高調波損失を利用した計測法の開拓

• Project/Area Number: 22656016
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied optics/Quantum optical engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤田 克昌 Osaka University, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362664)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥3,430,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2011: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2010: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: レーザー顕微鏡 / 高調波損失 / 高調波発生 / 非線形光学 / 超解像

Research Abstract

高調は損失により試料の非線形光学応答が計測できるかを確認するため、金ナノ粒子を試料として、超短パルスレーザー光を集光し、得られる反射光の強度を測定した。光源にはチタンサファイアレーザー光を用い、その第2高調波発生による520nmのレーザー光を対物レンズを通して、試料に照射した。金ナノ粒子からの反射光強度を、入射するレーザー光の強度を変化させながら計測した結果、入射するレーザー光の強度が低い場合には、反射光の強度は入射レーザー光の強度に比例し、入射するレーザー光の強度を大きくするにつれ、反射光の強度が飽和する現象を確認した。同じ試料を複数回観察した場合でも同様の結果が得られたことから、反射光強度の低下は、試料の損傷ではなく、高調波発生等の非線形な光学応答の結果もたらされたと考えられる。同様の測定を、非線形光学結晶(BBO)にを試料とし、波長800nmの超短パルスレーザーを光源として行った結果、結晶表面の反射率が入射光の強度に対して非線形に応答する結果が得られた。非線形応答を分離検出するため、レーザー光強度を変調させながら、得られる反射光、透過光の高調波復調による検出を試みたが、レーザー出力の時間変化が原因で、微弱な非線形応答成分を分離検出することができなかった。レーザー出力の時間変化は、数MHz程度の周波数領域では、比較的小さいため、今後、高い周波数でのレーザー強度変調光学系、および周波数解析装置を導入し、高い信号対雑音比で非線形応答の信号が可能なの光学系システムの設計を行った。

Research Products

• [Journal Article] Determination of the expanded optical transfer function in saturated excitation imagine and high harmonic demodulation (2011)
  • Author(s): S.Kawano, N.I.Smith, M.Yamanaka, S.Kawata, K.Fujita
  • Journal Title: Appl.Phys.Express Volume: 4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of staining selectivity of subcellular structures by carbazole-based cyanine probes for nonlinear optical microscopy (2011)
  • Author(s): M.-L.Zheng, K.Fujita, W.-Q.Chen, N.I.Smith, X.-M.Duan, S.Kawata
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 12 Pages: 52-55
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超解像顕微鏡の進展 (2010)
  • Author(s): 藤田克昌
  • Journal Title: 生物物理 Volume: 40 Pages: 174-177
  • NAID: 10026569412
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 回折限界を超えた光学顕微鏡 (2010)
  • Author(s): 藤田克昌
  • Journal Title: 光アライアンス Volume: 21 Pages: 29-33
• [Presentation] High depth-discrimination property of saturated excitation (SAX) microscopy (2011)
  • Author(s): M.Yamanaka, S.Kawano, N.I.Smith, S.Kawata, K.Fujita
  • Organizer: SPIE Photonics West
  • Place of Presentation: サンフランシスコ
  • Year and Date: 2011-01-27
• [Presentation] Super-resolution fluorescence imaging (2010)
  • Author(s): K.Fujita
  • Organizer: JSPS Japanese-American Frontiers of Science Symposium
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] 飽和励起顕微鏡の結像特性 (2010)
  • Author(s): 藤田克昌
  • Organizer: 日本光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Remarks]
  • URL: http://lasie.ap.eng.osaka-u.ac.jp/aplglkat/index_j.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 顕微鏡及び観察方法 (2011)
  • Inventor(s): 藤田克昌
  • Industrial Property Rights Holder: 大阪大学
  • Filing Date: 2011-02-08
  • Overseas