光双安定効果を利用した非線型光センサに関する研究

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光センシング技術は, 非接触, 高速, 高精度な計測手段として多くの分野で実用化されつつある. しかし, センシング技術の基本は線型現象にもとづくものが多く, 非線型光学現象の利用の試みはほとんどいない. 本研究の目的は, この光非線型現象を光センシング技術に導入することにより, 従来の線型光センシング技術を陵駕する新しいタイプの光センサを開発することにある.研究の第一歩として, 光双安定効果を利用した光センサ(特に高感度微小距離センサ)の開発に関する基礎研究を行なった. 光双安定素子がきわめてわずかの入力光変化に対して特異な非線型応答(微分利得特性など)をすることに注目して, これを検出系に利用した光干渉センサを開発することを目的に実験を行なった. 光双安定干渉センサでは, 干渉計で得られる位相情報を光双安定系に入力し干渉計へ帰還するもので, 従来の光双安定現象が強度の入力に対して作用するのと大きく異なる.本研究においては, まず半導体レーザと光検出器を用いて, 光・電子ハイブリッド型の光双安定素子を試作する. 次に, 周波数安定化レーザを光源とした干渉計の出力光信号の一部を試作した光双安定系に入力し, その出力を干渉計の参照鏡用の信号にフィードバックする. この光学系で光双安定型干渉センサを構成した.以上の基礎実験結果をふまえて, 微小距離センサを試作し, 実用上の問題点を検討した. また, 並列計測化, 多点計測化への可能性を深り, 各種インテリジェントセンサの検討もあわせて行なった.