2002 Fiscal Year Annual Research Report

イメージセンサの二光子吸収を利用した光計測技術とその応用

Research Project

Project/Area Number	14350032
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	黒川隆志東京農工大学, 工学部, 教授 (40302913)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中洋介東京農工大学, 工学部, 講師 (20283343) 津田裕之慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90327677) 武田光夫電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00114926)
Keywords	二光子吸収 / 形状計測 / 光マイクロ波
Research Abstract	シリコン受光素子はバンドギャップが広いため、通常、近赤外光に対して感度がない。しかし、高強度の入射光に対しては、二光子吸収過程によりキャリアが生成され、入射光強度の二乗に比例した光電流が出力される。この二乗特性を利用すると、2つの光マイクロ波間の強度相関を受光素子のみで測定することができる。本研究では、シリコンイメージセンサの二光子吸収を利用し、通常の干渉計測では得られない数mm〜数10m以上の広ダイナミックレンジをもつ形状計測の実現を目標とした。本年度は形状計測の基礎検討として、光ファイバ干渉計により2つの光マイクロ波間に光路長差を設け、シリコンAPDの二光子吸収応答から光ファイバ長差を測定し、特性を評価した。ここでは、特に、キャリア光の干渉による雑音を除くため、偏波維持光ファイバを用いるとともに、異なる光ファイバを伝搬してきた光マイクロ波の偏波が受光面上で直交するよう、合波に際し、一方の光ファイバの偏波軸を他方に対し、90度回転させた。実験の結果、1mおよび2mの光路長差を3×10^<-5>の測定精度で測定できた。一方、高強度の入射光により受光素子温度が上昇すると、熱雑音等の影響により、出力の二乗特性が劣化する。そこで、測定精度向上の観点から、受光素子の温度と二光子吸収特性の関係について検討を行った。受光素子の冷却温度制御により、比較的低い入射光強度や、温度制御を行わない場合には光電流出力が飽和するような比較的高い入射光強度に対しても二乗特性が観測されることが確認できた。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] Y.Tanaka, P.G.Chua, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Nganuma, M.Takeda: "Reflectometry based on two-photon absorption of a silicon avalanche photodiode"Proc.15th International Cof.on Optical Fiber Sensors. vol.15. 577-580 (2002)
[Publications] Y.Tanaka, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Naganuma: "Profilometry using two-photon absorption of silicon avalanche photodiode (Invited Paper)"Proc.SPIE Advanced Materials and Devices for Sensing and Imaging. vol.4919. 102-109 (2002)
[Publications] N.Sako, Y.Tanaka, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Naganuma: "Distance measurement using intensity correlation of orthogonally polarized optical microwaves"Proc.3rd International Conference on Optics-photonics design and fabrication (ODF). vol.3. 71-72 (2002)
[Publications] Y.Tanaka, N.Sako, T.Kuorkawa, H.Tsuda, M.Takeda: "Profilometry based on two-photon absorption in a silicon avalanche photodiode"Optics Letters. vol.28,no.6. 402-404 (2003)
[Publications] 田中, 黒川: "Siイメージセンサの二光子吸収感度"応用物理学会秋季学術講演予稿集. 秋63号. 25a-ZN-8 (2002)
[Publications] 酒匂, 田中, 黒川, 津田, 永沼: "直交偏波の強度相関による距離測定法"応用物理学会秋季学術講演予稿集. 秋63号. 25a-ZN-9 (2002)
[Publications] 酒匂, 田中, 黒川: "二光子吸収特性の温度依存性と距離計測への応用"Optics Japan 2002 講演予稿集. 2002年度号. 22-23 (2002)
[Publications] 井本, 酒匂, 田中, 黒川: "Si-APDによる二光子吸収特性の温度依存性"応用物理学会春季講演予稿集. 春50号. 29p-YS-13 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

イメージセンサの二光子吸収を利用した光計測技術とその応用

Principal Investigator

黒川 隆志 東京農工大学, 工学部, 教授 (40302913)

Research Products

[Publications] Y.Tanaka, P.G.Chua, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Nganuma, M.Takeda: "Reflectometry based on two-photon absorption of a silicon avalanche photodiode"Proc.15th International Cof.on Optical Fiber Sensors. vol.15. 577-580 (2002)

[Publications] Y.Tanaka, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Naganuma: "Profilometry using two-photon absorption of silicon avalanche photodiode (Invited Paper)"Proc.SPIE Advanced Materials and Devices for Sensing and Imaging. vol.4919. 102-109 (2002)

[Publications] N.Sako, Y.Tanaka, T.Kurokawa, H.Tsuda, M.Naganuma: "Distance measurement using intensity correlation of orthogonally polarized optical microwaves"Proc.3rd International Conference on Optics-photonics design and fabrication (ODF). vol.3. 71-72 (2002)

[Publications] Y.Tanaka, N.Sako, T.Kuorkawa, H.Tsuda, M.Takeda: "Profilometry based on two-photon absorption in a silicon avalanche photodiode"Optics Letters. vol.28,no.6. 402-404 (2003)

[Publications] 田中, 黒川: "Siイメージセンサの二光子吸収感度"応用物理学会秋季学術講演予稿集. 秋63号. 25a-ZN-8 (2002)

[Publications] 酒匂, 田中, 黒川, 津田, 永沼: "直交偏波の強度相関による距離測定法"応用物理学会秋季学術講演予稿集. 秋63号. 25a-ZN-9 (2002)

[Publications] 酒匂, 田中, 黒川: "二光子吸収特性の温度依存性と距離計測への応用"Optics Japan 2002 講演予稿集. 2002年度号. 22-23 (2002)

[Publications] 井本, 酒匂, 田中, 黒川: "Si-APDによる二光子吸収特性の温度依存性"応用物理学会春季講演予稿集. 春50号. 29p-YS-13 (2003)

黒川隆志東京農工大学, 工学部, 教授 (40302913)