光コムのフォトニックRF変換機能を用いたRF周波数読み出し型バイオセンサーの開発

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本研究では、ファイバー光周波数コム共振器とファイバーセンサーとの組み合わせによるRF読み出し型バイオセンシングの実現と評価を目標とし、抗体抗原反応に基づくバイオセンシングMMIファイバーセンサーの開発及びデュアルファイバー光コムによるRF計測の高精度化を行った。まず、バイオセンシングのために、抗体抗原反応のターゲットとしてビオチン/アビジンを採用し、MMIファイバーセンサーへの修飾を実現した。さらに、抗体抗原反応による屈折率変動を計測することで、作成したセンシング性能を感度、正確度、及び特異吸着性と共に評価した。結果として、ビオチン修飾に基づくファイバーバイオセンサー作成を可能とし、光周波数コムによるRF読み出しバイオセンシングを実現した。さらに、光周波数コムのRFスペクトル計測の精度及び正確度を向上するために、デュアルファイバー光周波数コム共振器に基づくRF読み出し型屈折率センシングの開発を行った。従来のSESAMモード同期型光周波数コム共振器を同一の構成及び同程度の性能で二つ作成し、そのRFスペクトル差周波数を測定することで、単一共振器に含まれる温度外乱成分を効率的に除去することができ、一方単一共振器のみにセンサーを配置することで屈折率変化量を効率的に抽出することが可能である。結果として、デュアルSESAMモード同期型光周波数コム共振器を製作し、その差周波数成分からRFスペクトルに含まれる数十Hzの周波数外乱を数Hz以下まで低減することを実現した。これらの技術を組み合わせることで、差周波数計測に基づく高精度なRF計測によるファイバー型バイオセンシングを実現できると考える。