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フリーランニングCW半導体レーザーベースデュアルコム分光による呼気分析法開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04379
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関東京電機大学

研究代表者

西川 正  東京電機大学, 工学部, 教授 (20374069)

研究分担者 石澤 淳  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (30393797)
日達 研一  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (60564276)
鈴木 将之  愛知医科大学, 医学部, 准教授 (60622371)
研究協力者 原 一鳳  
宇田 祥平  
大原 憲  
人見 賢弥  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
キーワード光周波数コム / デュアルコム分光 / 電気光学変調器 / 呼気分析 / 光源技術 / 応用光学 / 医療
研究成果の概要

我々はデュアル電気光学変調コム分光における25 GHzモード間隔の自動補間手法の開発を行った。その結果、シアン化水素とアセチレンガスの0.8 THz帯域に渡る吸収線スペクトルの測定を250 MHzの分解能での9.3 msシングルショット計測に成功した。また、本手法による腎臓病のバイオマーカーであるアンモニアガスの吸収線スペクトルの同定にも成功した。計測スペクトル帯域は、単に電気光学変調器の台数を増やすことでさらに拡大する事が可能になる。この自動補間手法の開発によってシングルショット分光計測が可能となり、広帯域、高分解能、高速リアルタイム分光計測の実用的なプラットフォームを提供する事が出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

繰返し周波数が僅かに異なる2台のモードロックレーザーを用いたデュアルコム分光法は、広いスペクトル領域にわたる高分解能分光を高速に行う手段として注目されている。しかしながら、2台のレーザー間の高度な制御を必要としレーザーの専門家でなければ取り扱いが困難であった。そこで、レーザーの位相同期を必要とせずにレーザーの専門家でなくても手軽に扱え、ロバストでフィールド環境でも使用可能な、1台のフリーランニング連続発振半導体レーザーと多段の電気光学変調器を用いた光ファイバー結合ベースの新たなデュアルコムリアルタイム計測装置及びその広いモード間隔の自動補間手法の開発に成功し、呼気分析への適用を可能にした。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 10件、 招待講演 10件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Simple method for stabilizing an optical frequency comb to an optical reference without an RF signal generator2019

    • 著者名/発表者名
      Ishizawa Atsushi、Hitomi Kenya、Hara Kazutaka、Hitachi Kenichi、Nishikawa Tadashi、Sogawa Tetsuomi、Gotoh Hideki
    • 雑誌名

      OSA Continuum

      巻: 2 号: 5 ページ: 1706-1712

    • DOI

      10.1364/osac.2.001706

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of longitudinal acoustic phonons in InGaAsP multiple quantum wells by asynchronous optical sampling2018

    • 著者名/発表者名
      Hitachi K.、Someya M.、Ishizawa A.、Nishikawa T.、Gotoh H.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 20 ページ: 201102-201102

    • DOI

      10.1063/1.5041475

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電気光学変調光コムを用いた低雑音マイクロ・ミリ波発生法2018

    • 著者名/発表者名
      石澤 淳、西川 正、日達 研一、後藤 秀樹
    • 雑誌名

      光アライアンス(日本工業出版)

      巻: 29(2) ページ: 12-16

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 電気光学変調光コムを用いた超高精度周波数変換技術2018

    • 著者名/発表者名
      石澤 淳、西川 正、日達 研一、後藤 秀樹
    • 雑誌名

      レーザー研究(レーザー学会)

      巻: 46(2) ページ: 80-85

    • NAID

      130007957408

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical nonlinearity enhancement with graphene-decorated silicon waveguides2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ishizawa, Rai Kou, Takahiro Goto, Tai Tsuchizawa, Nobuyuki Matsuda, Kenichi Hitachi, Tadashi Nishikawa, Koji Yamada, Tetsuomi Sogawa and Hideki Gotoh
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 45520-45520

    • DOI

      10.1038/srep45520

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reduced pulse energy for frequency comb offset stabilization with a dual-pitch periodically poled lithium niobate ridge waveguide2017

    • 著者名/発表者名
      Hitachi K.、Hara K.、Tadanaga O.、Ishizawa A.、Nishikawa T.、Gotoh H.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 24 ページ: 241107-241107

    • DOI

      10.1063/1.4986444

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Octave-spanning supercontinuum generation at telecommunications wavelengths in a precisely dispersion- and length-controlled silicon-wire waveguide with a double taper structure2017

    • 著者名/発表者名
      Ishizawa Atsushi、Goto Takahiro、Kou Rai、Tsuchizawa Tai、Matsuda Nobuyuki、Hitachi Kenichi、Nishikawa Tadashi、Yamada Koji、Sogawa Tetsuomi、Gotoh Hideki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 2 ページ: 021105-021105

    • DOI

      10.1063/1.4992112

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Generation of ultralow-phase-noise millimeter-wave signal using an electro-optics-modulation comb2019

    • 著者名/発表者名
      A. Ishizawa, T. Nishikawa, K. Hitachi, and H. Gotoh
    • 学会等名
      2019 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Automatic Interpolation of 25 GHz Mode Spacing in Dual EOM Comb Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nishikawa, Akira Oohara, Shohei Uda, Atsushi Ishizawa, Kenichi Hitachi, Nathalie Picque, and Theodor Haensch
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-low noise microwave generation using carrier-envelope-offset signal of 25-GHz EOM comb2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ishizawa, Tadashi Nishikawa, Kenichi Hitachi, Kazutaka Hara, Kenya Hitomi, Tomoya Akatsuka, Tetsuomi Sogawa, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-Low Phase Noise Microwave Generation with 25-GHz Electro-Optics-Modulation Comb2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ishizawa, Tadashi Nishikawa, Kenichi Hitachi, Kenya Hitomi, and Hideki Gotoh
    • 学会等名
      OECC/PSC 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デュアル EOMコム 分光における 25GHz モード間隔の自動補間法2019

    • 著者名/発表者名
      大原憲,宇田祥平,石澤淳,日達研一,Nathalie Picque,Theodor Haensch,西川 正
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調コムのCEO信号の高SNR検出2019

    • 著者名/発表者名
      人見 賢弥、石澤 淳、日達 研一、西川 正、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] InP/InGaAsP量子井戸における音響フォノン周波数シフトの観測2019

    • 著者名/発表者名
      校條 健太、日達 研一、石澤 淳、西川 正、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調コムを用いた高精度周波数変換2019

    • 著者名/発表者名
      石澤 淳
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] デュアルピッチ PPLN 導波路を用いた光コム周波数安定化2019

    • 著者名/発表者名
      日達 研一
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Carrier-envelope-offset locking of 25-GHz EOM comb based on a free-running CW Laser Diode2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishizawa, T. Nishikawa, K. Hara, K. Hitachi, T. Sogawa, and H. Gotoh
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple method to lock an optical frequency comb to an ultra-stable laser without an RF signal generator2018

    • 著者名/発表者名
      Kenya Hitomi, Atsushi Ishizawa, Kenichi Hitachi, Tadashi Nishikawa, Hideki Gotoh, Tetsuomi Sogawa, and Kazutaka Hara
    • 学会等名
      Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Acoustic Phonons in InGaAsP MQW by Asynchronous Optical Sampling2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Hitachi, Mayu Someya, Atsushi Ishizawa, Tadashi Nishikawa, Hideki Gotoh
    • 学会等名
      Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electro-optics-modulation (EOM) combs2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishizawa
    • 学会等名
      KEIO symposium on microresonator frequency comb
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 時間伸張フーリエ分光によるファイバーレーザーにおける超高速スペクトルダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木将之
    • 学会等名
      ファイバーレーザー技術専門委員会第二回委員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気光学変調光コムを用いた新しい低雑音マイクロ波発生2018

    • 著者名/発表者名
      原 一鳳、石澤 淳、日達 研一、西川 正、寒川 哲臣、後藤 秀樹
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 外部基準信号を用いないキャリアエンベロープオフセット周波数安定化法2018

    • 著者名/発表者名
      人見 賢弥、石澤 淳、原一鳳、日達 研一、西川 正、寒川 哲臣、後藤 秀樹
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] デュアル電気光学変調コム分光法によるアセチレン吸収線スペクトル測定2018

    • 著者名/発表者名
      宇田 祥平、大原 憲、石澤 淳、日達 研一、西川 正
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調を用いた高精度光周波数計測法2018

    • 著者名/発表者名
      原 一鳳、石澤 淳、日達 研一、西川 正、寒川 哲臣、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非同期光サンプリング法によるInP/InGaAsP量子井戸の音響フォノン振動測定2018

    • 著者名/発表者名
      染谷 真由、日達 研一、石澤 淳、西川 正、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶ファイバーを用いたYbファイバーレーザー励起広帯域光生成2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木将之、黒田寛人
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調コムを用いた高精度光周波数変換技術2018

    • 著者名/発表者名
      石澤淳
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス研究会 第4回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間伸張フーリエ分光による広帯域光パルス形成のダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木将之
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス研究会 第4回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] デュアルピッチPPLN導波路によるCEO周波数安定性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      原 一鳳、日達 研一、忠永 修、石澤 淳、西川 正、後藤 秀樹
    • 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(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調器ベース光周波数コムを用いた超高精度周波数変換技術の創出2017

    • 著者名/発表者名
      石澤淳
    • 学会等名
      第33回先端光量子科学アライアンスセミナー
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of 2f-to-3f Self-referencing Interferometer Using Dual-pitch PPLN Ridge Waveguides2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, K. Hitachi, A. Ishizawa, T. Nishikawa, and H. Gotoh
    • 学会等名
      International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduced pulse energy for frequency stabilization with a dual-pitch periodically poled lithium niobate ridge waveguide2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hitachi, K. Hara, O. Tadanaga, A. Ishizawa, T. Nishikawa, and H. Gotoh
    • 学会等名
      Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気光学変調器ベース光コムのキャリアエンベロープオフセットロック2017

    • 著者名/発表者名
      石澤 淳、西川 正、日達 研一、原 一鳳、寒川 哲臣、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非同期光サンプリング法を用いたInAsP/InGaAsP量子井戸におけるキャリア緩和時間測定2017

    • 著者名/発表者名
      日達 研一、石澤 淳、西川 正、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調器ベース光コムを用いた新しい低雑音ミリ波発生法2017

    • 著者名/発表者名
      原 一鳳、石澤 淳、日達 研一、西川 正、寒川 哲臣、後藤 秀樹
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気光学変調光コムを用いた超高精度光周波数変換技術2017

    • 著者名/発表者名
      石澤淳
    • 学会等名
      光ネットワーク産業技術研究会 第3回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ファイバーレーザーによる高分解能OCTと分子分光への応用2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木将之
    • 学会等名
      第7回レーザー学会「レーザーバイオ医療」技術専門委員会
    • 発表場所
      沖縄産業支援センター(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 光周波数計測装置2018

    • 発明者名
      石澤淳、日達研一、西川正、原一鳳
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社、東京電機大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-190682
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 光周波数計測装置2018

    • 発明者名
      石澤淳、日達研一、西川正、人見賢弥、原一鳳
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社、学校法人東京電機大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-036202
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 光周波数コム安定化装置2018

    • 発明者名
      石澤淳、日達研一、西川正、人見賢弥、原一鳳
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社、学校法人東京電機大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-008591
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 信号発生器および信号発生方法2017

    • 発明者名
      石澤淳、日達研一、西川正
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社、学校法人東京電機大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-160018
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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