フェムト秒時間分解変位計測に関する基礎研究

飞秒时间分辨位移测量基础研究

基本信息

批准号：
18656047
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,物質表面層におけるフェムト秒からピコ秒オーダの超高速な現象を原子レベルで解析可能な全く新たな加工現象解析および加工計測技術の確立を目的としている.平成19年度は,時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを計測パルス光として用いることにより,物質表面変位の高速な時間的変化を高分解能・広ダイナミックレンジで計測可能にするため,独自の共通光路干渉光学系を構築し,検証実験によって以下の新たな計測手法を開発した.1.当初予定である,時間分解能検証のための固体弾性表面波の伝播特性計測には,さらなる光学系の改良の必要性が生じたため,フェムト秒レーザとしてTi:Sapphireレーザ(波長700〜1000nm,パルス幅100fs以下)(現有設備)を光源とする前年度までの光学系を改良し,ピエゾステージに実装されたミラーを移動させることにより,検出器に到達するリファレンスパルスとプローブパルスの光路長差の走査を可能とする,独自の共通光路干渉光学系を新たに再構築した.2.高分解能・広ダイナミックレンジの変位計測を実現する手法として,CCDエリアセンサを用いることにより空間的な変位分布が計測可能な空間領域測定手法の開発を行った.さらに,波長計を検出器として用いることにより周波数領域での干渉信号解析を可能とする周波数領域測定法の開発を行った.3.時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを利用し,空間領域および周波数領域における干渉信号を計測する基礎実験を行った.その結果,表面弾性波伝播の解析による計測対象の2次元的な変位計測や等方性,異方性の解析を行える可能性を示し,さらに,周波数領域干渉計測から,スケールの異なる変位の同時計測による広ダイナミックレンジ変位計測手法の有効性を示した.

这项研究的目的是建立一种全新的加工现象分析和加工测量技术，可以在原子水平上分析材料表层的飞秒到皮秒量级的超快现象，通过使用两个飞秒脉冲激光器，检查通过验证实验，我们开发了以下新的测量方法： 1. 由于原计划需要进一步改进光学系统来测量固体表面声波的传播特性以进行时间分辨率验证，因此我们T作为第二激光器去年使用的光学系统使用 i:Sapphire 激光器（波长 700-1000nm，脉冲宽度 100fs 或更小）（当前设备）作为光源进行了改进，并且移动了安装在压电平台上的镜子。我们新重建了独特的共光路干涉光学系统，可以扫描到达输出装置的参考脉冲和探测脉冲之间的光路长度差。 2.实现高分辨率、宽动态范围位移测量的方法。为此，我们开发了一种空间域测量方法，可以利用CCD面阵传感器来测量空间位移分布。此外，通过使用波长计作为探测器，可以在频域中分析干涉信号。 3. 使用两个具有时间延迟的飞秒脉冲激光器，我们进行了测量空间和频率域干涉信号的基础实验。结果，我们发现表面声波传播我们证明了二维位移测量和分析的可能性通过分析测量目标的各向同性和各向异性，证明了该方法的有效性。