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光周波数コムの次元変換で実現する次世代XYZ3軸「絶対」位置極高精度計測への挑戦

通过光学频率梳的尺寸转换实现下一代XYZ 3轴“绝对”位置的极高精度测量的挑战

基本信息

批准号：
22KJ0173
负责人：
佐藤遼
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，不等ピッチ2軸格子の分光次元変換作用をもとに，光コムからXY2軸位置コムを創出し，これまでに構築しているZ位置コムと融合することで，従来は困難であった国家標準に直結した形態で信頼性が保証された極高精度多軸「絶対」位置検出を実現することが本研究の目的である．まず，XY位置コムとの融合に向け，これまでに開発しているZ絶対位置コム光学系に対してレーザオートコリメーション法の原理を新たに導入し，測定面傾斜角に影響を受けないZ位置計測の実現を検討する．その後，「不等ピッチ」2軸格子の分光作用により計測点のXY軸絶対位置情報を±1次反射回折光デジタル光周波数に次元変換し差動検出するとともに，±1次光で生成する光干渉信号を用いてXY2軸絶対位置を極高感度検出する，XY絶対位置コム光学系を構築する．最後に，上記2つの光学系を組み合わせてXYZ3軸「絶対」位置コムを構築し，その性能を実験的に明らかにする．計画2年目となる令和4年度は，当初の計画とおり，昨年度に構築を行った光ファイバーベースの光コム光源を用いたZ絶対位置コムプロトタイプ光学系の設計および構築を行った．プロトタイプ光学系を用いた基礎特性評価を実施し，測定面傾斜角が対象物光軸Z位置測定に与える影響を定量的に評価した．さらに，測定面傾斜角によらず対象物光軸Z位置を高精度に測定可能な新たな原理として，Z位置コムに採用している共焦点光学系の検出器を非線形光学現象である第二次高調波発生(ＳＨＧ)媒体であるBBO結晶へ変更したSHG共焦点光学系を開発した．また，XY絶対位置コムを創出するために，ファイバー内干渉光学系から空間干渉光学系へと変更を行うことで，絶対値平面位置計測の実現可能性を検討した．

This study では, ranging from ピッチ 2 axis grid の spectral dimensional variations in role をもとに, light コムから XY2 shaft position コムを invented a しこれまでに build している Z position コムと fusion することで, 従 difficult to はであった national standard に straight knot しでた form letter 頼が ensure された high precision multi-axis "moral" を positional 検 be presently することがの purpose this study である. まず, XY position コムとにの fusion to けこれまでに open 発している Z off position コ seaborne ム optics にし seaborne てレーザオートコリメーショ principle のン method を new たに import し, determination of surface slope Angle にを by けない Z position measuring の be を now beg す検る. その, "ranging from ピッチ" 2 axis grid の spectral function により meter measuring point の XY unique location intelligence を seaborne plus or minus one reflected refraction デジタル light cycle for に dimensional variations in し differential 検 out するとともに, plus or minus one light で generated する light dry を involved signal with いて XY2 axis unique position を seaborne 検 extremely Gao Gan degrees out する, The XY absolute position コム the department of optics を constructs する. Finally に, written 2 つのみを group in department of light わせて XYZ3 shaft position "off" seaborne コムを build しそのを performance be 験に Ming らかにする. Plan 2 years となる make annual は and 4, when の plan とおり, yesterday's annual に line build をった light ファイバーベースの light コム light を with いた Z off position コ seaborne ムプロトタイプの design department of light および line build をった. プロトタイプを department of light with いた based feature evaluation 価を be し, determination of surface slope Angle が like optical axis Z position determination seaborne に and えるをに of quantitative appraisal of 価した. さらに, the determination of surface slope Angle によらず polices as optical axis Z accuracy にを position determination may な new たな principle として, Z position コムに using している total focus light department の検 extractor を nonlinear optical phenomenon である born a second wave of high-profile 発 (SHG) media である BBO crystal へ - more した SHG を department of total focus light open 発した. また, XY position コ seaborne ムを hit するために, ファイバー dry involved in optics から space dry involved optics へと line - more をうことで, unique numerical seaborne plane position measuring の possibility be presently を beg し検た.