液滴の相転移を利用した制御性と柔軟性をもつマイクロレーザの開発

• 研究課題/領域番号: 15K04642
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノマイクロシステム
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 斉藤 光徳 龍谷大学, 理工学部, 教授 (60205680)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: レーザ / 色素 / 散乱 / 相転移 / ポリエチレングリコール / 誘導放出 / 希土類元素 / 発光 / 液体レーザ

研究成果の概要

ポリエチレングリコールには透明な液体状態と白濁した固体状態の2つの相があり、常温付近で温度を上げるか下げるかで状態を制御できる(双安定性)。固体中では強い散乱が生じるので、蛍光色素を分散させると光が固体中に閉じ込められてレーザ発光が起こる(ランダムレーザ)。また、色素に発光エネルギーを与えるための励起光も散乱で閉じ込められ微小な体積で吸収されるので、発光強度の増強が起こる。これらの現象を利用して、高効率の発光材料を作製した。

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence enhancement of a bleach-resistant solution for use in microfluidic devices (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and T. Koketsu
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 8 ページ: 676-683
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrication of disk droplets and evaluation of their lasing action (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, T. Hashimoto, and J. Taniguchi
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 42 号: 20 ページ: 4119-4122
  • DOI: 10.1364/ol.42.004119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polygonal pits on silicon surfaces that are created by laser-assisted chemical etching (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and S. Kimura
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4973980
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-enhancement and suppression of optical pulses by use of photochromism in elastomer (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and T. Hamazaki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 20 ページ: 22395-22402
  • DOI: 10.1364/oe.24.022395
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bistable random laser that uses a phase transition of polyethylene glycol (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and Y. Nishimura
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108 号: 13
  • DOI: 10.1063/1.4945093
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A spatial modulator that uses scattering in a cholesteric liquid crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and H. Uemi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4942964
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fade-resistant photochromic reactions in a self-healable polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, T. Nishimura, and T. Hamazaki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 20 ページ: 25523-25531
  • DOI: 10.1364/oe.23.025523
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polarization-independent refractive-index change of a cholesteric liquid crystal (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, A. Maruyama, and J. Fujiwara
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 5 号: 7 ページ: 1588-1597
  • DOI: 10.1364/ome.5.001588
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Bistable optical functions of polyethylene glycol (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and K. Tsuji
  • 学会等名: 2nd International Conference on Dielectrics
  • 国際学会
• [学会発表] 隣接画素がコレステリック液晶の双安定性に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐亮太、斉藤光徳
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] レーザビームの高速掃引によるナノ秒パルスの偏光制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 板井佑介、市川優勝、斉藤光徳
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] ポリエチレングリコールを用いた光ファイバ型双安定素子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福山尚志、斉藤光徳
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] フレキシブルな微小Oリングレーザ (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田知真、斉藤光徳
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Fluorescence enhancement of europium ions in a scattering matrix (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and T. Koketsu
  • 学会等名: 5th International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology
  • 発表場所: Porto (Portugal)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Whispering gallery mode emission of a cylindrical droplet laser (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and T. Hashimoto
  • 学会等名: 5th International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology
  • 発表場所: Porto (Portugal)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Reduction of optical rotation and scattering in a cholesteric liquid crystal laer (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and J. Fujiwara
  • 学会等名: 5th International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology
  • 発表場所: Porto (Portugal)
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Smart signal interconnection by the use of a photosensitive polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, T. Hamazaki, and K. Sakiyama
  • 学会等名: 25th European Signal Processing Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Rewritable droplet array for creating digital 3D display (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, Y. Nishimura, and M. Saito
  • 学会等名: OSJ-OSA Joint Symposia
  • 国際学会
• [学会発表] Nano-sized free volume for dye diffusion in a flexible ring laser (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yoneda, J. Nogami, and M. Saito
  • 学会等名: OSJ-OSA Joint Symposia
  • 国際学会
• [学会発表] 相転移を利用した双安定ランダムレーザー (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤光徳、西村嘉洋
  • 学会等名: レーザー学会第514回研究会
• [学会発表] 固体中でディスク形状を保持する色素液滴のレーザ発光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓也、斉藤光徳
  • 学会等名: Optics & Phtonics Japan 2017 (日本光学会年次学術講演会)
• [学会発表] ポリエチレングリコールに溶解したユウロピウムの発光消失 (2017)
  • 著者名/発表者名: 纐纈隆裕、斉藤光徳
  • 学会等名: Optics & Phtonics Japan 2017 (日本光学会年次学術講演会)
• [学会発表] コレステリック液晶の薄膜化による偏光特性の解消 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原淳貴、斉藤光徳
  • 学会等名: Optics & Phtonics Japan 2017 (日本光学会年次学術講演会)
• [学会発表] Phase-dependent stimulated emission in a polymer (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and Y. Nishimura
  • 学会等名: 17th International Conference "Laser Optics 2016"
  • 発表場所: Saint Petersburg (Russia)
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] 円柱状の色素溶液における誘導放出光のモード間競合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓也、斉藤光徳
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ｺﾚｽﾃﾘｯｸ液晶の散乱相を利用した空間変調器の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斉藤光徳、上見洋人
  • 学会等名: Optics ＆ Photonics Japan 2015 （日本光学会年次学術講演会）
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス（東京）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] ポリエチレングリコールによるユウロピウム水溶液の蛍光増強 (2015)
  • 著者名/発表者名: 纐纈隆裕、斉藤光徳
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 蛍光色素の後拡散によるOリングレーザの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野上淳平、斉藤光徳
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] カイラルピッチの短い液晶による偏光依存性のない屈折率制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原淳貴、斉藤光徳
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Construction of a 3-D droplet array in a metabolic elastomer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Saito and T. Morigami
  • 学会等名: 10th International Conference on Composite Science and Technology
  • 発表場所: Lisboa (Portugal)
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] Droplet formation and arrangement in a flexible polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Saito
  • 学会等名: EMN Meeting on Droplets 2015
  • 発表場所: Phuket (Thailand)
  • 年月日: 2015-05-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Recent Developments and Trends in Optics, Photonics and Laser Technologies (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Saito
  • 出版者: Springer