小型呼気センシングシステムを目指した光導波路型ガスセルにおけるパルスピーク共振CRD法の提案

摘要

高齢化社会に向けて、赤外光を用いた呼気分析により個人の日常的体調管理が可能なユビキタス光センシングシステムの実現を目指している。 その小型化手法として、集積光導波路とCRD (Cavity Ring-down)との組み合わせを検討している。 今回、集積光導波路の適用を前提としたCRD法として、新たにパルスピーク共振(Pulse Peak Resonance) CRD法を提案する。 通常のCRD法では、空間伝搬型ガスセルによる光吸収分光を行うため、伝搬損失については考慮する必要はない。 しかしながら、将来の携帯機器への搭載を考えた場合、空間伝搬型ガスセルの小型化には限界があり、光導波路の適用が小型化へのキーテクノロジーの一つと考えている。 一方、光導波路を適用する場合、特に伝搬損失が不可避であることに起因して、ppmオーダーの微量呼気成分測定には不向きであった。 そこで、光導波路を適用した場合でも高感度測定が可能となる手法として、新たにパルスピーク共振CRD法を提案している。 この手法を用いる事により、伝搬損失が0.05dB/cm以下であるならば、ppmオーダーのガス分析が1cm{sup}2角程度の集積光導波路型ガスセルによって可能となる。本稿では、このパルスピーク共振CRD法について、計算による可能性検討を行った結果を示す。