| 研究課題/領域番号 |
22K18747
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
道畑 正岐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
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| 研究分担者 |
高橋 哲 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30283724)
門屋 祥太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| キーワード | 細径光ファイバー / Mie散乱 / 近接場 / インプロセス計測 |
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| 研究実績の概要 |
マイクロ・サブマイクロファイバーは様々な分野で用いられており、マイクロ/サブマイクロファイバーの品質管理は、今後、さらに重要になることが考えられる。中でも、直径は最も基本的で重要なパラメータの一つであるその直径は、100ナノメートルから数10マイクロメートルに及ぶ。しかし、その光ファイバの要求を満たす計測手法は存在しない。そこで、本研究では、その場直径計測する新規光学計測原理を提案する。Mie散乱理論を基にした従来の光学計測手法は、光ファイバの直径が光波長以下になると、直径推定は困難となる(計測限界はφ700 nm程度)。我々はこの限界の突破に挑戦する新規計測原理を提案する。2方向から光を照射する定在波照明は、照明光が空間的強度分布を持ち、光強度ゼロの破壊的干渉位置には 散乱光は発生しない。つまり、照明光強度分布を掛け合わせた散乱光強度分布が得られるため、φ700 nm以下でも、直径変化に対する散乱光強度分布の変化が得られ、高精度計測できる。具体的には、定在波の位相によって、強度の谷の角度位置がずれるが、前方散乱光と後方散乱光の強度分布は変化しない。強度の谷の位置のシフト傾向は、ファイバー径に敏感に依存する。従って、強度の谷の位置ずれを測定することで、ファイバ径を求めることができる。
本研究で得られた成果をまとめる。
(1) 定在波の空間位相を積極的に制御することで、散乱光強度分布が変化した
(2) その変化傾向の解析から、直径約500 nmの光ファイバの直径を30nmのばらつきで測定することができた
(3) 測定された直径は、SEMによる測定値とよく一致した
これらの結果から、本手法の精度は数十ナノメートルであることが検証された。
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