慶應義塾大学学術情報リポジトリ(KOARA)KeiO Associated Repository of Academic resources

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2017000001-20170254  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル パッケージングした光共振器素子を利用した呼気中の揮発性有機化合物のセンシング  
カナ パッケージングシタ ヒカリ キョウシンキ ソシ オ リヨウシタ コキチュウ ノ キハツセイ ユウキ カゴウブツ ノ センシング  
ローマ字 Pakkējingushita hikari kyōshinki soshi o riyōshita kokichū no kihatsusei yūki kagōbutsu no senshingu  
別タイトル
名前 Sensing of volatile organic compounds in breathing air by using packaged optical microcavity device  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 田邉, 孝純  
カナ タナベ, タカスミ  
ローマ字 Tanabe, Takasumi  
所属 慶應義塾大学理工学部准教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2018  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2017  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
微小光共振器素子を用いると光を究極的に閉じ込めることができるので, 物質の分極と強く相互作用させることができる。すなわち単一分子や単一粒子の検出が可能となる。既に高Q値微小光共振器を用いてこうした単一パーティクルセンシングが多くのグループによって報告されてきている。しかしながら, このような実験は原理実証にとどまっており, 実用的な応用への展開がなされてこなかった。それは, 微小光共振器に光を入れるためには, 精密に位置制御されたナノファイバを共振器の側壁に近接させる必要があり, それは実験室でしか実現できなかったからである。そこで本研究では共振器をテーパ光ファイバとパッケージングすることを目指した。
テーパ光ファイバを共振器に接近させ光の入力を確認しながら, 適切な硬化剤を用いて固定することで, 光の共振器への結合を実現しながら, パッケージングすることに成功した。パッケージングした共振器デバイスは, 実験室外に持ち出しても特性が劣化することはなかった。実際に実験室の外で, 共振器の非線形光学効果を発現し, 光周波数コム状の光を発生させることに成功した。シリカトロイド微小光共振器を実験室外に持ち出して, 光入出力を実現した世界初の成果であるといえる。
シリカ微小光共振器の表面をpHに感度のある膜で覆い, pH検出とアンモニアガス検出を実現させた。その感度は市販のセンサを超えることが確認され, 最適に設計すれば, きわめて高感度センサが実現できることが確認できた。
本成果は, 微小光共振器素子の光センサ応用において, 真に実用的な素子を開発するために必要となる基盤的技術である。
We can confine line in a very small space by using an optical microcavity. So the interaction between the dipole of the material and light will be significantly enhanced. As a result, we are able to use microcavity devices for the detection of single molecules and single nanoparticles. Indeed, single particle detection has been demonstrated by numerous groups by using high-Q optical microcavity systems. However, until now only proof-of-principle experiments has been performed and no (or at lease small number of) attempts have been made to demonstrate this in a more practical way. It is because of the precise alignment that is needed to couple light from the input/output waveguides into the microcavity. And this can only be demonstrated in a well-controlled lab environment. With this in mind, we tried to package an optical microcavity with a tapered nanofiber in order to bring this device out from the lab.
We successfully packaged a tapered optical fiber with an optical microcavity by fixing a tapered nanofiber with UV curing agent, while making sure that light couples with the optical microcavity. The packaged microcavity was able to operate outside the lab. Indeed we demonstrated the generation of the optical frequency comb, which is the result of light-matter interaction in a microcavity device. We believe this is the first demonstration of such silica toroid microcavity operating outside the laboratory.
By coating the surface of a silica optical microcavity with membrane that is sensitive to the pH, we were able to demonstrate pH sensing and ammonium gas detection. The sensitivity of these sensor where far beyond the sensitivity of the state-of-the art detectors.
We believe that this results will pave the way toward the practical implementation of optical microcavity sensing.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Feb 21, 2019 16:07:59  
作成日
Feb 21, 2019 16:07:59  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Feb 21, 2019    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2017年度
 
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