広帯域ランダム波長同調可能な中赤外光源の開発とその生体試料識別への応用

宽带随机波长可调谐中红外光源的研制及其在生物样品识别中的应用

基本信息

批准号：
17760039
负责人：
宮本克彦
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度(平成18年4月1日〜平成19年3月31日)は、昨年度構築した「高速広帯域波長制御中赤外コヒーレント光源」の高出力化および高安定化を行い、分子分光測定・2次元マッピング測定装置として発展させる事を主目的として研究を行ってきた。(1)広帯域ランダム波長同調可能なコヒーレント中赤外光源の高出力化高安定化従来の非線形光学結晶を用いた中赤外光源では結晶角度により波長制御を行っている。本研究では、励起波長同調によって波長制御を行う為、課題であったウォークオフ角やフレネルロスによる変換効率の減少などが改善でき、従来方法よりも中赤外領域を広帯域にわたり高出力発生可能であった。2μm励起光源のエネルギースケーリングおよび共振器構成の改善により、出カ〜mJオーダー(ピークパワー〜数百kW)を保ったまま、5〜10μmという広帯域波長同調特性が得られた。また高安定性に関しては、検出器を2個使用し2ch測定を行う事でパルス間の強度揺らぎ補正を行い、1%よりも高い安定性を実現した。(2)2次元マッピング分光測定装置の設計および試作本研究で開発を行ったコヒーレント中赤外光源の大きな特徴として、所望の波長をmsオーダーでランダムアクセス出来る点にある。これは、ガルバノ制御2μm帯励起光源により実現できるものである。この波長ランダム性能を活かし、サンプル吸収ピーク位置とそれ以外の波長をスイッチングし信号を得る事で、リアルタイムモニタリングおよび差分イメージング測定が可能であった。本研究で開発を行った「広帯域ランダム波長同調可能な中赤外光源」は、高出力を保ったまま広帯域にランダム発生できる点で、他に類例がなく、今後の実用装置として展開が見込めるものである。

今年（2006年4月1日至2007年3月31日）进行了研究，其主要目的是开发去年构建的“高速宽带波长控制的中红外相干光源”，目的是增加功率并稳定为分子光谱和二维映射测量设备。（1）连贯的中红外光源的高功率输出，可以用宽带随机波长调整。在使用常规非线性光学晶体的中红外光源中，波长由晶体角控制。在这项研究中，由于波长控制是通过激发波长调整进行的，因此可以改善诸如步行角和效率下降效率的降低等问题，并且可以在中膜的更范围内产生更高的输出，而不是常规方法。已经改善了2μM泵光源的能量缩放和改进的谐振器构型，以达到5至10μm的宽带波长调谐特性，同时仍将输出保持在MJ顺序（峰值功率为几百kW）。关于高稳定性，使用两个检测器进行2通道测量，以纠正脉冲之间的强度波动，从而达到高于1％的稳定性。（2）2D映射光谱设备的设计和原型在本研究中开发的相干中红外光源的主要特征是，它可以按照MS的顺序随机访问所需的波长。这可以通过Galvano控制的2μM带激发光源来实现。通过利用这种随机波长性能，可以通过切换样品吸收峰位置和其他波长来获得信号，实时监测和差异成像测量可以通过。这项研究中开发的“可以调节宽带随机波长的中红外光源”是，它可以在宽带上随机生成，同时保持高输出，并且无与伦比，并且可以将来将其作为实用设备部署。