光結晶ファイバーを用いたテラヘルツ波ピッグテイルによる生体分子の実時間計測近接場顕微分析装置の開発

开发使用光子晶体光纤的太赫兹波尾纤实时测量生物分子的近场显微分析装置

基本信息

批准号：
04F04077
负责人：
猿倉信彦
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

テラヘルツ波を容易に扱うための光結晶ファイバーを用いたテラヘルツ波ピッグテイルを作製した。光結晶ファイバーの材料に使用したのは、テラヘルツ領域における吸収が小さい、通常テフロンとして知られているポリテトラフルオロエチレンである。コアに用いたのは直径1mmのロッドで、クラッドに用いたのは、外径0.75mm、内径0.25mmのチューブである。コアの周りに8本のテフロンチューブを束ね、それらを熱収縮チューブで固定し、さらにその周囲に16本のテフロンチューブを束ねて熱収縮チューブで固定した。こうして作製した光結晶ファイバーは、テラヘルツ波伝播時におけるエネルギーの損失が極めて小さく、かつ偏光方向がほとんど変化しない、ほぼシングルモードファイバーと言っていいものになった。次にテラヘルツエミッターと、ファイバーへの入射が容易に行えるような集光光学系を一体化した、テラヘルツ・レンズダクトを開発した。半導体基板(InAs)を、レンズダクトの表面に屈折率整合をとるためのシリコングリースを介して貼り付け、励起光の入射面はブリュースター角、レンズダクト内部でInAsへの入射角もブリュースター角になるように調整した。発生したテラヘルツ波の放射方向には、テラヘルツ波が全反射するような角度でテーパーを付けた。レンズダクトの材質はポリメチルペンテン(TPX)で、これは励起光であるチタンサファイアレーザーからの超短パルス光と、発生したテラヘルツ波の両方に対して透明な材料である。レンズダクトの先端を、シリコングリースを介して前記の光結晶ファイバーのコアに取り付けると、集光されたテラヘルツ波を効率よくファイバーに導くことが可能になった。この2つを組み合わせたものを、その形状からテラヘルツ・ピッグテイルと呼んでいる。この結果から、テラヘルツ波を容易に扱える、新たな光学システムを確立できたと考えている。

我们使用光子晶体光纤创建了太赫兹波尾纤，以轻松处理太赫兹波。光学晶体光纤所用的材料是聚四氟乙烯，俗称铁氟龙，在太赫兹区域吸收率较低。纤芯使用直径1mm的棒，包层使用外径0.75mm、内径0.25mm的管。将8根聚四氟乙烯管捆扎在芯周围并用热缩管固定，然后将16根聚四氟乙烯管捆扎在芯周围并用热缩管固定。这样生产的光子晶体光纤在太赫兹波传播过程中能量损失极低，偏振方向几乎不发生变化，几乎成为单模光纤。接下来，我们开发了一种太赫兹透镜导管，它集成了太赫兹发射器和聚焦光学系统，可以轻松输入到光纤中。透镜导管表面通过硅脂贴附半导体衬底（InAs）进行折射率匹配，激发光的入射面为布儒斯特角，透镜导管内InAs的入射角也为我调整了布鲁斯特的角度。所产生的太赫兹波的辐射方向以一定角度逐渐变细，使得太赫兹波被全反射。透镜导管的材料是聚甲基戊烯（TPX），它对来自钛蓝宝石激光器（激发光）的超短脉冲光和产生的太赫兹波都是透明的。通过将透镜导管的末端经由硅脂附接到上述光子晶体光纤的芯部，可以将聚焦的太赫兹波有效地引导至光纤。由于其形状，这两者的组合被称为太赫兹辫子。基于这些结果，我们相信我们已经建立了一种可以轻松处理太赫兹波的新光学系统。