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フッ化物ファイバを伝送路とした中赤外ヘテロコア型光ファイバセンサの新規開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K14752
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関秋田県立大学

研究代表者

合谷 賢治  秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40757332)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードフッ化物ファイバ / 赤外吸収分光 / エバネッセント波 / 赤外光源 / フッ化物ファイバー / 光ファイバーセンサー / 中赤外光 / ファイバセンサ / ファイバレーザ / ASE光源 / フッ化物ファイバセンサ / ヘテロコア型センサ
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、フッ化物ファイバを光伝送路とした中赤外3μm帯の光ファイバセンサの新規開発である。波長2μm以上の中赤外光は分子の指紋領域と呼ばれ、様々な分子に対して吸収線が存在する。そのため、中赤外域のファイバセンサは計測技術として、広範な分野で有用なデバイスになり得る。

研究成果の概要

フッ化物ファイバを導波路とした光ファイバセンサの開発を行った。当初予定していたヘテロコア構造の試作については、十分な実験が出来なかったが、加工難易度が高い小切片の挿入融着自体は成功した。センサとして用いる場合は、さらなる実験が必要である。
一方で側面研磨構造については、構造の最適化を行い、液体と気体サンプルを用いた測定実験を行った。独自に開発した赤外ASE光源を用いて、光ファイバインラインの赤外吸収分光システムの実証に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フッ化物ファイバを用いた中赤外領域の計測システムとしては、世界初の実証報告であり、計測システムの最適化及び継続的な実験を行うことで、さらなる高度化が可能である。特に赤外分光計測において、高感度化と即時応答性を両立させることで実用的な計測システムへと昇華させたい。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020

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 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] A fluoride fiber optics in-line sensor for mid-IR spectroscopy based on a side-polished structure2022

    • 著者名/発表者名
      Goya Kenji、Koyama Yuya、Nishijima Yoshiaki、Tokita Shigeki、Yasuhara Ryo、Uehara Hiyori
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 351 ページ: 130904-130904

    • DOI

      10.1016/j.snb.2021.130904

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Broadband mid-infrared amplified spontaneous emission from Er/Dy co-doped fluoride fiber with a simple diode-pumped configuration2021

    • 著者名/発表者名
      Kenji Goya, Akira Mori, Shigeki Tokita, Ryo Yasuhara, Tetsuo Kishi, Yoshiaki Nishijima, Setsuhisa Tanabe, and Hiyori Uehara
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 5432-5432

    • DOI

      10.1038/s41598-021-84950-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] フッ化物ファイバーを導波路とした中赤外光ファイバーセンシングシステムによる赤外分光計測2022

    • 著者名/発表者名
      森朗、杉本尚哉、西島喜明、時田茂樹、安原亮、上原日和、合谷賢治
    • 学会等名
      応用物理学会 第69回春季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フッ化物光ファイバーデバイスの需要拡大のための耐候性・親水性ナノ薄膜の形成2022

    • 著者名/発表者名
      上原日和、松尾保孝、合谷賢治、西島喜明、安原亮、上原日和、村上政直、小西大介
    • 学会等名
      応用物理学会 第69回春季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フッ化物ファイバーを導波路とした中赤外光ファイバーセンシングシステムによる赤外分光計測2022

    • 著者名/発表者名
      合谷賢治、西島喜明、時田茂樹、安原亮、上原日和
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フッ化物ファイバを導波路とした中赤外光ファイバセンシングシステム2021

    • 著者名/発表者名
      合谷賢治、上原日和、西島喜明、時田茂樹
    • 学会等名
      光ファイバ応用技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フッ化物ファイバーを導波路とした中赤外光ファイバーセンシングシステムとガス計測への応用2021

    • 著者名/発表者名
      合谷賢治、小山勇也、西島喜明、時田茂樹、安原亮、上原日和
    • 学会等名
      応用物理学会 第82回秋季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 側面研磨フッ化物ファイバーによる中赤外センサーデバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      谷賢治、上原日和、小山勇也、西島喜明、時田茂樹、安原亮
    • 学会等名
      応用物理学会 第82回秋季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] レーザー穴あけ加工の最前線2021

    • 著者名/発表者名
      合谷賢治
    • 学会等名
      本荘由利テクノネットワーク 精密加工専門委員会 オンライン講習会「微細加工技術における高精度・高能率化」、“レーザー穴あけ加工の最前線”
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LD励起Er/Dy 共添加フッ化物ファイバーを用いた中赤外ASE光源と光ファイバーセンシングへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      合谷賢治、上原日和、時田茂樹、安原亮、西島 喜明、岸哲生、田部勢津久
    • 学会等名
      次世代ファイバーレーザー技術専門委員会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 広帯域な中赤外ファイバーASE光源の開発2021

    • 著者名/発表者名
      上原日和、合谷賢治、時田茂樹、安原亮、西島 喜明、岸哲生、田部勢津久
    • 学会等名
      応用物理学会 第68回春季講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3μm帯および4μm帯の高出力固体・ファイバーレーザーの開発2021

    • 著者名/発表者名
      時田茂樹、上原日和、合谷賢治、村上政直、小西大介、佐原諒、小田晃一、ヒョードル・ポチョムキン、アンドレイ・プーシキン
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LD励起・広帯域中赤外ファイバー光源の開発2021

    • 著者名/発表者名
      上原日和、合谷賢治、安原亮、時田茂樹、岸哲生、田部勢津久
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 波長安定化された35W中赤外ファイバーレーザー発振器および増幅器2021

    • 著者名/発表者名
      時田茂樹、上原日和、合谷賢治、小西大介、佐原諒、村上政直
    • 学会等名
      レーザー学会第548回研究会 ファイバレーザー技術
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optimization of fiber optic cleaving conditions for broadband mid-infrared light source with Er/Dy co-doped fluoride fiber2021

    • 著者名/発表者名
      A. Mori, M. Sugimoto, K. Goya
    • 学会等名
      The Ninth International Conference on Materials Engineering for Resources
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 広帯域な中赤外ファイバーASE光源の開発2020

    • 著者名/発表者名
      上原日和、合谷賢治、時田茂樹、安原亮、西島 喜明、岸哲生、田部勢津久
    • 学会等名
      応用物理学会 第68回春季講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 3μm帯および4μm帯の高出力固体・ファイバーレーザーの開発2020

    • 著者名/発表者名
      時田茂樹、上原日和、合谷賢治、村上政直、小西大介、佐原諒、小田晃一、ヒョードル・ポチョムキン、アンドレイ・プーシキン
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LD励起・広帯域中赤外ファイバー光源の開発2020

    • 著者名/発表者名
      上原日和、合谷賢治、安原亮、時田茂樹、岸哲生、田部勢津久
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 波長安定化された35W中赤外ファイバーレーザー発振器および増幅器2020

    • 著者名/発表者名
      時田茂樹、上原日和、合谷賢治、小西大介、佐原諒、村上政直
    • 学会等名
      レーザー学会第548回研究会 ファイバレーザー技術
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 光アライアンス2021

    • 著者名/発表者名
      上原日和、合谷賢治
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      環境モニタリングや医療など幅広い応用が期待される赤外光源・ファイバセンサ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 光ファイバーおよび光ファイバーの製造方法2022

    • 発明者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治、松尾保孝、村上政直、小西大介
    • 権利者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治、松尾保孝、村上政直、小西大介
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 光ファイバーおよびファイバーセンサ2021

    • 発明者名
      合谷賢治、上原日和
    • 権利者名
      合谷賢治、上原日和
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 光ファイバおよびASE光源2021

    • 発明者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治
    • 権利者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 光ファイバーおよびファイバーセンサ2021

    • 発明者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治
    • 権利者名
      上原日和、安原亮、合谷賢治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-208308
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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