赤外マルチファイバー技術と先端分光技術の融合で惑星展開を目指す小型赤外分光器開発

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2021年度に引き続いて、以下を実施した。(A) 赤外線ファイバーの光路結合・分割技術開発：　(a1/a2) 中空光ファイバの適切な特性評価を行う光学系の確立、それによるコヒーレントなレーザー光による高効率伝送の実証検証、およびインコヒーレントな太陽光による高効率伝送の実証確認について、口頭発表（塚田+ 2022）および査読論文（Nakagawa+ 2023）に結果をまとめた。(a3) 中空ファイバーバンドル開発に引き続き取り組んだ。シーリングとリフォーカスに用いる赤外透過型マイクロレンズアレイ（非球面平凸レンズアレイ 1mmφ×10)により、シース材料が不要で近接配置可能な2次元バンドルHCWの試作・性能評価を実現させた。(B) 分光システムへの結合： (b2)ヘテロダイン分光： 実証確認について、講演（塚田+ 2022）および査読論文（Nakagawa+ 2023）に結果をまとめた。これを基礎に、ミラーを多用し大型・複雑となっていた従来光学系から離れ、同等のシステム雑音温度（10μmでショット雑音限界に迫る約3,000 K）を実現可能な小型中間赤外分光器の設計を行った。2022年度末にはそれに要する光学・電子部品を調達して組み立てを開始した。(b4)フーリエ分光：この組立に要するハードウェア（波面分割型位相シフト干渉計ユニット）およびイメージングスペクトル解析ソフトウェアの評価と改良を製造メーカー（日進機械）からの支援も得つつ進め、講演（根岸+ (JpGU、2022)、趙+ (2022)]でその結果をまとめた。また、将来の宇宙展開も見越して、より広帯域で感度を有するボロメータアレイカメラと、真空環境下で動作可能なピエゾアクチュエータを導入して、波長分解能R~100(λ=8μm)、空間分解能~0.1mmを維持しつつ、より広い波長範囲(4~18μm)でのイメージングスペクトルが取得可能な、真空対応波面分割型位相シフト干渉計の製作を行った。