日本計量新報 2009年7月26日 (2783号) |
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長さの国家標準が新方式に
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光周波数コムの模式図 |
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これまで、日本の計量法に定められた長さの国家標準（特定標準器）（注1）は、産総研にある「よう素安定化ヘリウムネオンレーザ」であったが、今回、最新技術である光周波数コムを採用した「協定世界時に同期した光周波数コム装置」が、長さの国家標準として指定された。
広帯域で櫛状のスペクトル
光周波数コムとは、モード同期レーザーと呼ばれる超短光パルスレーザーから出力される、広帯域かつ櫛状のスペクトルを持つ光のこと。モード同期レーザーが発生する超短光パルス列は、繰り返し周波数（frep）で決まる間隔を持った細いスペクトル成分（モード）を持つ（上図参照）。このスペクトルの形状がくし（comb）に似ていることから「光周波数コム（comb）」と呼ばれる。
繰り返し周波数波数frepを、協定世界時（注2）に同期すれば、光周波数コムを「光周波数のものさし」として用いることができる。
300倍の高精度、光通信帯のレーザー校正も可能に
光周波数コム装置は、従来の「よう素安定化ヘリウムネオンレーザ」に比べ以下の優位性を持っている。
(1)精度向上（不確かさ低減）＝長さの国家標準として発生する「波長（真空中）」が従来に比べ300倍高精度となった。
(2)複数の波長に対応＝これまでは633nmの波長のレーザーの校正しか行えなかったが、光通信帯の1・5μm帯および短波長域の532nmのレーザーの校正も可能となった。
(3)堅ろう性＝装置の寿命や動作の信頼性などについても、従来のレーザーをしのいでいる部分があり、これまでよりもさらに確実な標準供給が可能となった。
新方式の装置の開発を受け、経済産業省の計量行政審議会での審議、経済産業省のパブリックコメント制度による意見募集を経て、計量法第134条に基づき、経済産業大臣により「協定世界時に同期した光周波数コム装置」が長さの特定標準器として指定された。
よりトレーサブルな校正サービス供給へ
計量法が定める計量トレーサビリティ制度では、校正事業者が国家標準（特定標準器）にトレーサブルで確実な校正サービスを供給する仕組みとなっている。
今回、「協定世界時に同期した光周波数コム装置」が特定標準器となり、これによる校正サービスが開始されることにより、新たに校正サービスの対象となった波長安定化レーザーの信頼性が向上し、その結果、新しい光通信技術や安価な精密測長機などが現れると予想される。
また、今後はニーズに応じて、他の波長帯に対応する校正サービスも実施する予定。実現すればさらなる短波長や長波長の校正も可能になり、半導体のピッチ長の測定精度の向上や、テラヘルツの精密計測が可能となるなど、産業界に寄与できる。
詳細は産総研WEBサイト（こちら）。
（注1）国家標準（特定標準器）＝各種計測器（計量器）の基準の出発点として、国家が維持し、国内の計測器（計量器）に対して目盛りの標準を供給するもの。日本では、計量法において「特定標準器」として位置付けられている。
（注2）協定世界時＝各国の標準時の基準となると共に、時間周波数標準分野における基幹比較基準値として用いる時系。
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