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部品が揃ってきた [日常のあれやこれや]

こないだ発注した部品がまだ全部ではないけど、メカは数品を残してほとんど、光学部品は9割がた揃ってきて組み立てることができるので始めることにした。

4台いっぺんに組み立ててもしょうがないので、一番基本的な干渉計から。干渉計の仕様としては光源のコヒーレンシの問題があるので、いわゆるTwyman-Green型で、光路差が調整できるようにしてある。ピエゾステージでフリンジスキャンができて、最大で$\phi$10mmが測定可能(光束径は$\phi$21mm)で残留収差を引き算することで回折限界性能の測定はクリアできるようにするつもり。

バラックの汎用品を組み合わせた割には小さくできた。平面ミラー同士で干渉縞を出してみると、分離した光路は50mmほどしかないので空気の揺らぎの影響はたいしたことはないけど、床からの振動の影響は大きいことがわかった。いわゆるレイズドフロアの上に組んだせいというよりは、その下の床が振動しているらしい。壁を隔てた廊下を人が歩くと干渉縞がぶり、ぶり、と揺れる。初めからそのつもりではあったけど、やっぱり厳しい。ごく普通の中層オフィスビルなので期待する方が間違ってる、ということではある。

測定精度の上で1番のキモとなるビームスプリッタの透過波面精度が悪い。仕様では有効径(外径の85%内接円)内$\lambda/4$以下となってるんだけど、干渉縞を見た限りではギリギリという感じ($\lambda/10$の平面ミラーはその通りできているように見えた。それはミラーを回転させればわかる)。実力はもう少しいいものを期待していた。汎用品のメーカではどこも似たような仕様なので、実力も似たようなものだろう。

その昔ニコンに作ってもらった時はそれなりにお金と時間はかかったけど、こともなげに$\lambda/10$を軽くクリアするものが出来上がってきた。ニコンがやめちゃったあと、どこに頼むのがいいんだろう。汎用光学部品のメーカによっては脈理が走っていても仕様内ならOKだ、と言ってしまうところもある。そりゃそうなんだけど、脈理は厳しいよ。脈理を仕様化するのは難しいし、無理やり仕様化しても、たいていはそんなのめんどくさくて嫌だ、と言われるのがオチなんだけど。

ところで、結像系を複雑にしたくなかったので、フォーカスをずらすと結像倍率が変わってしまう。残留収差を引き算するのはいいとして、倍率を確認する手段を作っておかないとこのスプリッタの収差では測定精度$\lambda/10$だというのはかなり厳しい。

干渉計を1から立ち上げるのは10年以上ぶり。昔とは違って、華奢だけどずっと小型のアオり(面を少しだけ傾けることができる)ステージとかが手に入るので、似たような有効径でも昔よりずっと小さく組める。剛性の低下は小型化で十分補えそうである。しかし調整はずっと難しくなってしまう。

とりあえず安価な赤色半導体レーザを光源にしてデバグしている。半導体レーザは注入電流を振ることで波長がわずかに変わる。このおかげで干渉光路の光路差を簡単に合わせることができる。注入電流は自分で半田付けした回路をRaspberry Piから制御できるようにして、ゆっくりとした(3Hzぐらいの)三角波ドライブのコードを書いた。ちなみにその回路とコードは数十kHzぐらいまでなら方形波正弦波三角波で任意の深さで変調できる。干渉縞強度を無圧縮カメラで撮って、変調に同期したフレーム別に取り出せるようにして光路差を追い込んでみた。いや、ぜんぜんそこまでしなくていいことはわかっている。

会社の他の誰も知らないけど、薄暗くした部屋に閉じこもってゆらゆらする赤い干渉縞をいじりながら一人楽しんでいる。こんなことをしていると1日があっという間に過ぎてしまう。いや、ほんとに楽しい。

みなさんも機会があれば干渉計を組んでみていただきたい。ほんとに楽しいから。
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Russelcoumn

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Marvinlar

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Dennislesia

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