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2011 年度 実績報告書

新規広帯域高速波長可変レーザーを用いた光断層計測に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 11J05181
研究機関名古屋大学

研究代表者

石田 周太郎  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード光コヒーレンストモグラフィ / スーパーコンティニューム / 非線形光学 / ソリトン / 超短パルスファイバーレーザー / 波長依存性 / 高速波長可変光源
研究概要

・広帯域高速波長可変レーザー光源の開発
超短パルスファイバーレーザーと各種ファイバー型素子の構成により,波長可変ソリトンパルスの各中心波長における断熱ソリトン圧縮を実現し,スペクトル線幅0.5nm~0.7nm、波長可変幅230nm(1620nm~1850nm)に渡る広帯域高速波長可変狭線幅光源を実現した。
・広帯域高速波長可変レーザー光源を用いた高侵度・超高分解能・リアルタイムOCTの開発
上記光源を用いて,ファイバー型マイケルソン干渉計に基づくOCTシステムを構築し,動作解析を行った.100kHzの波長可変速度動作において,ミラーをサンプルとして干渉信号を確認することが出来た。スペクトル干渉信号の解析より,干渉信号のフリンジの高さが小さいことがわかり,信号対雑音比(SNR)が小さい課題を見出した.
・0.80μm,1.06μm,1.30μm,1.55μm,1.70μmのOCTシステムを用いた同一サンプルに対する直接的な波長比較
本研究室では,これまでに波長0.80μm,1.06μmにおいて,固体レーザーを基礎とする超短パルスレーザーと細径ファイバーを用いたスーパーコンティニューム(SC)光源を実現し,波長1.30μm,1.70μmにおいて,超短パルスファイバーレーザーと正常分散の高非線形ファイバーを用いてSC光源を実現してきた.これらの波長帯に加え,1.55μm帯において,ソリトン-シミラリトンレーザーからの光強度超短パルスと高非線形ファイバーを用いてSC光を生成する新たな光源を開発した.これらのSC光源をそれぞれ調整するとともにファイバー型のOCTシステムを各波長において構築することで,奥行き分解能3.3μm~7.0μm、横方向分解能17.6μm~20.6μm、感度95dB以上,サンプル照射光強度3.0mWとOCTの条件を全ての波長で揃え,サンプルの波長依存性を検証することができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究成果の論文化まで図ることが出来た.今年度は波長0.8~1.7um帯における5つの波長帯において,広帯域なスーパーコンティニューム光源,およびそれを用いた超高分解能OCTシステムを開発し,OCTイメージングにおける波長依存性の影響を初めて広帯域に評価した.その結果,各サンプルにおける水分含有量の有無の影響や,散乱・吸収の影響などを初めて定性的・定量的に評価し,同分野において貴重な知見を示すことができた.新しい狭線幅光源を用いた高機能OCTの研究については,今後,実験によって明らかとなった課題を克服していくことで,次年度での目標達成が期待される

今後の研究の推進方策

100kHzの波長可変速度動作において,ミラーをサンプルとして干渉信号を確認した。スペクトル干渉信号の解析より,干渉信号のフリンジの高さが小さいことがわかり,信号対雑音比(SNR)が小さいという課題を見出した。今後、新しい狭線幅光源を用いた高機能OCTの研究については,実験によって明らかとなった課題を克服していくことで,次年度での目標達成が期待される。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative comparison of contrast and imaging depth of ultrahigh-resolution optical coherence tomography images in 800-1700 nm wavelength region2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 3 ページ: 282-294

    • DOI

      10.1364/BOE.3.000282

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ex-vivo Imaging of Thyroid Gland Using Ultrahigh-Resolution Optical Coherence Tomography at Wavelength from 800 nm to 1700 nm2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.030203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional, non-invasive, cross-sectional imaging of protein crystals using ultrahigh resolution optical coherence tomography2012

    • 著者名/発表者名
      N.Nishizawa, S.Ishida, M.Hirose, S.Sugiyama, T.Inoue, Y.Mori, K.Itoh, H.Matsumura
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 3 ページ: 735-740

    • DOI

      10.1364/BOE.3.000735

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of fine lung structure by ultrahigh resolution optical coherence tomography using 800, 1060, and 1300 nm supercontinua2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa, M.Kitatsuji, H.Ohshima, Y.Hasegawa, M.Matsushima, T.Kawabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.047001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrahigh-Resolution Optical Coherence Tomography in 1.7 μm Region with Fiber Laser Supercontinuum in Low-Water-Absorption Samples2011

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa, T.Ohta, K.Itoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 4 ページ: 052501(3pages)

    • DOI

      10.1143/APEX.4.052501

    • 査読あり
  • [学会発表] 超高分解能OCTを用いた甲状腺組織観察の波長依存性検討2012

    • 著者名/発表者名
      石田周太郎, 西澤典彦
    • 学会等名
      第59回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] Quantitative comparison of wavelength dependence on penetration depth and imaging contrast for ultrahigh-resolution optical coherence tomography using supercontinuum sources at five wavelength regions2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa
    • 学会等名
      Photonics West2012, BIOS
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2012-01-23
  • [学会発表] Ultrahigh-resolution optical coherence tomography imaging of diseased rat lung using Gaussian-shaped super-continuum sources2012

    • 著者名/発表者名
      N.Nishizawa, S.Ishida, M.Kitatsuji, H.Ohshima, et.al.
    • 学会等名
      Photonics West2012, BIOS
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2012-01-23
  • [学会発表] 超高分解能OCTによる肺組織の高解像度観察2011

    • 著者名/発表者名
      石田周太郎, 西澤典彦, 北辻真史, 大島啓嘉, 他2名
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2011)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] 超高分解能OCTの波長依存性と応用検討2011

    • 著者名/発表者名
      石田周太郎, 西澤典彦
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2011)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-11-28
  • [学会発表] Quantitative comparison of scattering coefficient with ultrahigh resolution optical coherence tomography2011

    • 著者名/発表者名
      S.Ishida, N.Nishizawa
    • 学会等名
      IQEC/CLEO Pacific Rim 2011
    • 発表場所
      Sydney (Australia)
    • 年月日
      2011-08-31
  • [備考]

    • URL

      http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/optelelab/achievement/achievement.html

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公開日: 2013-06-26  

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