フェムト秒レーザ加工を利用した光ファイバ導波路に対するセンサ機能の埋め込み

• 研究課題/領域番号: 24510126
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 創価大学
• 研究代表者: 渡辺 一弘 創価大学, 工学部, 教授 (40240478)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: フェムト秒レーザ加工 / 量子ビーム産業応用 / 光ファイバセンサ

研究成果の概要

本研究ではフェムト（１０の１５乗分の１秒）という短い時間に強度の高いレーザを光ファイバ内に照射し、熱的影響によるガラスの破壊を極力抑制し、内部に微細加工を施すことにより、光ファイバにこれまでにないセンサとしての機能を埋め込もうとするものである。内部加工は直径125 μｍの細い光ファイバに行われるが、（１）内部に空孔のみを生成させたり、または（２）数μｍ直径の極めて細い貫通穴（穿孔：せんこう）を作りこむことによって、特徴的なセンシングを可能としている。これにより、空孔配置によって光ファイバの曲げ方向を検知、また穿孔加工では試料となる溶液を導入することで微小容量の分光センシング機能を実現できた。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient deep-hole drilling by a femtosecond, 400 nm second harmonic Ti: sapphire laser for a fiber optic in-line/pico-liter spectrometer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji GOYA, Toshiaki ITOH, Atsushi SEKI and Kazuhiro WATANABE
  • 雑誌名: Sensors and Actuators: B. Chemical 巻: Vol.210 ページ: 685-691
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Femtosecond Laser Micromachining in an Optical Fiber for Bending Direction Sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaaki FUJII, Kenji GOYA and Kazuhiro WATANABE
  • 雑誌名: Proceedings of the 2014 ISSS 巻: 2014 ISSS ページ: 52-54
• [雑誌論文] Fabrication of through-hole array by means of femtosecond laser pulses for spectroscopic measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki ITO, Kenji GOYA and Kazuhiro WATANABE
  • 雑誌名: Proceedings of the 2014 ISSS 巻: 2014 ISSS ページ: 53-55
• [雑誌論文] A Novel Optical Fiber Sensor Fabricated by Femtosecond Laser Processing for Directional Bending Detection (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji GOYA and Kazuhiro WATANABE
  • 雑誌名: The Review of Laser Engineering 巻: 41 ページ: 718-721
  • NAID: 10031193044
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘテロコア型光ファイバを用いたセンシング技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木博之、西山道子、渡辺一弘
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 41 ページ: 337-341
  • NAID: 10031174280
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘテロコア光ファイバーセンサ－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木博之、渡辺一弘
  • 雑誌名: 光学 巻: 第４１巻 ページ: 364-369
  • NAID: 10030770447
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro-void in an Optical Fiber Machined by a Femtosecond Laser for Obtaining Bending Direction Sensitive Sensors (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Gouya, Kazuhiro Watanabe
  • 雑誌名: HPLS&A 2012,Proceedings of SPIE 巻: Vol.8677 46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole Drilling on Glass Optical Fibers by a Femtosecond Laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hamasaki, Kenji Goya, Kazuhiro Watanabe
  • 雑誌名: HPLS&A 2012,Proceedings of SPIE 巻: Vol.8677 50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Plasmon Resonance Hydrogen Sensor based on Hetero-core Optical Fiber Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Ai Hosoki, Michiko Nishiyama, Igawa Hirotaka, Yongwoon Choi and Kazuhiro Watanabe
  • 雑誌名: Eurosensors 2012, Procedia Engineering 巻: Volume 47 ページ: 128-131
  • 査読あり
• [学会発表] 第二高調波400nm近紫外フェムト秒レーザ加工を利用した光ファイバ導波路への分光セルの埋め込み（理論モデルによる吸光度特性の解析） (2015)
  • 著者名/発表者名: 合谷賢治, 伊藤俊明, 関篤志, 渡辺一弘
  • 学会等名: 光ファイバ応用技術研究会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市、鹿児島宝山ホール
  • 年月日: 2015-02-19 – 2015-02-20
• [学会発表] フェムト秒レーザー加工を利用した光ファイバへのインライン分光セルの配列とセンサ性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 合谷賢治, 伊藤俊明, 関篤志, 渡辺一弘
  • 学会等名: レーザー学会学術講演第35回年次大会
  • 発表場所: 東京港区、東海大学
  • 年月日: 2015-01-11 – 2015-01-12
• [学会発表] 光ファイバ応用のためのフェムト秒レーザー誘起空洞化領域の有限要素法（FEM）解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井隆明, 合谷賢治, 渡辺一弘
  • 学会等名: レーザー学会学術講演第35回年次大会
  • 発表場所: 東京港区、東海大学
  • 年月日: 2015-01-11 – 2015-01-12
• [学会発表] A through-hole array on optical fibers fabricated by 1-kHz/400-nm femtosecond laser pulses for an in-line/pico-litter spectrometer design (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji GOYA, Toshiaki ITOH, Atsushi SEKI and Kazuhiro WATANABE
  • 学会等名: EUROSENSORS 2014
  • 発表場所: Italy,Brescea,University of Brescia
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] フェムト秒レーザー加工による貫通孔配列を応用した光ファイバインラインスペクトル測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 合谷賢治，伊藤俊明，関篤志，渡辺一弘
  • 学会等名: 光ファイバ応用技術研究会（OFT）
  • 発表場所: 山形米沢、山形大学
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30
• [学会発表] 金ナノ粒子を用いるヘテロコア光ファイバ型エタノールセンサ (2014)
  • 著者名/発表者名: 関 篤志、吉川清明、渡辺一弘
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会 総合大会
  • 発表場所: 新潟
• [学会発表] Optical Fiber SPR Sensor with Holes Array Fabricated by Femtosecond Laser Drilling (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hamasaki，Kenji Goya and Kazuhiro Watanabe
  • 学会等名: The 2013 International Symposium on Advanced Engineering (ISAE2013), November, 2013, Pukyong National University, Pusan (Korea)
  • 発表場所: Pusan, Korea
• [学会発表] 数値計算による光ファイバセンサ内部の構造体の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井隆明・合谷賢治・渡辺一弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 液体検知光ファイバセンサのためのフェムト秒レーザーを用いた貫通孔配列 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤俊明・合谷賢治・渡辺一弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] フェムト秒レーザー穴あけ加工を応用した光ファイバへの構造体作製によるSPRセンサの実現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 濵先誠行，合谷賢治，渡辺一弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] フェムト秒レーザー加工による光ファイバへの屈曲検知機能付加のための構造体作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口英一郎, 合谷賢治, 渡辺一弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] フェムト秒レーザー加工を応用した光ファイバへの方向検知機能付加 (2013)
  • 著者名/発表者名: 合谷賢治、渡辺一弘
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 屈曲検知機能付加のための石英ファイバ内部へのフェムト秒レーザー加工による軸対称構造の埋め込み (2012)
  • 著者名/発表者名: 山川遥大，合谷賢治，崔龍雲，渡辺一弘
  • 学会等名: 2012年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Au / Ta2O5 / Pdの多層膜構造を利用したヘテロコア光ファイバSPR水素センサの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細木 藍，西山 道子，井川 寛隆，関 篤志，崔 龍雲，渡辺 一弘
  • 学会等名: 応用物理学会第50回光波センシング研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] フェムト秒レーザー微細加工を応用した石英ファイバへの屈曲方向検知機能の付加フェムト秒レーザー微細加工を応用した石英ファイバへの屈曲方向検知機能の付加 (2012)
  • 著者名/発表者名: 合谷 賢治，渡辺 一弘
  • 学会等名: 応用物理学会第50回光波センシング研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] フェムト秒レーザー穴あけ加工を用いた気体検知機能を有する光ファイバセンサの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱先 誠行，合谷 賢治，渡辺 一弘
  • 学会等名: 応用物理学会第50回光波センシング研究会
  • 発表場所: 東京
• [備考]
  • URL: http://www.soka.span.project.jp/module/whatnew/
• [備考] Span Project
  • URL: http://www.soka-span-project.jp/modules/whatsnew/
• [産業財産権] 光ファイバセンサ及びその製造方法 (2015)
  • 発明者名: 1） 渡辺一弘，関篤志，合谷賢治，伊藤俊明
  • 権利者名: 1） 渡辺一弘，関篤志，合谷賢治，伊藤俊明
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-043340
  • 出願年月日: 2015-03-05