2021 Fiscal Year Research-status Report
Multiple control of light using nanostructured multi-core optical fibers
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19K05309
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山本 和広 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (40455449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 堅三 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (00501826)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / MEMS / 光制御 / センシング / 集束イオンビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光ファイバーは光を用いた情報伝達、センシング応用の主要デバイスであり、その機能化が求められる。通常光伝送部位（コア）を一つ持つ光ファイバーに対し、コアを多数有するマルチコアファイバーまたは光ファイバーを束ねたファイバーバンドル構造は、伝送パワーを抑えた情報伝送量の増大化、多値伝送およびセンシングの多チャンネル化による感度向上などの観点から活発に研究されている。こうした多コア構造の各チャネルを独立かつアクティブに制御できれば、光機能の高度化だけでなく医療、天体計測等多くの分野への応用が期待できる。本研究課題では、研究代表者が独自に開発した光ファイバー上ナノ構造作製法を応
用し、光伝搬領域（コア）を多数有するマルチコアファイバー/ファイバーバンドル構造へのナノ構造集積、外部信号による独立制御により多分野への応用を目指している。
今年度はこれまで開発した単一コアファイバー上ナノ構造作製法を拡張し、外部信号による光制御のため昨年度までの金属構造の微細加工から誘電体、有機物からなる構造を転写する手法を探索、評価した。コア数７、コア間隔35ミクロンのマルチコアファイバーに対し転写する薄膜材料として、外部信号（熱、電気）により物性が変化する材料を選択し、金属構造による薄膜内での新規分子配向技術を開発した。
またマルチコアファイバーで実現する光機能として、数値シミュレーションにより、新規物質を導入した構造を検討し、コア出射光の位相制御が可能なことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は従来計画の金属構造装荷マルチコアファイバーデバイスの作製、評価を重点的に実施する計画であった。しかしコロナウイルス感染拡大のため、外部機関への訪問、デバイス作製に遅延、取りやめが生じ、当初予定していたすべての多種構造の作製には至っていない。一方で外部機関の変更に伴う作製条件の変化については修正対応済みであり、マルチコアファイバー上金属ナノ構造を100 nm寸法で作製し、MEMS構造を導入することに成功している。
しかしこうしたデバイス作製評価の遅延により、当初研究期間での研究目標の達成には困難が予想されたため、、顕微鏡下における評価光学系の再構築とともに、材料および構造作製法の変更を図った。構造作製には薄膜転写法を、材料には分子配向材料を選定し、新規分子配向技術を開発することで研究目標達成に見込みを得た。
平行して数値計算による異種材料導入した新規構造のシミュレーションから、新規材料および構造に関して知見を得た。具体的には分子配向材料による光位相制御を各コアで独立して行う構造を検討した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度コロナウイルス感染拡大による外部機関訪問、デバイス作製の遅延を補うため、引き続き感染拡大防止に留意しつつ外部機関での新規デバイス作製を短期間で重点的に実施する。その際に本年度検討した分子配向材料を導入した新規マルチコアファイバー構造について重点的に構造作製を実施し、速やかに光学評価を実施する。
得られた成果をオープンアクセス学術誌に投稿し、受理を目指すとともにオンライン国際学会にて国内外に発信する。最終目標である一連のナノ構造化ファイバー技術を生体・医療・計測への応用のため、既存技術に対する優位性および新規機能を定量的に評価して、技術移転を検討する。
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| Causes of Carryover |
デバイス加工のため外部機関利用を行う予定であったが、コロナウイルス流行に対する感染予防措置である研究実施施設への出勤規制、県外移動の制限および研究代表者の所属機関が緊急事態宣言発出該当地域であったため、対象外部機関への訪問規制及び自粛による当該移動費用、設備利用料、消耗品費の使用の保留が生じることとなった。そのため研究実施期間を一年間延長し、次年度において新規材料開発およびデバイス加工実施を短期間に重点的に行うために使用し、研究を遂行する。また外部論文発表に関して次年度に速やかに実施する。
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Research Products
(1 results)
