100GHz帯音響レーザー共振器の創成と超高感度バイオセンサへの応用

100GHz频段声激光谐振腔的研制及其在超灵敏生物传感器中的应用

基本信息

批准号：
21650127
负责人：
荻博次
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では共振周波数が100ギガヘルツを超える超高周波共振振動子を創成し,極短パルスレーザー光により薄膜振動子の共振周波数を非接触状態で測定し,超高感度のバイオセンシングシステムの中核技術を確立することを目標とする.本年度は,フェムト秒パルスファイバレーザーを用いたブリルアン振動の観測に従事した.フェムト秒パルスファイバレーザーは安定性に極めて優れており,これまでのチタン・サファイアフェムト秒パルスレーザーとは異なり,長時間の稼働に対するベースラインの脈動を大きく低減させることが期待された.ただし,出力がチタンサファイアフェムト秒パルスレーザーに比べて低いため,これまでのように,2色を用いたポンプ・プローブ計測(800nmのポンプ光と400nmのプローブ光)を行うことが困難であった.そこで,パルス光が直線偏光であることを利用して,垂直と水平の偏光方向によってポンプ光とプローブ光を分離する手法を考案し,これに対する光学系を構築した.その結果,従来よりもS/N比の高い光学システムを構築することに成功した.これを用いて,シリコン内のブリルアン振動を観測したところ,従来の深度よりも5倍程度の深度において,シリコン内部を侵入する光の回折を観測することに成功した.この光学系を用いることにより,Si基板上に成膜した薄膜の励起も可能となり,また,出力安定性に優れていることから,超高感度バイオセンサの実用における大きな進展となった

在这项研究中，我们制造了谐振频率超过100GHz的超高频谐振振荡器，并利用超短脉冲激光非接触状态下测量了薄膜振荡器的谐振频率，并开发了超高频谐振振荡器的核心技术。 -敏感的生物传感系统今年，我们致力于使用飞秒脉冲光纤激光器观察布里渊振荡。脉冲光纤激光器具有极高的稳定性，与传统的钛/蓝宝石飞秒脉冲激光器不同，预计长期运行时的基线脉动会显着降低，因为它低于蓝宝石飞秒脉冲激光器。像以前一样使用使用两种颜色的泵/探针计。由于很难进行测量（800 nm 泵浦光和 400 nm 探测光），因此我们利用脉冲光是线偏振光的事实，通过垂直和水平偏振方向分离泵浦光和探测光。因此，我们成功地构建了具有比以前更高的信噪比的光学系统。当我们观察硅中的布里渊振荡时，我们成功地观察到了进入硅的光的衍射，其深度约为传统深度的五倍。通过使用该光学系统，我们能够观察到进入硅的光的衍射激发沉积在其顶部的薄膜成为可能，并且具有出色的输出稳定性，使其成为超灵敏生物传感器实际应用的重大进步。