2016 Fiscal Year Annual Research Report
Hollow core coherent fiber bundle based on antiresonant reflecting guidance mechanism
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26420293
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
片桐 崇史 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90415125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 祐司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / 赤外イメージング / 内視鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，反共振反射を導波原理とする中空ファイババンドルの画像伝送特性を，理論的，実験的に明らかにすることである．目的の達成に向け，本年度は以下の成果を得た．
1. 中空ファイババンドルの高解像度化：素子数を245pixから445pixへ増加させることにより，解像度を約2倍に増加させることに成功した．
2. 体温測定：体内温度付近の赤外パッシブイメージングの実証実験を実施したところ，検出可能限界温度32℃，温度分解能0.7℃であることが判明し，体内の温度測定に十分適用可能であることが示された．
3. コヒーレント光結合の実測とモデル作成：広帯域赤外光を１素子へ入射し，長距離伝送後の周辺素子への結合状態を詳細に調査したところ，コヒーレントな光結合が存在し，素子径に10%程度の摂動を加えることにより抑制可能であることが示された．
３年の研究期間を通じ，提案した全誘電体構造の中空ファイババンドルの学理をおおよそ明らかにすることができた．本ファイババンドルは，数百本のガラス管を束ねて加熱溶融延伸することにより形成され，外径1mm，断面がハニカム構造のガラス繊維である．六角形の空孔は波長の10倍程度のサイズであり，空孔間を隔てるガラスの膜厚を波長の1/4となるように形成することにより，光が空孔内に閉じ込められ伝搬するようになる．入射端に近い位置では，幾何光学によるインコヒーレントモデルが実験結果を良く再現する．一方，入射端から20cm程度伝搬するとモードが形成され，モード結合理論によるインコヒーレントモデルが成立するようになる．ここで空孔間に10%程度の摂動があれば，クロストークを抑制することができる．このように，構造の摂動による反共振反射により，従来の50倍の画像伝送効率を実現した．今後，赤外線の内視鏡応用のみならず，様々な高度イメージング技術への応用が期待される．
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