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2011 年度 実績報告書

光コムを用いたカスケード型コヒーレントリンクによるサブ波長精度の絶対距離計の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360039
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

美濃島 薫  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究室付 (20358112)

研究分担者 稲場 肇  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (70356492)
安井 武史  徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70314408)
キーワード光源技術 / 計測工学 / 光コム / 超短パルスレーザー / ファイバレーザー
研究概要

まず、昨年度までに開発した高繰り返し・高強度のエルビウム添加モード同期ファイバレーザーにおいて、産総研保有の時間標準UTC(NMIJ)を周波数基準としてヨウ素安定化Nd:YAGレーザー(1064nm)の周波数計測を行って繰り返し周波数の安定度を評価し、1秒平均10^-12、1000秒平均10^-13を得た。また、ループフィルタの最適化などによってキャリアエンベロップオフセット周波数の制御帯域を500kHz程度まで向上し、残余位相雑音の低減により分周無しで堅牢な位相同期を実現した。
次に、2台のフェムト秒パルスレーザー間のタイミングを自在に操作可能なデュアル光波形シンセサイザを構築して基本特性を評価し、タイミングジッター300fs以下を実現した。これをテラヘルツ(THz)コム発生・検出用光源として利用し、THzコムを基準とした超精密THz分光法を実証した。
さらに、開発したデュアル光波形シンセサイザをtime-of-flight法を用いた距離計測に適用し、その有用性を評価した。2台の光コムの繰り返し周波数がわずかに異なるよう設定し、ポンプ・プローブ式相互相関測定法における高速時間遅延走査を実現し、距離計測の実時間化(測定レート10Hz)を達成した。その結果、数メートル先に置かれた測定対象の絶対距離を、200μm以下の誤差で計測することに成功した。
最後に、1台のモード同期ファイバレーザーによる光コムを用いて繰り返し周波数が異なる2種の光コムを発生することにより、開発したモードの相互コヒーレンスを利用した干渉位相信号のビートダウンによる距離測定手法を改良した。光コムのモードフィルタリング手法を高安定化し、残余周波数信号強度を低減化して位相信号のクロストークを低減化させた。その結果、測定光路長を変化させることによって、距離に依存した位相信号が高精度に取得できることを実証した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] 光コム:時間・空間・周波数の超精密ものさし2012

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 雑誌名

      第123回微小光学研究会予稿集

  • [雑誌論文] 光コムによる長さ計測2011

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 雑誌名

      第36回光学シンポジウム予稿集

  • [学会発表] 光コム:時間・空間・周波数の超精密ものさし2012

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 学会等名
      第123回微小光学研究会
    • 発表場所
      東海大学局輪キャンパス(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-01
  • [学会発表] モード同期ファイバレーザーの光コムを用いた精密長さ測定2012

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 学会等名
      PST-net特別講演会
    • 発表場所
      大田区産業プラザ(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-24
  • [学会発表] デュアル光コムを基準とした超精密テラヘルツ・シンセサイザーの開発2012

    • 著者名/発表者名
      安井武史
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第32回年次大会
    • 発表場所
      TKP仙台カンファレンスセンター(宮城県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-30
  • [学会発表] How to measure THz frequencies with high precision2011

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui
    • 学会等名
      The 4th Japan-Korea Joint workshop on THz Technology
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-19
  • [学会発表] フェムト秒光コムによる高精度距離計測技術の展開2011

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 学会等名
      フェムト秒光技術の展開
    • 発表場所
      産総研(茨城県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-22
  • [学会発表] 光コムによる長さ計測2011

    • 著者名/発表者名
      美濃島薫
    • 学会等名
      第36回光学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学生産研(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-07
  • [学会発表] High accuracy length metrology using fiber-based optical frequency comb2011

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Minoshima
    • 学会等名
      ISMTII 2011
    • 発表場所
      KAIST(Daejeon、韓国)(基調講演)
    • 年月日
      2011-06-29
  • [学会発表] Phase-slope measurement of tunable CW-THz radiation and application for distance measurement of optically rough object2011

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yasui
    • 学会等名
      CLEO : 2011
    • 発表場所
      ボルチモア国際会議場(メリーランド州、アメリカ)
    • 年月日
      2011-05-05
  • [学会発表] Two-color interferometry using frequency combs for high-accuracy self-correction of air refractive index2011

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Minoshima
    • 学会等名
      CLEO : 2011
    • 発表場所
      ボルチモア国際会議場(メリーランド州、アメリカ)
    • 年月日
      2011-05-04

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公開日: 2013-06-26  

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