| 研究概要 |
ナノ材料作製やバイオ技術などでは、試料位置決めステージの変位をナノ精度で測定する必要がある。しかし、現状のナノ精度変位計測は、測定範囲が最大でも100μm前後に制限される。本研究では、10ナノメートルの測定精度と10ミリメートルの測定範囲を兼ね備えた変位計測技術を開発することを当初の目標とした。目標達成に向けて、100GHz以上の周波数掃引をする光ミリ波光源の新たな開発、およびこの光ミリ波光源を申請者らが研究を進めてきた二光子吸収方式レーザ変位計測へ適用することを検討した。2年目までに、外部共振器型波長可変光源を2台利用した周波数可変光ミリ波発生の安定化を進め、10mmの短距離に対しても繰返し測定精度1/10,000を達成できた。
最終年度は、精度向上のための新たな観点として、受光素子における雑音除去と二光子電流の検出ダイナミックレンジの向上を中心に検討を進めた。本検討では、ロックインアンプを用いることで、一光子吸収による雑音信号を大幅に抑圧し、これまでは雑音に埋もれていた二光子電流が観測できるようになった。更に、このロックインアンプを用いた手法により、数10kmの長距離光ファイバでの破断点測定が行えることを新たに着想した。実際に実験を行い、従来法では雑音に埋もれて検出が困難な弱い信号光パワーの場合でも30km遠方の反射点を明瞭に検出できた。以上により、本手法が微小距離に対する微小変位と同時に、長距離測定への応用も可能なことが明らかになった。
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