| Project/Area Number |
21H05014
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section D
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
美濃島 薫 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20358112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅原 彰文 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00770091)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥188,110,000 (Direct Cost: ¥144,700,000、Indirect Cost: ¥43,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥36,660,000 (Direct Cost: ¥28,200,000、Indirect Cost: ¥8,460,000)
Fiscal Year 2023: ¥43,420,000 (Direct Cost: ¥33,400,000、Indirect Cost: ¥10,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥46,280,000 (Direct Cost: ¥35,600,000、Indirect Cost: ¥10,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥35,230,000 (Direct Cost: ¥27,100,000、Indirect Cost: ¥8,130,000)
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| Keywords | 光周波数コム / デュアルコム分光 / 光位相制御 / 多次元分光 / 中赤外 / 一体型光源 / 分光特性装置 / 時間空間特性 / 分光特性評価 / 時間・空間特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の概要は、多様な物質・材料・デバイスの特性を、直接、高速・高精度・広範囲・マルチモーダルに取得できる分光技術を創出するものである。そのために、近年進展の著しい光波の高精度かつ自在な制御・操作技術を導入し、光パルスの電場応答を完全解析することで、光伝搬そのものから『光に刻み込まれた情報を取り出す』という発想に基づき、物質情報を直接取り出す革新的分光技術原理を実現して、「物質・材料における血液検査」のようなファーストステップ評価技術となる包括的な学理の確立を行うことをめざす研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、昨年度までに開発した広帯域光コム光源の高度化を行った。双方向型デュアルコムレーザーを用いた中赤外光コムにおいて、非線形光学過程の安定化とともにインターフェログラム測定による高コヒーレンス化を行った。同時に、デュアルコムのインターフェログラム自体を用いた位相補正技術を開発し、共振器直接出力の近赤外領域の光コム出力を用いてSN比向上効果を実証し、フリーランのレーザーを用いながら、pmの高波長分解能と高SN比～10000を実現した。さらに、発生させた広帯域中赤外デュアルコムにおいてもこの手法を適用し、コヒーレント積算によるSN比向上の基礎実証に成功した。
次に、インライン・ファイバ構成の広帯域可視光コムにおいて、非線形光学過程の最適化によるコヒーレンス波長領域の拡大を行い、開発した分光スティッチング技術の適用可能スペクトル範囲を拡大し、波長帯610～690 nmにおいて測定帯域カバー率71 %、波長分解能0.04 nmを実現した。実際に材料分光に適用し、位相情報を取得して広帯域な材料分散スペクトル測定に成功した。
また、開発手法の光コム位相制御による偏光変調分光技術を高度化し、近赤外波長領域においてkHzの高速円偏光スイッチングを実現した。実際に円偏光に対する応答を有する試料に適用して、変調分光による円2色性分光の高感度化技術を示した。
さらに、時間情報の取得に関して、開発した一体型トライコム光源を用いて分光信号取得系を構築し、全偏波保持型ファイバ構成による高安定化を実現した。実際に、トライコム分光の特徴を用いて、通常は両立が困難な高速と広帯域分光という、マルチ条件のデュアルコム分光測定を同時に実現する手法を実証した。また、空間分光情報の取得に関して、試料の構造に依存する分光情報として、振幅、位相、偏光などマルチな性質の同時取得法を検討した。
以上の成果を国際会議や論文で発表した。
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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
本年度は、光源開発においては中赤外光コムの高安定化と、分光手法としてはデュアルコム分光のSN向上を目指した位相補正技術の導入を目標にしていた。それに対し、これらの目標を達成したことに加え、実際に、非線形光学過程で発生した中赤外光源に適用して基礎特性を実証できた。さらに、可視光領域においても、実用性に優れる全ファイバ・導波路インライン構成の広帯域可視光コムにおいて、分光スペクトル範囲の拡大を実現し、実際に、材料分光への適用に成功した。
また、光コムの位相制御による高感度化技術においても、近赤外波長領域において、実際に、円偏光を有する試料に適用して、高速変調分光による円2色性分光技術を示せた。
同時に、時間分光情報の取得に関して、開発した一体型トライコム光源を用いて、実際に、トライコム分光の特徴を用いて、通常は両立が困難なマルチ分光測定を実証した。
これらの成果を、多数の国際会議を含めた学会や論文として発表できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、各研究項目を実施すると同時に、それらの融合と統合をさらに進め、本研究の分光技術の特徴を生かした応用に適した試料を探索しながら基礎技術を実証し、技術の有効性を示していく。
開発した中赤外域、および可視域光源において、さらなる高度化を行うと同時に、位相補正技術を高度化して、簡便性と高精度性の更なる両立を目指す。一体型トライコム共振器においても、さらに特長を生かした測定を示していく。これらの広帯域・高機能光源を、光コムのコヒーレント制御法の分光応用に適用し、変調分光の多様な試料への適用を進めるとともに、動的な分光制御技術への適用を進める。
開発した光源と分光特性制御技術の成果の融合をさらに進め、測定手法の適用性を高め、手法の有効性を示していく。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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