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光コヒーレンストモグラフィ用高速・広帯域波長可変光ファイバレーザの研究

Research Project

Project/Area Number 13J09498
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

田久保 勇也  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords光コヒーレンストモグラフィ / 波長可変ファイバレーザ / OCT / 光ファイバレーザ / 波長可変 / 波長可変レーザ / 波長分散 / 断層撮影
Outline of Annual Research Achievements

本研究では光コヒーレンストモグラフィ(OCT)応用に向けた波長可変ファイバレーザの研究開発を行った。OCTは高分解能のリアルタイム撮影ができるイメージング技術であり、高速・広帯域・狭瞬時スペクトル幅で波長掃引ができるレーザが求められてる。本研究で扱った分散チューニングレーザでは、波長分散と能動モード同期を組み合わせることで電気的な波長制御を可能としている。このレーザでは速度や帯域が機械的な波長選択フィルタで制限されないため、OCT応用に非常に適している。
分散チューニングレーザを用い、これまで250kHzの高速掃引時にOCT画像の撮影に成功しているが、イメージング深度が1mmに満たないという欠点があった。この問題を解決するためにはレーザの瞬時スペクトル幅を0.1nm以下にする必要がある。そこで分散チューニングの掃引時のシミュレーションを行い、パラメータを様々に変化させつつ特性を調べた。結果、スペクトル幅を狭くするためにはモード同期の変調周波数を高くする必要があることがわかった。しかし分散チューニングにおいては変調周波数を高くすると、波長可変帯域が狭まってしまう。この問題を解決するために、パルス変調を用いて分散チューニングを行った。シミュレーションと実験の双方から特性の確認を行い、変調周波数を低く保ったままスペクトル幅を狭くすることに成功した。実際にOCT画像の撮影を行い、イメージング深度が1.3mmまで向上したことが確認できた。
また分散チューニングレーザは非線形な波長掃引を行うことで、掃引スペクトルの形状を制御することができる。適切な掃引波形を計算によって求めることにより、掃引スペクトルの平坦化に成功した。またこれを広帯域光源を用いるOCTに応用することにより、画像のノイズが低減することが確認できた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Wide and Fast Wavelength-Swept Fiber Lasers Based on Dispersion Tuning and Their Application to Optical Coherence Tomography2013

    • Author(s)
      S. Yamashita and Y. Takubo
    • Journal Title

      Photonic Sensors

      Volume: Vol. 3 Issue: 4 Pages: 320-331

    • DOI

      10.1007/s13320-013-0129-0

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of the Internal Structure of Normal and Pathological Guinea Pig Cochleae Using Optical Coherence Tomography2013

    • Author(s)
      A. Kakigi, Y. Takubo, N. Egami, A. Kashio, M. Ushio, T. Sakamoto, S. Yamashita and T. Yamasoba
    • Journal Title

      Audiology and Neurotology

      Volume: Vol. 18 Issue: 5 Pages: 335-343

    • DOI

      10.1159/000354620

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高速・広帯域波長可変光ファイバレーザとそのOCT応用2015

    • Author(s)
      田久保勇也,山下真司
    • Organizer
      第2回超高速光エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      東京農工大学(東京都)
    • Year and Date
      2015-11-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Enhancement of OCT Imaging Depth by Pulse-modulated Dispersion-tuned Swept Fiber Laser2015

    • Author(s)
      Y. Takubo and S. Yamashita
    • Organizer
      CLEO2015
    • Place of Presentation
      San Jose, USA
    • Year and Date
      2015-05-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancement of OCT Imaging Depth by Pulse-modulated Dispersion-tuned Swept Fiber Laser2015

    • Author(s)
      Y. Takubo and S. Yamashita
    • Organizer
      CLEO2015
    • Place of Presentation
      San Jose, CA, USA
    • Year and Date
      2015-05-10 – 2015-05-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] パルス変調を用いた分散チューニングレーザによるOCTシステムの光到達深度の向上2015

    • Author(s)
      田久保勇也,山下真司
    • Organizer
      電子情報通信学会2015年総合大会
    • Place of Presentation
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • Year and Date
      2015-03-10 – 2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] OCT応用のための分散チューニングファイバレーザの変調方式に関する検討2015

    • Author(s)
      田久保勇也,山下真司
    • Organizer
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会,2015年2月研究会
    • Place of Presentation
      鹿児島県宝山ホール
    • Year and Date
      2015-02-19 – 2015-02-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散チューニングファイバレーザのフーリエドメインOCT応用2014

    • Author(s)
      田久保勇也,山下真司
    • Organizer
      第53回光波センシング技術研究会
    • Place of Presentation
      東京理科大学森戸記念館
    • Year and Date
      2014-06-18 – 2014-06-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectral-domain OCT imaging using a spectrally-flexible wavelength-swept fiber laser based on dispersion tuning2014

    • Author(s)
      Y. Takubo and S. Yamashita
    • Organizer
      OFS23
    • Place of Presentation
      Santander, Spain
    • Year and Date
      2014-06-02 – 2014-06-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散チューニング波長掃引ファイバレーザのスペクトラルドメインOCTへの応用2014

    • Author(s)
      田久保勇也, 山下真司
    • Organizer
      電子情報通信学会 2014年総合大会
    • Place of Presentation
      新潟大学 五十嵐キャンパス(新潟県新潟市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散チューニングを用いた高速・広帯域波長可変ファイバレーザの高性能化2013

    • Author(s)
      田久保勇也, 長谷川雄大, 永井宏和, 山下真司
    • Organizer
      「ファイバレーザー技術専門委員会」第2回公開研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス ベンチャービジネスラボラトリー(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2013-11-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散チューニングファイバレーザにおける波長可変帯域とスペクトル線幅の定量的評価2013

    • Author(s)
      田久保勇也, 山下真司
    • Organizer
      OFS日本委員会 フォトニックセンシング最前線
    • Place of Presentation
      東京大学 本郷キャンパス 武田ホール(東京都文京区)
    • Year and Date
      2013-09-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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