| Project/Area Number |
23K22662
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| Project/Area Number (Other) |
22H01391 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江本 顕雄 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任准教授 (80509662)
石河 睦生 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 講師 (90451864)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 超音波 / 光デバイス / 光計測 / レンズ / スキャナ / 液晶 |
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| Outline of Research at the Start |
一般的な光走査デバイスでは，ミラーを回転させて光を走査するが，走査速度と範囲の限界はこの機械的特性によって決定される．一方で，光路の媒質中に音波が伝搬すると，圧力変動に伴う屈折率変化が生じ，入射光は屈折・回折する．本研究では，超音波によって光路中の屈折率分布を高速に変化させ，光を空間的・時間的に高速制御する技術，およびそれを用いた高機能光音響デバイスを検討する．第一に，超音波の放射力によって液晶配向と屈折率を静的に高速制御する技術を利用した光デバイスを開発する．第二に，超音波による周期的な媒質の屈折率変化を利用した光デバイスを開発する．第三にこれらのデバイスを用いた高速光計測技術へ展開する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we investigated a technique for high-speed spatial and temporal control of light by changing the refractive index distribution of a medium in the optical path at high speed and large amplitude using ultrasound waves. First, we found that high-frequency and high-intensity ultrasound waves in the 100 MHz range induce a localized, static, and large refractive index change in the medium. The physical mechanism of this phenomenon was investigated, and it was found that cavitation bubbles generated in the medium were the main cause. Based on these findings, we performed light propagation simulations of this phenomenon. Second, as an optical device using this technology, we developed a multifunctional thin lens that can change its focal point in three dimensions at high speed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高周波強力超音波によって引き起こされる局所的，静的，かつ巨大な屈折率変化は本研究によって初めて実験的に確認され，その物理メカニズムの解明は学術的にも意義が大きいと考える．また，本現象に関する数値シミュレーションの開発は，今後新たな小型光音響デバイスを開発する際の設計手法として活用できるため，スマートフォンに代表される電子デバイスや自動車産業，医療分野など様々な産業分野に与えるインパクトは大きい．
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