徳島大ら，光コムの「うなり」で薄膜の分析に成功

徳島大学と産業技術総合研究所（産総研）の研究グループは，高い制御性を持ち，光の波長，強度，位相が精密に定まったレーザー光源（光コム）を用いた新しい薄膜分析法を開発した（ニュースリリース）。

薄膜は，物質に電気的・機械的・光学的な機能や付加価値を与えるため注目されているが，それらの特徴を明らかにするには高精度な薄膜分析が必要となる。そのためさまざまな手法が提案されているが，その中でも光の特徴（波長，強度，位相，偏光など）を利用した分光エリプソメトリー法が広く応用されてきた。

しかし従来の分光エリプソメトリー法では，光の特徴を計測するために機械的・電気的な光の変調が必要であり，機械的振動や温度特性などの影響で，計測時間，安定性，堅牢性，精度などに制限が生じるという課題があった。

また，薄膜分析では，波長が異なる多数の光を用いることで分析可能な情報が飛躍的に増えるが，従来法では光検出装置の波長分解能，変調器の波長依存性などによる制限が生じ，改善が求められていた。

研究グループは，産総研が開発した高性能な光コム光源と，徳島大学が考案した光の偏光を計測する新しい方法を組み合わせ，機械的・電気的な光の変調を必要としない，光学材料や薄膜を解析・評価するための新たなエリプソメトリー法を開発・実証した。

研究のポイントは，分光エリプソメトリー法で必要な光の特徴（特に光の位相）を２台の光コムのうなり信号として計測した点にある。光は，非常に高い周波数（数百テラヘルツ）であることから，従来法では光の時間波形を直接計測できない。そのため，光の位相に相当する情報を光の強度に変換することで計測しており，その過程で機械的・電気的光変調を必要としていた。

今回用いた光コムは，光の周波数を光のうなりという電気的に計測可能なRF周波数（数十メガヘルツ）に変換するため，光の時間波形を直接計測することが可能。これにより，分光エリプソメトリー法で必要な光の強度や位相などの特徴を，直接取得することに成功した。

この光コムを用いた光周波数からRF周波数への周波数リンクを活用することにより，分光エリプソメトリー法を飛躍的に進化させる光学的手法の開発に成功した。この手法は，機能性薄膜や光学材料の高精度な特性評価，高速性を生かした材料の動的特性評価など幅広い応用が期待されるという。