2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of sensitive strain-sensing optical comb and its application for photoacoustic imaging
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15K13384
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
安井 武史 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (70314408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
美濃島 薫 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20358112)
山岡 禎久 佐賀大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (80405274)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 応用光学・量子光工学 / 量子エレクトロニクス / 光コム / 歪み計則 / 光音響イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光と超音波のハイブリッドなイメージング法である光音響イメージングは、分子選択性と生体深部観察を両立させる生体イメージング法として期待されているが、光音響波の検出に用いる電気的音響トランスデューサーの感度と周波数応答により、生体深部における空間分解能が制限され、これが臨床応用のボトルネックとなっていた。本研究では、電気的検出法の制限を本質的に解消する光学的検出法として、ファイバー光コム共振器そのものをセンサーとして利用し（センシング光コム）、光音響波によるファイバー共振器の微小歪みを高感度かつ高速に周波数（光コム間隔frep）へ変換し、高精度周波数標準に基づいた超精密周波数計測により、生体深部における空間分解能を大幅に向上することを試みる。
前年度は、センシング光コムのfrep周波数安定化制御系を利用した零位法による歪み計測を行い良好な静的歪み計測性能を得ることが出来たが、動的歪み計測ではfrep周波数安定化制御系のフィードバック・ループにより、数百Hzの周波数応答性に留まった。今年度は、センシング光コムを高周波化し超音波計測へ拡張するために、frep周波数安定化制御系と並列に超音波計測系を導入した。frep周波数安定化制御系では、センシング光コムにおける温度変化や機械的振動といった超音波よりも低周波の環境外乱を補正する。一方、ファイバー共振器と被測定超音波（周波数=fs）が相互作用すると、frepに変調（強度変調もしくは位相変調）がかかり、frep±fsの周波数にサイドバンドが発生する。frep周波数安定化制御系では、制御帯域不足のため、frep±fsの信号を補正できないので、超音波計測系において、このサイドバンド信号とfrepをミキシングすることで、fsの超音波信号が抽出できる。この手法により、20MHzの超音波信号を40dBのダイナミックレンジで計測することに成功した。
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[Presentation] Optical-frequency-comb-based ultrasound sensor2017
Author(s)
Takeo Minamikawa, Takashi Ogura, Takashi Masuoka, Yoshiaki Nakajima, Yoshihisa Yamaoka, Kaoru Minoshima, and Takeshi Yasui
Organizer
BiOS2017 in Photonics West 2017
Place of Presentation
The Moscone Center (San Francisco,USA,)
Year and Date
2017-01-31 – 2017-01-31
Int'l Joint Research
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