• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

利得特性を制御した量子ドットによる超広帯域波長掃引光源の開発とOCTへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02183
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関和歌山大学

研究代表者

尾崎 信彦  和歌山大学, システム工学部, 教授 (30344873)

研究分担者 池田 直樹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
渡辺 英一郎  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, エンジニア (10469786)
久保 隆史  和歌山県立医科大学, 医学部, 博士研究員 (30316096)
赤阪 隆史  和歌山県立医科大学, 医学部, 特別研究員 (70322584)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード量子ドット / 近赤外光源 / 光コヒーレンストモグラフィー / 波長掃引光源 / 光コヒーレンストモグラフィー(OCT) / 分子線エピタキシー(MBE) / OCT
研究開始時の研究の概要

近赤外光を用いた非侵襲な医療用断層イメージング技術である光コヒーレンストモグラフィー(OCT)の画像性能(分解能や画像深さ)向上に貢献すべく、半導体ナノ材料である自己組織化InAs量子ドット(QD)を用いた広帯域波長掃引レーザ光源の開発を行う。自己組織化InAs-QDは、特有のサイズ分布による広帯域な発光および利得特性を近赤外波長帯に有しており、この特性に加え、我々が培ってきた発光波長制御を含むQD成長技術を駆使して、広帯域かつシームレスな光学利得媒体とすることで、従来光源を凌駕する分解能と画像深さを実現するOCT光源への応用を目指す。

研究成果の概要

自己組織化InAs量子ドット(QD)を用いた近赤外波長掃引レーザー光源を開発し、波長掃引型光コヒーレンストモグラフィー(SS-OCT)光源へ応用した。InAs-QDは自己組織的に成長するナノ結晶の集合体であり、サイズ分布による広帯域な発光と光利得を近赤外波長帯で示す。さらに、成長条件によって光学特性を制御できるため、OCTに有用な生体透過性の高い波長帯(1-1.1μm帯)において最大の光利得が得られるよう調整可能である。これらの特長を活かして作製したQDベースの波長掃引型OCT光源を、独自に構築したSS-OCTに導入して画像取得を行い、その性能の定量評価を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、利得特性を制御したInAs量子ドットによる波長掃引光源の実現および波長掃引型OCTへの応用の可能性が示された。この結果は、OCTに有用な波長帯での新たな波長掃引光源の提供につながる意義ある成果といえる。特に、既存光源では実現しにくい波長帯での高利得媒体を半導体材料によって提供できるため、光源の小型・軽量化といったメリットにつながり、OCTの新たな応用展開も期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] グラスゴー大学(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] グラスゴー大学(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] グラスゴー大学(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Near-infrared dual-wavelength surface-emitting light source using InAs quantum dots resonant with vertical cavity modes2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima Jin、Ozaki Nobuhiko、Oda Hisaya、Watanabe Eiichiro、Ohsato Hirotaka、Ikeda Naoki、Sugimoto Yoshimasa、Hogg Richard A.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: SD ページ: SD1003-SD1003

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5b24

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In-situ estimation of emission wavelength of embedded InAs QDs using RHEED intensity measurements2022

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Nobuhiko、Ikuno Daigo
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 588 ページ: 126657-126657

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2022.126657

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1.1 μm waveband tunable laser using emission-wavelength-controlled InAs quantum dots for swept-source optical coherence tomography applications2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Toshiya、Ozaki Nobuhiko、Yamauchi Sho、Onoue Katsuya、Watanabe Eiichiro、Ohsato Hirotaka、Ikeda Naoki、Sugimoto Yoshimasa、Childs David T. D.、Hogg Richard A.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SB ページ: SBBE02-SBBE02

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe5bc

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 二層積層InAs量子ドットへのキャッピングレート制御による発光長波長化2023

    • 著者名/発表者名
      奥野 光基、祝出 航佑、尾崎 信彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Near-infrared broadband light sources developed using self-assembled InAs quantum dots for OCT applications2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki
    • 学会等名
      Joint Symposia on Optics, Optics & Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 発光波長制御された自己組織化InAs量子ドットによる近赤外広帯域光源開発とOCTへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 学会等名
      日本結晶成長学会第51回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体量子ドットの発光と生物・医療分野への応用~サイズによる発光波長制御がもたらす可能性~2022

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 学会等名
      生物発光化学発光研究会第37回学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1um帯広帯域高強度発光InGaAs薄膜の成長条件の検討(II)2022

    • 著者名/発表者名
      祝出 航佑、奥野 光基、尾崎 信彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Dot-in-a-Well構造におけるInAs量子ドットの構造および発光特性変化のメカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      奥野 光基、岡田 直樹、尾崎 信彦
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2022年度75周年記念講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 1um帯広帯域高強度発光InGaAs薄膜の成長条件の検討2022

    • 著者名/発表者名
      祝出 航佑、尾崎 信彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Near-infrared dual-wavelength surface-emitting light source using a vertical cavity resonating with discrete emission wavelengths of InAs quantum dots2021

    • 著者名/発表者名
      J. Oshima, N. Ozaki, H. Oda, E. Watanabe, H. Ohsato, N. Ikeda, Y. Sugimoto, and R. Hogg
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Broadband Emission from Stacked InAs Quantum Dots Embedded with GaAs Layers Under Various Growth Rates for Broadband Light Source Applications2021

    • 著者名/発表者名
      T. Wang, J. Oshima, H. Ohsato, E. Watanabe, N. Ikeda, Y. Sugimoto, and N. Ozaki
    • 学会等名
      21st Int. Conf. Molecular Beam Epitaxy (21st ICMBE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of In Segregation on InAs Quantum Dots Growth in Dot-in-a-Well2021

    • 著者名/発表者名
      N. Okada, D. Ikuno, T. Wang, J. Oshima, and N. Ozaki
    • 学会等名
      21st Int. Conf. Molecular Beam Epitaxy (21st ICMBE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] InAs量子ドットを利用した近赤外多波長面発光レーザの検討2021

    • 著者名/発表者名
      大島 仁、尾崎 信彦、小田 久哉、渡辺 英一郎、大里 啓孝、池田 直樹、杉本 喜正、R. Hogg
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 1ミクロン帯広帯域発光InGaAs薄膜の作製と評価2021

    • 著者名/発表者名
      祝出 航佑、尾崎 信彦
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2021年度第2回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規半導体ナノ材料によるOCT用近赤外広帯域光源2021

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 学会等名
      MOBIO産学連携オフィス テーマ別大学・高専合同シーズ発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 1.1um帯InAs量子ドット波長掃引レーザを用いたSS-OCTの構築と評価2021

    • 著者名/発表者名
      辻 敏弥、尾崎 信彦、渡辺 英一郎、大里 啓孝、池田 直樹、杉本 喜正、David T. D. Childs、Richard A. Hogg
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] GaAsキャッピング層の成長レートによるInAs量子ドットの発光波長制御及び広帯域光源への応用2021

    • 著者名/発表者名
      王 涛、大島 仁、祝出 航佑、尾崎 信彦
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2020年度第1回+第2回合同講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] InAs量子ドットを用いた近赤外広帯域面発光レーザの検討2021

    • 著者名/発表者名
      大島 仁、王 涛、尾崎 信彦
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部2020年度第1回+第2回合同講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tunable Laser with Emission-Wavelength-Controlled InAs Quantum dots for 1.1-um Waveband Swept-Source Optical Coherence Tomography Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Tsuji, Nobuhiko Ozaki, Sho Yamauchi, Katsuya Onoue, Eiichiro Watanabe, Hirotaka Ohsato, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, David T. D. Childs, and Richard A. Hogg
    • 学会等名
      The 2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAsキャッピング層の成長レートによる埋め込まれたInAs-QDのサイズおよび発光波長制御2020

    • 著者名/発表者名
      王 涛、大島 仁、尾崎 信彦、池田 直樹、杉本 喜正
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 多波長光源及び多波長光源システム2021

    • 発明者名
      尾崎信彦、大島 仁
    • 権利者名
      和歌山大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-136639
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi