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可視-赤外イメージ伝送用テルライトおよびカルコゲナイドマルチコアファイバの作製

Research Project

Project/Area Number 23K03964
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionToyota Technological Institute

Principal Investigator

鈴木 健伸  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60367828)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords赤外イメージ伝送 / マルチコアファイバ / テルライトガラス / カルコゲナイドガラス / イメージ伝送ファイバ / テルライトファイバ / カルコゲナイドファイバ
Outline of Research at the Start

可視イメージ伝送ファイバを用いた内視鏡によって体内を直接的に観察し,患者への負担の少ない検査・手術が広く行われている.可視光より波長の長い赤外イメージ伝送が可能になると内視鏡の適用範囲が拡がることで新たな診断・治療方法が実現するものと期待される.市販のイメージ伝送ファイバはコア間のクロストークのために高画素化の限界があり,波長の長い赤外イメージを高解像度で伝送することができない.本研究では赤外透過率と屈折率コントラストが高いテルライトおよびカルコゲナイドガラスを用いることと,直径の異なるのコアを高密度に集積したマルチコアファイバを作製することで,高い解像度の可視-赤外イメージ伝送を実現する.

Outline of Annual Research Achievements

本年度の主要な成果は以下の3点である.
はじめに,既存の可視イメージファイバはシリカガラスが用いられている.本研究で用いるテルライトガラスの優位性を明らかにするため,1.5μmの近赤外波長帯のシリカガラスおよびテルライトガラスのシングルコアの厳密な解析を行った.その結果をもとに均一な直径のコアを2つのコア間のエネルギー移動および最密充填配置したマルチコア間のエネルギー移動の解析を行った.テルライトガラスマルチコアファイバはシリカマルチコアファイバガラスを用いた場合と比較して,コアの直径およびコア間の距離を従来の約2/3に縮小できるため,画素密度を2倍以上向上ささせることができること明らかにした.また,前断面に対する画素となるコアの断面積比は1.4倍に増加させることができ,より明るい像を伝送することができることを明らかにした.
つぎに,マルチコアファイバにおいて種々のランダム性がどのようにビームの広がりに影響を与えるのかをビーム伝搬法により明らかにした.その結果,コア間の距離のランダム性はビームを広がりを促進する効果があり,コア直径のランダム性はビームの広がりを抑制する効果があることを明らかにした.
さらに,5μmを超える中赤外波長域でのイメージファイバを設計するには中赤外波長域での材料の屈折率を明らかにすることが必須であるが,この波長域で高精度で信頼性の高い屈折率を測定する手法を開発した.我々が提案する新規な手法は,可視・近赤外域の屈折率を最小偏角法によりガラスプリズム試料について高い精度で測定し,約0.2mmの薄板試料を用いて,可視から中赤外の透過率の干渉フリンジパターンをもとに,屈折率の値を中赤外まで小数点以下4桁の精度で外挿することに成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

数値計算を用いて研究の方向性に誤りがないことを確認することができた.また,中赤外域の屈折率を精度よく測定することができるようになったため,より多くの材料について比較検討をすることができるようになった.

Strategy for Future Research Activity

まず,種々の材料の中赤外の屈折率の測定をおこない,中赤外のイメージ伝送に適したガラス材料の組成を明らかにする.数値計算法により中赤外域のイメージ伝送について詳細に解析する.その際に,マルチコアファイバのコア径のランダム性を加えて,できるだけコア間のクロストークを抑制することができるような構造を明らかにする..また,コアをランダムに配置できるようなマルチコアファイバの作製方法を検討しつつ,実際のマルチコアファイバを試作する.

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Zero stress-optic TeO2-Li2O-ZnO-Bi2O3 glass fiber2024

    • Author(s)
      de Clermont-Gallerande Jonathan、Tatsumi Shunsuke、Nakatani Asuka、Suzuki Takenobu、Ohishi Yasutake、Hayashi Katsuki、Saitoh Akira
    • Journal Title

      Journal of Non-Crystalline Solids

      Volume: 625 Pages: 122760-122760

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2023.122760

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical analysis of optical confinement in?silica and tellurite multicore fibers for?near-infrared image transportation2023

    • Author(s)
      Suzuki Takenobu、de Clermont-Gallerande Jonathan、Nakatani Asuka、Ohishi Yasutake
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 62 Issue: 17 Pages: 4423-4423

    • DOI

      10.1364/ao.491443

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A method of determining the refractive index of glasses in wide mid-infrared2023

    • Author(s)
      Nakatani Asuka、Matsumoto Morio、Sakai Goichi、Suzuki Takenobu、Ohishi Yasutake
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 012005-012005

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acabf2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tellurite-based oxide fiber simulated beam pattern evolution using a refractive index network with controlled randomness2023

    • Author(s)
      de Clermont-Gallerande Jonathan、Suzuki Takenobu、Nakatani Asuka、Ohishi Yasutake
    • Journal Title

      Optical Fiber Technology

      Volume: 79 Pages: 103343-103343

    • DOI

      10.1016/j.yofte.2023.103343

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synthesis and Characterization of Tellurite-Air Glass Transversely Disordered Optical Fiber2024

    • Author(s)
      J. Clermont-Gallerande, A. Legendre, L. Ascenti, A. Nakatani, T. Suzuki, and Y. Ohishi
    • Organizer
      Photonics West 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Syhthesis of a Densely Air-Filled Tellurite-Air Transversely Disordered Optical Fiber2024

    • Author(s)
      J. de Clermont-Gallerand, A. Legendre, L. Ascenti, A. Nakatani, T. Suzuki, Y. Ohishi
    • Organizer
      第 71 回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Syhthesis of a Phase Separated Tellurite Optical Fiber2024

    • Author(s)
      J. de Clermont-Gallerand, J. Cardia, A. Nakatani, T. Suzuki, Y. Ohishi
    • Organizer
      第 71 回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Numerical Analysis of Crosstalk in Tellurite Multi-Core Fiber for Near-Infrared Image Transportation2023

    • Author(s)
      T. Suzuki, J. de Clermont-Gallerande, A. Nakatani, and Y. Ohishi
    • Organizer
      CLEO2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ross-talk analysis in chalcogenide triangular lattice fibers with three sublattices for high- resolution mid-infrared image transport2023

    • Author(s)
      A. Nakatani, J. de Clermont-Gallerande, T. Suzuki, and Y. Ohishi
    • Organizer
      CLEO2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カルコゲナイド異径 コアイメージファイバの構造最適化2023

    • Author(s)
      中谷明日佳, J. de Clermont-Gallerand, 鈴木健伸, 大石泰丈
    • Organizer
      第 84 回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 中赤外ア ップコンバージョンゴーストイメージングの数値計算2023

    • Author(s)
      岩田隆聖,中谷明日佳, J. de Clermont-Gallerand, 鈴木健伸, 大石泰丈,
    • Organizer
      第 84 回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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