• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

反共振反射を導波原理とする中空コアコヒーレントファイババンドル

研究課題

研究課題/領域番号 26420293
研究機関東北大学

研究代表者

片桐 崇史  東北大学, 工学研究科, 准教授 (90415125)

研究分担者 松浦 祐司  東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード光ファイバ / 赤外イメージング / 内視鏡
研究実績の概要

本研究の目的は,反共振反射を導波原理とする中空ファイババンドルの画像伝送特性を,理論的,実験的に明らかにすることである.目的の達成に向け,本年度は以下の成果を得た.
1. 中空ファイババンドルの高解像度化:素子数を245pixから445pixへ増加させることにより,解像度を約2倍に増加させることに成功した.
2. 体温測定:体内温度付近の赤外パッシブイメージングの実証実験を実施したところ,検出可能限界温度32℃,温度分解能0.7℃であることが判明し,体内の温度測定に十分適用可能であることが示された.
3. コヒーレント光結合の実測とモデル作成:広帯域赤外光を1素子へ入射し,長距離伝送後の周辺素子への結合状態を詳細に調査したところ,コヒーレントな光結合が存在し,素子径に10%程度の摂動を加えることにより抑制可能であることが示された.
3年の研究期間を通じ,提案した全誘電体構造の中空ファイババンドルの学理をおおよそ明らかにすることができた.本ファイババンドルは,数百本のガラス管を束ねて加熱溶融延伸することにより形成され,外径1mm,断面がハニカム構造のガラス繊維である.六角形の空孔は波長の10倍程度のサイズであり,空孔間を隔てるガラスの膜厚を波長の1/4となるように形成することにより,光が空孔内に閉じ込められ伝搬するようになる.入射端に近い位置では,幾何光学によるインコヒーレントモデルが実験結果を良く再現する.一方,入射端から20cm程度伝搬するとモードが形成され,モード結合理論によるインコヒーレントモデルが成立するようになる.ここで空孔間に10%程度の摂動があれば,クロストークを抑制することができる.このように,構造の摂動による反共振反射により,従来の50倍の画像伝送効率を実現した.今後,赤外線の内視鏡応用のみならず,様々な高度イメージング技術への応用が期待される.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Forward-viewing photoacoustic imaging probe with bundled ultra-thin hollow optical fibers2016

    • 著者名/発表者名
      A. Seki, K. Iwai, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 雑誌名

      J. Opt.

      巻: 18 ページ: 074015-1-5

    • DOI

      10.1088/2040-8978/18/7/074015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-element hollow-core anti-resonant fiber for infrared thermal imaging2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 24 ページ: 26565-26574

    • DOI

      10.1364/OE.24.026565

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of transmission properties of terahertz hollow-core optical fiber by using time-domain spectroscopy and application for remote spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K.Ito, T.Katagiri, Y.Matsuura,
    • 雑誌名

      J. Opt. Soc. Am. B

      巻: 34 ページ: 2715-2720

    • DOI

      10.1364/JOSAB.34.002715

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-Time Analysis of Isoprene in Breath by Using Ultraviolet-Absorption Spectroscopy with a Hollow Optical Fiber Gas Cell2016

    • 著者名/発表者名
      T. Iwata, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 12 ページ: 2058-2067

    • DOI

      10.3390/s16122058

    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication of bundle-structured tube-leaky optical fibers for infrared thermal imaging2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 学会等名
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XVII
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of propagation properties of terahertz hollow-optical fiber by using time-domain spectroscopy and application for THz wave remote spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ito, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 学会等名
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XVII
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultraviolet spectroscopic breath analysis using hollow-optical fiber as gas cell2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iwata, T. Katagiri, Y. Matsuura,
    • 学会等名
      SPIE Conference on Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XVII
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチキャピラリを用いた高感度蛍光バイオセンサ2017

    • 著者名/発表者名
      奥山泰平, 片桐崇史, 松浦祐司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • 発表場所
      徳島<徳島大学 常三島キャンパス >
    • 年月日
      2017-01-07 – 2017-01-09
  • [学会発表] バンドル型チューブリーキーファイバの赤外イメージ伝送特性2016

    • 著者名/発表者名
      片桐崇史, 小林拓矢, 松浦祐司
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      札幌<北海道大学>
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 招待講演
  • [学会発表] ガラスマルチキャピラリを用いた高感度バイオセンサ2016

    • 著者名/発表者名
      奥山泰平,片桐崇史,松浦祐司
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟<朱鷺メッセ>
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi