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生体医療光学に於ける高機能伝送システム

研究課題

研究課題/領域番号 07044113
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関東北大学

研究代表者

宮城 光信  東北大学, 工学部, 教授 (90006263)

研究分担者 ベーガー H.J.  ヘリオットワット大学, 物理学科, 教授
スー D.  ヘリオットワット大学, 物理学科, 助手
ホール D.R.  ヘリオットワット大学, 物理学科, 教授
ハリングトン J.A.  ラトガース大学, セラミクス工学科, 教授
カッツィール A.  テルアビブ大学, 工学部, 教授
クロイトル N.  テルアビブ大学, 工学部, 教授
原 啓明  東北大学, 情報科学研究科, 助教授 (60005296)
松浦 祐司  東北大学, 工学部, 助教授 (10241530)
馬場 一隆  東北大学, 工学部, 助教授 (10192709)
BAKER H.J  Department of Physics, Heriot-Watt University
HALL D.R  Department of Physics, Heriot-Watt University
HARRINGTON J.A  Department of Ceramic Engineering, Rutgers University
KATZIR A  School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University
ベーカー H.J.  ヘリオットワット大学, 物理学科, 教授
本郷 晃史  日立電線(株), アドバンスリサーチセンター, 研究リーダー
加藤 祐次  北海道大学, 工学部, 助手 (50261582)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1996年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
1995年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワード赤外中空導波路 / 誘電体内装導波路 / 生体医療光学 / レーザー / 赤外ファイバ / 赤外レーザー / 最小侵襲医療
研究概要

人体に大きな負担をかけずに患部の診断・治療を行うという、最少侵襲医療は大きな注目を浴びており、生体医療光学はその基本技術の中心分野である。この生体医療光学においては、既に波長の異なる各種のレーザが、各種の治療に有効であることが示され、医療応用を目指したレーザ装置開発が進んでいる。しかし、治療システム全体を考えたとき、現状ではレーザ光を患部へ導くための伝送装置の開発が遅れており、そのため、任意の波長をもつレーザ光をフレキシブルにターゲットに導くということが最重要課題であると認識されている。
本研究においては、これを達成するシステムを、従来のガラスをコアとする光ファイバとは動作原理や構造などのコンセプトが全く異なる、中空導波路を用いて実現することを目的とし、国際的な協力のもと研究を行った。本年度に得られた成果は次の通りである。
1.国際研究集会の開催
BiOS Europe'96(生体医療光学ヨーロッパ'96)を平成8年9月、BiOS'97(生体医療光学'97)を平成9年2月にそれぞれ、ヨーロッパとアメリカで共同研究者と共に開催し、この分野の研究のなお一層の発展を計った。どちらの会議においても、主催した「生体医療光学用光ファイバ」のセッションは20件以上の講演があり、最新の研究成果発表に対し、有意義な討論が行われた。また関連研究集会としてGCL/HPL'96(ガスフロー、化学レーザと高出力レーザ'96)も平成8年8月にヨーロッパで開催した。
2.誘電体内装中空導波路の超低損失化
誘電体内装導波路で、内装誘電体の多層化による低損失化の研究を、特に材料に着目しながら研究を行った。製作法としては、スパッタリング法に基づくものと新たに開発した化学気相成長法(CVD法)を採用した。
まず、スパッタリング法により、セレン化亜鉛とゲルマニウムの3層交互多層膜を内装した導波路の製作に成功し、短尺な導波路ながらも、単一層内装導波路よりも低損失な多層膜内装導波路が製作された。としての基本特性を確認した。
次にCVD法により、酸化アルミニウムと酸化チタニウムを内装した導波路の製作を試みた。その結果、多層導波路特有の伝送特性が得られたことが確認され、この製作方法の有効性が明らかになった。
3.誘電体内装中空導波路の高効率製作技術の研究
中空導波路の実用化のためには、比較的複雑な工程であるスパッタリング法などに代わる、高効率な製作方法の開発が必須である。送液法にもとづく液相コーティング法を開発した。
この方法ではすべての成膜工程は液相により行われる。まず金属層となる銀膜を、硝酸銀溶液と還元剤溶液を混合させることによる銀鏡反応により、細径なガラス管の内面に生成する。そして次に誘電体として有機樹脂を銀膜上に塗布、乾燥、加熱することにより成膜する。各種有機材料について検討した結果、ポリイミド、フッ素樹脂、炭化水素ポリマーなどが赤外レーザ用導波路の内装誘電体材料として有効であることが明らかになり、実際にこれらの有機樹脂を内装した導波路を製作、測定した結果、その低損失性が確かめられた。
4.高効率伝送システム実現のための付加装置の開発
レーザ光を極めて高い効率をもって伝送するシステムを実現するために、中空導波路のための各種の付加装置を開発した。
導波路の入射端に取り付けるものとしては、高効率な光電力結合のためのレンズテ-パ結合器を提案、開発した。この結合器はテ-パ状の中空導波路の入射端にレンズを配置したものであり、振動などにより生じる光軸アライメントのずれによる結合効率低下や導波路の入射端の損傷を防ぐものである。
出射端のためには、歯の裏の治療など、通常の直線状導波路ではアプローチ不可能なものの作業性を高めるために、固定ベンド導波路チップを開発した。ま導波路の曲りによるビーム品質低下を解消するための出射光均一か装置を開発した。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (39件)

  • [文献書誌] T.Watanabe: "Fabrication of silver hollow nickel waveguides with multiple inner dielectric layers by the outer-coating method" Optics Letters. 21・20. 1670-72 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Low order multimode generation in hollow glass waveguides" Electronics Letters. 32・12. 1096-98 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Power delivery of free electron laser light by hollow glass waveguides" Applied Optics. 35・27. 5395-97 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Hollow glass waveguides with three-layer-dielectric coating fabricated by chemical vapor deposition" Journal of Optical Society of America A. (印刷中). (1997)

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  • [文献書誌] Y.Wang: "Characterization of copper waveguides for mid-IR radiation with applications in medicine" Proc.SPIE. 2928. 39-45 (1996)

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  • [文献書誌] A.Inberg: "Novel copper hollow waveguides for IR laser radiation" Proceedings of SPIE. 2928. 28-38 (1996)

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  • [文献書誌] A.Messica: "Theory of fiber-optic,evanescent wave spectroscopy and sensors" Applied Optics. 35・13. 2274-84 (1996)

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  • [文献書誌] L.Nagle: "Laser induced breakdown in silver halide crystals and polycrystaline fibers" Proceeding of SPIE. 2928. 12-18 (1996)

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  • [文献書誌] R.L.Kozodoy: "Small-bore hollow waveguides for delivery of 3-μm laser radiation" Applied Optics. 35・7. 1077-82 (1996)

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  • [文献書誌] K.Matsuura: "Fabrication of gold,silver,and dielectric-coated hollow glass waveguides" Optical Engineering. 35・12. 3418-21 (1996)

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  • [文献書誌] H.J.Baker: "Propagation characteristics of coherent array beams from carbon dioxide waveguide lasers" IEEE Journal of Quantum Electronics.32・3. 400-7 (1996)

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  • [文献書誌] T.Watanabe: "Fabrication of silver hollow nickel waveguides with multiple inner dielectric layrs by the outer-coating method" Optics Letters. 21・20. 1670-1672 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Low order multimode generation in hollow glass waveguides" Electronics Letters. 32・12. 1096-1098 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Power delivery of free electron laser light by hollow glass waveguides" Applied Optics. 35・27. 5395-5397 (1996)

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  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Hollow glass waveguides with three-layr-dielectric coating fabricated by chemical vapor deposition" Journal of Optical Society of America A. (In press). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Wang: "Characterization of copper waveguides for mid-IR radiation with applications in medicine" Proc.SPIE. 2928. 39-45 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Inberg: "Novel copper hollow waveguides for IR laser radiation" Proceedings of SPIE. 2928. 28-38 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Messica: "Theory of fiber-optic, evanescent wave spectroscopy and sensors" Applied Optics. 35・13. 2274-2284 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] L.Nagle: "Laser induced breakdown in silver halide crystals and polycrystaline fibers" Proceedings of SPIE. 2928. 12-18 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.L.Kozodoy: "Small-bore hollow waveguides for delivery of 3-mum laser radiation" Applied Optics. 35・7. 1077-1082 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Matuura: "Fibrication of gold, silver, and dielectric-coated hollow glass waveguides" Optical Engineering. 35・12. 3418-3421 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.J.Baker: "Propagation characteristics of coherent array beams from carbon dioxide waveguide lasers" IEEE Journal of Quantum Electronics.32・3. 400-407 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Fabrication of silver hollow nickel waveguides with multiple inner dielectric layers by the outer-coating method" Optics Letters. 21・20. 1670-72 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Low order multimode generation in hollow glass waveguides" Electronics Letters. 32・12. 1096-98 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Power delivery of free electron laser light by hollow glass waveguides" Applied Optics. 35・27. 5395-97 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Matsuura: "Hollow glass waveguides with three-layer-dielectric coating fabricated by chemical vapor deposition" Journal of Optical Society of America A. 印刷中. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Wang: "Characterization of copper waveguides for mid-IR radiation with applications in medicine" Proc. SPIE. 2928. 39-45 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Inberg: "Novel copper hollow waveguides for IR laser radiation" Proceedings of SPIE. 2928. 28-38 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Messica: "Theory of fiber-optic,evanescent wave spectroscopy and sensors" Applied Optics.35・13. 2274-84 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] L.Nagle: "Laser induced breakdown in silver halide crystals and polycrystaline fibers" Proceeding of SPIE. 2928. 12-18 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] R.L.Kozodoy: "Small-bore hollow waveguides for delivery of 3-μm laser radiation" Applied Optics. 35・7. 1077-82 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Matsuura: "Fabrication of gold,silver,and dielectric-coated hollow glass waveguides" Optical Engineering. 35・12. 3418-21 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] H.J.Baker: "Propagation characteristics of coherent array beams from carbon dioxide waveguide lasers" IEEE Journal of Quantum Electronics.32・3. 400-7 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kato: "Loss characteristics of polyimide-coated silver hollow glass waveguides for the infrared" Electron. Lett.31. 31-32 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takatani: "Theoretical and experimental investigations of loss bahivior in the infrared in quartz hollow waveguide" Appl. Opt.34. 4352-4357 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Transmission of 1.6 J Er: YAG laser light by ZnS-coated silver hollow waveguide" Opt. & Laser Technol.27. 389-391 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Osawa: "Fabrication of fluorocarbon polymer-coated silver hollow glass waveguides for the infrared by the liquid-phase method" Opt. & Laser Technol.27. 393-396 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Saito: "Optical constants of polymer coatings in the infrared" Infrared Physics & Technol.36. 1125-1129 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 宮城光信: "赤外域レーザー用中空導波路の開発" OPTRONICS. 116-120 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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