本研究では3次元ボリューム全体の断層構造と振動様態の同時計測を実現する光コムを用いた新規イメージング装置の開発を目指した。即ち、生体組織の構成要素を「細胞レベル」で描出し、その高速ナノ振動を広範囲において追尾するために、「光コム」の電子的走査を用いた断層振動イメージング装置を構築している。
この装置の原理として、超広帯域光コムの周波数間隔と波長を巧みに操作することで測定対象の3次元断層と振動分布を同時にen-faceで計測し可視化する方法と、周波数間隔の高速掃引によってプローブ光の当たる領域における超音波振動の深さ分布をリアルタイムで計測する方法を開発した。
具体的には、2019年度は、「光コムの生成と高速で正確な周波数掃引」を確立し、「光コムの広帯域化」を実現した。コム間隔可変のモノリシックな位相変調器型光コムを製作し、周波数掃引幅8 GHz±20 MHzを達成した。これにより1 MHzのa-scan掃引時間を達成した。さらに、光ファイバーの非線形効果及び分散効果を用いることで1.5μm帯で波長幅約80 nmの広帯域化を達成した。さらに、このコム光源とフィゾー型干渉計による基礎的な原理確認実験を行った。
その結果、深さ方向分解能50μmの断層形状計測と同時に、100kHz以上の振動を振幅感度10 nmでリアルタイム計測することができた。