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構造設計可能なランダムレーザーの開発および特性解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K06388
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 電子デバイス・電子機器
研究機関九州工業大学

研究代表者

岡本 卓  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40204036)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードランダムレーザー / 光散乱 / 格子状ランダム媒質 / 電磁界シミュレーション / 最適化手法 / 多重散乱 / 時間領域差分法 / 光硬化性樹脂 / 構造設計 / 光波制御
研究成果の概要

発光制御が困難であるランダムレーザーの散乱媒質構造を設計した。散乱体配置の自由度を減らすため、格子状2次元ランダム媒質を用いた。新たに考案した構造設計アルゴリズムを用い、電磁界シミュレーションにより媒質を最適化したところ、特定の波長に光エネルギーを集中できることを明らかにした。さらに、作製誤差による発光特性の変化を解析し、媒質作製に必要な精度を割り出した。また、2次元ランダム構造作製実験を行った。光硬化性樹脂に明暗パターンを照射し、表面にランダムな凹凸パターンを形成できることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、ランダムレーザーであっても指定された波長の光を放射する構造を設計することが可能であり、さらに同じ特性を持つものを複数作製することが可能であることが示された。ランダムレーザーの用途は、現存のレーザーでは避けられない粒子状明暗ノイズが問題となる装置、例えば顕微鏡やディスプレイ、医療用の眼底検査装置(OCT)まで、多岐に渡る。これらに対して、用途に応じた発光特性を持つランダムレーザーを提供することで、それら各種製品の性能を向上させることが可能となる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Random laser action in dye-doped polymer media with inhomogeneously distributed particles and gain2019

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Takashi、Mori Masaki
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 17 ページ: 3499-3499

    • DOI

      10.3390/app9173499

    • NAID

      120006719300

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Random lasing in dye-doped polymer random media with a bubble structure2017

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto and R. Yoshitome
    • 雑誌名

      Journal of the Optcal Society of America B

      巻: 34 号: 7 ページ: 1497-1502

    • DOI

      10.1364/josab.34.001497

    • NAID

      120006483100

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Designing random structures for random laser media2019

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Takashi, Imamura Keigo
    • 学会等名
      The Thirteenth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE '19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 格子状2次元ランダムレーザー媒質の構造設計および誤差の影響評価2019

    • 著者名/発表者名
      今村佳吾, 岡本卓
    • 学会等名
      高密度励起ナノ・マイクロ光材料研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および光路長分布の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉田生, 岡本卓
    • 学会等名
      高密度励起ナノ・マイクロ光材料研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 格子状2次元ランダムレーザー媒質の構造設計および誤差の影響評価2019

    • 著者名/発表者名
      今村佳吾, 岡本卓
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および光路長分布の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉田生, 岡本卓
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ランダム格子状2次元増幅媒質の構造設計による発光制御の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      今村佳吾, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 泡構造ランダムレーザー媒質の発光強度および散乱自由行程のシミュレーション解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉田生, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ランダムレーザー媒質作製のための微粒子制御:数値シミュレーションによる特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      横井直倫, 岡本卓, 相津佳永
    • 学会等名
      第61回光波センシング技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ランダムレーザー媒質作製に向けた光学的な微粒子制御に関する基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      横井直倫, 岡本卓, 相津佳永
    • 学会等名
      日本機械学会第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間領域差分法によるランダム格子状2次元増幅媒質の発光特性の解析2018

    • 著者名/発表者名
      今村佳吾, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of inhomogeneity in distribution of scatterers on random laser emission2017

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto, M. Mori and T. Haruno
    • 学会等名
      CLEO Pacific Rim 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光増幅モンテカルロ・シミュレーションによる泡構造ラン ダムレーザーの特性解析2017

    • 著者名/発表者名
      上原康暉, 春野達磨, 高林正典, 岡本卓
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 非共鳴型泡構造ランダムレーザーの発光シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      上原康暉, 高林正典, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザースペックル照射による薄膜ランダムレーザー媒質の作製2017

    • 著者名/発表者名
      鄭志超, 高林正典, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 樹脂空隙を用いた泡構造ランダムレーザーの発振特性2017

    • 著者名/発表者名
      草場一輝, 高林正典, 岡本卓
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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