微細形状測定用ファブリ・ペロー干渉計内蔵小径光ファイバスタイラスの開発

开发内置法布里-珀罗干涉仪的小直径光纤触针，用于精细形状测量

基本信息

批准号：
21K03808
负责人：
村上洋
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Kitakyushu
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年，微細金型，各種ノズル穴，半導体等の分野において，立体的で微細な三次元形状部品が増加しており，これらの計測技術の進展なしでは微細加工技術の高度化は実現できないことから，これらを精密に測定する重要性・ニーズは増加している．微細形状測定では，スタイラスと測定対称面との接触をいかに検知するか，また，微小なスタイラスをいかに加工製作するか，ということが，重要な要素技術として挙げられる。そこで本研究では，ファブリ・ペロー干渉計を光ファイバ内部に組み込み光ファイバスタイラス自体をセンサ化することで，スタイラス単体で測定対象面との接触を検知可能とする光ファイバプローブの開発を目的としている．本年度は，スタイラスの製作方法およびスタイラスの性能試験を実施した．光ファイバをウエットエッチングにより小径化した後，端面に金ハーフミラーを蒸着し，弾性樹脂を塗布する．その後，金コーティングした微小ガラス球をファイバ端面付近に配置し，そのミラー間からのファブリ・ペロー干渉光をモニターしながらハーフミラー間の距離を調整して製作する．今年度は新たにスタイラス製作用の観察機能付き微動機構を設計することで安定して同感度のスタイラス製作が可能となった．また，今年度は製作したスタイラスの長期安定性についても確認した．さらに，製作したスタイラスを用いて基礎実験を行い，分解能約10 nmで接触検知が可能であることを確認した．今後は更なる分解能向上を目指し，信号ピーク波長算出のための信号処理改良，マルチスタイラス化により高分解能化を目指すとともに実際の測定機として実用化するための構造設計（測定対象物の観察用光学系も含む）など実施する予定である．

近年来，在微模具、各种喷嘴孔、半导体等领域，三维、微小、三维异形零件不断增加，如果没有这些测量技术的进步，微细加工技术的复杂性就无法实现。，准确测量这些的重要性和需求正在增加。在显微形状测量中，重要的基础技术包括如何检测触针与被测表面的接触情况，以及如何加工制造显微触针。因此，本研究的目的是开发一种光纤探针，通过在光纤内部集成法布里-珀罗干涉仪，并将光纤触针本身变成传感器，仅使用触针即可检测与被测表面的接触情况。．．今年，我们进行了触控笔的制造方法和触控笔的性能测试。通过湿法蚀刻减小光纤直径后，在端面上沉积金半反射镜并涂敷弹性树脂。之后，将镀金的微玻璃球放置在光纤端面附近，并在监测镜之间的法布里-珀罗干涉光的同时调整半反射镜之间的距离。今年，通过为测针生产设计一种具有观察功能的新型微动机构，可以稳定地生产具有相同灵敏度的测针。今年，我们还确认了制造的手写笔的长期稳定性。此外，我们使用制造的触控笔进行了基本实验，并确认可以以约 10 nm 的分辨率进行接触检测。今后，我们的目标是通过改进用于计算信号峰值波长的信号处理、通过使用多个触针提高分辨率以及设计作为实际测量装置实用的结构（用于观察待测物体的光学器件）来进一步提高分辨率。我们计划实施此类活动（包括系统）。