間100秒でおおよそ10の-9から10の-10乗の周波数安定性を確認した。
以上より周波数安定性が良い光源と高分解能高速干渉測長計の構築の目処を得た。またこれを多色法化する目処も得た。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Accurate displacement-measuring interferometer with wide range using an I2 frequency-stabilized laser diode based on sinusoidal frequency modulation2016

    • 著者名/発表者名
      Thanh-Tung Vu, Masato Higuchi and Masato Aketagawa
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 27 ページ: 105201

    • DOI

      doi:10.1088/0957-0233/27/10/105201

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sinusoidal frequency modulation on laser diode for frequency stabilization and displacement measurement2016

    • 著者名/発表者名
      Vu, T.-T., Maeda, Y., Aketagawa, M.
    • 雑誌名

      Measurement: Journal of the International Measurement Confederation

      巻: 94 ページ: 927-933

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2015.12.021

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ルビジウム飽和吸収を用いた780nm帯DBR周波数安定化レーザの開発と変位計測への応用2017

    • 著者名/発表者名
      山本 巴・長谷川文唯・樋口雅人・Duong Quang Anh・Vu Thanh Tung・韋  冬・明田川正人
    • 学会等名
      精密工学会2017年春季大会
    • 発表場所
      慶應大学
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [学会発表] 正弦波周波数変調変位計測干渉計における直接位相検出法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      樋口雅人・浅野 仁・韋  冬・明田川正人
    • 学会等名
      精密工学会2017年春季大会
    • 発表場所
      慶應大学
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [学会発表] レーザダイオード正弦波周波数変調変位計測干渉計における強度変調の影響2017

    • 著者名/発表者名
      浅野 仁・樋口雅人・韋  冬・明田川正人
    • 学会等名
      精密工学会2017年春季大会
    • 発表場所
      慶應大学
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [学会発表] Frequency stabilized laser diode to saturated absorption of 127I2 molecule at 633nm based on phase modulation for displacement measurement2017

    • 著者名/発表者名
      DUONG Quang Anh・長谷川文唯・明田川正人
    • 学会等名
      精密工学会2017年春季大会
    • 発表場所
      慶應大学
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13

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公開日: 2018-01-16  

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