高速時分割変調を用いた2波長型半導体レーザ干渉計に関する研究

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単一の半導体レーザを用いる時分割2波長型干渉計の測定精度を向上させるため、注入電流の切り替え周期を短くした高速時分割変調方式、フィードバック制御による外乱除去および実時間信号処理方式について検討し、以下の結果が得られた。1.半導体レーザの発振波長をステップ的に高速に切り替えた場合、すなわち高速時分割変調した場合、半導体レーザの応答が遅く、正確な位相変調が得られないことがわかった。この点について、アリゾナ大学のJ.E.Greivenkamp博士と相談した結果、発振波長の切り替えをステップ的にではなく正弦波的に行う方式が有効ではないかとの結論に達した。今後この方式について、詳しく検討していく予定である。2.時分割変調によって得られる干渉信号と、通常の干渉信号とを比較したところ、高速時分割変調では、波長変調効率が著しく低下することがわかった。この対策として、高速時分割変調下での波長変調効率の評価方法を提案し、その有効性を実験的に明らかにした。3.時分割変調によって得られた不連続な干渉信号を連続化するための信号処理方式を検討し、連続化に伴う誤差解析を行った。その結果、実時間処理を行うためには、電子回路を用いたサンプル・ホールド処理が有効であることを示した。また、距離測定は、各波長に対応した干渉信号間の位相差に比例するため、連続化に伴う誤差はほとんど無視できることがわかった。4.時分割変調により、同時に得られた2つの干渉信号から、被検面の位相を求めるための信号処理方式を理論、回路方式の両面から検討した。その結果、自己相関関数を用いる方法が簡単で、実時間処理にも向いていることがわかった。5.測定に当たっては、フィードバックによる外乱の除去を行い、測定精度向上が図れることを確認した。