| 研究課題/領域番号 |
20K04627
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
坪川 信 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (70595975)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 光ファイバ / 光導波路 / ナノ光デバイス / 光スポット / 光プローブ / 光ビーム成型 / 光集光技術 / 光圧利用 / 光ビーム制御 / 光ピンセット / レーザー描画 / ナノデバイス / 集光デバイス / 微細描画 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微細加工や回路描画装置、医療メス等にレーザ光プローブが用いられる。通常、微細度がナノレベルに近づくと光の回折制限により、光スポットの分解能は1/4波長程度に制限を受けるため、更なる微細化には通常の赤外や可視域ではなく、極端紫外光や電子線の利用が必然となる。問題克服には低損失で極微な光スポットが形成できる誘電体プローブが有効であり、そのプローブ出射後の回折拡がりを抑制する新しいアイデアが必要である。
本研究では、通常の波長域でナノサイズのレーザ光スポットが形成でき、出射後の回折拡がりの抑制効果を持つ導波路構造を探求し、新たなデバイスへの応用に向けた提案を行う。
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| 研究成果の概要 |
レーザ光の集光制御（光スポット径の縮小、長さの拡大等）に向け、ニューラルネットワークによるアルゴリズムを用いて、細径ファイバと先端レンズの構造における最適解を探索した。具体的には多層屈折率分布を有する先球構造をシミュレーション評価し、半波長以下のスポット径、100波長以上のスポット長などが確認できた。また、微小光スポットに有効な光ファイバ構造、例えば誘電体の SiやSi3N4のボータイコア光ファイバにおいて、ナノ微粒子の補足及び両方向移送が制御できることを明らかにした。全成果は、学術論文2誌、国際会議3件、学内論文1（予定）に要約される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
レーザ光の回折限界レベルを超える微細なスポット形成やビームシェーピング技術は、極微細な光電子回路やLSIの描画に不可欠、重要な技術である。また、ナノレベルの高強度光スポットやその空間制御は、医療工学分野などにおける光力を利用した高分子や生体分子の選別、ソーティングなどにおいて重要な基礎技術でもある。本研究はこれら両面に関する光ファイバ型デバイスの可能性を示唆する意義を持ち、基盤技術の発展に寄与するものと考える。
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