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本研究の最終目的は、直径94 mmから94 μmのシリコン単結晶球体の直径を10のマイナス6乗の不確かさで計測する技術の確立であり、その実現のため、本年度は球体屈折率の自律的補正法による屈折率測定手法の確立を目指し研究を行なった。
本年は、自律的補正に必須となるモード番号推定に関する研究を行なった。モード番号を推定するためには、励起されたWGMの伝搬定数を把握することが非常に重要である。励起されるWGMの伝搬定数は当然、入射光に依存する。そこでWGMを励起するために用いる細径の光ファイバーの直径を計測し、伝搬定数を求めるシステムの構築を行なった。具体的には、光ファイバー外部に形成される電磁場のピッチを測定することで伝搬定数が推定可能である。その電場分布を近接場プローブによりセンシングし、ピッチは近接場プローブの移動量を光学変位計で計測することで行なった。そのピッチを細径の光ファイバーの条件より理論的に導出した分散方程式を用いて直径に変換することができる。実際に測定を行った結果、直径500 nm程度の光ファイバーの直径を数十nmの精度で計測可能であり、これによって、十分伝搬定数を推定可能であることを確認した。これを用いてモードを推定した結果、妥当な値を得ることができ、本手法を発展させることでWGMを用いた直径推定における測定不確かさを定量的に評価できる可能性があることを示すことができた。
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