| 研究課題/領域番号 |
21K14171
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| 研究機関 | 創価大学 |
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研究代表者 |
山崎 大志 創価大学, 理工学部, 研究員 (30822663)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ファイバセンサ / リモートセンシング / 赤外分光 / プラズモニック |
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| 研究実績の概要 |
研究の目的は，リアルタイムでの遠隔計測を目指したプラズモニック赤外分光ファイバセンサの開発である。申請者は、中赤外光を伝搬するフッ化物光ファイバセンサに金属ナノ構造体を形成することで、リモート・リアルタイム・高感度の赤外分光計測を実現し、次世代の自然環境IoTセンサ・ネットワークに資する新たな技術を提案する。
2021年度は、中赤外光用に使われるガラス転移温度の低いInF3ファイバを用いて、ヘテロコア構造の形成を試みた。InF3ファイバは、通常の石英ファイバに比べてガラス転移温度が低く通常のアーク放電式のファイバ融着接続機では接続が難しいため、ファイバ同士を適切に軸合わせするメカニカルスプライス方式を採用した。ファイバ伝送路にはコア径/クラッド径=100μm/192μmのマルチモードInF3ファイバを、ヘテロコア部にはコア径/クラッド径＝9μm/123μmのシングルモードInF3ファイバをそれぞれ採用した。ファイバ同士を適切に軸合わせするメカニカルスプライス高精度ファイバクリーバによる端面形成及びメカニカルスプライスによる光伝送に成功した。
2022年度は、中赤外光伝送に使用される異径コアファイバの軸合わせを適切に行うため、ファイバーラボ社製のZBLANファイバの内、ファイバ外径が同一のシングルモードファイバ及びマルチモードファイバを選定し、メカニカルスプライスによる軸合わせを試みた。また、ファイバ端面を欠損することなくスプライスを行うために、セラミック製の特性フェルールが必要となり製造メーカに特注加工の相談をしている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
【①ファイバセンサ設計・性能評価】中赤外におけるファイバセンサを適切に設計するために、中赤外用に使われるフッ化物ファイバをメカニカルスプライスすることでセンサ化を試みた。本年度は本科研費研究以外の業務が多忙で研究スケジュールを遅らせざるを得なかったが、メカニカルスプライスに必要となるファイバ及び部品の選定の目途が付いた。
【②金属プラズモンアンテナの形成・センサ性能評価】当初の計画では本年度で遂行する研究課題であったが、①ファイバセンサ設計において研究計画が遅れたため、本年度では遂行できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
【①ファイバセンサ設計・性能評価（続き）】まず中赤外ファイバによるヘテロコア構造を実現するため、メカニカルスプライスによるファイバ構造形成を試みる。次にヘテロコア部の挿入長によるファイバ界面へ入射される光の角度分布を観察する。
【②金属プラズモンアンテナの形成・センサ性能評価】】金属ナノ構造の表面修飾によるファイバセンサ上でのSEIRAを実証するため、金ナノ粒子で表面修飾したファイバセンサの吸収スペクトルを観察する。金ナノ粒子は、金ナノ粒子溶液にファイバを浸漬することで表面修飾を図る。水と水の水素安定同位体である重水において、分子の振動に由来して異なる吸収波長（OH伸縮では2.9μm、OD伸縮は4μm近傍）をもつため、軽水（H2O）に重水(D2O)を微小量含めた液体試料を対象にセンサの波長スペクトルを計測し、重水の濃度に対する感度と検出精度を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は本科研費研究以外の業務が多忙になり、予定通り研究を遂行することができなかった。本年度はZBLANファイバを固定する特注フェルールの購入および計測器等を新たに購入する。また、金属プラズモンアンテナの評価試験用に金属ナノ粒子溶液を数種類購入する予定である。
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