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

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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．