Multiple control of light using nanostructured multi-core optical fibers

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K05309
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山本 和広 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (40455449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 堅三 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (00501826)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 表面プラズモン / 光ファイバー / MEMS / 集束イオンビーム / センシング / 光制御

Outline of Annual Research Achievements

光ファイバーは光を用いた情報伝達、センシング応用の主要デバイスであり、その機能化が求められる。通常光伝送部位（コア）を一つ持つ光ファイバーに対し、コアを多数有するマルチコアファイバーまたは光ファイバーを束ねたファイバーバンドル構造は、伝送パワーを抑えた情報伝送量の増大化、多値伝送およびセンシングの多チャンネル化による感度向上などの観点から活発に研究されている。こうした多コア構造の各チャネルを独立かつアクティブに制御できれば、光機能の高度化だけでなく医療、天体計測等多くの分野への応用が期待できる。本研究課題では、研究代表者が独自に開発した光ファイバー上ナノ構造作製法を応
用し、光伝搬領域（コア）を多数有するマルチコアファイバー/ファイバーバンドル構造へのナノ構造集積、外部信号による独立制御により多分野への応用を目指した。
最終年度は前年度に引き続き単一コアファイバー上ナノ構造作製法を拡張し、外部信号による光制御のため誘電体、有機物からなる構造を転写する手法を探索、評価した。コア数７、コア間隔35ミクロンのマルチコアファイバーに対し転写する薄膜材料として、外部信号（熱、電気）により物性（屈折率、吸収係数）が変化する色素分散ポリマー材料を選択しその制御のための新規分子配向技術を開発した。研究期間内において高温・高電界を用いる従来の分子配向技術とくらべ、低温・低電界での分子配向制御に成功した。
研究期間全体においては、当初目標の金属微細加工MEMS技術による光制御はコロナ下での外部機関での実験の制限により未完におわったが、数値計算による特性評価（光集束、光伝搬制御）および当初計画では予見していなかった異種材料の特性制御において一定の成果を得てセンシング技術への応用展開の端緒を得た。