2019 Fiscal Year Annual Research Report
High-resolution infrared image transport by Anderson localization optical fibers
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19H02203
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アンダーソン局在 / 赤外イメージ伝送 / 光ファイバ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最も基本的な構造である同一直径の2種類の屈折率の異なるガラスロッドをランダムに並べたプリフォームから作製されるアンダーソン局在ファイバの検討を行い，カルコゲナイドおよびテルライトガラスを用いたアンダーソン局在ファイバの作製することができた．カルコゲナイドガラスを用いたアンダーソン局在ファイバの作製についてはこれまで報告例はなく，カルコゲナイドガラスは従来の用いられてきたファイバ材料よりもより長い波長の赤外光を透過することが可能であり，中赤外のイメージ伝送への応用が可能である点が新規な点である．作製したファイバについてビーム伝搬法を用いた数値シミュレーションを用いてこれらのファイバでの光閉じ込め特性について解析を行ったところ，高い分解能で光閉じ込めが可能であることが示唆された．また，実際に赤外光源を用いて光伝送の確認を行ったところ，十分ではないものの光閉じ込めが可能であることが確認できた．
有限要素法を用いたアンダーソン局在ファイバのモード解析も併せて行った．アンダーソン局在ファイバでは極めて多数の伝搬モードが存在するが，これまでは計算機のリソースの制約のために低次の数百モードに限って解析を行っていた．そのような方法ではアンダーソン局在ファイバの特性についての部分的な情報しか得られていなかった．計算機のメモリの制約を減らしながら効率的に計算する手法を確立し，数万個以上存在する全ての導波モードを逐次的に計算することができるようにした．その結果，アンダーソン局在ファイバでの非周期構造の周辺部での伝搬モードの空間的な拡がりが小さいことが明らかになった．
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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
基本的な構造を持つアンダーソン局在ファイバの作製に成功し，光伝送の実験を行った結果，十分ではないもののランダム構造での光閉じ込めが可能であることを確認することができた．また，数値シミュレーションによって，より高い解像度を実現することが期待できるアンダーソン局在ファイバの構造を見出すことができた．これらから，本研究で採用した手法がうまく機能しており，ほぼ期待した結果が出ていると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2種類のガラスからなるハイブリッドプリフォームをランダムな方向に並べることで高い光閉じ込めが可能であることを見出したので，この構造のアンダーソン局在ファイバの作製を試みる.2種類のガラスを一つのプリフォームとして成形するための新たなプリフォームの作製方法として金型を用いた押し出し法を検討する．新規な構造のファイバを作製した後は，既存のアンダーソン局在ファイバへの光閉じ込め特性の優位性を実験的に確認する．
有限要素法を用いた数値シミュレーションによってアンダーソン局在ファイバの全導波モードを計算する手法を確立することができたので，その結果を用いてモードの空間的な分布，拡がり，形状などを解析すると供に，理想的な状態でのイメージ伝送の解像度の解析等への応用を行う．
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