光ファイバトラッピングプローブを用いたマイクロ部品の3次元形状評価方法の開発

マイクロ加工技術の発達に伴いその製作が可能になったマイクロ部品の精度をnmのオーダで測定可能なナノ3次元座標測定器のプローブとして、単一光ファイバの先端に光捕捉したマイクロ球を利用する光ファイバトラッピングプローブを提案した。光ファイバトラッピングを利用することにより従来の測定器では困難であった急斜面や高アスペクト比構造を持つマイクロ部品の形状評価が可能であることが本手法の特徴である。本研究では光ファイバトラッピングプローブの精度向上を目標としてテーパ型光ファイバの先端形状の最適設計を行った。本手法で使用する光ファイバの先端からは、マイクロ球をトラッピングするためのレーザ光の射出および、プローブ信号として利用する反射光の再入射が行われるので、十分なトラッピング力を生成することと同時に、信号光の強度を向上させることで、プローブ球のタッチ感度を向上させ、光ファイバトラッピングプローブの精度を向上することができると考えられる。そこで、今年度は光ファイバ先端近傍の微小領域をFDTD方法を用いて解析するシミュレータと光ファイバ先端から射出した光が測定物表面から反射し、光ファイバ先端に再入射すると言った広い領域を解析する光線追跡シミュレータをそれぞれ独立で構築し、光ファイバトラッピングプローブのトラッピング力及び信号光の解析を行った。来年度はそれぞれ独立で構築されているシミュレータの性能を改善し、両シミュレータを統合する。また、解析結果を実験的に検証する予定である。

マイクロ加工技術の発達に伴いその製作が可能になったマイクロ部品の精度をnmのオーダで測定可能なナノ3次元座標測定器のプローブとして、単一光ファイバの先端に光捕捉したマイクロ球を利用する光ファイバトラッピングプローブを提案した。光ファイバトラッピングを利用することにより従来の測定器では困難であった急斜面や高アスペクト比構造を持つマイクロ部品の形状評価が可能であることが本手法の特徴である。本研究では光ファイバトラッピングプローブの精度向上を目標としてテーパ型光ファイバの先端形状の最適設計を行った。本手法で使用する光ファイバの先端からは、マイクロ球をトラッピングするためのレーザ光の射出および、プローブ信号として利用する反射光の再入射が行われるので、十分なトラッピング力を生成することと同時に、信号光の強度を向上させることで、プローブ球のタッチ感度を向上させ、光ファイバトラッピングプローブの精度を向上することができると考えられる。そこで、今年度は光ファイバ先端近傍の微小領域をFDTD方法を用いて解析するシミュレータと光ファイバ先端から射出した光が測定物表面から反射し、光ファイバ先端に再入射すると言った広い領域を解析する光線追跡シミュレータをそれぞれ独立で構築し、光ファイバトラッピングプローブのトラッピング力及び信号光の解析を行った。来年度はそれぞれ独立で構築されているシミュレータの性能を改善し、両シミュレータを統合する。また、解析結果を実験的に検証する予定である。