Development of a swept-source based on quantum dots with controlled gain spectra and its application in OCT

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02183
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: Ozaki Nobuhiko 和歌山大学, システム工学部, 教授 (30344873)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771) ; 渡辺 英一郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, エンジニア (10469786) ; 久保 隆史 和歌山県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (30316096) ; 赤阪 隆史 和歌山県立医科大学, 医学部, 特別研究員 (70322584)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 量子ドット / 近赤外光源 / 光コヒーレンストモグラフィー

Outline of Final Research Achievements

A near-infrared swept-source (SS) was developed using self-assembled InAs quantum dots (QDs) and applied in SS optical coherence tomography (SS-OCT). InAs-QDs in an ensemble configuration offer broadband light emission and optical gain owing to their inherent size distribution whithin the near-infrared wavelength band, making them highly suitable for OCT light sources. Furthermore, the emission center wavelength of QDs can be controlled by varying the growth conditions. Thus, the optical gain peak can be controlled within the 1-1.1 μm band, which is useful for obtaining a large imaging depth of OCT. We fabricated the QD-based SS with controlled gain spectra and employed it in SS-OCT. Through obtained OCT images, we quantitatively evaluated its potential as an SS-OCT light source.

Free Research Field

結晶工学、半導体ナノ材料、光学応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、利得特性を制御したInAs量子ドットによる波長掃引光源の実現および波長掃引型OCTへの応用の可能性が示された。この結果は、OCTに有用な波長帯での新たな波長掃引光源の提供につながる意義ある成果といえる。特に、既存光源では実現しにくい波長帯での高利得媒体を半導体材料によって提供できるため、光源の小型・軽量化といったメリットにつながり、OCTの新たな応用展開も期待される。