| 研究課題/領域番号 |
19K04542
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
岩井 克全 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (10361130)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 中空ファイバ / 赤外レーザ光 / 先端機能デバイス / レーザ治療 |
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| 研究実績の概要 |
内視鏡用超柔軟高機能細径中空ファイバの開発を目的とし、次のことを明らかにする。
1. 内視鏡に挿入可能な、柔軟で長さ0.2～2 m程度の低損失な内径320μm中空ファイバを製作する。2. 可視パイロット光と赤外レーザ光 (CO2レーザ光とEr:YAGレーザ光)を伝送可能な内視鏡治療用超柔軟高機能細径中空ファイバを実現する。3. 高反射膜として環状オレフィンポリマー(COP)を用いる。
2020年度の研究実施計画は、超柔軟高機能細径光学膜内装銀中空ファイバ先端素子の製作である。技術課題は、内径320 μmと細径でありながら、高反射膜として環状オレフィンポリマー(COP)を用い、膜厚を数10 nmオーダーで精密に制御し、最適膜厚の成膜を行うことである。低損失化用最適光学膜厚の設計を行った。マイクロチューブポンプを用いる従来法と、シリンジポンプを用いる新手法を比較したところ、新手法は送液速度の変動を低減できることが分った。COP膜内装銀中空ファイバ (内径320 μm、長さ20 cm)の波長損失特性 (FWHM10.6°のガウスビームで励振)を測定した。COP内装銀中空ファイバは、明確な干渉ピークが見られ、均一なCOP膜を形成できた。COP溶液の濃度10 wt%のとき，COP膜厚は約0.29 μmとなり、Er:YAGレーザ光 (発振波長2.94 μm)の伝送に適している。また、パイロット光の緑色LDの波長533 nmで低損失となっており、1本の中空ファイバで複数の波長のレーザ光を伝送することができる。濃度14 wt%のとき、COP膜厚は，約0.67 μmとなり、厚い膜でも均一な膜を成膜できた。
2021年度以降の研究実施計画は、高反射膜として環状オレフィンポリマー(COP)のアートンを用い、細径光学膜内装銀中空ファイバの長尺化を図ることである。
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| 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
光学膜として、環状オレフィンポリマー (COP)を用いた。ガラスキャピラリを母材とした銀中空ファイバ (内径320 μm、長さ20 cm)を垂直に固定し、室温21℃でCOP溶液を約10 cm/minの送液速度で送液し、室温乾燥を行い成膜した。マイクロチューブポンプを用いる従来法と、シリンジポンプを用いる新手法を比較したところ、新手法は送液速度の変動を低減できることが分った。新手法で製作したCOP膜内装銀中空ファイバ (内径320 μm、長さ20 cm)の波長損失特性 (FWHM10.6°のガウスビームで励振)を測定した。COP内装銀中空ファイバは、明確な干渉ピークが見られ、均一なCOP膜を形成できた。COP溶液の濃度10 wt%のとき，COP膜厚は約0.29 μmとなり、Er:YAGレーザー光 (発振波長2.94 μm)の伝送に適している。また、パイロット光の緑色LDの波長533 nmで低損失となっており、1本の中空ファイバで複数の波長のレーザ光を伝送することができる。濃度14 wt%のとき、COP膜厚は，約0.67 μmとなり、厚い膜でも均一な膜を成膜できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度以降の研究実施計画を次に示す。
超柔軟高機能細径光学膜内装銀中空ファイバの長尺化を図る。高反射膜として環状オレフィンポリマー(COP)を用い、膜厚を数10 nmオーダーで精密に制御し、最適膜厚の成膜を行う。低損失化用最適光学膜厚の設計を行う。そして細径中空ファイバへの光学膜の均一成膜技術の開発を行う。CO2レーザ光とEr:YAGレーザ光並びに可視ガイド光の同時伝送に有効な光学膜の一様成膜技術を確立する。
環状オレフィンポリマー（COP）のアートンは、高濃度の溶液を作成することも可能である。COPのアートンを用いることで細径中空ファイバの長尺化を図る。
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