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スクイズド光と光パルスの遅延合成による量子限界を超えるロックイン検出

研究課題

研究課題/領域番号 18K18847
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

小関 泰之  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60437374)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード光パルス / 生体イメージング / 誘導ラマン散乱 / 量子光学 / スクイージング / バランスド検出 / 顕微鏡
研究成果の概要

非線形光学効果とロックイン検出を用いる分子イメージング法のさらなる感度向上に向けて、量子限界感度を超える光パルスのロックイン検出法を提案・実証することを目的として研究を進めた。その結果、以下の成果が得られた。(1) 光損失がスクイージングレベルに与える影響を明らかにした。(2) スクイーズド光を用いるための超低損失光学系の要素技術として、アキシコンを用いたビーム整形法の検討と実証を行った。(3) パルスのチャープや結晶中の群速度分散がスクイージングレベルに与える影響を明かにした。(4) 現存するロックイン検出型顕微鏡を用いてホウ素クラスター化合物や植物試料などの計測実験を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義は、スクイージングという先端的な量子科学技術の応用を大きく広げ、様々な光学計測手法の性能の向上に貢献できる点である。特に、生体計測技術の高速化が急速に進展し、その計測感度限界が光の量子雑音にある現状を鑑みると、標準量子限界を超える計測技術の創出は急務である。実際、本研究課題の申請書に記載した振幅スクイージング法を誘導ラマン散乱顕微法に用いる報告が2020年にデンマーク・オーストラリアの量子光学グループが報告しており、また、同様に申請書記載の量子増強法の研究を研究代表者が継続している。残念ながら本研究提案の実証には至っていないが、今後の研究を通じて実証を図る予定である。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Time-domain analysis on the pulsed squeezed vacuum detected with picosecond pulses2020

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Yoshitaka、Ozeki Yasuyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axicon-based beam shaping for low-loss nonlinear microscopic optics2019

    • 著者名/発表者名
      Ochiai Natsuha、Shou Jingwen、Ozeki Yasuyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: 36 号: 5 ページ: 1342-1342

    • DOI

      10.1364/josab.36.001342

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging of cellular uptake of boron cluster compound by stimulated Raman scattering microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Asai, Takuya Liu, Hanqin Ozeki, Yasuyuki Sato, Shinichi Hayashi, Tomohiro Nakamura, Hiroyuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 11 ページ: 112004-112004

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab4a5d

    • NAID

      210000157252

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Axicon-based beam shaping for low loss nonlinear microscopic optics2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ochiai, J. Shou, and Y. Ozeki
    • 雑誌名

      J. Opt. Soc. Am. B

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] High-speed super-multiplex organelle imaging2020

    • 著者名/発表者名
      J. Shou, F. Hu, R. Oda, W. Min, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Photonics West, BiOS, paper 11252-45, 2020.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High speed imaging of B-cells by stimulated Raman scattering2020

    • 著者名/発表者名
      R. Oda, J. Shou, B. Shiramizu, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Photonics West, BiOS, paper 11252-29, 2020.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子イメージングにおける量子増強に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      小関 泰之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会シンポジウム「光が拓く量子技術の新展開」、19p-E301-3、北海道大学、2019年9月19日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multicolor stimulated Raman and fluorescence imaging with high-speed programmable tunability2019

    • 著者名/発表者名
      J. Shou, R. Oda, S. Tanaka, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2019), paper STu4H.6, May 7, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Beam shaping with axicons for low loss microscopy optics2019

    • 著者名/発表者名
      N. Ochiai, J. Shou, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2019), paper JW2A.83, May 7, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パルススクイージングにおけるチャープ及びウォークオフの影響2019

    • 著者名/発表者名
      田口 富隆、小関 泰之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会、21a-E207-4、北海道大学、2019年9月21日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 量子増強イメージングのための顕微光学系の透過率評価2019

    • 著者名/発表者名
      落合 夏葉、寿 景文、飯野 敬矩、小関 泰之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会、21a-E207-3、北海道大学、2019年9月21日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高機能パルスレーザーによる誘導ラマンイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス研究会第1回研究会、電気通信大学、2019年9月27日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱による分子振動イメージングとその応用2019

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      医用分光学研究会、資生堂グローバルリサーチセンター、2019年11月21日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multicolor stimulated Raman scattering microscopy with functional lasers2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      Biomedical Raman Imaging (BRI2019), Osaka Univ., Nov. 24, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱顕微法による分子振動イメージングとその応用2019

    • 著者名/発表者名
      小関泰之、飯野敬矩
    • 学会等名
      イメージングフロンティアセンターシンポジウム、2019年12月14日。
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 低損失顕微光学系のためのアキシコンを用いたビーム整形法2019

    • 著者名/発表者名
      落合夏葉、寿景文、小関泰之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会、9a-W641-7、2019年3月9日
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Beam Shaping with Axicons for Low Loss Microscopy Optics2019

    • 著者名/発表者名
      Natsuha Ochiai, Jingwen Shou, Yasuyuki Ozeki
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Ozeki Group

    • URL

      https://sites.google.com/site/ozekibp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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