科研費 - 西澤　典彦

高次機能ファイバレーザーコム光源の開発と先端光計測技術への展開

研究課題/研究課題番号：24H00429  2024年4月 - 2028年3月

科学研究費助成事業  基盤研究(A)

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

配分額：47450000円 （ 直接経費：36500000円 、 間接経費：10950000円 ）

高機能光源を用いた散乱制御による光断層計測/顕微鏡の高侵達・高解像化

研究課題/研究課題番号：21H05588  2021年9月 - 2023年3月

科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

配分額：11050000円 （ 直接経費：8500000円 、 間接経費：2550000円 ）

高次機能ナノチューブファイバレーザー光源の開発と先端光計測技術への展開

研究課題/研究課題番号：20H00350  2020年4月 - 現在

科学研究費補助金  基盤研究A

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

配分額：45240000円 （ 直接経費：34800000円 、 間接経費：10440000円 ）

超短パルスファイバレーザーは，最も安定で実用的，且つポテンシャルの高い超短パルス光源であり，光周波数コムやバイオイメージング，レーザー加工等のレーザー応用技術に広く活用されて来ている．今後，レーザーおよびその応用技術の進展のためには，更なる高機能光源の開発や新たな展開が不可欠である．本研究では，これまでの申請者の研究を更に発展させ，カーボンナノチューブ等を用いた高次機能超短パルスファイバレーザー光源の開発と先端光計測技術への展開を行う．

電子工学的時間ジッタ限界領域光サンプリングのショット雑音レベル信号高品質化

研究課題/研究課題番号：19H00766  2019年4月 - 現在

科学研究費補助金  基盤研究A

小西 毅

　 詳細を見る

担当区分：研究分担者  資金種別：競争的資金

配分額：6240000円 （ 直接経費：4800000円 、 間接経費：1440000円 ）

本研究は、実世界とビッグデータなどのデジタル技術をつなぐために必要不可欠なアナログ－デジタル変換システムについて、電子工学的なアプローチの時間ジッタ（信号取得のタイミングの精度）に関するサブピコ秒の限界を超えた超高速信号処理の「未踏の領域」における性能向上の方向性と具体的なアプローチの開拓を目的とし、システム全体の信号高品質化の緻密な分析の結果に基づき、強度ジッタ（信号取得のレベルの精度）に着目した新しい“光化”の取り組みを世界に先駆けて試みる。
本年度は，
①光サンプリング信号の位相・振幅同時評価システムの構築について、時間ジッタおよび強度ジッタに関係する位相および振幅雑音を同時に測定可能なコンスタレーション表示による光サンプリング信号のスクイージングに関する詳細な状態解析を行うため，光サンプリング信号のコヒーレント受信が可能な信号評価システムを構築し、情報通信研究機構と共同して広帯域な短パルスの位相をスペクトル分割して観測することを試みた．
②ショット雑音以下の安定な光ソリトン発生系の構築について、コンスタレーション表示が可能な信号評価システムにより光ソリトン発生系の詳細な状態解析と調整を行う予定であったが，バランスド検出を用いた比較的低繰り返しでの基礎実験によるショット雑音以下でのスクイージング効果の実現を目指し，シミュレーションによる原理確認と実験によるショット雑音レベルでの確認を行った．
③シリコン細線導波路による超安定化の可能性検討については、上記の構築した安定な光ソリトン発生系について，非常に高い非線形光学特性を持つことが報告されているシリコン細線導波路の試作を行い利用可能性の検討を試みた．導波路幅を３種類（0.45, 0.40, 0.35um）、導波路長を３種類（0.95, 1.95, 2.95cm）用意し，入力光パワーを0、10、20dBの３段階で可変減衰させたときの出力光スペクトルを観察し，導波路幅0.45umおよび導波路長1cm以上がスペクトル広がりを起こしやすいことを確認した。
本年度目標としていた①光サンプリング信号の位相・振幅同時評価システムの構築、②ショット雑音以下の安定な光ソリトン発生系の構築、③シリコン細線導波路による超安定化の可能性検討についてそれぞれ、①構築した系での信号評価の動作確認、②シミュレーションによる原理確認と実験によるショット雑音レベルでの確認、③シリコン細線導波路の試作を行い当初の目標を達成したため。各項目の詳細を以下に示す。
<BR>
①光サンプリング信号の位相・振幅同時評価システムの構築について、時間ジッタおよび強度ジッタに関係する位相および振幅雑音を同時に測定可能なコンスタレーション表示による光サンプリング信号のスクイージングに関する詳細な状態解析を行うため，光サンプリング信号のコヒーレント受信が可能な信号評価システムを構築した．情報通信研究機構と共同して広帯域な短パルスの位相をスペクトル分割して観測することを試みた．
②ショット雑音以下の安定な光ソリトン発生系の構築について、コンスタレーション表示が可能な信号評価システムにより光ソリトン発生系の詳細な状態解析と調整を行う予定であったが，バランスド検出を用いた比較的低繰り返しでの基礎実験によるショット雑音以下でのスクイージング効果の実現を目指し，シミュレーションによる原理確認と実験によるショット雑音レベルでの確認を行った．
③シリコン細線導波路による超安定化の可能性検討については、上記の構築した安定な光ソリトン発生系について，非常に高い非線形光学特性を持つことが報告されているシリコン細線導波路の試作を行い利用可能性の検討を試みた．また、いくつかの条件において出力光スペクトルを観察し，導波路幅0.45umおよび導波路長1cm以上がスペクトル広がりを起こしやすいことを確認した。
今後は、昨年度までに得られた①光サンプリング信号の位相・振幅同時評価システムの構築、②ショット雑音以下の安定な光ソリトン発生系の構築、③シリコン細線導波路による超安定化の可能性検討についての個々の成果を有機的に連携させながら、研究の推進を図る。具体的には、①構築した系での実際の信号評価を実験系の最適化に導入、②シミュレーションによる条件検討内容を①と連携させながら実験系の最適化に導入、③シリコン細線導波路による最適な非線形スペクトル変化の生成についての基礎検討を進めることにより個々の成果を有機的に連携させていく。

長波長帯波長可変超短パルスファイバレーザーを用いた多機能深部イメージング

研究課題/研究課題番号：18H04732  2018年4月 - 2020年3月

科学研究費補助金  新学術領域研究(研究領域提案型)

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

配分額：9880000円 （ 直接経費：7600000円 、 間接経費：2280000円 ）

1．1.7 um帯広帯域SC光源を用いた高深達光コヒーレンス顕微鏡(OCM)の開発と深部イメージング
Er添加ファイバレーザーの出力を増幅後，ファイバ中の誘導ラマン散乱を用いて波長1.7um帯に波長シフトをした高出力超短パルス光を生成した．更に，高非線形ファイバに結合してスペクトルを拡げ，全ファイバ型の波長1.7um帯広帯域SC光源を開発した．そして，開発したSC光源とおよび長波長帯用フォトダイオードアレイと回折格子を用いた広帯域分光器を開発し，同波長帯における高深達・高分解能な光コヒーレンス顕微鏡(OCM)を開発した．そして，マウス脳において～1.8mmまでの深部の高解像イメージングに成功し，神経細胞の高分解能なイメージングに成功した．
2．OCT/OCMと多光子顕微鏡を融合したマルチモーダル顕微鏡の開発
単一の長波長用高NAレンズを用いて，波長1.7umのSC光源を用いたOCMと，波長1.55umの超短パルスレーザーを用いた3光子励起蛍光顕微鏡を融合した，マルチモーダル顕微鏡を開発した．更に，開発した顕微鏡を用いて植物細胞の観測を行い，OCMの深部構造イメージと3光子顕微鏡の高解像イメージの比較を行った．OCMでは構造が，3光子顕微鏡では蛍光物質が観測できた．そして，二つのイメージングを結合することで，全体構造の中で，特定の場所に分布する蛍光物質を観測することができ，バイオイメージングに有効な情報を得ることができた．
3．研究の総括
研究結果の解析・検討を行った．そして，研究の総括を行った．
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

可視～近赤外域分光機能型超高分解能光断層顕微イメージング

研究課題/研究課題番号：17H05291  2017年4月 - 2019年3月

科学研究費補助金  新学術領域研究(研究領域提案型)

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

1. ファイバレーザーベース可視域OCTの開発
Yb添加高出力超短パルスファイバレーザー光源とフォトニック結晶ファイバを用いた可視域で安定に動作する広帯域光源を開発した．そして，その光源を用いて，可視域におけるOCTを開発した．分解能2.7um，感度90dBの特性を得ることができた．更に，開発した可視域OCTを用いて，生体サンプルのイメージングを行った．豚の甲状腺等のイメージングを行い，高精細なイメージを得ることができた．
2．波長1.7um帯周波数領域光コヒーレンス顕微鏡の開発
ファイバレーザーべースの波長1.7um帯SC光源と，新たに波長1.7um帯の広帯域・高分解能な分光器を開発し，NAの大きな対物レンズを活用して，長波長帯で高速に動作するOCMを開発した．開発したシステムを用いて，脳組織の微細構造を約1.7mmの深部まで観察することができた．更に，従来主に用いられていた波長1.3umとの比較を行い，波長1.7um帯ではより深部まで観測できることを確認した．
3．研究の総括
OCT・OCMイメージングの波長依存性について，考察を進めた．更に，本研究全体を考察し，総括を行った.
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

ナノチューブファイバレーザーを用いた超広帯域デュアルコム光源の開発

研究課題/研究課題番号：16H02119  2016年4月 - 2020年3月

科学研究費補助金  基盤研究A

西澤 典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

配分額：41210000円 （ 直接経費：31700000円 、 間接経費：9510000円 ）

超短パルスファイバレーザーを用いた高安定な光周波数コム光源と，コヒーレントなスーパーコンティニューム状のコム光源を開発した．次に，新構成の櫛状分布ファイバを用いて，狭線幅な波長可変光周波数コムの生成に成功した．また，波長2 um帯において動作する新しい単層カーボンナノチューブフィルム(SWNT)の開発に成功し，それを用いて，高出力な全ファイバ型の超短パルスTm添加ファイバレーザーを開発した．
波長1.55um帯においては，SWNTを用いて，全偏波保持型のデュアルコムファイバレーザーの開発に成功した．また，全偏波保持構成で安定に動作する9の字型ファイバレーザーを開発し，諸特性を明らかにした．
本研究において，多くの新しい超短パルスファイバレーザー光源，および光周波数コム光源を世界で始めて開発した．これらの光源は，新規性・有用性・実用性の高いものである．実用化も可能であり，光計測や分光計測分野で新しい技術やこれまで得られなかった特性の実現に繋がる可能性があり，社会的意義も高いものである．

可視～近赤外域分光機能型超高分解能OCTイメージング

2015年4月 - 2017年3月

科学研究費補助金  新学術領域研究

西澤　典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

高出力ナノチューブファイバレーザーを用いた高次機能波長可変光周波数コム光源の開発

2013年4月 - 2016年3月

科学研究費補助金  基盤研究(B)

西澤典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

ハイブリッドファイバを用いたスペクトル圧縮による超狭線幅広帯域波長可変光源の開発

2013年4月 - 2015年3月

科学研究費補助金 

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

パルス捕捉・増幅を用いた２波長同期超短パルスファイバレーザーの開発

2011年4月 - 2013年3月

科学研究費補助金 

西澤典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

超高速非線形光学効果を用いた広帯域高次機能モノサイクル光周波数コム光源の開発

2010年4月 - 2013年3月

科学研究費補助金  基盤研究(B)、22360028

西澤　典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

パルス捕捉を用いた可視域における広帯域超短パルス光源の開発

2007年4月 - 2010年3月

科学研究費補助金  基盤研究（Ｂ）（一般），課題番号：19360031

西澤　典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

超短パルス光による超高速非線形光学効果を用いた高次機能光制御

2005年8月 - 2009年3月

科学研究費補助金  特定領域研究，課題番号：17068010

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者 

ソリトンパルスによるパルス捕捉を用いた超高速全光スイッチングに関する研究

2004年4月 - 2007年3月

科学研究費補助金  若手研究（Ａ），課題番号：16686005

西澤　典彦

　 詳細を見る

担当区分：研究代表者