Development for the advanced helical fiber grating and its application to chirality sensor

先进螺旋光纤光栅的研制及其在手性传感器中的应用

基本信息

批准号：
22H01546
负责人：
李洪譜
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、「通常の光ファイバは旋光性を持たない」という常識を打破し、巨大旋光性を有する螺旋状ナノ・マイクロファイバ回折格子を開発し、そして小型・簡便・迅速・安価、超高感度性を有する全ファイバ系化学・バイオキラリティーセンサーへの創出を検討する。過去1年間の研究進展は以下の通りである。まず、我々は円二色性を有するHLPG発生機構を明らかにした。ここで、HLPGに円二色性有する起因は光子のスピンと角運動量モードとの強い相互作用であることを実験的に明らかにした。さらに、HLPGのピッチが小さいほどその円二色性が強くなることを確認出来た。次に、我々はHLPGの最適化設計を行った。今迄に開発したHLPGは、その動作の中心波長がほとんど1550 nm前後30nm帯域（光ファイバ通信のSバンド、Cバンド及びLバンド）である。しかし、主な生体またキラル構造を有する化学・バイオ試料の円二色性スペクトルのピークは可視光―近赤外線 (400-1100 nm) 領域であり、1550 nmの帯域の円二色性が極めて小さく、観測できない状態となる。我々は、HLPGによる化学・バイオキラリティーセンサーを実現するため、 (400-1100 nm)波長領域動作出来るHLPGの最適化設計を行った。さらに、中心波長1100 nm附近帯域を有するHLPGの試作を行い、成功した。

在这项研究中，我们将打破一种常识：“正常的光纤没有光旋转”，并开发出具有巨大的光学旋转的螺旋纳米微型纤维衍射光栅，并考虑所有基于光纤的化学和生物治疗传感器的创建，它们是小型，简单，快速，廉价和超高敏感性的小型化学和生物治疗传感器。过去一年中的研究进展如下：首先，我们揭示了具有圆形二色性的HLPG生成机制。在这里，我们通过实验表明，HLPG中圆形二色性的原因是光子的自旋与角动量模式之间的强烈相互作用。此外，已经证实，HLPG的音调越小，圆形二科运动越强。接下来，我们为HLPG执行了优化的设计。到现在为止，HLPG在1550 nm左右的30 nm频段（S波段，C波段和光纤通信的L波段）中的运行中主要波长。然而，主要生物体的圆形二分法谱以及具有手性结构的化学和生物样品的峰位于可见的灯 - 边红外（400-1100 nm）区域，而1550 nm带中的圆形二分法非常小，因此无法观察到。我们已经优化了可以在（400-1100 nm）波长范围内运行的HLPG设计，以实现使用HLPG的化学和生化传感器。此外，我们执行了HLPG的原型，中央波长为1100 nm，并且成功。