| 研究課題/領域番号 |
19H02632
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
神成 文彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40204804)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
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| キーワード | フェムト秒レーザー / 超高速イメージング / 量子光学 / 中赤外イメージング / 光パラメトリック変換 / 量子イメージング / 光パラメトリック下降変換 / 中赤外光 / フェムト秒レーザー光学 / 超高速バーストイメージング / 光パラメトリック効果 / 超高速コマ撮りイメージング / 注赤外イメージング / 光パラメトリック非線形効果 / 超高速光イメージング / 赤外イメージング / 超高速コマ撮り計測法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年報告された量子イルミネーション法では、長波長のアイドラ光でプローブした後にそのアイドラ（プローブ）光をシードした2段目の光パラメトリック変換でシグナル光出力にプローブ光の量子相関特性を転写することができる。そして、初段のシグナル光との干渉計測を行うことで、長波長域でプローブした複素情報を復元することが可能となる。そこで、線形周波数チャープした超高速シグナル光パルスとアイドラ光パルス対を用いることで、この量子イルミネーション法をSF-STAMP超高速イメージング法にそのまま適用し、アイドラ光の赤外波長域での超高速イメージ計測をCCD計測可能なシグナル光の短波長域で実現できることを実証する。
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| 研究成果の概要 |
量子イルミネーション法に単一ショットコマ撮り超高速イメージング法(LA-STAMP)を組み合わせることで、CCDカメラでは計測できない中赤外域における超高速イメージング（量子STAMP）を実現することを目的として研究を行った。高利得な自発光パラメトリック変換(SPDC)を用いても実現できる条件を理論的に明らかにした上で、2台のSPDCにおいて、初段で発生したアイドラ光(2400nm)によるプローブ特性を2段目のシグナル光(480nm)に転写させることで、２つのシグナル光の干渉からアイドラ光がプローブした位相・振幅イメージをシグナル光の波長で計測できることをはじめてパルスモードで成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
中赤外光は可視・紫外光に比べて散乱係数が低いため生体等の散乱性材料に対し比較的高い透過特性を持つ。一方で、多くの有機化学結合の振動モードに共鳴した吸収を示すため、化学物質のセンシングや生体イメージング等に用いられてきた。この中赤外光を超高速イメージングへ応用し、超高速励起時の分子振動モードやプラズモンモードに起因した光励起吸収の高速過渡特性を、とくに単一イベントに対して連続イメージ撮影したいという要望が近年高まっている。本研究で実現したパルス量子イルミネーションは、中赤外プローブ光の計測結果を可視光に転写できる手法であり、CCDカメラでの中赤外超高速イメージングを可能にする。
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