新素材の光学評価のためのコヒーレント検出法の研究

本研究は、不透明で散乱の強い場合のニューセラミックスや超高純度半導体などの新素材に適用して、その光学的情報を抽出するための基礎的な研究を行うことを第一の目的とした。さらに、本方法が本質的に持っている、2次元画像情報(分布測定)の検出も試み、その後測定点を空間的に移動して2次元的な散乱光強度情報を抽出した。まず、ヘテロダイン検出法に基づき、光周波数シフタによって僅かな周波数変移を与えられたコヒーレントなHe-Neレーザー光を用いて、散乱体からの散乱光を高感度に検出するシステムを確立し、さらに2次元的な試料内部の吸収等の分布計測を試みた。具体的にはマッハツェンダー型の干渉計の中に測定試料を配置し、その測方散乱光成分を光りヘテロダイン検出した。この信号は非常に弱いため、SN比が極めて小さく測定のダイナミックスレンジも小さくなった。そこで、平衡検出法を用いてダイナミックレンジを大幅に広げることができた。試料として、プラスチック消しゴムと、レーザー用のルビー結晶を用いた。その結果、初めて測方散乱光を光ヘテロダイン検出することに成功した。また、試料を2次元的に走査することにより、散乱光強度の2次元分布を捉えることに成功した。CCDカメラを用いた場合には表面からの散乱光が捉えられるのに対して、本方法では明らかに測方散乱光成分のみが測定されていることが認められ、新素材評価のための新しい方法としての有効性が確認された。

本研究は、不透明で散乱の強い場合のニューセラミックスや超高純度半導体などの新素材に適用して、その光学的情報を抽出するための基礎的な研究を行うことを第一の目的とした。さらに、本方法が本質的に持っている、2次元画像情報(分布測定)の検出も試み、その後測定点を空間的に移動して2次元的な散乱光強度情報を抽出した。まず、ヘテロダイン検出法に基づき、光周波数シフタによって僅かな周波数変移を与えられたコヒーレントなHe-Neレーザー光を用いて、散乱体からの散乱光を高感度に検出するシステムを確立し、さらに2次元的な試料内部の吸収等の分布計測を試みた。具体的にはマッハツェンダー型の干渉計の中に測定試料を配置し、その測方散乱光成分を光りヘテロダイン検出した。この信号は非常に弱いため、SN比が極めて小さく測定のダイナミックスレンジも小さくなった。そこで、平衡検出法を用いてダイナミックレンジを大幅に広げることができた。試料として、プラスチック消しゴムと、レーザー用のルビー結晶を用いた。その結果、初めて測方散乱光を光ヘテロダイン検出することに成功した。また、試料を2次元的に走査することにより、散乱光強度の2次元分布を捉えることに成功した。CCDカメラを用いた場合には表面からの散乱光が捉えられるのに対して、本方法では明らかに測方散乱光成分のみが測定されていることが認められ、新素材評価のための新しい方法としての有効性が確認された。