• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2023 年度 実績報告書

光コム次元変換光学とその場自律校正法の創出によるサブアトム級3次元超精密計測

研究課題

研究課題/領域番号 20H00211
研究機関東北大学

研究代表者

高 偉  東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)

研究分担者 清水 裕樹  北海道大学, 工学研究院, 教授 (70606384)
松隈 啓  東北大学, 工学研究科, 准教授 (90728370)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード精密計測 / 精度 / 分解能 / 超短パルスレーザ / 光周波数コム / 変位 / 形状 / 位置決め
研究実績の概要

計画最終年度となる令和5年度は,昨年度構築したZ位置コムの低ノイズ化を行うことによって,検出分解能の向上を図った.またZ位置コム光学系で応答スペクトルの空間フィルタとして用いていたシングルモードファイバを非線形光学結晶に置き換えることで,新たに対象Z位置を非線形光学発生現象である第二高調波発生により取得可能な原理検証実験を行った.本提案光が鵜系により,Z位置に加えて,対象物チルト角を同時に取得可能な光学系を提案し,対象物表面形状に対してロバスト性を確保した計測の実現可能性を示した.
また,前年度に構築を行った絶対位置2軸不等ピッチ絶対グリット製作システムで作製を行った2軸不等ピッチグリットの絶対位置読み取り光学系であるXY位置コム光学系において,捕捉した光スペクトルから得られる絶対位置分解能より小さい変位を干渉信号の内挿処理信号処理アルゴリズムから得る際に対象の移動方向が判別困難であった問題を解決するために,差動型ファイバ干渉受光光学系から差動型空間干渉受光光学系へ変更を行った.本光学系変更により,干渉信号位相が半波長分ずれた2つの干渉信号を取得することが可能となり,この2つの干渉信号強度を逆正接変換することで対象物の移動方向を識別可能な高分解能絶対位置が取得可能であることを確認した.
最後にさらに,GPS同期ルビジウム周波数基準器経由で時間標準にリンクして光コム光源とこれを光源に用いたZ位置コムとXY位置コムを組み合わせたXYZ位置コムを実現するために,その性能を分解能,安定性,非線形誤差,不確かさなどの観点から評価した.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Design of an Optical Head with Two Phase-Shifted Interference Signals for Direction Detection of Small Displacement in an Absolute Surface Encoder2024

    • 著者名/発表者名
      Sato Ryo、Liu Tao、Maehara Satoru、Okimura Ryota、Matsukuma Hiraku、Gao Wei
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 18 ページ: 249~256

    • DOI

      10.20965/ijat.2024.p0249

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced Data-Processing Algorithms for Dispersive Interferometry Using a Femtosecond Laser2024

    • 著者名/発表者名
      Liu Tao、Matsukuma Hiraku、Suzuki Amane、Sato Ryo、Gao Wei
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 24 ページ: 370~370

    • DOI

      10.3390/s24020370

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On-Machine Calibration of Pitch Deviations of a Linear Scale Grating by Using a Differential Angle Sensor2024

    • 著者名/発表者名
      Wu Jiucheng、Hong Yifang、Shin Dong Wook、Sato Ryo、Quan Lue、Matsukuma Hiraku、Gao Wei
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 18 ページ: 4~10

    • DOI

      10.20965/ijat.2024.p0004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved peak-to-peak method for cavity length measurement of a Fabry-Perot etalon using a mode-locked femtosecond laser2023

    • 著者名/発表者名
      Shin Dong Wook、Matsukuma Hiraku、Sato Ryo、Manske Eberhard、Gao Wei
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 ページ: 25797~25797

    • DOI

      10.1364/OE.493507

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Angle Measurement Based on Second Harmonic Generation Using Artificial Neural Network2023

    • 著者名/発表者名
      Li Kuangyi、Zhang Zhiyang、Lin Jiahui、Sato Ryo、Matsukuma Hiraku、Gao Wei
    • 雑誌名

      Nanomanufacturing and Metrology

      巻: 6 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1007/s41871-023-00206-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Signal Processing and Artificial Intelligence for Dual-Detection Confocal Probes2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Ryo、Li Xinghui、Fischer Andreas、Chen Liang-Chia、Chen Chong、Shimomura Rintaro、Gao Wei
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing

      巻: 25 ページ: 199~223

    • DOI

      10.1007/s12541-023-00842-3

  • [雑誌論文] Improved Algorithms of Data Processing for Dispersive Interferometry Using a Femtosecond Laser2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Tao、Wu Jiucheng、Suzuki Amane、Sato Ryo、Matsukuma Hiraku、Gao Wei
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 ページ: 4953~4953

    • DOI

      10.3390/s23104953

  • [学会発表] Investigation of angle measurement based on confocal probe employing second harmonic generation2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Sato, Yuki Shimiz, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] The application of neural network for angle measurement based on second harmonic generation2023

    • 著者名/発表者名
      Zhiyang Zhang, Kuangyi Li, Jiahui Lin, Ryo Sato, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Absolute distance measurement based on Radio-frequency Interferometer using the method of Excess Fraction2023

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Jiucheng Wu, Ryo Sato, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Surface Encoder with an Improved Z-range and Reduced Crosstalk Errors2023

    • 著者名/発表者名
      Yifan Hong, Yuki Shimizu, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
    • 学会等名
      15th International Symposium of Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical analysis on gauge block length measurement by a modulated synthetic wavelength method2023

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Jiucheng Wu, Ryo Sato, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
    • 学会等名
      15th International Symposium of Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2023)
  • [学会発表] Holographic lithography of scale gratings for ultra-precision positioning2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao
    • 学会等名
      The Third International Conference on Free-form Optics and Application technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On-machine measurement technologies for ultraprecision machining2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao
    • 学会等名
      The CHINA-JAPAN International Conference on Ultra-Precision Machining Process (CJUMP2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-axis measurement by using diffraction gratings2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Optical Imaging and Measurement (ICOIM 2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement Technologies for ACSM2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Gao
    • 学会等名
      The 20th International Manufacturing Conference in China (IMCC 2023 )
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi