2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of swept-source optical coherence tomography using up-conversion detection
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17K14129
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
時実 悠 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (80648931)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | THz / is-TPG / DAST-DFG / OCT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はテラヘルツ(THz)波アップコンバージョン技術を用いた位相検出技術による周波数変調型THz-OCTを開発することである。
昨年度開発した周波数掃引型THz-OCTにアップコンバージョン技術を導入するため、アップコンバージョン系の構築及び系の周波数可変化を行った。初めに高強度なTHz波出力が可能な無機結晶LiNbO3(LN結晶)による光注入型周波数可変テラヘルツ光源(is-TPG)系を用いた。検出用LN結晶と近赤外検出器の間で共焦点光学系を導入することで、周波数によって変化する位相整合角の補償を行った。これにより検出器を固定して1.2THzから2.2THzでアップコンバージョン検出が可能となった。構築した検出系の検証のため、THz帯で共鳴を持つブルズアイデバイスを用いて、高い信号雑音比で共鳴スペクトルの観測に成功した。OCTの深さ分解能を得るため、周波数可変性の大きい有機非線形結晶DASTを用いたアップコンバージョン系の構築を行ったが、サブTHz領域ではアップコンバージョン信号が検出されなかった。DAST結晶から発生するサブTHz波の強度が不足しているためと考えられる。
一方OCT等のイメージング技術においては取得データ量が膨大なため高速・高信号雑音比での測定が重要である。このため森口祥聖研究員と供に、従来のis-TPGの繰り返し周波数100Hzの上昇にとり組んだ。100kHzのマイクロチップレーザーとNd:YVO4増幅器を用い、LN結晶の励起光損傷閾値を詳細に検討する事で、100kHz繰り返しis-TPG光源(0.9THz～2.9THz)の開発に成功した。この周波数可変テラヘルツ光源を用いて周波数可変OCTの実証実験にも成功した。
以上の基礎技術開発によって、アップコンバージョン技術を用いた位相検出技術による周波数変調型THz-OCTの実現に端緒をつけた。
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