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Development of structure-designable random laser and its characterization

Research Project

Project/Area Number 17K06388
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

Okamoto Takashi  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40204036)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsランダムレーザー / 光散乱 / 格子状ランダム媒質 / 電磁界シミュレーション / 最適化手法 / 多重散乱 / 時間領域差分法 / 光硬化性樹脂 / 構造設計 / 光波制御
Outline of Final Research Achievements

We have designed the structure of scattering media for random lasers, the emission of which is difficult to control. A two-dimensional checkerboard structure was used for random laser media to reduce the freedom of scatterer positions. The simulation results found that the emitted light is able to be concentrated within a certain wavelength range by using a new algorithm for the structural design. We also estimated the manufacturing errors allowed for the emission control of random lasing. The experimental results for producing two-dimensional random laser media showed that random surface structures were formed by illuminating photopolymer with a speckle pattern.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、ランダムレーザーであっても指定された波長の光を放射する構造を設計することが可能であり、さらに同じ特性を持つものを複数作製することが可能であることが示された。ランダムレーザーの用途は、現存のレーザーでは避けられない粒子状明暗ノイズが問題となる装置、例えば顕微鏡やディスプレイ、医療用の眼底検査装置(OCT)まで、多岐に渡る。これらに対して、用途に応じた発光特性を持つランダムレーザーを提供することで、それら各種製品の性能を向上させることが可能となる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Random laser action in dye-doped polymer media with inhomogeneously distributed particles and gain2019

    • Author(s)
      Okamoto Takashi、Mori Masaki
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Issue: 17 Pages: 3499-3499

    • DOI

      10.3390/app9173499

    • NAID

      120006719300

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Random lasing in dye-doped polymer random media with a bubble structure2017

    • Author(s)
      T. Okamoto and R. Yoshitome
    • Journal Title

      Journal of the Optcal Society of America B

      Volume: 34 Issue: 7 Pages: 1497-1502

    • DOI

      10.1364/josab.34.001497

    • NAID

      120006483100

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Designing random structures for random laser media2019

    • Author(s)
      Okamoto Takashi, Imamura Keigo
    • Organizer
      The Thirteenth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE '19)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 格子状2次元ランダムレーザー媒質の構造設計および誤差の影響評価2019

    • Author(s)
      今村佳吾, 岡本卓
    • Organizer
      高密度励起ナノ・マイクロ光材料研究会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および光路長分布の解析2019

    • Author(s)
      吉田生, 岡本卓
    • Organizer
      高密度励起ナノ・マイクロ光材料研究会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 格子状2次元ランダムレーザー媒質の構造設計および誤差の影響評価2019

    • Author(s)
      今村佳吾, 岡本卓
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および光路長分布の解析2019

    • Author(s)
      吉田生, 岡本卓
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ランダム格子状2次元増幅媒質の構造設計による発光制御の可能性2019

    • Author(s)
      今村佳吾, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2019
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および散乱自由行程のシミュレーション解析2019

    • Author(s)
      吉田生, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2019
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ランダムレーザー媒質作製のための微粒子制御:数値シミュレーションによる特性評価2018

    • Author(s)
      横井直倫, 岡本卓, 相津佳永
    • Organizer
      第61回光波センシング技術研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ランダムレーザー媒質作製に向けた光学的な微粒子制御に関する基礎的検討2018

    • Author(s)
      横井直倫, 岡本卓, 相津佳永
    • Organizer
      日本機械学会第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 時間領域差分法によるランダム格子状2次元増幅媒質の発光特性の解析2018

    • Author(s)
      今村佳吾, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2018
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of inhomogeneity in distribution of scatterers on random laser emission2017

    • Author(s)
      T. Okamoto, M. Mori and T. Haruno
    • Organizer
      CLEO Pacific Rim 2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光増幅モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ラン ダムレーザーの特性解析2017

    • Author(s)
      上原康暉, 春野達磨, 高林正典, 岡本卓
    • Organizer
      第78 回応用物理学会秋季学術講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 非共鳴型泡構造ランダムレーザーの発光シミュレーション2017

    • Author(s)
      上原康暉, 高林正典, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2017
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] レーザースペックル照射による薄膜ランダムレーザー媒質の作製2017

    • Author(s)
      鄭志超, 高林正典, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2017
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 樹脂空隙を用いた泡構造ランダムレーザーの発振特性2017

    • Author(s)
      草場一輝, 高林正典, 岡本卓
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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