千歳科学技術大学 フォトニクス研究所紀要 2012 年 第2巻 第1号 千歳科学技術大学 フォトニクス研究所 1 目次 巻頭言 あれから４０年 石田 宏司 5 角田 敦 6 フォトニクス材料研究 バナナ型液晶化合物の合成 フルオロン系色素のチタニア表面へのキレート結合の可能性と色素増感太陽電池への応用 の検討 今井 敏郎 7 ヨードを対イオンとしたイオン液体型色素増感太陽電池 角田 敦 8 川辺 豊 9 張 公倹 10 谷尾 宣久 12 坂井 賢一 13 梅村 信弘 14 梅村 信弘 15 山中 明生 16 AlGaAs フォトニック結晶スラブ導波路における 4 光波混合波の観測 小田 久哉 17 ダイシングを用いた積層多チャンネルポリマー光導波路フィルムの低損失化の研究 石田 宏司 18 DNA 複合体を用いた波長可変色素レーザー レーザ色素 DCM を使用したポリマー複合材料の光屈折効果 光学ポリマーの屈折率制御・高透明化・エイジング 配位子内水素結合をもつ亜鉛錯体のフォトクロミズム ZnGeP2 結晶のテラヘルツ領域における位相整合特性 Gd2(MoO4)3 結晶の位相整合特性 ワイドギャップ絶縁体・半導体の光学特性 フォトニクスデバイス研究 2 DNA 光学薄膜を使った光導波路形成技術 － PMMA と DNA-CTMA のハイブリッド薄膜で光導波路加工 － 吉田 淳一 19 UV レーザ直接描画による光配線板用光導波路の損失特性 小林 壮一 20 川瀬 正明 21 吉田 淳一 22 福田 誠 23 フォトニクスシステム研究 WDM アクセスネットワーク用光源の特性評価 太陽電池駆動に適した植物工場用 LED 光源パネルの研究 －両面太陽電池駆動が可能なエコ指向植物工場の追求－ 1/f ゆらぎ特性をもつ LED 駆動回路 ‐癒し効果をもつ LED 照明‐ ファイバツリー型ネットワークを用いた光パルス水面測距技術 山林 由明 24 長谷川 誠 25 小田 尚樹 26 木村-須田廣美 27 李 黎明 28 光切断法を利用した接点表面形状の計測システム 電動車いすのパワーアシスト機能による人間支援制御 バイオフォトニクス研究 同位体顕微鏡および振動分光法による骨質の解析 近赤外顕微ラマン分光法を用いた光学的細胞診断 大学院光科学研究科光科学専攻 博士後期課程 平成 22 年度研究中間発表会要旨 教材管理機能を有する教材配信システムの開発研究 杉山秀則 3 29 ソリトン擬似スーパーコンティニュウムストークス光源を用いた広帯域コヒーレントアン チストークスラマン散乱顕微分光 夛田量宏 31 学士力の養成にむけた ICT 教育支援システムの研究 - 科目知識データベースを活用した体系的学習ガイダンス 山川 広人 33 大学院光科学研究科光科学専攻 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 フォトニック結晶ファイバーを用いたスペクトル圧縮と単一ビームコヒーレントアンチス トークスラマン散乱分光への応用 夛田量宏 35 大学学部教育の質保証に向けた ICT システムの研究 山川 広人 37 大河内佳浩 39 清野裕司 41 初年次基礎教育での継続的学力測定における分析の試み 相分離による自己組織化現象を基にした構造形成 学習者の自律性に基づく学習をサポートする ICT を活用した学習支援サービスについての 研究 長谷川 理 43 清野裕司 45 その他 ドイツ雑感：共同研究を通して 46 コロキウム報告 12th Chitose International Forum on Photonics Science and Technology (CIF’12) 開催報告 CIF’12 組織委員会 48 52 編集後記 4 巻頭言 あれから４０年 グローバルシステムデザイン学科 石田宏司 光ファイバ通信の世界では 1970 年を光ファイバ通信元年と呼ぶことがある。この年に米 国コーニング社よりキロメートル当たり 20dB/km という当時としては画期的な低損失ファ イバが発表され、また当時ベル研究所に居られた林厳雄先生らによって半導体レーザの室 温発振に成功したことによる。私はその 2 年後に日立製作所の中央研究所に入り、スター トして間もない光ファイバの研究グループに所属することになった。もう 40 年近くも前の ことである。それから一貫して光通信用デバイスの研究に携わってきた。一つの新しい技 術が世に生まれ、その技術によって世の中が大きく変わって行く経過を間近に見ることが できたのは、大変幸運であった。 光ファイバ通信技術は、研究スタート当時から「素性の良い技術」であるといわれてき た。素性の良い技術というものは、研究が始まってから実用化に要する時間が短いといわ れているが、それにしてもその進展ぶりは全く驚くばかりである。1991年に、4年に１度ス イスのジュネーブで開催されるTelecomという展示会に、日立から10ＧBps・40ｋｍ伝送、40 チャンネルコヒーレント伝送および光ATM交換の３つの動態実験を出品した。デバイスか ら方式に至るまで、数々の課題をようやくクリアーしたプロトタイプであったが、約2週間 の展示をトラブルなく終えることが出来てほっとしたことを覚えている。また1996年に日 立から出向していた光産業技術振興協会で、「光通信テクノロジーロードマップ」の策定を 企画し、1年半ほどかけて報告書にまとめた。この中で2010年には各家庭で100Mbpsの伝送 容量が必要になると仮定し、これをもとに幹線では1Tbpsの伝送速度を予測した。しかしこ の報告書のわずか５年後の2001年には、研究レベルではあるが、波長多重技術を用いて1本 の光ファイバあたり10Tbpsの伝送実験が報告され,2002年には10GbpsのLANが標準化されて いる。このように現実は予想をはるかに上回るスピードで高速・大容量化が進展して来た。 インターネットの爆発的な増加、スマートフォンなどの新しい情報機器の出現などによ って、近い将来においても光ファイバ通信ネットワークに対するさらなる大容量化の要求 は増大して行くに違いない。従来の技術を越える新しいブレークスルーがシステムおよび それを実現するデバイスの両面において今後ますます重要になってくると思われる。 5 フォトニクス材料研究 バナナ型液晶化合物の合成 Synthesis of Banana-Shaped Liquid Crystals バイオ・マテリアル学科 角田敦（Atsushi KAKUTA） The biaxial nematic mesophase, composed of banana-shaped molecules has attracted considerable interest because of ultra-fast electrical switching capabilities superior to conventional liquid crystals phases. A novel banana molecule: 1,4-di-p-pentylcyclohexylcarbonyloxy-2,3-dicyano-naphtha -lene (DCN-1) shown in Fig.1 was synthesized by the ester-forming reaction of corresponding dihydroxy derivative and carboxylic acid chloride derivative. The yield was ca. 30%. The purity was confirmed by IR and NMR spectroscopy. The transition temperatures obtained by DSC measurement were 158℃ and 205℃, respectively, and the two transitions clearly showed that the product should have a liquid crystalline mesophase. Orthoscopic polarizing microscopy images reveal fan-shaped domains at 205℃; this observation is in agreement with that of the banana-type mesophase (B2). 二軸性ネマチック液晶相（バナナ相）は，非対称性の屈曲した分子構造の集合体として の特異性のみならず，超高速の電場スイッチングの可能性があるため実用的な観点からも 注目されている。バナナ相を形成しやすい分子構造として，中心コア部分をナフタレン環 とした化合物に着目し，Fig.1 に示す経路で新規なバナナ型構造化合物（DCN-1）を合成し た。合成は，対応するカルボン酸化合物とジヒドロキシ-ジシアノ化合物によるエステル化 反応を用い， 得た生成物は IR および NMR で分子構造および純度を確認した。収率は約 30％ である。DSC 測定により，158℃，208℃の 2 つの転移温度が観測され，この化合物が液晶 相を示すことを確認した。液晶相の種類は確定していないが，205℃での偏光顕微鏡のオル ソスコープ観測ではバナナ相（B2）に特有の状態の観測結果を得た。DCN-1 は液晶温度範 囲が比較的高温領域にあるため，実用的な素子開発およびスイッチング特性の測定に適し た温度領域の低温化を図る目的で，現在，他の負誘電異方性ネマチック液晶（Nn 液晶）と の混合組成の検討を進めている。 OH COCl CN + CN CH3(CH2)4 OH 1,3-dihydroxy-2,3-naphthalenedicarbonitrile OCO trans-n-pentyl-cyclohexane-carboxylic acid chloride OCO NC CN CH3(CH2)4 (CH2)4CH3 1,4-di-p-pentylcyclohexylcarbonyloxy-2,3-dicyano-naphthalene (DCN-1) Fig.1 Synthetic approach for obtaining the banana-shaped molecule, DCN-1. 6 フォトニクス材料研究 フルオロン系色素のチタニア表面へのキレート結合の可能性と色素 増感太陽電池への応用の検討 Studies on Possibility of Chelate Bonding of Fluoron Type Dyes to Titania Surface and Application to Dye Sensitized Solar Cell バイオ・マテリアル学科 今井敏郎（Toshiro IMAI） In our laboratory, it has been shown that a certain dye having pyridine ring as the electron-acceptor part can bind titania surface chemically and act as an effective dye for the dye-sensitized solar cell system. In our continueing efforts to find a new type of the sensitizer dyes, this study tries to evaluate possibility of chelate bonding of fluoron type dyes to titania surface and effectiveness of this type of dyes for the dye-sensitized solar cell application. 我々は既に、ピリジン環をアクセプター部に持つある種のドナー・アクセプター型色素 が、色素増感太陽電池の電極として用いられるチタニアの表面に化学結合し、増感剤とし て有効に働くことを見出している。 引き続き新規な化学結合型増感色素を探索する中で、今回フルオロン系色素が２つのカ テコール部位を持つ点に着目し、それらがチタニアに配位することで強固に化学結合する ことを期待して、検討した。市販のフェニルフルオロン 1a をに浸漬したチタニアは赤褐色 を呈し、その色は有機溶媒で容易には落ちないことが観察された。 次に、このチタニアに配位結合することが期待されるトリヒドロキシキサンテノン部位 をアクセプターとし、中央にあるフェニル基上にドナーとしてアミノ基をもつ、ドナー・ アクセプター型のもの 1b をデザインし、現在その合成について検討している。また、関連 したモノキレート型の 2 とノンキレート型の 3 も合成し、増感色素としての能力を比較 することにより、ジキレート型の配位結合の効果を評価したいと考えている。 X HO HO X OH O O HO X OH O 1a, X = H 1b, X = NR2 , etc 2 7 O HO O 3 O フォトニクス材料研究 ヨードを対イオンとしたイオン液体型色素増感太陽電池 Study on verifying dye-sensitized organic solar cells using ionic liquids バイオ・マテリアル学科 角田敦（Atsushi KAKUTA） A new type of dye-sensitized organic solar cells (DSSLs) using ionic liquids as the electrolyte was investigated. The ionic liquids comprised an iodine anion with three derivatives of imidazolium cations - (a) BMIm-I, (b) HMIm-I, and (c) MPIm-I. A conventional ionic liquid, (d) EMIm-TFSI was also used as reference. The test cells were composed according to the Grätzel-cell except for the electrolyte. The cells containing a, b and c showed a superior photovoltaic power output and superior sustainability of the power, compared to the cell with d. The results show that the presence of iodine counter iodine ion in those ionic liquids makes them more effective electrolyte than the conventional ionic liquids. N N N N N I a: BMImI I b: HMImI c: MPImI N I SO2CF3 N N N Power (mW/cm2) 色素増感太陽電池の電解質としてイオン液体の適用検討を行った。これまでの実験から， ある種のイオン液体は溶媒としてばかりではなく，従来の I‐/I3－の系に代わる電解質として も動作する可能性があることを見出している。この結果をもとに，対イオンを I－（ヨード イオン）とするイオン液体の太陽電池特性を調べた。この実験では電解質液に特に I2 は添 加していない。色素増感太陽電池として，標準的な Grätzel 型セルを用い，負極は自家合成 した Ru 系 N3 色素を吸着した TiO2 膜，正極は Pt 膜とした。TiO2 および Pt 膜は市販品 （Solaronix）を用いて成膜した。イオン液体は Fig.1 に示す対イオンが I である(a)BMIm-I， (b)HMIm-I，(c)MPIm-I および参照として(d)EMIm-TFSI の４種類を用いた。保存期間に対す る光起電力の出力変化を Fig.2 に示す。(b)HMIm-I が途中で出力低下しているのは試料セル の破損に依る。従来報告されている TFSI 系は I2 無しでは殆ど動作しないのに比べ光起電力 が得られ，かつ一定期間維持できることがわかった。特性は数日放置することで一旦向上 して安定化する傾向が認められた。未だ予備的な原理確認の段階で特性は十分ではないが， イオン液体が色素増感太陽電池の電解質液として有効な可能性が確認された。 BMIm-I HMIm-I MPIm-I EMIm-TFSI 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 SO2CF3 d: EMImTFSI Fig.1 Chemical structures of the four ionic liquids tested for use as an electrolyte in a dye-sensitized organic solar cell. 20 40 Storage period (day) 60 Fig.2 Sustainability of the maximum power output property in the case of the four ionic liquids. 8 フォトニクス材料研究 DNA 複合体を用いた波長可変色素レーザー Development of tunable dye laser using DNA-surfactant complex 川辺豊（Yutaka KAWABE） バイオ・マテリアル学科 We achieved wavelength tunable laser action with a hemicyanine dye interacting with DNA strand. The wavelength was tuned from 604 to 629 nm in a Littrow type cavity under the pumping by a green nano-second pulsed laser. The threshold energy was about 0.5 mJ, and the maximum conversion efficiency was 3 %. 多くのシアニン系色素は DNA と複合体を構成することによりその蛍光効率が増大する。 このことを利用して有機 LED や薄膜色素レーザーへの応用が検討されている。われわれも これまで、非線形光学効果を有する分子としても知られるヘミシアニンを用いて薄膜にお ける ASE (Amplified Spontaneous Emission) や DFB を用いたレーザー発振を示してきた。 今回は、DNA-CTMA 複合体とヘミシアニン DMASDPB のエタノール溶液を Littrow 型共 振器に挿入し、ns パルスの YAG-SHG で励起しそのレーザー特性を調べた。色素濃度は 1 x 10-3 M、DNA-CTMA b.p. (base pair) はその 20 倍である。Fig1. に両者の分子構造を示す。 回折格子の角度を変えることにより、604 ~ 629 nm の範囲で波長を変化させることができ た。レーザー線幅は約 4 nm であり、やや広めであるが ASE とは明確に区別される。出射角 は 16 mrad、変換効率は 3 %程度である。いくつかの発振波長における入出力特性（Fig. 2） より明確な閾値が見て取れる。エネルギー閾値は 0.6 mJ 程度である。 液体における波長可変が確認されたので、今後は固体薄膜の場合について検討を進める 予定である。本成果は主として卒研生千田寿文によるものである。 Output Intensity (J) 100 10 b) 621 nm a) 617 nm 1 0.1 0.01 1E-3 1E-4 slope =1 d) 627 nm c) 625 nm 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Input Intensity (mJ) Fig. 2 Relationship between input and output energy for the laser tuned at (a) 617 nm, (b) 621 nm ,(c) 625 nm, and (d) 627 nm. Fig. 1 Molecular structures of DMASDPB (upper) and CTMA chrolide (lower). 9 フォト トニクス材料 料研究 レー ーザ色素 DCM D を使 使用したポ ポリマー複合材料 料の光屈折 折効果 The study of phhotorefractiv ve propertiees in polymeer composittes blendedd with a laseer dye DCM M 光シス ステム学科 張公倹（ZH HANG Gongj gjian） M was used ass a nonlinear optical comp position in blended polym mer photorefrractive A laser dye DCM t wave ennergy couplin ng experimen nts were perf rformed on a thick materrial, and the degenerate two polym mer film. By introducing a vibration onn the test sam mple, it was found f that thee observed peeriodic oscilllations of the energy couplings betweenn the two pum mp beams weere related too the gratings phase shift w with respect to t the beam interference ppattern. The gratings g can be b consideredd as a mixed type of the reefractive index gratings an nd the absorpttion gratings. レーザ色素 DCM (4- Diccyanomethyl ene- 2- meth hyl- 6- p- dim methyl amino styryl- 4H- pyran) p ーザ色素とし して知られて ている。630––680 nm の波 波長範囲で広 広くチューニ ニングできる るとい はレー う特徴 徴がある。ま また、大きな な光学非線形 形性も示して ている。本研究では DCM M 色素とフォ ォトリ フラクティブポリマーとの複 複合材料の光 光屈折効果に について実験 験研究を行っ った。格子形 形成の ダイナ ナミックスを を調べるため めに、2 光波 波混合の実験でその屈折率 率格子の位相 相を測定した た。使 用した た化合物の分 分子構造を図 図 1 に示す。 図 1 複合材料 料の組成 (BBP, PVK, DC CM) プルの作成：有機溶剤で で各化合物を を溶かして、導電性ガラ ラス基板に塗 塗布して、溶 溶剤を サンプ 蒸発、 、乾燥のプロ ロセスを経て て約 50μm の の薄膜試料が が得られる。 折効果の測定 定：2 光波混 混合実験系で でフォトリフラクティブ効 効果の測定を をした。大き きな非 光屈折 対称の のエネルギー ー交換が観察 察できた。 図 2 2 ビーム結合 合によるエネ ネルギー交換 換の測定 実験で では初期の両 両ビームの強 強度が等しく くなるように に設定した。一定の時間 間を経て、ほ ほぼ定 10 フォト トニクス材料 料研究 態になったの のち、図 2 に示すよう に非対称のエ エネルギー交 交換が大きく く現れる。そ その 2 常状態 ビーム ム結合のゲイ イン係数はお およそ 170cm m-1 となることが分かった。通常では はフォトリフ フラク ティブ ブ効果は光の の照射による る材料中での のキャリアー ーの発生、そ その不均一な な分布がさら らに移 動により、キャリアーおよび び電界の分布 布ができる。結局内部電 電界による電 電気光学効果 果で屈 折率の の分布ができ きる。屈折率 率分布は光干 干渉パターン ンよりπ/２の の位相差が生 生じる。しか かし、 一般的 的にはこのような単純な な格子ではな なく、例えば ば吸収型の格 格子も考えら られる。それ れを調 べるた ために試料に に振動を加え え、格子の回 回折光と書き き込み光の位 位相差を測定 定し、この格 格子の 位相差 差が分かる。 。本研究では は位相差は約 約 70 度の前 前後であるこ ことが測定結 結果から分かった。 格子は はいわゆる混 混合格子であ ある。ホログ グラフの記録 録は図 3 に示 示したような な系で行った た。色 素 DC CM を用いた たポリマー混 混合材料は大 大きなフォトリフラクティブゲイン係 係数を持つ、 、良好 な画像 像記録を示している。しかし、応答 答時間は数分 分間も必要と としている。 これからの の課題 は応答 答時間の改善 善である。 図 3 ホロ ログラフの記 記録と再現 文献： 参考文 1) G. J. Zhang, T. Tabata, N. Onuma O and S S. Kobayashi,, “The study of photorefraactive properrties in polym mer composittes blended with w a laser ddye DCM ”,, in proceedin ng of "Polym mer photoniccs, and novell optical technnologies", eds. by Y. Kawaabe, M. Kawase , p100-10 03(2010, Chittose). 11 フォト トニクス材料 料研究 光学 学ポリマー ーの屈折率 率制御・高 高透明化 化・エイジ ジング Refraactive Indexx Control, Improvemen I nt of Transp parency and d Physical A Aging of Optical Polym mer バイ イオ・マテリアル学科 谷尾宣久（N Norihisa TAN NIO） In ordder to apply polymer p to vaarious optical materials, su uch as optical film, opticall disc, opticall lens, and ooptical fiber, the t ideal opticcal characteriistic needs to be realized, such s as a raisse in transpareent, refracctive-index coontrol. We claarify quantitaative relation between the essential optiical properties and the am morphous struucture of optiical polymer to realize thee ideal opticall characteristiic. 用光学フィル ルム、光ディ ィスク、光学 学レンズ、光 光ファイバー ーなど、情報 報の表 ディスプレイ用 示、記 記録、伝送を を担う光技術 術分野の中心 心にあるのが が光学ポリマ マーであり、 技術の高度 度化に より、 、高透明化、 、精密屈折率 率制御、低複 複屈折化など ど究極的な光 光学特性が要 要求されてい いる。 このような理想的 的な光学特性 性を実現する るために、ポ ポリマーの本 本質的な光学 学特性を、非 非晶構 造およびガラス状 状態と関連づ づけて明らか かにし、理解 解を深める研 研究を行って ている。 【屈折 折率制御、屈 屈折率予測】 】ポリマーの の 屈折率 率およびその の波長依存性 性（アッベ数 数） を化 学構造から ら計算するた ための基盤で で ある 原子屈折お および原子分 分散の解明を を 行なった。低屈折 折率化、高透 透明化に有用 用 なフ ッ素原子の の原子屈折お および原子分 分 散を、 、種々のフッ ッ素化合物お およびフッ素 素 系ポ リマーの屈 屈折率の精密 密測定により り 決定し、原子屈折 折1.1、原子分 分散0.01を得 得 た。この値を用い い、全フッ素 素化ポリマー ー （旭硝 硝子㈱、CY YTOP）の屈折 折率を計算し し たところ、屈折率 率nDは1.33、アッベ数ν D は94 と計算され、報告値のn nD=1.34、ν とよく合い、 =90 、 解明した値 値の信憑性が が D 1) 確認された （Fiig.1）。 【高透 透明化、透明 明性予測】共 共重合体につ ついて光散乱 乱法による高 高次構造解析 析と透明性の の評価 を行った。不均一 一構造による る過剰散乱を をもつメタク クリル酸メチ チル－スチレ レン共重合体 体をガ ラス転 転移温度Tg以上の温度で 以 で熱処理を行 行ったところ ろ、ほぼ過剰 剰散乱が消失 失し、高透明 明化を 達成す することがで できた。また た、液体の光 光散乱理論で である揺動説 説がガラス状 状ポリマーに にどこ まで適 適用できるの のかを詳細に に調べ、提案 案している光 光学ポリマー ーの透明性予 予測法の適用 用性を 吟味した2)。（本 本研究は「財 財団法人池谷 谷科学技術振 振興財団助成金」を受け て行なった。） 【エイ イジング】光 光学ポリマー ーのエイジン ングに伴う光 光学特性変化 化について研 研究を行なっ った。 PMM MA、ポリスチ チレンおよび びポリカーボ ボネートガラ ラスをTg以下 下の温度で熱 熱処理したところ、 熱処理 理時間の増加 加に伴い、屈 屈折率および び複屈折が増 増加すること とが確認され れた。また、エイ ジングによる体積 積緩和は均一 一に起こり、 、本質的に体 体積緩和は過 過剰な散乱損 損失を招かな ないこ とを明 明らかにした た3)。 【文献 献】 1) 樋 樋岡拓弥、谷 谷尾宣久、高分子学会予稿 稿集、Vol.59 9、pp.3714 (2010) 2) 亀 亀山慎矢、谷 谷尾宣久、高分子学会予稿 稿集、Vol.59 9、pp.3716 (2010) 3) 川 川岸知浩、谷 谷尾宣久、高分子学会予稿 稿集、Vol.59 9、pp.3718 (2010) 12 フォト トニクス材料 料研究 配位 位子内水素 素結合をも もつ亜鉛錯 錯体のフォトクロ ロミズム P ism in a Zinc–comp plex with enol–keto Tautomeriizable Him--assisted Photochrom H-boonds バイ オ・マテリアル学科 坂井賢一（K Ken-ichi SAK KAI） Him), a Zn(II))–3-hydroxy--2-quinoxalinecarbonate (hhqxc) compleex In thee presence of imidazole (H exhibbits remarkablle photochrom mism, changiing colour fro om pale yellow to red. Thiis phenomeno on is a conseequence of the influence of an axially ccoordinated Him H ligand on n enol–keto taautomerism of o the equattorial hqxc liggand. 我々 々は、金属錯 錯体での励起 起状態分子内 内プロトン移 移動(ESIPT)反 反応に着目し した研究を行 行って いるが が、最近、亜鉛錯体[Zn(h 亜 hqxc)2(L)2] (hhqxc = 3-ﾋﾄﾞﾛｷｼ-2-ｷﾉｷｻﾘﾝｶﾙﾎﾞｷｼﾚｰﾄ,, X = H2O, DMSO, D or ﾋﾟﾘｼﾞﾝ)の ESIPT 効率が、 、軸配位子((L)の種類によって敏感に に影響を受け けることを明 明らか た。1) とりわ わけ、ピリジ ジン配位の錯 錯体では高効 効率で ESIPT T が進行し、 大きな Stok kes シ にした フトを伴った強い い蛍光が観測 測される。上 上記以外の様 様々な軸配位 位子を検討し し、亜鉛錯体 体の光 性に与える影 影響を系統的 的に調べてい いる中、イミ ミダゾール(H Him)を添加し した錯体溶液 液でフ 機能性 ォトク クロミズムが が観測された た。 錯体 体の DMSO 溶液に Him m を添加しハ ハロゲンラン ンプを照射すると、溶液の の色が黄色か から赤 色へと徐々に変化 化する。吸収 収スペクトル ルは等吸収点 点を示しなが がら変化し、 新たなバン ンドの る(Fig.1)。一 一方、Him 添加 加前後で溶液 液の蛍光色も も緑から青へ へと劇的に変 変化す 出現を確認出来る 、これは ESIPT 経由の蛍 蛍光(530nm バ バンド)が大 大きく減少し、ESIPT を伴 伴わない通常 常の蛍 るが、 光(4770 nm バンド ド)が優勢にな なることに由 由来する。つ つまり、Him m の存在は E ESIPT 効率の の低下 を招くことが示唆 唆される。 m 存在下で観測されるこのような現 現象が、Him m が軸位に配 配位すること とで誘起され れるの Him かどうかを検証す するために、錯体と Him m の濃度を連 連続的に変化 化させて 1H--NMR の測定 定を行 トを作成した た。Him のプ プロトンに由来するシグナ ナルは、錯体 体共存下で大 大きく い、JJob プロット 低磁場 場側にシフトするが、そ そのシフト変 変化量と Him m のモル分率 率の積を Him m のモル分率 率でプ ロットすると、H Him が 0.67 のとき、つま の まり Him と亜 亜鉛錯体のモ モル比が２ ：１のときに に極大 プ 急峻な変化で極 極大値を与え えることは、 、Him が大き きな結 を与える(Fig.2)。この Job プロットが急 数(Ki)をもっ って亜鉛錯体 体と結合する ることを示唆 唆する。実際 際、結合定数 数を求めるために、 合定数 1 H-NM MR 滴定曲線 線の非線形回 回帰を試みた たが、リーズ ズナブルなフ フィッティン ングは得られ れず、 1 Ki は H-NMR 滴定 定の限界を超 超える大きな な値 (log Ki > 5)であると と考えられる る。 上より、Him m の亜鉛錯体 体軸位への結 結合が、面内 内配位子での の ESIPT 効率 率を低下させ せる一 以上 方、効 効率が悪いな ながら生成し したケト型が が赤色を呈す するものと考 考えている。 Fig. 1 Absorption spectral changes of a DMSO soolution of [Znn(hqxc)2(H2O)2] and Him on photoirradiation using a haloogen lamp. The spectra weree recorded at 1 min intervaal starting from m the beginning g of irradiationn for 6 min. Fig. 2 Modified Jo ob’s plot for thhe Him binding to Zn– hqxc complexes obtained on the baasis of 1H-NMR R data. 1) K. Sakai, et.al, Dalton D Transs, 2010, 39, 1 989. 13 フォトニクス材料研究 ZnGeP2 結晶のテラヘルツ領域における位相整合特性 Sellmeier Equations for ZnGeP2 in the 0.97~1640m Range バイオ・マテリアル学科 梅村信弘（Nobuhiro UMEMURA） The modified Sellmeier equations for ZnGeP2 (ZGP) that provide excellent reproduction of the phase-matching conditions for DFG between the two CO2 laser wavelengths, and the Nd:YAG laser and the Nd:YAG laser-pumped OPO in the THz region are presented. 近年、中赤外線レーザ発生素子として知られている ZnGeP2 結晶を用いたテラヘルツ電磁 波発生が報告されている。1972 年にベル研究所で２台の CO2 レーザの差周波発生による 70 ～110cm-1(91～143m)のサブミリ波発生が報告されているが、ZnGeP2 結晶の高品質化で短 波長側の吸収係数が低減しており、YAG レーザ及び YAG レーザ励起の光パラメトリック発 振による差周波発生が米国 Lehigh 大学の Shi らによって報告されている。この結晶を用い てテラヘルツ電磁波を発生させるためには、近赤外線からテラヘルツ領域までの広い波長 領域で正確なセルマイヤー方程式が必要であり、今回位相整合条件の実験データなどから 以下の方程式を得た。 0.69984 1586.06 2 0.18398 832.75 0.75255 2061.68 2 no 12.1438 2 2 0.21913 951.07 2 no 11.6413 2 ここでλの単位はm である。 この方程式を用いて、Nd:YAG レーザと Nd:YAG レーザ励起 OPO のタイプ－１差周波発 生によるテラヘルツ発生の位相整合角を計算した。その結果、以下の図の同調曲線（実線(a)） が得られ、Shi らの実験値に一致していることが分かる。これ以外にもタイプ－２差周波発 生や中赤外線領域の SHG や OPO についても同様の結果が得られていることから、0.97～ 1640m の広い波長範囲で位相整合条件を正確に再現するセルマイヤー方程式を得た。 1800 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) Output Wavelength (m) 1600 1400 1200 1000 : Modified Sellmeier equations : Bhar et al. : Kato : Bhar et al. + Kumbhakar et al. : Das et al. + Kumbhakar et al. : Zelmon et al. : Madarasz et al. 800 600 400 200 0 5 10 15 20 25 External phase-matching angle (deg) 14 30 35 フォト トニクス材料 料研究 Gd2(MoO4)3 結晶の位 位相整合特 特性 Phase-Matchingg Properties for Gd2(MooO4)3 バイオ・マ マテリアル学 学科 梅村信 信弘（Nobuhhiro UMEMU URA） p ng conditions for Gd2(Mo oO4)3 are meaasured in the 0.4～ The eexperimental data on the phase-matchin 2.1m m together wiith the IR tran nsmission currve. This matterial is ase-m matchable forr type-2 OPO in the zx or yz plane pum mped at 0.532 21m and useeful for a tunaable 2 m outtput laser. Gdd2(MoO4)3 結晶 晶は、点群 mm2 m の orthoorhombic 構造を有する２軸の結晶で であるが、本 本結晶 の特性 性については は、波長変換 換に必要なデ データについ いては３～４件報告され れているに過ぎな い。今 今回、本結晶 晶の位相整合 合特性などの の波長変換に に必要な光学 学特性に関す する実験データを 取得した。図１は は、FTIR による透過率 の計測データ タであり、こ この結果から ら赤外吸収端 端は 5.14 m であった た。 図１ IR transm mission curve for the x-cut 6-mm-long 6 Gd d2(MoO4)3 cryystal 次に に、Nd:YAG レーザの第 第２高調波励 起による光パ パラメトリッ ック発振のタ タイプ－２位 位相整 合特性 性のデータを を yz 面及び び zx 面におい いて取得した た。図２は、2m 2 のアイド ドラー光波長 長の実 験デー ータと理論曲 曲線の比較を を表す。今回 回求めたセル ルマイヤー方 方程式から得 得られた理論 論曲線 （実線 線）は、実験 験値と一致し しており、こ これ以外にも もタイプ－１及び２の SH HG の位相整 整合実 験デー ータも一致す する。今後、２m 以上 上の赤外線領 領域での位相 相整合特性の のデータを取得し、 セルマ マイヤー方程 程式の精度の の向上を図る る予定である る。 2.1 Idler Wavelengths (m) Exp(yz plane) Exp(zx plane) 2.0 Theoretical cu urve(zx plane) Theoretical cu urve(yz plane) 1.9 1.8 1.7 65 70 75 80 85 90 Phhase-matching angle θ (deg) 図 図２ Phase-m matching curvves for type-2 OPO in the yz y and zx plane nes 15 フォト トニクス材料 料研究 ワイ イドギャッ ップ絶縁体 体・半導体 体の光学 学特性 Opticcal properties of the traansition-meetal-doped wide-gap w ox xides 光システム ム学科 山中 中明生（Akiio YAMANA AKA） med several optical meaasurement in n transition-m metal doped wide-gap oxides, o We hhave perform particcularly focuseed on -Al2O3 and -Ga2 O3, to clarify fy the dynamiical propertiees of photo-eexcited carrieers. The singgle-crystalline samples w were melt-gro own in a floating-zone furnace. Wee have succeessfully grownn Ti-Al2O3 th hat exhibits thhe intense blu ue-photolumiinescence. Inn β-Ga2O3, wee have foundd that doped Cr C 3+ ions greaatly suppress the radiative recombinatio on of donor-aacceptor pairss. LE ED・LD など どの光エレクトロニクス の研究対象が青色光から紫外光・深 深紫外光へと と発展 し、ワイドギャップ材料の重 重要性が再認 認識されてい いる。我々は は、代表的ワ ワイドギャッ ップ酸 化物で である酸化ア アルミニウム ムと酸化ガリ リウムに注目 目し、光励起 起キャリアの の性質、特に に遷移 金属な などを添加し した効果を重 重点的に研究 究している。 酸化 化アルミニウ ウム(-Al2O3)は 6 eV 以 上の光学ギャップを持つ つ典型的なバ バンド絶縁体 体で、 いる。チタン(Ti)を添加 化学的 的安定性から多方面で利 利用されてい 加した所謂チ チタンサファ ァイア (Ti-A Al2O3)は超短パルスレーザ ザに用いられ れているが、これは Ti3+の d-d 遷移に による赤色蛍 蛍光を 利用している。T Ti-Al2O3 は赤 赤色蛍光に加 加え青色蛍光を示すが、そ その起源につ ついては多く くの議 論があ ある。我々は は青色蛍光の のみを示す T Ti-Al2O3 単結 結晶の作製に成功し、その の光学特性に につい て集中的な研究を を行うととも もに、新たな な応用の可能 能性を探って ている。 -G Ga2O3 は 4.5 eV の光学ギ ギャップを持 持つワイドギ ギャップ酸化 化物であるが が、-Al2O3 とは異 と なり n 型半導体と となる。 -Gaa2O3 のバンド ド端を光励起 起すると、 深い いドナー・ア アクセプター ー(D-A) 対による蛍光が、 、紫外－青－ －緑の広い波 波長域に現れ れる。我々は は、種々の遷 遷移金属など どを添 加した た-Ga2O3 単結晶を浮遊 単 遊帯域溶融法 法で作製し、時 時間分解蛍光 光分光法など ど駆使して光 光励起 キャリア－の動的 的性質の解明 明を目指して ている。Fig.1 は-Ga2O3 と Cr 添加-Ga2O3 の時 時間分 解蛍光 光スペクトル ルである。C Cr3+イオンの の 3d 準位を介 介した無輻射 射遷移のため め、D-A 対発 発光が 抑制されることが が分かった。現在は、深 深紫外光セン ンサーなどへ への応用上重 重要な Si4+添加 加の n 型-G Ga2O3 を重点 点的に研究し している。 uminescence spectra of no ominally puree (left) and Crr-doped -Gaa2O3. Fig.1 Time resoolved photolu 16 フォトニク クスデバイス ス研究 AlG GaAs フォ ォトニック ク結晶スラ ラブ導波路におけ ける 4 光波 波混合波の の観 測 Obseervation off four-wav ve mixing in AlGaA As-based photonic-cry p ystal line-d defect waveeguides 光シ システム学科 科 小田久哉 哉（Hisaya ODA） O ( waveguides w (W WGs) of linee defect prov vide an attraactive platforrm for Photoonic-crystal (PhC)-slab futuree ultra compaact and ultraffast optical inntegrated circu uits. In such a circuit, devvelopment of active compponents such as all opticaal switch, waavelength con nverter is key y problem. PPhC-WGs have the advanntage that ligght can be strrongly confinned in the WG; W vertically y due to totall internal refllection and llaterally due to photonic band gap efffect. A smalll group velo ocity in the PPhC-WGs leads to ment and lead to advantaggeous to non nlinear opticaal phenomenaa. In this worrk, we intenssity enhancem have observed fouur-wave mixin ng at 1.55um in AlGaAs PhC-WGs P ォトニック結 結晶スラブ線 線欠陥導波路 路（PhC-WG Gs）は強い光 光の閉じ込め めや、低群速 速度を フォ 容易に得ることが が可能である るため、低エ エネルギーで で動作可能な な非線形光デ デバイスの実 実現が 期待される。3 次の非線形光 次 光学現象によ よる 4 光波混 混合（FWM） ）はその応用 用として波長 長変換 器や光 光増幅器とし して期待され れている。我 我々は欠陥列 列が 3 列（W3 型）の AlG GaAs 系 PhC C-WGs におい いて光通信帯 帯である 1.5 55m 帯で非 非共鳴の FWM M の観測を行 行い、波長変 変換効率の波 波長依 存性を調べたので で報告する。 試料 料は長さ 1m mm の AlGaA As で作製した たエアブリッ ッジ構造の W3 W 型 PhC-W WGs である。 。実験 ではパ パルス幅 1.33 ps と 5 ps の光パルスを の をそれぞれシグナル光(1)とポンプ光 光(2)として用い、 光スペ ペクトルアナ ナライザーに により出射ス スペクトルの の観測を行な なった。Fig. 1 に典型的な な観測 結果としてプロー ーブ光波長 1530 1 nm、ポ ポンプ光波長 1565 nm の時の観測結果 果を示す。そ それぞ れの入 入力波長の外 外側に 2 つの のピークが現 現れているこ ことが確認で できる。2 つの のピークの波 波長が 21 2，221 に対応してい に いることから ら FWM により発生したア アイドラー光 光と考えられ れる。 次にポ ポンプ光の波 波長を変え離 離調特性を調 調べた。Fig. 2 に離調特性 性の結果を示 示す。透過波 波長領 域が広 広い W3 型に にすることに により、40nm m と広い離調 調範囲の間で で15 dB 以上 上かつ平坦な な波長 変換効 効率が得られ れた。 Fig 1. FWM optical spectra of PhC-WGs. g characterisstics of FWM M for Fig 2. Detuning C-WGs PhC . 17 フォトニク クスデバイス ス研究 ダイ イシングを を用いた積 積層多チ ャンネル ルポリマー ー光導波路 路フィルム ムの 低損 損失化の研 研究 A L Low-loss Multi-channe M el Multi-laayer Flexib ble Polymeer Waveguuide for Optical O Interrconnection グローバル ルシステムデ デザイン学科 科 石田宏司 司（Koji ISHIIDA） m el multi-layerr polyimide waveguides w fo or optical inte terconnection n using A fluoorine doped multi-channe dicer processing technique t waas studied. F abrication prrocedure is as a follows. A After coating lower n the silicon wafer, wavegguide patterns were claddding layer, corre and upper cladding polyymer layer on formeed by dicing technique. t Th hen, the claddding polymerr material was buried in thhe incisions by b spin coatinng. Waveguiddes exhibited d very low ooptical propaagation lossees of less thhan 0.3dB/cm m. The resultts show thiss novel fabrication proceess is consiidered to be suitable foor polymer optical o waveguide becausse of its simplicity in fabriication proceedure and goo od performannce on transm mission charaacteristics. 年、コンピュ ュータの世界 界ではボード ド上に実装さ された LSI チップ間の配 チ 配線ボトルネ ネック 近年 を解消 消する方法として、信号 号の伝達を光 光で行う光イ インターコネ ネクション技 技術が注目を を集め ている。本研究室 室では従来の のフォトリソ ソプロセスや や金型をもち ちいたプロセ セスに比べ、コア サイズ ズの変更や多 多チャンネル ル構造が容易 易に作製可能 能なダイサー ー加工を用い いた光導波路 路の研 究を行 行っている。 。これまでの の検討によっ って多層・多 多チャンネル ル光導波路を を再現性良く く作製 することが可能となったことから、隣接 接するコアと とのクロスト トークおよび び熱処理プロ ロセス の見直 直しによる低 低損失化の検 検討を行った た。図１に横 横方向クロス ストーク特性 性の測定結果 果を示 す。隣 隣接チャネル ルとのクロス ストークは 555dB 以下で であり、BPM M シミュレー ーション結果 果と良 い一致 致を示した。 。フッ素化ポ ポリイミド光 光導波路を作 作製する際の の熱処理温度 度による同は は損失 の波長 長依存測定結 結果導を図２ ２に示す。検 検討の結果波 波長 1.3μｍで で 0.25 dB/cm m であった伝 伝搬損 失を 0.12 dB/cm と従来の２分 分の１に低減 減することが ができた。 Fig.1 Cross talk t charactteristic betw ween Fig.2 adjacent waveguidde channel. Tran nsmission ccharacteristics wav veguide with heat treated aat 340℃. 18 of フォトニク クスデバイス ス研究 DNA A 光学薄膜を使った光導波 波路形成技 技術 － P PMMA と DNA-CTM D MA のハイブ ブリッド薄 薄膜で光導波 波路加工 － Deveelopment off thin film waveguides w based on DNA-lipid D co omplexes グロ ローバルシス ステムデザイ イン学科 吉田淳一（Jun 吉 nichi YOSHIIDA） o DNA-CTM MA with PMM MA has been investigated to t improve thhe processabiility of Hybriid structure of DNA A based waveeguide devicees. Fabricatedd waveguides had a good uniformity u annd processabillity by introdducing the DN NA-CTMA-PM MMA hybrid sstructure. 二重 重らせん構造 造の塩基対の の間に光学色 色素をインタ ターカレート トすることに によって種々 々の高 機能性 性の発現が可 可能な DNA A バイオフォ ォトニック薄 薄膜を，レーザ ザや光増幅機 機能を有する る光波 制御素 素子あるいは は論理素子として用いる るために必要 要な光導波路 路として加工 工することを を目標 として て、加工時の の吸湿性を補 補償するため めに PMMA と混合した薄 薄膜を作成し し、その導波 波路加 工を行 行った。昨年 年度、DNA-CTMA と PMMA のハイブリッド膜は、湿 湿度試験にお おいても蛍光 光強度 の変化 化はほとんど無く，安定 定した特性を を示すことが が分かったの ので、これを をシリコン基 基板に スピンコートし、 、種々の線幅 幅を持つ導波 波路パターン ンと光分岐回 回路パターン ンを作成した。 導波 波路加工を行 行い，５ミク クロン幅程度 度の導波路パ パターンでも も問題なく加 加工できるこ ことを 確認した。しかし、光分岐回 回路パタ－ン ンでは分岐点 点にエッチン ング残渣が観 観測され、実 実際に 必要とされる 5-10m 程度の のパターンの の形成は問題なく可能であ あるが、作成 成工程におけ ける各 種アニ ニーリングや やエッチング グ条件などに についてさら らに最適化を を図る必要が があることが が分か った。 。 Fig. F 2 F Fig. 1 Splitter waveguidee patterns with 10 m wide w waveguides Straigght waveguidee patterns (5, 10, 1 15 and 20 m wide) 、本研究の一 一部は、経産 産省戦略的基 基盤技術研究 究開発プロジ ジェクト及び び小笠原財団 団革新 なお、 研究の の補助を受け けて実施した たものである る。 Referrences: 1. J.Y Yoshida, Y. Kaawabe and N. Ogata, Procc. SPIE, Vol.7 7765-6, 2010. 2. J. Y Yoshida, Y. Kawabe K and N. N Ogata, SPIE E Newsroom m: Optoelectro onics and com mmunicationss, Dec. 20, 2010, http://spie.org/x431 173.xml?ArtiicleID=x4317 73 19 フォトニク クスデバイス ス研究 UV レーザ直 直接描画に による光配 配線板用光 光導波路の損失特 特性 Loss Characteristics of Opttical Wavegguides for Optical O Bacckplane by D Direct UV Laser Draw wing 光システム ム学科 小林 林壮一（Soichhi KOBAYAS SHI） f and a measurem ments of the polymer p multtimode opticaal waveguidees with In thiis report the fabrications the hyybrid siliconee are discusseed. Photo-maask and laser direct drawing methods aare adopted for f the fabriccation and strraight opticaal waveguide characteristiics by the bo oth methods are measured d. The spectrra of the hybbrid silicone waveguide w arre measured with w white lig ght and comppared with th he data takenn with variouus optical sou urces at 850 nnm. Cross op ptical waveguides for opttical backplaane are fabriccated by the laser l direct drawing d and tthe propagatiion loss and crosstalk c are evaluated wiith the waveguides. 研究は，従来 来は電気配線 線で接続され れていた機器 器内ボード間配 配線を，光導 導波路で構成 成され 本研 た光配 配線板に置き き換えることにより，高 高周波信号の の雑音除去、熱発生の抑 抑制を目的と として いる。 。光バックプ プレーンの様 様に大面積光 光回路を作製 製するために にレーザ直接 接描画法を採用し， 材料には低損失で で加工が容易 易でフレキシ シブルな特性 性を持つナノ ノハイブリッ ッドシリコー ーンポ ー材料を使用 用することに により，低コ コストで省プ プロセスな光 光配線板作製 が可能となる[1]。 リマー 本報 報告ではナノ ノハイブリッ ッドシリコー ーンを用いた た光配線板用 用ポリマーマ マルチモード ド光導 波路の の作製を行い い，作製には はフォトマス スク法（Fig.1）とレーザ ザ直接描画法 法（Fig.2）を を採用 し，各 各々の直線光 光導波路を 850 8 nm の各 各種光源を用いて評価した。またナノ ノハイブリッ ッドシ リコー ーン材料の透 透過スペクトルを測定し し，直線光導 導波路との比 比較を行った た。そしてレ レーザ 直接描 描画法を用い いて光配線板 板用の交差光 光導波路を作 作製し，損失 失特性，クロ ロストークに につい て検討 討した。 Fig g.2 Polymer waveguide loss by UV V laser w photomaask Fig.1 Polymer wavveguide loss with draw wing [1] 原憲司,“ナノ ノハイブリッド ドシリコーンを を用いた光導波 波路の開発概況 況ならびにその の他電子材料への応 用”，電子情報通信 信学会，第 12 回ポリマー光回 回 回路（POC）研 研究会資料，2 2008 年 7 月 111 日，千歳アルカデ ィアプ プラザ 20 フォトニク クスシステム ム研究 WD DM アクセ セスネットワーク用 用光源の特性評価 価 Charracteristics of o a spectru um-sliced ligght source for f a WDM Access Nettwork 光システ テム学科 川瀬正明（Maasaaki KAWA ASE） olorless light sources for WDM Specttrum-sliced liight sources have been deeveloped as important co accesss network syystems. We evaluated tthe spectrum m-sliced light source charracteristics an nd the mission charaacteristics. transm アク クセスネットワークへ適 適用可能な W WDM システ テム構成とし して、広帯域 域光源から波 波長を 切出す すスペクトラ ラスライス光 光源による A AWG STAR WDM システ テムの評価を を行っている る。広 帯域光 光源として ASE, SLDE を使用し、 波長／波長幅 幅可変フィル ルタにより切 切り出した光 光源は その半 半値幅により出力・雑音 音・分散等が が変化し、ス スペクトル幅 幅が狭いほど どシステムの Q 値 が劣化 化する傾向が が得られてい いる。その原 原因は広帯域 域光源がレー ーザと熱的光 光源の中間的 的なコ ヒーレンス性を有 有するためと と推定され* 、切り出したスペクトル ルに対して、 干渉により りコヒ ーレンス時間を測 測定した。そ その結果、ス スペクトル幅 幅とコヒーレンス長、Q 値 値との関係は は得ら れたが が、広帯域光 光源の違いに に起因するコ コヒーレンス ス長の差はな なかった。 ASE, SLDE 光源の のスペクトル ル特性を図 11、1Gbps にお おける伝送シ システムの Q 値の測定結 結果を 図 2、 、コヒーレン ンス特性を評 評価した干渉 渉波形の例を を図 3、得られ れたコヒーレ レンス特性を を表 1 に示す す。今後の課 課題として、コヒーレン ンス長の測定 定精度の明確化 化、2 種の光 光源による Q 値の 差の要 要因解明を行 行う予定であ ある。なお、 、コヒーレン ンス特性の評 評価について ては千歳科学 学技術 大学小 小田久哉助教 教に指導いた ただいた。 Q‐factor Q factor 12 ASE1.6 nm 10 FW W 8 ASE3n m 6 4 ASE6n m 2 0 -40 Fig 1. Spectruum of ASE,SLE ED -35 SLED1. 6nm Optical O Poower (dB Bm Fig g 2. Q-factor (1Gbps) Fig 3. Interfeere （文献 献*）佐藤卓 卓、山林由明、 、川瀬正明 “スペクトルス スライス光源の の雑音特性評 評価” 電子情 情報通 信学会総 総合大会、B-13-4 (20009). 21 フォトニク クスシステム ム研究 太陽 陽電池駆動 動に適した た植物工場 場用 LED D 光源パネ ネルの研 研究 －両 両面太陽電池 池駆動が可 可能なエコ指 指向植物工 工場の追求－ － Reseearch on thhe low-enerrgy consum mption LED D light-pan nels for artitificial vegeetable grow wth グロ ローバルシス ステムデザイ イン学科 吉田淳一（Jun 吉 nichi YOSHIIDA） LED panels have been examin ned from the viewpoint of o energy effeectiveness. Itt was demonsstrated a blue emiission showeed 36% less power that tthe panel utilizing LEDs with simultaaneous red and consuumption than conventionall ones, and reevealed the po otential for drriving with soolar panels. LEDD を使った完 完全制御型の の植物工場で では、LED1 個あたりの消 個 消費電力は 0..1W 以下と極 極めて 小さい いが、赤と青 青の二種類を を用いており り、必要な光 光量を得るた ために膨大な な数が必要な なこと から、 、総消費電力 力及び発熱量 量の観点から らは課題が多 多い。そこで で、一つの LLED チップで で赤と 青の発 発光が得られ れる赤・青同 同時発光型 LED を用いて、光量分布 布と放熱構造 造を最適化す するこ とによって総消費 費電力を低減 減し、省電力 力・省エネル ルギー効果を を実証した。 また、エネ ネルギ ー源として太陽光 光などの自然 然エネルギー ーを導入した た環境対応シ システムを目 目指し、冬で でも積 雪の心 心配が無く大 大きな発電量 量が得られる る両面受光型 型太陽光パネ ネルの利用を を想定して、その 可能性 性を検討した た。その結果 果、赤・青同 同時発光型 LED L チップを を用いて放熱 熱板等を適切 切に使 用した た LED 光源 源パネルにお おいて、単位 面積あたりの諸費電力に において従来 来同型パネル ルの約 半分、 、赤・青それ れぞれ個別の の高効率 LEDD チップを使 使用したタイ イプに比べて て約 36％削減 減を達 成でき きた。垂直設 設置両面受光 光型太陽電池 池パネルを用 用いて栽培用 用 LED 光源パ パネルの電力 力消費 を賄うことを検討 討した結果、 、新光源の採 採用で消費電 電力の低下が が図られたが が、まだ多く くの太 陽電池 池パネル数を を必要とする ることが分か かった。電力 力供給のエネ ネルギー源と として太陽電 電池パ ネルを用いる可能 能性が得られ れたが、太陽 陽電池及び LED L チップの の双方での効 効率向上、並 並びに 植物栽 栽培時の光照 照射方法の改 改良等により り、トータル ル的なエネル ルギー効率の の改善がさら らに必 要であ あることが、 、今後の大き きな課題とし して明らかと となった。 なお、 、本研究の一 一部は科学技 技術振興機構 構研究成果最 最適展開支援 援事業フィー ージビリティ ィスタ ディシ シテージの補 補助を受けて て実施したも ものである。 Referrences: 1. 吉 吉田淳一他，赤-青一体発 発光型 LED を用いた植物 物工場用光源 源の検討，日 日本生物環境 境工学 会 2010 年大会 会予稿集（2010 年 8 月） 2．財 財界さっぽろ ろ 2010 年 12 月号, p.235--236 22 フォトニク クスシステム ム研究 1/f ゆらぎ特 特性をもつ つ LED 駆 駆動回路 ‐癒し効果を をもつ LED D 照明‐ A Drriving Circuuit for an LE ED with 1/ff fluctuation n -L Lighting witth healing 光シス ステム学科 福田誠（Ma Makoto FUKU UDA） uctuation wass designed and a an LED was driven bby the circuiit. The A cuurrent sourcee with 1/f flu circuiit consists of a GaAs FET as a 1/f noisee source and a high-gain amplifier a blocck. The intensity of the LE ED was flucttuated by the circuit. ースペクトル ル密度が周波 波数 f に反比 比例するゆら らぎの総称である。 1/ff ゆらぎとは信号のパワー 自然界 界においては はさまざまな な現象に潜ん んでおり、有 有名なもので ではろうそく くの炎の揺れ れ、木 漏れ日、心臓の心 心拍の間隔な などが知られ れている。エ エレクトロニ ニクスの分野 野では 1925 年に真 年 空管に に流れる電流 流の低周波雑 雑音として発 発見されて以 以来、1/f ノイ イズとして研 研究されてい いる。 本研 研究では、ろ ろうそくの炎 炎のゆらぎを を LED を用い いて再現する ることを目標 標として、LE ED の 駆動回 回路を試作し した。1/f ゆらぎをもつ ゆ 電流を発生させるために に、通常はマ マイクロ波回 回路で 使用される GaAss FET が発す する 1/f ノイズ ズをオペアン ンプによる増 増幅回路で 800dB （電圧比 10000 倍）増 増幅した。そ その信号を定 定電流回路に に入力して LED L の順方向 向電流に重畳 畳して、LED D を点 灯させ せることを試 試みた。製作 作した回路に において、LED に流れる る電流のゆら らぎを FFT（高速 フーリエ変換）に によって解析 析したところ ろ、Fig.1 に示 示すパワース スペクトルが が得られた。グラ フ中の の直線は 1/ff の傾きをも もつ直線を示 示しており、このグラフから LED に に流れる電流 流のパ ワース スペクトルが が 1/f の傾き きをもつこと がわかる。また、 ま Fig.2 は試作した回 は 回路における る LED の様子 子を 1 秒ごとに撮影した たものであり り、LED の明るさが時間 間とともにゆ ゆらいでいる ること がわか かる。以上か から、GaAs FET が発す する 1/f ノイズ ズを増幅して て、その信号 号に比例する る電流 で LE ED を点灯さ させることに により、ろう そくの炎のゆらぎをアナ ナログ回路に によって再現 現する ことに に成功した。 。 1E-0 01 1E-0 02 電力 (W) 1E-0 03 1E-0 04 1E-0 05 1E-0 06 1E-0 07 1E-0 08 0.1 1 10 100 周波数 (Hz) Fig.1 Measured pow wer spectrum off the driving curreent of the LED. Fig.2 Th he LED lighting g with 1/f fluctuuation. These piictures were taken n every one second. 23 フォトニク クスシステム ム研究 ファ ァイバツリ リー型ネッ ットワー クを用い いた光パル ルス水面測 測 距技 技術 Fiberr-tree netwoork for wateer-surface raanging with h OTDR tech hnique グローバル ルシステムデ デザイン学科 山林由明（Yoshiaki Y YAMABAYAS SHI） In ordder to monitoor water-surfface height att distant places, a fiber-baased time-dom main reflecto ometry netwoork is proposed. It utilizzes a collimattor at each fib ber-end of a tree-type t netw work, and 1.5 55 m wavelength pulsees that are reflected r bacck from thee remote surrfaces. Sinnce this enab bles a work with nonn-metal mediia, the surviv vability underr severe cond ditions poweer-supply-freee sensor netw s is exp pected to be better than conventional c ones with ellectrically-po owered of thee telemetry system sensoors and metall cables. Th his reports a successful siimultaneous monitoring eexperiment fo or two waterr-surfaces in the t laboratory y. 遠隔 隔地の水面液 液面を監視す するための防 防災ネットワ ワーク技術と として、ツリ リー型ファイ イバネ ットワークにたい いする OTDR R (optical tim me-domain reflectometry) r ) の応用を提 提案する。実 実験系 を Figg. 1 に示す。 。波長 1.55 m の市販 OTDR からのパルスは、 、増幅の後、 光サーキュ ュレー タ（ooptical circulaator）を介し して方向性結 結合器（directtional couplerr）で分岐され れ、片方は 5 m、 いま一 一方は 15 m のファイバ バに送られる 。光パルスはそれらファ ァイバの先端 端のコリメー ータで 鉛直に に水面を照射 射する。これ れらのファイ イバ端面から らの反射パル ルスを帯域 122 GHz のフォ ォトダ イオー ード(PD)で受 受信した波形 形を Fig. 2-(aa)に示す。パ パルス間隔は は 98 ns であり り、これは屈 屈折率 1.5 の のファイバ 9.8 m の往復時間に相当す する。それぞ ぞれ約 7 m と 2 m 離れて て水面をおい いた場 合には は、Fig. 2-(bb)に示すよう うに、これら ファイバ端面 面パルスに続 続いて水面か からの反射パ パルス が観測 測される。そ それぞれ 47.5 ns、4.6 ns の遅延を示すことから、 、これに空気 気中の光速を を乗ず ることによりファ ァイバ端から ら水面までの の距離は 7.1 m、2.2 m と求められた と た。これより り、光 ファイ イバを用いた た防災水面測 測距センサネ ネットワーク クが可能であ あることが実 実証された。 Fig. 1 Experim mental setup Fig. 2 Oscilloscoppe traces of th he reflected puulses.(a) only y from the fiber-ends, (b) tthose reflectio ons were followed by ones from thee water-surfaaces with delaays of 48 ns and a 18 ns. 24 フォトニクスシステム研究 光切断法を利用した接点表面形状の計測システム An evaluation system of a contact surface profile with an optical cross-section method グローバルシステムデザイン学科 長谷川誠（Makoto HASEGAWA） Contact surfaces of mechanical relays and switches are often damaged by arc discharges and/or mechanical wear during switching operations. Conventionally, erosion and transfer characteristics of various contact materials under different load conditions have been mainly studied based on observation and evaluation of contact surfaces after switching operation tests. A further detailed study will become possible if we can observe and numerically evaluate a changing process of surface damages (especially, growth of a crater and/or a pip) on contact surfaces during switching operations. For that purpose, a numerical evaluation system of contact surface damages by way of an optical cross-section method is being constructed. Ag contacts were operated to break a DC inductive 14V-2A load current for 50,000 operations, and the contact surface profile (a crater growth process) was evaluated with this system at every 2,000 operations during the switching operations. 1.2 電気接点材料の性能向上を目指した検討 1 を効率的に行うにあたり、電極材料と電気 0.8 的負荷条件との関係を体系的に調べ、どの 0.6 0.4 ような物理的現象が発生しているかを把握 0.2 することが、適切な接点材料選択のために 0 望ましい。接触障害の一つとして、アーク -0.2 0 2 られる。その検討に関して、電気接点開閉 1.2 に伴うアーク放電による電極表面の形状変 1 化を 3 次元的に把握するとともに変化量の 0.8 8 0.6 数値的な評価を行えば、新たな観点からの 0.4 検討が進められると期待されている。 0.2 そこで、光切断法の原理を利用した計測 0 システムを新たに構築して、開閉動作中の -0.2 0 2 4 6 8 (b) after 20,000 break operations 接点表面に形成されるクレータ形状が動作 進展とともにどのように変化するかを計測 1.2 1 した。Fig.1 は、Ag 接点で DC14V-2A 誘導 0.8 性負荷回路(L=20mH)を開閉周期 0.75Hz、 0.6 開閉速度 0.75cm／秒で遮断する動作試験に 0.4 おける形状変化の例である。測定精度などの 0.2 確認が必要であるが、開閉動作の進展に伴う 0 形状変化（クレータ形成→消失→再形成）を -0.2 0 2 4 6 (c) after 40,000 break operations 把握することができた。今後は、システムの 参考文献 6 (a) after 10,000 break operations 放電に伴う接点表面の転移消耗現象が挙げ 改良を進めた上でデータ収集を進める。 4 Fig.1 Measured changes in a crater shape. 高橋、長谷川：電子情報通信学会信学技報 EMD2011-5(2011-05) 25 8 フォトニク クスシステム ム研究 電動 動車いすの のパワーア アシスト機 機能による人間支 支援制御 Poweer Assist Coontrol of Eleectric Wheeelchair for Human H Supp port 光システム学科 科 小田尚樹 樹（Naoki ODA） O ues for human mobility suupport. The human h The ppower assistinng control is one of valuaable techniqu drivinng-force is measured m or estimated, andd its force is assisted by wheel w actuatoors in powerr assist system m. In our appproach, seveeral additionaal assist funcctions for wh heelchair rideer are design ned by usingg vision-basedd motion con ntrol. The vaalidity of thee proposed method m is connfirmed by several s experrimental resullts. れまでに著者 者らは電動車 車いすのパワ ワーアシスト機能に視覚 覚フィードバ バック制御を を導入 これ することで，アシ シスト機能の の多機能化を を目指した人 人間支援 制御系 系の開発を行 行ってきてい いる。従来の のパワーアシ シスト制 御は， ，搭乗者ある るいは介助者 者が加えた力 力を検出し，それを 電気モ モータで支援 援するもので であり，移動 動操作に伴う肉体的 負担の の低減に一定 定の役割を果 果たすことが ができる。さ さらに視 覚情報 報を活用す ることで障害物との衝 衝突回避や追 追従支援 機能な などの多機能 能化制御手法 法をこれまで で提案してき きた。 平成 成 22 年度は は，搭乗者の行 行動支援機能 能の検討を行 行った。 これま まで提案して てきたパワー ーアシスト制 制御系では，外力の 推定 に反力推定 オブザーバによる推定 定手法を採用 用してい る。そ そのため車い いす搭乗者が が環境中の物 物体等に力を を加えて 動かそ そうとしても も，アシスト ト機能によっ って車いす自 自体が動 Fig. 1. Robootic Wheelchairr いてしまう。Fig..2(a)にその様 様子を示して ているが，こ これはド アや引 引き戸の開閉 閉などの日常 常行動に著し しい不都合を を生 じる可 可能性がある。そこで提 提案手法では は，搭乗者が が車 いすを漕ぐ力と外 外界へ加える る力との周波 波数領域の差 差に 着目し，アシスト力を自動的 的に分配する る制御系の構 構築 [1] を行った 。それ れにより，F Fig.2(b)に示す すとおり，容 容易 に環境 境中の物体を を動かすこと とが可能とな なった。 車い いす利用者に にとってドア アの開閉は困 困難な行動の の一 つである。今後， ，実際の開き き戸の通過支 支援に適用す する ために に改良を行っ っていく予定 定である。 文献： 参考文 [1] S.. Mabuchi and N. Oda: "R Rider's Actionn Support Metthod bassed on Visuall Sensing for Power Assissted Wheelch hair", Prooc. of the 8th France-JJapan and 66th Europe-A Asia Coongress on Meechatronics, pp.333-338, p 22010 (a) Conventional C (b) Our meth hod Fig. 2. Experim mental Results 26 バイオフ フォトニクス ス研究 同位 位体顕微鏡 鏡および振 振動分光法 法による骨質の解 解析 Charracterizationn of bone qu ualities by i sotope micrroscope and d vibrationaal spectrosco opy バイオ オ・マテリア アル学科 木村-須田廣美 木 美（Hiromi K KIMURA-SU UDA） otope microsscope system, Fourier tran nsform infrareed (FTIR) im maging We describe the analysis by iso m and Ramann spectroscop py to characteerize bone mineral m turnov ver in proxim mal tibias of 7-week 7 system male mice fed a diet d containin ng calcium sttable isotope (44Ca). In isotope microsscope imagess, 44Ca al bone in mou use fed the diiet for 4 dayss. FTIR and Raman R was oobserved in both trabeculaar and cortical spectrra of corticall bone indicaate the mean mineral: mattrix ratios of periosteum aand endosteu um are lowerr than that of the center. 44Ca was obserrved in the arrea of the low wer mineral: m matrix ratio. 粗鬆症は骨強 強度が低下し して骨折が起 起きやすくな なる疾患で、老人の寝た たきり状態を を生み 骨粗 出す原 原因となって ている。骨強 強度は骨密度 度が 70％、骨 骨質（骨構造 造、骨代謝回 回転、骨疲労 労、石 灰化度 度、骨基質） ）が 30％の の割合で決定 定される[1,2]。 。本研究では は骨代謝回転 転に着目し、マウ スにカ カルシウム安 安定同位体を を食餌性に摂 摂取させ、そ その代謝を同 同位体顕微鏡 鏡、赤外イメ メージ ングお およびラマン ン分光を用い いて解析した たので報告す する。 7 週 週齢の雄マウ ウス群にカル ルシウム安定 定同位体(44Ca)を一定期間 C 間食餌性に摂 摂取させ、脛 脛骨を 摘出した。脛骨は は PMMA で包埋した後 で 、長軸に対して並行に二 二等分し、そ その断面を同 同位体 顕微鏡 鏡、赤外イメ メージングお およびラマン ン分光(1064n nm)を用いて て測定した。 Figg.1 には、安 安定同位体 44Ca を 0.6％餌 餌に混ぜて 4 日間継続し して摂取させ せた雄マウス スの脛 骨の 44Ca イメー ージを示した た。これまで 、プローブを用いず骨の のカルシウム ム代謝を可視 視化し た報告 告はなく、今 今回初めて成 成功した。444Ca イメージ ジにおいて、コントラス ストの明るい い部分 （白色 色）には 44Ca C が多く分布しており、 、皮質骨（右 右）と海綿骨 骨（左）すべ べてにおいて て 44Ca の陰影 影により短期 期間に石灰化 化が行われて ていることが が明らかとな なった。骨代 代謝は、成長 長時に 観察される積極的 的な骨形成（モデリング グ）と、成 長後の の骨吸収との のカップリン ングによる骨 骨形成（リ モデリング）があ ある。本実験 験で使用した たマウスは 7 週齢 齢であること とから、観察 察されたカル ルシウム代 謝はモ モデリング とリモデリングの両方 方の可能性 が考えられる。F Fig.2 には同 同試料の赤外 外イメージ (PO433-の分布)を示 示した。赤外 外イメージか から抽出し た赤外 外スペクトル ルのリン酸と とアミド I の のバンド比 から石 石灰化度を検 検討した結果 果、骨膜と骨 骨内膜に近 い部位 位は、中心部 部に比べて石 石灰化度が低 低いことが確 確認された。同様の結果 果は、ラマン ンスペ クトル ルからも得ら られている。また、石灰 灰化度が低 い部位 位は、44Ca イメージと良く一致し していた。 これらの結果から ら、同位体顕 顕微鏡観察、赤外イメ ージングおよびラ ラマン分光法 法の併用は、カルシウ ム代謝 謝の解析に有 有効であるこ ことが示され れた。 参考文 文献： [1] 須 須田立雄 et al., a 新骨の科 科学, 医歯薬 薬出版株式 会社,, pp.279-286 (2007). [2] 木 木村-須田廣美 美, 大和英之 之, 腎と骨代 謝, Vol.22, pp.207-214 (2009). 27 バイオフォトニクス研究 近赤外顕微ラマン分光法を用いた光学的細胞診断 The Optical Cytoscreening using Near-infrared Microscopic Raman Spectroscopy バイオ・マテリアル学科 李黎明（Liming LI） We used the near-infrared excitation microscopic Raman system. Since Raman scattering is caused by near-infrared light, then the self-fluorescence from biological sample can be suppressed. The observed data was analyzed by using principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA). Each cell was confirmed by the big change of the Raman intensity in vibrational modes of CH2 and CH3 in the protein and lipid. Moreover in the wavenumber region of the DNA bases and the nucleic acid, the extremely small Raman intensity change was also observed. These results suggest that our analytical method using PCA and LDA is quite useful to discriminate normal cell WFB and cancer cells W31 and W14 clearly. 本研究では正常なラット線維芽細胞 WFB 細胞と H-ras 癌遺伝子を導入した癌細胞 W31 細胞、境界細胞 W14 細胞をサンプルとして用いた。これらの細胞を無血清培地下で 24 時間 処理することで細胞周期を G0 / G1 期に留めておくことができ、同じ条件下での測定を可能 とした。使用した装置は近赤外励起顕微ラマン装置である。この装置の特徴としては、近 赤外光によりラマン散乱を起こしているため生体サンプルの生じやすい自家蛍光の影響が 極力抑えられている。測定されたスペクトル(Fig. 1)はケモメトリックスである主成分分析 と線形判別分析を行うことにより、客観的な細胞診断を行った。それぞれの細胞にて CH2、 CH3 の振動に伴うタンパク質、脂質においてラマン強度の大きな変化を確認することができ た。更に DNA 塩基、核酸の波数領域においても極めて小さなラマン強度の変化も確認する ことが出来た。本研究での細胞診断精度は 96.875 %と非常に有効な値を得られた(Table.1)。 この方法を用いることにより客観的な細胞診断の可能性を示唆する。 Table.1 Cytoscreening of WFB, W31 and W14 using LDA 2400 WFB W31 W14 1441 2200 1000 1255 1298 1337 1580 1612 943 1200 720 753 782 825 853 878 1001 1400 1054 1083 1120 1173 1600 640 Intensity (a.u.) 1800 1652 2000 800 WFB W31 positive 78 78 negative 2 2 WFB W14 positive 77 77 negative 3 3 W31 W14 positive 78 77 negative 2 3 600 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Raman shift (cm ) Fig.1 W14 Average Spectra of WFB, W31 and 28 博士後期課程 平成 22 年度研究中間発表会要旨 教材管理機能を有する教材配信システムの開発研究 Development of Contents Distribution System with Management Function of Learning Contents Utilization 杉山秀則（Hidenori SUGIYAMA） E-mail: [email protected] UPO-NET project is an attempt to delivery of sharable digital learning content for Japanese higher educational institutions. This project has a plan to get usage fee from institutions. Therefore the system has an issue with contents utilization management. In addition, there are issues posed by contents distribution to many institutions. This paper describes the system for resolving these issues. 大学間での教材共有の試みとして，共通的に利用可能と思われる教材を整備し，全国の 大学・学部に配信することを目的とした UPO-NET プロジェクトを実施している．各大学 が実施している講義内容を無償で公開することで共有を図る OCW(宮川 2008)のような既 存の試みとは異なり，UPO-NET では，利用を希望する大学等から少額の利用料の徴収を 行い，教材や配信サービスの質を確保することを目指している．有償での教材配信には， Blackboard 社の e-Pack や，IMS の標準規格である Common Cartridge を用いた事例がある． これらの事例では，LMS が特別な利用制限機能を持っていることを前提に教材の利用管理 を実現しており，大学等の既存 LMS への対応は困難である．また LMS を大規模利用に対 応させるための方式として，複数の LMS において認証情報を共有することで，分散シス テムとして利用する方式が提案されている(川場 2008)(川村 2005)．これらは，同一組織内 または信頼できる組織間での LMS の共有利用に主眼を置いたものであり，多数の組織を 対象とした場合に必要となる個人情報の管理に関する問題は扱われていない． UPO-NET では教材配信に際して，(1)利用料の徴収に実効性を持たせるための教材利用 の管理，(2)全国の大学に配信するための大規模利用な利用への対応，(3)学習履歴の各大学 での個別管理の実現，(4)コースカスタマイズの実現という課題がある．これらの課題を同 時に解決するため，Fig.1 に示す配信システムの構成をとる．本システムでは，教材のフォ ーマットに標準規格である SCORM を利用する．まず(3)の課題を解決するため，学習管理 は各大学の LMS で実施する．そのうえで，(1)の課題を解決するため，教材内容を表す SCO ファイルについては配信元で管理し，学習時に LMS に配信する．一方，コース構造のみ を持ち，利用管理が必要ないマニフェストファイルについては，LMS 上の SCORM Engine に事前に登録し，学習に利用する SCO ファイルの決定に利用する．SCO ファイルは，学 習時に，Reverse Proxy を経由して，リポジトリから Web Browser に対して配信される．こ れによって配信元では SCO の利用状況を厳密に把握できる．この構成では，学生が教材を 表示するたびに，Reverse Proxy とリポジトリ間での教材の転送が発生する．そのため利用 学生数が多くなった場合，LMS とリポジトリ間の転送量も学生数に比例して大きくなるこ とから，そのままでは(2)の課題が解決されない．そこで，(2)の課題を解決するため，LMS 上の Reverse Proxy にキャッシュを持たせる．ただし，(1)の課題による要請から，キャッ シュ内の SCO ファイルは一定期間ごとに削除する．最後に，(4)の課題を解決するため， LMS 上に教材選択インターフェイスを用意する． 設計したシステムは Moodle をベースとして実装を行い，2008 年 12 月からこれまでに 29 博士後期 期課程 平成 成 22 年度研究 究中間発表会 会要旨 12 教 教科の約 4,500 のコースを を整備し，同 同時に 23 の大 大学等を対象 象とした配信 信に用いた．講義 内利用 用における利 利用例として て，90 分の講 講義において て，約 40 名の受講生が 名 が教材を利用した 際のア アクセス状況 況を Fig.2 に示す．この に の例では，短 短時間に教材 材の表示が多 多数行われている が，転 転送はほとん んど発生して ていない．転送 送量はほぼ学 学生数に依存 存しないもの のとなっており， キャッシュの効果 果により転送 送量を抑える ることで，大 大規模な利用 用へも対応可 可能であることが 示唆される．現在 在よりも利用 用者数が増加 加した場合や や，利用教材 材のバラつき きが大きくなった 場合に には，キャッ ッシュの効果 果は減少し， 転送量が増 増加すること とが予想され れる．本システム が適用 用できる規模 模の限界を明 明らかにする るため，シス ステム全体の のより詳細な なモデル化や，今 後の UPO-NET の実運用デー の ータから，教 教材の利用状 状況と転送量 量の関係を定 定量的に明らかに してい いくことがこ これからの課 課題として挙 挙げられる． Fig.1 Fig.2 System overview An examplle of access pattern p in a lecture 参考 考論文 １．宮 宮川繁, オー ープン・コー ース・ウェア アの現状と展 展望. 情報処理 理学会誌, 499(9):1029-103 38 (2008) ２．川 川場隆, 分散 散型 LMS の索引情報 を利用する 仮想 LMS の開発. 日 本教育工学 学会論文誌, 32(2)):119-127 (20008) ３．川 川村尚生, 菅原一孔, 菅 モバイルエー モ 基づく P2P 型 e-Learninng システム. 情報処理 ジェントに基 学会論 論文誌, 46(1):222-225 (2005) 30 博士後期課程 平成 22 年度研究中間発表会要旨 ソリトン擬似スーパーコンティニュウムストークス光源を用いた 広帯域コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微分光 Broadband coherent anti-Stokes Raman scattering microspectroscopy using the soliton quasi-supercontinuum Stokes light source 夛田量宏（Kazuhiro TADA） E-mail: [email protected] Broadband coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy was performed successfully for the first time using a quasi-supercontinuum light source from a photonic crystal fiber (PCF). Soliton quasi-supercontinuum light between 870 ~ 1080 nm with a sufficient spectral intensity for the CARS spectroscopy was generated by modulating the input power of a PCF by an acoust-optical modulator. The CARS spectrum from 900 ~ 3100 cm-1 of a single 6-mm-diameter polystyrene bead was obtained by using soliton quasi-supercontinuum. ラマン散乱分光は非接触、非破壊、非染色で分子の振動スペクトルを測定し、それに基 づいて分子種の特定、分子構造や分布、ダイナミクスを測定するために広く用いられてい る。しかし通常用いられる自発ラマン散乱は強度が弱く、露光時間を要することや蛍光に ラマン信号が埋もれることがある。そこで非線形ラマン分光の 1 種であるコヒーレントア ンチストークスラマン散乱（CARS: coherent anti-Stokes Raman scattering）が注目されてい る。CARS は自発ラマン散乱と比べて散乱強度が強く、アンチストークス光を観測するた め蛍光に埋もれることなく観測することができる。一般に CARS 分光にはポンプ光（p） とストークス光（s）の 2 光波が用いられ、ポンプ光とストークス光の周波数差（p s） がサンプルのラマン活性の振動周波数（）と一致したときに共鳴的に信号強度が強くな る。CARS はこの共鳴条件（p s）により特定の振動周波数のみが観測されるため、 狭帯域のポンプ光とストークス光を用いた場合自発ラマン散乱に比べて一度に得られる情 報が少ない。そのため自発ラマン散乱のように一度に複数（広帯域）のラマン信号の観測 が求められている。そこで我々は広帯域（少なくとも 1000 ~ 3000 cm-1 の範囲）の CARS 顕微分光法の開発を行っている。 一般に広帯域で CARS 分光するにはストークス光に広帯域光を用いる。よく用いられる のがフォトニック結晶ファイバー（PCF: photonic crystal fiber）から発生した広帯域光であ る。しかしながらスペクトル強度と各スペクトル成分の群遅延が均一な広帯域光を発生さ せることは簡単ではない。そこで我々はフォトニック結晶ファイバーを用いて簡単に発生 させられる基本ソリトンパルスに注目した。基本ソリトンパルスの帯域は数 10 nm 程度と 狭いが、自己周波数シフトによりその中心波長が長波長にシフトすることが知られている。 そのため波長可変光源として広帯域分光に用いることができる。これまでに液晶空間光変 調器を用いた波形整形器を用いて PCF への入射パルスを制御して、約 870 ～ 1050 nm の 範囲の波長を埋めるようにソリトンの中心波長を変化させることで約 800 ～ 3100 cm-1 に わたる広範囲のラマンスペクトルを得ることができた[1]。しかし、ソリトンパルスの波長 を変化させるごとに信号を積算する必要があり、信号取得が低速という問題があった。 本研究ではソリトン擬似スーパーコンティニュウム（SC: supercontinuum）光をストーク ス光源として用いた高速な CARS 分光法について報告する[2]。擬似 SC 光はファイバーへ の入射パルスを音響光学変調素子（AOM: acoust-optical modulator）等を用いて高速に変調 することで得られる擬似的に広帯域光と見なせる高速波長可変光源のことである[3]。この 擬似 SC 光を用いると、波形整形器を用いる場合と比べて滑らかにソリトンの波長を変化 させることができ、かつ 1 度の露光で広帯域の CARS スペクトルを得ることができる。 AOM を RF 周波数 500 KHz の正弦波で駆動させて得られた擬似 SC 光を Fig. 1 に示す。AOM で ソリトン波長を変化させることにより約 870 ～ 1080 nm の広帯域ストークス光が発生し 31 博士後期 期課程 平成 成 22 年度研究 究中間発表会 会要旨 かる。これは は 900 ~ 31000 cm-1 のラマ マンシフトに に対応してお おり十分な帯 帯域が ていることがわか れた。しかし しながらソリ リトンパルス スは波長が長 長波長にシフ フトすると群 群遅延により遅れ 得られ ることがわかって ており、この の遅延時間を を補償する必 必要がある。このときの のソリトンパルス の波長 長と遅延時間の関係はこれまでの研 研究からほぼ線形に変化すること が分かっている [4]。本 本研究ではこ この群遅延を をストークス ス光を高屈折 折率ガラスに に通すことで で非常に簡単 単に補 償することができ きた。このス ストークス光 光を用いて直 直径 6 μm の単一のポリ の スチレンビード を分光 光して得られ れた CARS スペクトルを ス を Fig. 2 に示 示す。約 900 ～ 3100 cm m-1 の範囲の広帯 -1 -1 域で CARS スペクトルが得ら られており、 1000 cm や 3000 cm 付近のポリ スチレンに特徴 的なピークが得ら られているこ ことがわかる る。 Fig.1 The speectrum of quaasi-SC of Sto okes w solitton pulses (ssolid curve) compared with the spectrum s of a single solito on pulse (dashed curv ve) measured at a fixed AO OM voltage. Fig.2 The brooadband CAR RS spectra of o a gle 6-m-diiameter pollystyrene bead sing sam mple measuredd. Dotted linees are the Ram man shift ft positions off the polystyreene beads. 参考論 論文 １．K K. Tada and N. N Karasawa, Opt. Comm mun., 282 (19)), 3948 (2009). ２．K K. Tada and N. N Karasawa,, CLEO/QEL LS’10, JTuD7 72, San Jose Convention C C Center in San Jose, C California,US SA (2010). ３．K K. Sumimuraa, T. Ohta and d N. Nishizaw wa, Opt. Lett., 24, 2892 (20 008). ４．K K. Tada, S. Kobayashi K and d N. Karasaw wa, IEICE Tecchnical Reporrt, 109 (179),, 55 (2009) 32 博士後期課程 平成 22 年度研究中間発表会要旨 学士力の養成にむけた ICT 教育支援システムの研究 - 科目知識データベースを活用した体系的学習ガイダンス Research on ICT-based education support system for “GAKUSHI-RYOKU” development of undergraduate students using subject knowledge database 山川 広人（Hiroto YAMAKAWA） E-mail: [email protected] Recently, “GAKUSHI-RYOKU” development is one of the major issues in most Japanese universities. Gakushi-Ryoku is the integrated potential of technical knowledge and human nature to be developed through undergraduate courses. In order to assure the Gakushi-Ryohu individually, identifying the achieved level of every course for individual student as a result of the faculty education program is inevitable. In this sense, ICT systems such as e-Learning, Course Management System and Educational Chart System are efficient and powerful tools to manage the process of students’ learning activities. This paper describes an ICT education support system based on the subject knowledge database, which enable to provide the students’ own knowledge acquisition status and to help planning next steps to improve their ability. 近年，学生の学士力の養成が大学学士課程教育の課題として上げられている(1)．学士力 の養成には，学部全体の教育内容に基づいて，学習到達度を的確に把握し，卒業認定へ向 けた指導を行えることが必要である．このためには，学部教育科目の教育内容を体系化し， 学生個々の教育内容の習得状況を詳細に把握する必要がある．一方，近年，大学教育への ICT 教育支援システムの導入が盛んであり，学生の学習情報を電子的に把握しその情報を 共有しやすい環境が整いつつある。本学（千歳科学技術大学）でも， e ラーニング(2)，CMS （Course Management System）(3)，学習カルテ(4)の全学的な導入が進められている．本研究 は学士力の養成にむけて ICT を最大限活用した学生の知識習得支援システムの構築を目的 として，学部教育科目の体系的知識 DB（データベース）化を基本に，e-Learning，CMS， 学習カルテを知識 DB とリンクさせて，学生の知識習得状況を科目ごとに把握するととも に，学生自身が自らの知識習得に向けた学習経過及び今後行うべき活動を容易に確認でき るシステムを目指すものである。 本研究ではこれまでに，①学部教育内容を体系的に管理する知識 DB の構築，②e ラー ニング，CMS,学習カルテによる支援機能の構築，③情報系科目を中心とした授業での利用 評価を行ってきた．①では，本学の FD（Faculty Development）委員会によって定義された 科目ごとの知識（学部で教育すべき内容を一般的な理工学系キーワードで表したもの）を 電子化し，科目担当教員が CMS で科目教育内容と知識の関連付けを行えるシステムを構 築した．数学・情報科目では，知識と e ラーニング教材の関連づけも行った．これらによ り，登録された知識を用いて関連科目と学習教材が相互に体系的にリンクした知識 DB を 構築した．②では，知識 DB と連携し，知識の習得状況の確認，科目間の繋がりと時系列 的な単位取得状況の確認，これまでの自身の習得状況と未履修科目の単位取得の関連，知 識を学習するための自習コース設定支援など，学生の知識の習得を支援する機能の構築を 行った(Fig.1)．③では②で構築した機能を用いて，実授業での利用を通じた学生アンケー 33 博士後期 期課程 平成 成 22 年度研究 究中間発表会 会要旨 トによる評価を行 行った．結果 果として，知 知識の習得数 数や不得手な な知識の表示 示だけでは，学生 の実感や新た たな知識獲得 得への手段や や目的が明確 確になりづら らいことが明 明らかになった． 自身の これに に対し，知識 識の習得状況 況を科目単位 位と関連した た習得状況に に置きかえる ることで，学 学生が どの様 様な科目が不 不得手か，ま またどの様な な学習を行え えばよいか，実際の学習 習行動に基づいて 確認で できることが が明らかとな なった．さら らに，システ テムの利用が が科目単位の の取得に直接 接的に 繋がることで，学 学習意欲が向 向上するとの の評が得られ れた． かし，現状の のシステムは は学生の学士 士力向上意欲 欲に対して，日常的な支 支援が可能なシス しか テムとなっていな ない．また，本研究の目 目標である学 学士力の養成 成のためには は，学力だけでな コミュニケー ーション能力 力に代表され る社会的能力 力についての の習得支援が が不可欠であ ある． く，コ さらに に，学生が知 知識の習得に に積極的意欲 欲を持つため めには，学生 生の最終目標 標となる社会への 出口 を見据えた支 支援を行う必 必要もある． ．今後は，キ キャリア形成 成支援面も含 含め，e-porttfolio に導入するな などして，学 学士力養成の のための知識 識習得を支援 援するトータルシ 技術をシステムに ムへの拡張を を目指してい いく． ステム Fig.1 1 Illustrationss of the impleemented functtions 参考 考論文 (1) 文 文部科学省 : ”学士課程教育の構築に に向けて（答 答申）” <http p://www.mextt.go.jp/b_men nu/sh ingi/cchukyo/chukyyo0/toushin/1217067.htm> >(2010/03/14 4 アクセス) (2) 山 山川広人,立野 野仁,川西雪也 也,吉田淳一 ,小松川浩 : "持続可能性 性を意識した た e ラーニング 教材の の整備と運用 用", 教育シス ステム情報学 学会誌 Vol.2 27 No.1, pp.128-136, 20 10 (3) 山 山川広人,相原 原健治,長谷川理,立野仁 仁,小松川浩 : "単位の実 実質化を見据 据えた授業支援型 のコー ースマネージ ジメントシス ステムの構築 築と評価", 平成 平 21 年度情 情報教育研究 究集会, pp.3 307-3 10, 22010 (4) 立 立野仁,丹野清 清志,池田悠樹 樹,長谷川理 理,山川広人,小 小松川浩 : "理工系知識 " 識体系に基づく学 習カル ルテシステム ムの整備と検 検証",平成 2 1 年度情報教 教育研究集会 会, pp.303-3006, 2010 34 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 フォトニック結晶ファイバーを用いたスペクトル圧縮と単一ビー ムコヒーレントアンチストークスラマン散乱分光への応用 Spectral compression using a photonic crystal fiber and its application for a single beam coherent anti-Stokes Raman scattering spectroscopy 夛田量宏（Kazuhiro TADA） E-mail: [email protected] Novel single-beam coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy using the combination of a pulse shaper and a photonic crystal fiber (PCF) was demonstrated successfully, where a fundamental soliton Stokes pulse and a spectrally-compressed pump pulse were generated in the same PCF. The CARS signals from about 2905 and 3054 cm-1 of a single 6-m-diameter polystyrene bead were obtained by using a single-beam that had both pump and Stokes components. 非線形ラマン分光のコヒーレントアンチストークスラマン散乱（CARS）分光はラベル フリーな分光手法として生体試料などの研究において注目されている。CARS は一般にポ ンプ光（p）とストークス光（s、p > s）の 2 波を用いる。このとき 2 つのビームの空 間的な重ね合わせが信号強度に大きく影響し、ビームを重ね合わせる調節は簡単ではない。 そこで我々は単一ビーム CARS 分光法の開発を目指している。これは単一ビーム上にポン プ光とストークス光の成分を持たせる手法であり、単一ビームにすることによって光学顕 微鏡にビームを導入する場合や、光源から試料まで距離がある場合でも容易に分光できる ものと期待される。本研究では波形整形器とフォトニック結晶ファイバー（PCF）を用い た単一ビーム CARS 分光を報告する。既に PCF の出射を波形整形器に通して時間分解測定 による方法が報告されているが[1,2]、我々は波形整形器を通した後に PCF に入射すること により分光器で直接 CARS スペクトルを得る方法を提案する。これは波形整形器により強 度とパルス幅の異なる 2 パルスを発生させてから PCF に入射することで単一ビーム上にポ ンプ光とストークス光の成分を持たせる方法である。ここでストークス光は異常分散をも つ PCF を用いることによりソリトンパルスを発生させて用いる。また、CARS のスペクト ル分解能がポンプ光の帯域幅に大きく依存するためポンプ光の帯域幅を数 nm 以下にする 必要がある。しかしながら PCF の出射パルスをフィルタリングしてポンプ光成分を狭帯域 化すると損失が大きい。そこで自己位相変調（SPM）を利用したスペクトルの圧縮により 効率よくファイバーから取り出すことにした[3]。これらの PCF から出射したポンプ光とス トークス光のスペクトル成分をもつ単一ビームを用いて CARS 分光を行う。 まず PCF を用いたスペクトル圧縮の実験について示す。スペクトル圧縮を行うには、パ ルスに負のチャープを与えてから PCF に入射する。これによりチャープしたパルスは PCF 中で SPM によりチャープが補償されるためスペクトルが狭帯域化する。Fig.1 (a)にスペク トル圧縮による狭帯域化実験の結果を示す。Ti:sapphire 発振器（中心波長 810 nm、パルス 幅 50 fs、繰返し周波数 78 MHz、平均出力 600 mW）から出力されたパルスにプリズム対 を用いて負のチャープ（約5300 fs2）を与えて PCF（長さ 119 mm）に入射した。入射パワ 35 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 ーを強くしていくとスペクトルが狭帯域化されていることがわかり、43 mW 入射時には元 のパルスの約 1/9 までスペクトルが狭帯域化されている。このとき PCF への結合効率は約 20 %であり、広帯域化させたスペクトルからフィルターで切り出すよりも強い強度のポン プ光を得ることができた。 PCF によるスペクトル圧縮を確認できたのでこれをポンプ光に用いた単一ビーム CARS 分光の実験について示す。まず波形整形器で Ti:sapphire 発振器からのパルスを 2 パルスに 整形する。このとき 1 つのパルスにチャープ係数3 程度の負のチャープを与え、2 パルス の間隔は 400 fs にした。この整形したパルスを PCF に入射してポンプ光とストークス光を 発生させた。その後ロングパスフィルターとノッチフィルターを通してポンプ光とストー クス光以外の不要な成分のスペクトルを除去した。ポンプ光とストークス光のスペクトル を Fig. 1 (b) (c) に示す。ポンプ光は約 4 nm まで狭帯域化を行った。これらのポンプ光とス トークス光の成分をもつビームをサンプルに集光することで CARS 分光を行った。Fig. 1 (d) にサンプルに直径 6 m のポリスチレンビードを用いたときの結果を示す。ポリスチレ ンの C-H 伸縮振動の約 2904 cm-1 と 3054 cm-1 の CARS 信号が 650 nm 付近に得られた。こ の結果より波形整形器と PCF を用いた新たな単一ビーム光学系により分光器で直接 CARS スペクトルを得ることができた。 laser 30 nm 0 output from 2 PCF 17 nm 6 mW 1 18 mW 3.5 nm 0 43 mW 750 1 (d) (c) laser spectral compression soliton 3054 cm 50 ~4 nm 0 800 850 wavelength (nm) Fig.1 relative intensity (a. u.) relative intensity (a. u.) (b) 760 800 −1 2905 cm −1 intensity (a. u.) (a) 1 1000 wavelength (nm) 1200 0 640 660 wavelength (nm) (a) Experimental results of spectral compression. (b) The spectrum of a spectrally-compressed pump pulse. A dashed-curve shows the laser spectrum. (c) The spectrum of a soliton Stokes pulse. (d) The CARS signals of a polystyrene bead sample. 参考文献 [1] N. Dudovich, D. Oron, and Y. Silberberg, Nature, 418, 512 (2002). [2] B. von Vacano and M. Motzkus, Opt. Commun., 264, 488 (2006). [3] E. R. Andresen, J. Thøgersen, and S. R. Keiding, Opt. Lett., 30, 2025 (2005). 36 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 大学学部教育の質保証に向けた ICT システムの研究 Research on ICT System for Improvement in Quality of Undergraduate Students the Study Results for 山川広人（Hiroto YAMAKAWA） E-mail: [email protected] Recently, it has been one of the major issues in most Japanese universities how to guarantee the results of studies of an undergraduate. To guarantee the quality of the study results, it is necessary to give lessons or guidance with deep understanding of student’s study and grades history. In this sense, ICT systems are efficient and powerful tolls to manage the process of students’ learning activities. The purpose of this study is to develop of an ICT system which enables to handle the study case record of individual student as a tool for guiding students to higher targets or better solutions. The feature of the system is providing an effective linkage between the e-learning system, the course management system, and the case record system based on the subject knowledge database. 近年の大学学部教育では，学生の学士力の養成(1)に代表される学部教育の質保証が重視 されたことを受け，教育内容の明確化，単位の実質化が進められている．これには，教員 が，授業外も含めたカリキュラムの教育内容を意識した上で，学生の学習経過・結果をエ ビデンスとしながら，授業の実施や学習支援を図っていくことが必要であり，教育基盤環 境として，学生の履修履歴や，授業外を含む学習履歴を管理できる ICT システムの活用が 不可欠である．本研究は，大学学部教育の質保証に向けて，e ラーニングと Course Management System（以下，CMS と記す）を連携させた学習カルテを開発し，これをもと に授業内容の明確化と単位の実質化を図ることが可能な ICT システムの実現を目指すもの である． 教育内容の明確化のためには，授業や授業外も含めた学習で学生が達成すべき内容を何 らかの枠組みで明確化することが必要となる．また，単位の実質化のためには，達成すべ き学習内容の履修に向けて，学生自身がこれまでの履修・学習の内容に基づいて学習目標・ 内容等に対する意欲を得られることが望ましい．これらを ICT システムで実現していくに は，教育内容の明確化の面では，授業や e ラーニング教材の内容をもとにした学生の達成 すべき内容の構築及び，授業外も含む学生の学習を支援する e ラーニング教材の構築等が 持続的に行われなくてはならない．また，単位の実質化の面では，学生の達成すべき内容 に対する学習・履修履歴をベースとして，さらに高度な目標に向けて努力することが可能 となる教育サービスを具備している必要がある．本研究では，こうした課題に対して，① 学 生のキャリア形成も兼ねたプロジェクト教育をベースとして，e ラーニング教材を持続的 に作成・改良する開発体制(2)(Figure 1)，② 理工系知識のキーワードに基づいた CMS の授 業情報と e ラーニング教材の関連を理工系学部の達成すべき知識の学習体系と見なし，学 生の学習履歴等に基づいて，体系的に授業の繋がりや目標等を可視化する学習カルテ (3) (Figure 2)を提案し，試験運用を行った．その結果，①の手法が，教員からのアドバイジ ングや上級生から下級生への技術継承を通して，PDCA サイクルに基づいた e ラーニング 37 博士後期 期課程 平成 成 23 年度研究 究中間発表会 会要旨 教材の の持続的開発 発に有効であ あること，② ②の手法によ よる可視化し した学習カル ルテを利用した学 生が， ，旧来のシラ ラバス等では は得られなか かった新たな な目標設定や や課題の発見 見等の気づきを得 られることが明ら らかになった た． 部教育の質保 保証について ては，学力だ だけではなく く，コミュニ ニケーション ン・主体性・責任 学部 感・表 表現力・分析 析力等のキャ ャリア形成面 面での能力も も併せて行う必要がある る．今後は，②で 構築した学習カル ルテに，①の の教材開発を を通した活動 動や，キャリア形成に向 向けた講義や講座 おける学習履 履歴も，学生 生の学びのエ エビデンスと として取り込 込んでいくこ ことで，学力面だ 等にお けに止 止まらない，学士力とし して学部教育 育の質保証を を行うための の基幹システ テムとしての ICT システ テムに改良し していく． Fig.1 Image of sustainablle developmeent and mainttenance system of e-learniing materials.. F Fig.2 Image of o case record d system(chaart system) baased on the su ubject knowleedge databasee, e-leaarning, and CMS, C 参考文 文献 (1) 課程教育の構 構築に向けて（答申）” http://www.m h mext.go.jp/b_ _menu/shingi// 文部科学省 : ”学士課 m（2010/05/1 16 アクセス） ） chukyo/chukkyo0/toushin//1217067.htm (2) 山川広人,立 立野仁,川西雪 雪也,吉田淳一 一,小松川浩 : “持続可能 能性を意識し した e ラーニ ニング教材の の 整備と運用“, 教育システム情報学会 7, No.1, pp.1 128-136, 20110 会誌, Vol.27 (3) 長谷川理,丹野 野清志,小澤裕 裕也,立野仁 仁,小松川浩 : “理工系学 学部の学習体 体系を踏まえ え 山川広人,長 た全学的な ICT 活用モ モデルの構築 築と運用評価 価”, 教育シス ステム情報学 学会研究報告, vol25, No.. 2, pp.50-55,, 2010 38 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 初年次基礎教育での継続的学力測定における分析の試み Attempt of Analysis in Continuous Measurement of the Academic Ability in the First Year Education 大河内佳浩（Yoshihiro OOKOUCHI） E-mail: [email protected] We attempted the continuous measurement of the academic ability for all the freshmen. We re-examined all exercises and examinations of the unit for introduction of the electric circuit and, as the result, we obtained the time series data for more than 250 students. 1．はじめに 大学全入時代を迎えゆとり教育に対応するため，多くの大学ではリメディアル教育や導入 教育に力を入れてきた．本学でも社会のニーズや信頼に応えるため様々な取り組みを行っ ているが，きめ細かな学習支援を行うためには，学習情報をリアルタイムで把握すること が必要となる．そこでまず第一歩として，古典的手法ではあるが，初年次全学生の学力変 化を単一科目で継続的に測定することを試みた． 2．測定対象科目の設定 学生の状況を把握するには，全必修科目を統一的・連続的に測定することが望ましいが， 現実的ではない．そこで科目「総合科学A2」を測定対象に選んだ．90分の授業は講義45分 と演習45分から成り，設置基準に基づき15回で1.5単位が配当される．さらに，(1)～(6)に 挙げる理由により，高い精度の測定が期待できる科目と判断した．(1)全クラスの授業を同 一教員が担当している． (2)学力によるクラス分けを行っていない．(3)リメディアル教育・ 導入教育を含む内容である．(4)初回に基礎学力試験を実施している．(5)演習答案が採点さ れ，数値化されている．(6)学生の授業評価が平均点以上である． 3．2009年度データ分析 測定科目の妥当性を見るために，前年度(2009年度)の結果を他科目と比較した．比較科目は， 初年次春学期必修の総合科学A1（1.5単位）を選んだ．Fig.1は総合科学A2 と総合科学A1 の期末試験の結果を示したもので，高い相関を示している．従って総合科学A1の状況につ いては，総合科学A2で測定可能と判断した．次に前年度までの総合科学A2のデータを詳細 に分析した．その結果，(1)～(3)のような課題が見出された．(1)試験の点数分布に著しい偏 りが見られる．(2)毎回の演習の問題数・難易度が統一されていない．(3)演習データが正解 数に限定されている．更に，数学とも比較した． 4．測定の整備 教育内容・目標に影響を与えないことと過去のデータとの連続性の確保に注意しながら， 上記課題を改善するための整備を行った。課題(1)については，これまでの試験問題に難易 39 博士後期 期課程 平成 成 23 年度研究 究中間発表会 会要旨 高い発展問題 題を加えた．Fig.2はそ その結果と初 初回の基礎学 学力試験との の相関図であ ある． 度の高 Fig.2 2の×印は，前年度と同 同じ内容の試 試験を課した場合の分布で，100点満 満点で半数以 以上が 80点を超えている．これは担 担当教員の方 方針で，意図 図的に問題の の難易度を下 下げているた ためで ．●印はこれ れに40点満点 点の発展問題 題を加えた分 分布である．かなり分布 布が広がって ている ある． ことが が分かるが， ，上位層全体 体が上方に移 移動している るため，上位 位層の学力把 把握がまだ十 十分で はない いことも分か かる．同様の の事が基礎学 学力試験にも も当てはまる る．このこと とは前年度デ データ 分析で で分かってい いたので，問 問題数を40問 問に増加した たデータも取 取得済である る．課題(2)に に対し ては， ，毎回の演習 習の問題数を を標準化し，設問をスモールステップ化し，難易 易度を統一し した． 更に昨 昨年のデータ タから，1回 回の授業内容 容が過大と考 考えられる単 単元は，授業 を2回に分け ける工 夫もした．課題((3)については，全学生の の演習答案を をPDFデータ タとして保存 存した．これ れによ なる数値デー ータでは測れ れなかった学 学生の学習状 状況の変化な など，試験直 直前の状況が が測定 り単な 可能になった．これらの整備 備により15回 回分の時系列 列データが，同じ基準で で測定可能と となっ た． まとめ 5．ま 定期試 試験について ては，これま までの設問に に難易度の高 高い設問を追 追加すること とでデータ精 精度を 向上させながら， ，これまでの のデータとの の連続性を確 確保した．毎 毎回の演習に については，設問 標準化，設問 問のスモール ルステップ化 化を行うこと とで難易度の の統一化を図 図った．さら らに演 数の標 習答案 案をすべてP PDFデータ化 化した．今後 後は，得られ れたデータを を分析し，単 単一科目のデ データ から学 学生一人一人 人の状況を何 何処まで測定 定できるかを を検討したい い． Fig.1 1 2009年度総合科学A1とA2の成績相 相関 Fig.2 2010年度基礎 礎学力試験と と中間試験の の相関 40 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 相分離による自己組織化現象を基にした構造形成 Structure formation of self-organization through phase separation 清野裕司（Yuji KIYONO） E-mail: [email protected] Self organization (or self assembly) phenomena occur widely in the animated and inanimated nature. Atoms and molecules assemble and arrange themselves in various structures, giving rise to unexpected and emerging properties. I developed methods for structure formation by self-organization phenomena in the process of polymer phase separation. As model compounds, I used polystyrene and PMMA. Phase separation structures were formed in emulsions and in cast films. Janus beads were formed in emulsions and I found that added polymeric stabilizers influence the shape of the particles. Also, sponge structures can be formed by emulsions, leading to new polymer supported catalyst systems. In cast films, spinodal decomposition patterns can be stabilized by added polymer stabilizers. 自己組織化現象は無機化合物から生物界まで幅広く存在する現象で、100 から数十億の原 子や分子が自動的に組み合わさり数ナノメートルからミリ単位までの構造体を作る現象で ある。また相分離は均一な混合物がエネルギー的に安定な複数の相へ分離する現象であり、 相が安定化する過程の自己組織化現象を用いてフォトリソグラフィやインクジェット等ト ップダウン方式とは異なるナノマイクロ構造の形成方法を複数開発した。 １．サブミクロンサイズにおける高分子の球状形成方法 1) 本方法は高分子をフォトリソグラフィやインクジェット等を用い任意の位置に配置しア セトン、テトラヒドロフラン等、高分子をゲル化させることのできる溶媒を添加すること により、高分子が軟化、高分子自身の表面張力により位置を保持したまま球状に形成する 方法である。金をスパッターにてコーティングし熱酸化により高分子球を分解除去するこ とにより任意の位置に中空の金粒子を設置することが可能である(図 1)。 ２．ヤヌス粒子の作製 本方法は混合しない二種類の高分子(PS, PMMA)を溶解させた酢酸エチル溶液を水溶性高 分子等の水溶液と混ぜることにより O/W 乳化のマクロエマルションを作成、油相の沸点と 水溶液の沸点の差によってヤヌス粒子構造を形成するものである(図２)。 共焦点ラマン顕微鏡による計測の結果、水溶性高分子にポリビニルアルコールを用いた 場合二極に分かれている粒子全体を PMMA がカバーしていることが確認された(図３)。 ３．マイクロスポンジ構造の形成 PEDOT:PSS 溶液に混合しない二種類の高分子(PS,PMMA)を溶解させたギ酸ゲラニル溶液 を超音波によって混ぜることにより O/W 乳化のマイクロエマルションを作成、ギ酸ゲラニ ル溶液相を型とした PEDOT:PSS のマイクロスポンジ構造を形成するものである (図４)。PS,PMMA を単独で使用した場合にはクリーミング速度が上がりマイクロスポン ジ構造を作成することができない。また、TiO2 に代表されるナノ粒子を混入することが可 能であり、作成したスポンジ構造を熱酸化分解によって有機物を分解することにより、無 機化合物（TiO2）で構成されたマイクロスポンジ構造を形成する事が可能である 41 博士後期 期課程 平成 成 23 年度研究 究中間発表会 会要旨 図５)。 (図 ４．キ キトサン等に による相分離 離制御 PS 溶 溶液に微量の のキトサン溶 溶液等を添加 することにより溶液内に に高分子ゲル ルを発生させ せるこ とにより、通常の のディウェッ ッティングと とは異なる乾 乾燥パターン ンを形成する 事が可能である。 MMA 混合溶 溶液を用いた た場合、乾燥 燥時の湿度により PS,PMM MA パターン ンが変化する ること PS,PM が確認 認された（図 図６）。 50μm 図１ 雲母上に形成し した金の中空粒子 子 図２ PS,P PMMA のヤヌス ス粒子 （赤 赤：PS, 緑：PMM MA） 図４ PEDOT:PSS のマイクロスポン ンジ構造 図３ ヤヌ ヌス粒子の PS ラマン ラ スペ ペクトル強度分布 図５ ５ 熱酸化により り作成した TiO2 マイクロスポン ンジ構造の EDX スペクトル 4μm m 図６ キトサン添加に による PS,PMMA A 溶液の相分離 離構造の変化 （左：乾燥空気 気中, 右：湿度 40%以上） 論文 参考論 １) 清 清野 裕司、 カートハウ ウス オラフ,, 高分子論文 文集, Vol. 62, No. 11, pp. 5546-552 42 博士後期課程 平成 23 年度研究中間発表会要旨 学習者の自律性に基づく学習をサポートする ICT を活用した 学習支援サービスについての研究 Research on Autonomous Learning Support Services Using ICT System 長谷川 理（Osamu HASEGAWA） E-mail: [email protected] In education, ICT-based educational systems are widely introduced. In particular e-Learning system with advantage of anytime and anywhere usage is extensively used in various educational fields such as the blended learning, distance learning, and remedial education. Generally, the system is used for a courseware the actual teachers designate as homework and exercises, according to the context of classes. However, Japanese higher education is expected to introduce a substantial service supporting the autonomous learning outside of classes and establish a corresponding ICT-based system. This study aims to construct services to support autonomous learning. 近年，日本では教育の情報化が国家レベルでの重要な課題となっている(1)．初等中等教 育機関では普通教室へのパソコンの設置や電子黒板（デジタルボード）の設置など積極的 なインフラ環境の整備が進んでいる(2)．高等教育機関においては 73％の教育機関が ICT 活 用教育を導入しているという報告がある(3)．特に，e ラーニングはいつでもどこでも学習が 可能であるという性質から，ブレンディッドラーニング，遠隔教育，リメディアル教育な どその利用は多岐にわたっている．e ラーニングを導入している教育機関では，一般的に授 業の課題や宿題として e ラーニングを活用している．しかし，授業時間外等の学習者の自律 性に基づく学習をサポートする ICT を活用したサービスについての研究は黎明期の段階で ある．本研究は，ブレンディッドラーニングをベースとしつつ，その中で学習者が自律的 に学習を行う際のサポートを行うサービスの構築を目指す． これまでに本研究では，① 初等中等教育における e ラーニング活用教育モデルの構築と 検証(4)，② e ラーニングによる入学前教育でのメール学習支援の有効性に関する研究(5)，の 中で e ラーニングを利用した学習での学習者の自律性に関する調査を行ってきた．また③ 共有知識データベースを介した教材推薦機能を有する自律学習支援システムの開発を行っ た(6)．①では，小中高の理数系教育内容を体系的に網羅する e ラーニングをベースとして， 基礎学力の向上，学習習慣の定着を目指した初等中等教育での e ラーニング活用モデルの提 案を行った．自律性がそれほど高くない小中学生では，学習の動機付けのみならず，継続 性も含め，学校・家庭・地域の連携が重要である事を示した．一方，自律性の高い高等学 校では高等教育機関同様のブレンディッドな活用方法で十分学習効果を上げられることを 示した．②では，入学前教育において継続した学習を行わせるため，対面（ガイダンス） や遠隔（メール）での学習サポートを組み合わせた学習支援の方法を提案した．入学前教 育での継続的な取り組み状況の調査を行い，ガイダンスやメールが学習意欲に大きな影響 を与えることを示した．③では，ブレンディッドラーニングを行っている授業の e ラーニン グの課題や宿題と連携した，自律学習支援のための教材推薦システムを開発した．また， 43 博士後期 期課程 平成 成 23 年度研究 究中間発表会 会要旨 以外での自律 律的な学習の の取り組み状 状況を教員が が把握できる るようにする るための機能 能の開 授業以 発を行 行った．開発 発した機能で で学習者の自 自律的な学習 習をサポート トすることに により，学習 習時間 の担保 保につながる る可能性を示 示した． 以 以下，今後の の課題について述べる．① ①と②におけ ける学習者の の自律性の調 調査を通じて て得ら れた知 知見を基に③ ③で開発した た機能の改良 良を行う必要 要がある．ま また③で開発 発した教材推 推薦機 能には不十分な点 点がある．ブ ブレンディッ ッドラーニン ングを行う授 授業が高度な な内容を扱う う授業 ればあるほど，推薦を行 行う関連教材 材の取得が難 難しくなる．この点に関 関しては十分 分な量 であれ の教材 材をあらかじめ整備して ておくことが が必要となる る．教材推薦 薦の精度につ ついてもまだ だまだ 改良の 教材推薦機能 能では授業支 支援ポータル ルサイトで定 定義された知 知識と の余地がある．現在の教 授業の 利用している る．これに加 加えシラバス ス等の他の授 授業情報を組 組み合わせる ること の繋がりを利 でさらに精度の高 高い教材推薦 薦が可能にな なると考えて ている． Fig.1 Conceptt of Material Recommendation 参考論 論文 １．IIT 戦略本部，i-Japan 戦略 2015， hhttp://www.kantei.go.jp/jp p/singi/it2/ketttei/090706ho onbun.pdf.（aaccess 2011.005.20） ． ２．文 文部科学省，教育の情報 報化に関する る手引， hhttp://www.m mext.go.jp/a_m menu/shotou//zyouhou/125 59413.htm（access 2011.005.20） ． ３．メ メディア教育 育開発センタ ター，e ラーニ ニング等の ICT を活用し した教育に関 関する調査報告書， hhttp://www.coode.ouj.ac.jp//wp-content/uuploads/eLeaarning2008-jp p.pdf（accesss 2011.05.20） ） ４．長 長谷川 理，大井 岳，大 大西 智彦，渡 渡部 峰生，今井 順一，小松川 浩，初等中等教 教育に お おける e ラー ーニング活用 用教育モデル ルの構築と検 検証，教育シ システム情報 報学会研究報告， vvol.25，no.7，71-76（20 011） ５．長 長谷川 理，石田 雪也，小松川 浩 ，e ラーニン ングによる入 入学前教育で でのメール学 学習支 援 援の有効性に に関する研究 究，日本リメ メディアル教 教育学会第 6 回全国大会 会発表予稿集， 1162-163（20010） ６．長 長谷川 理，小澤 祐也，立野 仁， 山川 広人，小松川 浩，共有知識デ データベース スを介 した教材推薦 薦機能を有す する自律学習 習支援システ テムに関する る研究，教育シ システム情報 報学会 研 研究報告，vvol.25，no.2， ，56−61（20010） 44 ドイツ雑感：共同研究を通して カートハウス研究室 清野 裕司 私は、平成 23 年の 2 月 1７日より 3 月 18 日までドイツ、ポツダム大学へ交換留学として 行かせていただきましたカートハウス研究室の清野と申します。このコラムを通じて学生 の皆様に外国への興味を持っていただければと思います。 留学しましたポツダム大学はベルリンより電車で 40 分程度にあります。市内には旧プロ イセン時代の宮殿や古い街並みが複数点在しており、ドイツの奈良ともいえる観光地であ ります。また、ポツダム会議がなされた宮殿、トゥルーマンが原爆投下を決断した宿舎も あり、日本とは少なかる縁がある土地です。 さて、外国で生活するに当たり当然日本との違いがございます。例えば、ドイツでは公 共交通機関の中で飲食ができませんし、日曜日にはスーパーマーケットを含む多くの店が 閉まります。これは日曜日は家族で集まる日というキリスト教の教えから来ているそうで す。他にもトイレに入るにもお金がかかりますし、カラスは黒と灰色のツートンカラーに なります。 さらに、海外で生活すると気づくのは物価が安さです。例えば、チーズ 500g 300 円、食パン一袋 70 円。全て 20%位の消費税込みでの価格です。食品以外では、私が利用し た 3G 携帯データ通信サービスは 30 日間 15 ユーロの定額で済みます。 研究生活の話をいたしますと各研究室、ビールとミネラルウォーターが最低 3~4 ケース は常備されています。研究室は大学院生以上がいる場所であって私がお世話になったとこ ろでは大学院生以上のメンバーが３０人近く居りました。ちなみに学部生は別のところで 実験練習を行っています。これはドイツの大学がすべて公立大学でありかつ授業料がかか らないため大部分の大学生が博士まで行くことが根幹にあると思われます。 研究のなかでは日本の研究室では問題なく作ることができたものが、ドイツではうまく いかず非常にあせる経験をいたしました。原因は購入した薬品の品質が悪く別の反応が生 じてしまったためです。予備で購入していた材料を使うことで実験自体は問題ございませ んでしたが、留学に限らず学生の期間は限られております。失敗しても次の手を考えてお く癖を化学系の方は特に持っていただきたいです。 最後に海外に行くときに、学生の皆様が最も心配になるのは言語の問題ではないでしょ うか。私はほとんど英語の勉強をしたことがない人ですが、その程度の英語でもドイツで はほとんどの方に通じます。さらに現在は Google の翻訳機能等がございます。これらを使 って自分の意思を示す単語を言い合うだけでも意見交換は可能です。 是非とも海外を恐れず、挑戦をして頂ければと思います。 45 コロキウム報告 平成 23 年 4 月から 12 月の間に開催されたコロキウム開催実績を以下に示します。 第1回 平成 23 年 4 月 25 日（月）千歳科学技術大学 「核反応と放射能の基礎」 バイオ・マテリアル学科 Olaf Karthaus 「ドイツでの共同研究：ヤヌス粒子のラマン測定」 千歳科学技術大学、北海道イノベーション創出ナノ加工・計測支援ネットワーク 清野 裕司 第2回 平成 23 年 7 月 27 日（水）千歳アルカディア・プラザ 「命を支える白い血液製剤」 日本赤十字社血漿分画センター 脇坂明美 グローバルシステムデザイン学科 三谷正信 「医療分野における ICT の利活用について」 特別講演会 平成 23 年 7 月 28 日（木）千歳科学技術大学 “Stochastic modeling of intra cellular calcium signaling” Max Delbrueck Center (Berlin, Germany)、Gregor Moenke “How I came to Japan and what I have done so far” Potsdam University (Germany) Teresa Schlamp 第 3 回 平成 23 年 10 月 26 日（水）千歳科学技術大学 「学校経営における ICT 活用～高大連携の可能性」 グローバルシステムデザイン学科 第4回 今井順一 平成 23 年 11 月 22 日（火）千歳アルカディア・プラザ 「光輝く分子材料の設計方法と応用展開」 北海道大学大学院工学研究院物質化学部門 長谷川靖哉 「単純な棒状ポリマーが形成する多彩な液晶相とその応用」 バイオ･マテリアル学科 大越研人 特別講演会 平成 23 年 12 月 22 日（木）千歳科学技術大学 「生物多様性に学ぶ新しい材料科学：バイオミメティクスの新潮流」 東北大学多元物質科学研究所 46 下村政嗣 ※ 第 2, 4 回は PWC「光テクノロジー応用懇談会」との共催です。 47 12th Chitose International I Forum on Phhotonics Scien nce and Technology (CIF’’12) 開催報告 告 委員会 CIIF’12 組織委 20111 年 10 月 133, 14 の両日、本学におい いて恒例の Chitose C Internaational Forum m が開催され れた。 本年は は 2010 年に にノーベル化 化学賞を受賞 賞された鈴木 木章 北海道大 大学名誉教授 授をお迎えし し、一 般向け特別講演を を行っていた ただいた。ま また基調講演 演として光フ ファイバー通 通信において て世界 業績を挙げられた東北大 大学中沢正隆 隆教授と、ニ ニューロチッ ップなど神経 経電子工学に におい 的な業 て顕著 著な業績を有 有する Institu ute of Compllex System（ドイツ）の Andreas Offeenhäuser 教授 授にご 講演をいただいた た。口頭発表 表は全て招待 待講演で 15 件、ポスター発表は 455 件、参加人 人数は 聴講者を含め めた参加人数 数は約 250 名である。 名 83 名であった。なお、一般聴 特別講演 演をされる鈴 鈴木章博士 講演 特別講 特別 別講演は、本 本学の川瀬学 学長に対する る謝辞で始ま まった。鈴木 木章先生は、 アメリカ・ ・イン ディア アナ州のパデ デュー大学の のＨ．Ｃ．ブ ブラウン教授 授のもとで博 博士研究員と として過ごさ された 日々の のことにふれ れ、ブラウン ン先生（後に にノーベル賞 賞を受賞）の の「教科書に に書かれるよ ような 仕事をしなさい」 」という言葉 葉を指針にし してきたこと と、そこで触 触れた有機ホ ホウ素化合物 物の反 の低さを逆手 手にとって、 、それを逆に に利点として て生かしたカ カップリング グ反応を後に に開発 応性の したこと、さらに にその反応が が医薬品の合 合成を始めと とする様々な な分野で社会 会の役に立っ ってい ついて話され れた。先生は は講演が一般 般市民にも開 開放されたも ものであるこ ことを ること、などにつ を専門としな ない人達にも も分かるよう うに専門用語 語を使わずに にご自身の化 化学を 考慮され、化学を 解説された。 48 最後の質問の時間には、本学の多くの学生諸君や市民の方からも質問が殺到したが、鈴 木先生はそれらに一つ一つていねいに答えられた。学生諸君にとっては、このような場で ノーベル賞受賞者に直接質問できたこと自体が貴重な体験であり、今後の成長にプラスに 働くものと考えられる。本講演は、ノーベル賞受賞につながった鈴木カップリング反応に ついての格調高いお話や授賞式の様子などを聞くことのできる貴重な機会であったととも に、先生の親しみの感じられるお人柄に触れられるよい機会でもあった。 基調講演 東北大学の中沢先生は、現在までの光ファイバ通信の容量がインターネットの増大によ り限界に来ており、システム拡大のために近年、従来の光の強度変調だけではなく、光信 号の位相を多重化する従来無線方式で採用された方式の導入がなされている現状に鑑み、 本講演では光の位相だけはなく振幅の多重化、一本の光ファイバに７個を挿入するコア多 重化、さらにマルチモードの採用によるモード多重化のトリプル多重化方式などがの提案 を述べられた。 ドイツ・ユーリッヒ研究所の Andreas Offenhäuser 教授は、ニューロオプティクス（神経 光学）について、例えば神経細胞を電極ではなく、レーザ光を利用し励起ができること、 またタンパク質工学としては、光応答性タンパク質を神経細胞に入れ、シグナル発生がで きることなどを述べられ。将来麻痺患者の man-machine interface、脳の病気の検査や治療な どに応用可能であることを示された。 セッション 1（有機材料） 本セッションでは、鈴木章教授のノーベル賞受賞の業績を顕彰する有機合成の分野とし て，主要な応用製品である液晶に関する合成および特性，更にその合成反応を利用した新 規な機能性有機材料に関して，それぞれの分野で顕著な成果を修めている研究者による５ 件の発表があり，各発表に対していずれも活発な議論が行われた。最初の３件は液晶に関 係するもので，後藤泰行博士（JNC）は実用液晶の開発経過，G. Ungar 教授（Sheffield 大学） は新規なカラムナー型分子配向，S-W Choi 教授（Kyung Hee 大学）は近年関心の高いブル ー相液晶について，先端的な研究成果を発表した。続く２件として，鈴木孝紀教授（北大） は新規なフォトクロミック化合物，福島孝典教授（東北大）は特異な側鎖型高分子（ポリ マブラシ）について，それぞれ独自性の高い成果を発表した。これら二教授は鈴木章教授 直系の経歴の研究者の方々である。 セッション 2（通信） このセッションでは通信用デバイスからネットワークまでカバーする最新研究について 5 件の招待講演が行われた。はじめに米国商務省標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology: NIST）John Schlager 博士が同研究所の組織や活動概要について紹 49 介した後、超微細光プローブに向けた窒化ガリウム細線に関する最新研究成果を紹介した。 続いて、日本電気グリーンイノベーション研究所中村滋主任研究員より、シリコンフォト ニクスの光スイッチ応用に向けた研究が紹介された。休憩後は NTT 未来ねっと研究所の鈴 木扇太研究部長から超高速光ネットワークに向けた集積光コンポーネント技術の紹介があ った。さらに、日本 IBM 東京基礎研究所の平洋一主席研究員によるスーパーコンピュータ やサーバ用の光インターコネクション技術についての講演があり、最後に韓国高等科学技 術研究所（Korea Advanced Institute of Science and Technology: KAIST）の Yun C. Chung 教授が 将来の光加入者ネットワークの将来動向についてご自身からの提案を含めた概括講演を行 った。いずれの講演も活発な質疑応答があったことを付記しておく。 セッション 3（ナノ・バイオイメージング） ナノ・バイオイメージングセッションでは、前半に本学の木村‐須田廣美教授によ る”Characterization of Bone Quality in End-Stage Kidney Disease by Vibrational Spectroscopy”、 Jaegeun Noh 韓国 Hanyang 大学教授による ”Molecular-scale Investigation of Organic Thiol Self-Assembled Monolayers on Au(111): Structural Control and Order”、居城邦治北海道大学電子 科学研究所教授による “DNA-conjugated silver nanoparticles for fluorescence and Raman scattering dual-modal imaging” の講演が行われた。また後半は、網塚憲生北海道大学大学院 歯学研究科教授による “Histochemical Imaging of Bone Forming Cells”、今村健志愛媛大学大 学院医学系研究科教授による ”In vivo optical imaging in cancer research” のご講演があった。 後半の 2 つの講演は医学領域であるため、重要なところは英語の他に日本語で解りやすく 説明を付け加えていただいた。そのため、学生からの質問も活発となり、大変有意義なセ ッションとなった。 ポスターセッション ポスターセッションは第 2 日目の正午より 2 時間にわたって開催された。全 45 件の内訳 は、本学関係が 37 件、本学と交流協定を締結した韓国光州の全南大学より 4 件、北海道大 学 3 件、NTT が 1 件であった。内容は例年同様、材料、システム、ロボット工学から ICT 教育に至るまできわめて多彩である。本学学生の一部は慣れない英語による応対に苦しむ 一幕も見られたが、今後の良い経験になったものと思う。全南大学とはすでに交換留学の プログラムもスタートし、現在 2 名の学生が本学に滞在している。今後様々なチャンネル で交流が深まることを期待したい。 ポスターセッションにおいては以下に示す 4 件の発表に対し、ポスター賞が川瀬委員長 から授与された。 P-11 Characterization of Heart in Rats with End-Stage Kidney Disease by Vibrational Spectroscopy K. Hidaka1, M. Kuwahara2, K. Honma1, K. Kanazawa1, K. Bannai2, M. Sugano2, 50 H. Yamato2, H. Kimura-Suda1 （CIST1, Kureha2） P-13 Tunable Distributed Feedback Dye Laser Using DNA-Surfactant Complex T. Chida, Y. Kawabe (CIST) P-35 Selective Lateral Electrochemical Etching of GaN for Chemical Lift-Off Process S. Kim, H. Kim, S.-W. Ryu (Chonnam National Univ., Korea) P-40 Arbitrary Dynamical Manipulation of Low-Refractive-Index Droplets using Optical Vortices J. Kashima1, Y. Toda1,2, R. Morita1,2(Hokkaido Univ.1, JST2) 51 編集後記 大学院博士後期課程の中間発表の要旨を 本号より本誌に掲載することとなった。本 学において博士後期課程が設置されたのは 平成 16 年（2004 年）であるが、これまで に 14 名に博士（理工学）号が授与された。 本号所載の要旨はそれに続くであろう在籍 者が平成 22 年および 23 年に行った発表に 関するものである。 本学大学院において博士後期課程に在学 するものについては、年一度の中間発表と 要旨の公表が義務付けられている。これま では「千歳科学技術大学年報」がその役割 を担ってきた。ただ、年報は大学の経営、 教学の現状、研究活動のすべてを網羅する ものであり、年々ページ数も増加傾向にあ ることから、より学術色の濃いものは紀要 発行に伴い移管してはどうかという提案が あり、協議の結果受け入れることとなった わけである。 ただし、お分かりのように大学院全体の 研究領域はフォトニクス研究所の守備範囲 より広くなっている。特に e ラーニングを はじめとする教育情報関連はフォトニクス 分野の研究者にとってはなじみの薄いもの であるかも知れないが、逆に記事の掲載を 一つの機会ととらえて協力・融合の一助に なればと考えている。 なお、本号巻頭言として、日立製作所、 光協会、最後は本学において、長く光科学 分野で活躍されてきた石田宏司教授にご寄 稿いただいた。併せて感謝の意を表します。 （YK 生） 千歳科学技術大学 編集委員 小林 壮一（委員長） 川辺 豊 （幹事） カートハウス オラフ 唐澤 直樹 長谷川 誠 高杉 雅史 編集庶務担当 柏倉 喜美子 フォトニクス研究所紀要 第2巻 第1号 平成 24 年 1 月 10 日発行 編集 発行者 フォトニクス研究所紀要編集委員会 千歳科学技術大学 〒066-8655 北海道千歳市美々758-65 電 話 0123-27-6003 52 通巻 2 号
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