2019 Fiscal Year Annual Research Report
High-speed imaging using semiconductor optical phased array
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18H03769
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
種村 拓夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90447425)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イメージング / 光集積デバイス / 光フェーズドアレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、半導体チップに集積した大規模光フェーズドアレイを用いた高速かつ実用的なイメージング手法を構築することを目的としている。そのために、ゴーストイメージング手法を光集積フェーズドアレイ素子に導入することで、半導体チップ内での光位相の精密制御が必要なく、素子の作製誤差や環境変化に依存しない計測手法を新しく提案し、研究開発を進めている。より具体的に、シリコンもしくはインジウムリンに集積した光フェーズドアレイ素子を用いて、これらの手法の有効性を実証すると同時に、半導体のキャリア効果を利用した高速かつ小型なイメージング素子の実現し、LIDAR (ライダー) や医療／生体イメージング応用に展開することを目指している。
2019年度は、前年度に考案した3次元ガラス導波路と多モード光ファイバを用いる方法に関して、詳細な解析と原理検証実験を行った。その結果、光ファイバ中のモード結合が全く生じない場合と、完全にランダムなモード結合が発生する場合の2つの両極端の条件下において、どちらも良好な2次元イメージングが可能であることを明らかにした。また、限られた本数のフェーズドアレイを用いて、高い空間分解能を得るための最小冗長フェーズドアレイ素子について、詳細な解析とシリコンフォトニクス光回路のレイアウト設計を完了した。さらに、キャリア効果型高速フェーズドアレイ素子の評価に向けて、光学測定系の構築と駆動条件の最適化を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シリコン光フェーズドアレイ素子を用いた1次元ゴーストイメージング実験、および、波長掃引手法を組み合わせた2次元イメージング実験については、当初の予定通り、良好な実験結果を得ることができた。また、キャリア効果型素子の試作と評価についても、順調に進めている。試作した素子の光位相制御部のバラツキが問題になったが、光学測定系と駆動条件を見直すことで回避できる見込みである。一方で、光ファイバ型イメージング手法の検討や、高空間分解能アレイ配置手法など、期待以上の結果も得られており、総じて概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で目標とする大規模光フェーズドアレイによる高速イメージング手法の構築に向けて、本年度は、以下の研究開発項目を並行して進める。
・多モードファイバを組み合わせたイメージング手法について、分解能限界を検証する。
・イメージング分解能の向上に向けて、最適アレイ配置の素子を試作し、評価系を構築する。
・制御系の簡略化に向けて、複数電極の統合や駆動方式の簡略化を検討する。
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