非球面ミラー光学系の開発と開発環境の整備

本研究の目的:物性研究所の研究室が要求する実験装置の開発を通して、工作室と研究室の設計・加工技術の共有化をはかり、独創的な実験装置開発環境の場を整備することにある。今年度主要なテーマは、非球面ミラー光学系を利用したテラヘルツ(THz)領域の光学実験装置用(反射型)の放物面ミラーの製作である。最重要課題は、サブμmの面精度を出すための切削・研磨技術の開発である。研究概要:日立精機のNC旋盤TS15を使い切削・研磨を行った。ミラーの材料は、アルミ合金A5056,ANB79を使った。切削バイトは、仕上げ用にダイヤモンドバイトを使用した。研磨用として、ローターをNC旋盤に取り付けた。研磨用バフは、アルミナの研磨剤を配合したものを使用した。放物面ミラーの半径は100mmである(軸上焦点距離101.6mm)。切削時にバイト先端部の振動、キリコが原因でスジ目を形成した。これが面精度に影響したため、切削条件の最適化を行ったところ、周速300mm/min(1μm/rev)、切り込み量50μm未満であった。また、振動を最小限に抑えるため、フォルダの突き出し部分を45mm以下(太さは25mm×25mm)とした。研磨時にヤケによりミラー面が黒くにごったので、洗油にて冷却しながら行ったところ鏡面研磨が可能となった。研磨条件は、周速100mm/min(12.5μm/rev)、ローター回転数14400回転であった。研究結果:仕上げ加工を数回行った後、半導体レーザー(550nm〜670nm)にてミラー面に照射したところ回折現象が確認された。研磨を数百回行った後同様に確認したところ回折現象は見られなかった。ビームエキスパンダーにて拡大したHe-Neレーザー光をミラーに入射、集光させたところ、ビームスポットサイズは、THz領域に十分利用可能な大きさであった。本研究でサブμmの面精度の切削・研磨技術を確立した。

本研究の目的:物性研究所の研究室が要求する実験装置の開発を通して、工作室と研究室の設計・加工技術の共有化をはかり、独創的な実験装置開発環境の場を整備することにある。今年度主要なテーマは、非球面ミラー光学系を利用したテラヘルツ(THz)領域の光学実験装置用(反射型)の放物面ミラーの製作である。最重要課題は、サブμmの面精度を出すための切削・研磨技術の開発である。研究概要:日立精機のNC旋盤TS15を使い切削・研磨を行った。ミラーの材料は、アルミ合金A5056,ANB79を使った。切削バイトは、仕上げ用にダイヤモンドバイトを使用した。研磨用として、ローターをNC旋盤に取り付けた。研磨用バフは、アルミナの研磨剤を配合したものを使用した。放物面ミラーの半径は100mmである(軸上焦点距離101.6mm)。切削時にバイト先端部の振動、キリコが原因でスジ目を形成した。これが面精度に影響したため、切削条件の最適化を行ったところ、周速300mm/min(1μm/rev)、切り込み量50μm未満であった。また、振動を最小限に抑えるため、フォルダの突き出し部分を45mm以下(太さは25mm×25mm)とした。研磨時にヤケによりミラー面が黒くにごったので、洗油にて冷却しながら行ったところ鏡面研磨が可能となった。研磨条件は、周速100mm/min(12.5μm/rev)、ローター回転数14400回転であった。研究結果:仕上げ加工を数回行った後、半導体レーザー(550nm〜670nm)にてミラー面に照射したところ回折現象が確認された。研磨を数百回行った後同様に確認したところ回折現象は見られなかった。ビームエキスパンダーにて拡大したHe-Neレーザー光をミラーに入射、集光させたところ、ビームスポットサイズは、THz領域に十分利用可能な大きさであった。本研究でサブμmの面精度の切削・研磨技術を確立した。