The Fundamentals of Engineered Surface Metrology based on Quantum Effect of Photon Scattering

基于光子散射量子效应的工程表面计量学基础

基本信息

批准号：
21K18159
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は，機能を発現する幾何学的構造のエンジニアード・サーフェス・メトロロジー基盤を確立するため，ナノ表面トポグラフィによる光子散乱の根源的な機序を解明し，スケール階層に適応する光子と物質の相互作用に基づく新たな光子散乱表面計測原理の学理構築を目的としている．本年度は，３次元量子的ゴーストイメージング（3D-QEPGI）を実現し，さらに光スピンホール効果による表面トポグラフィ計測原理を確立するため，ナノ表面トポグラフィによる光子散乱計測の基礎実験，QEP-GI光学系の改良と高解像度QEP-GIの測定実験，光スピンホール効果による表面幾何学構造計測に注力し，つぎの研究成果を得た．[1]:光子散乱表面計測原理の学理構築において基準となる計測原理の確立が重要である．そこで，長さの国家基準である光周波数コムを用いた光逆散乱計測法によるマイクロ-ナノ表面トポグラフィ計測の高精度化と測定範囲拡張に取り組んだ．白色レーザの散乱光分光計測によって矩形溝の表面トポグラフィを数100nmの誤差で測定可能であることを示した．さらに，サブナノメートル表面粗さによる光子散乱特性の基礎解析を進めるため，ブリュースタ入射による光子散乱測定光学系を構築し光子散乱分布計測技術を確立した．[2]: Type-ii 位相整合BBOを用いた自発パラメトリック下方変換（SPDC）による量子もつれ光子源を改良し，QEP-GI顕微鏡の基本原理の検証および超高解像計測実験を遂行した．空間周波数が既知の被撮影物体を用いたイメージングによってQEP-GIの空間分解能を明らかにした．[3]:光スピンホール効果（SHEL）の弱測定に基づく測定光学系および量子的偏光解析法によるナノ表面トポグラフィ測定アルゴリズムを構築した．オプティカルフラット表面の測定実験によって大面積の表面粗さ分布を高速に測定できる可能性を示した．

这项研究旨在为表达功能的几何结构建立一个工程的表面计量基础，并通过纳米表面的形象阐明光子散射的基本机制，并根据光子和物质的相互作用和物质的相互作用来构建光子散射表面测量的新原理理论。在今年，为了实现三维量子幽灵成像（3D-QEPGI），并使用光学旋转效果建立了表面地形测量的原理，我们专注于基本实验，使用纳米 - 曲线图，使用QEP-GI-GI-GI-GI-GI-GISURECTION的纳米 - 曲线图进行光子散射测量，并进行QEP-GI-GIERECTION，QUI-GI-GISREENTER sTERICTION STERICTION效果，并获得以下研究结果。 [1]：在构建光子散射表面测量原理时，确定测量原理作为参考很重要。因此，我们努力使用光频率梳子（一种全国长度标准）使用光逆散射测量来提高微纳米表面形貌的测量范围。白色激光器的散射光谱表明，矩形凹槽的表面形貌可以用几百nm的误差来测量。此外，为了继续对由于亚纳米表面粗糙度引起的光子散射特性的基本分析，我们已经构建了一个光学系统，用于测量Brewster事件和已建立的光子散射分布测量技术的光子散射。 [2]：II型使用相位匹配BBO通过自发参数下调（SPDC）改进了量子纠缠的光子源，并验证了QEP-GI显微镜的基本原理并进行了超高分辨率测量实验。 QEP-GI的空间分辨率是通过使用以已知空间频率拍摄的对象进行成像来揭示的。 [3]：我们使用基于光学旋转效果（SHEL）和量子椭圆测量的弱测量的测量光学系统构建了纳米表面的地形测量算法。测量光学平面表面的实验表明，可以在高速下测量大面积表面粗糙度分布的可能性。