近赤外域微弱光検出装置

本新技術の背景、内容、効果は次の通りである。

　自然科学の研究はもとより、医療診断、環境計測や光通信技術の高度化に向けて、光子レベルの微弱光の計測（注4）が必要となっている。このような光子レベルの光計測は既に精密な分光分析、天体観測などに利用されているほか、生体発光の検出あるいは血中微量物質の光化学的分析、光通信関連製品の開発や評価、レーザレーダによる環境監視など、各種応用が期待されている。従来、微弱光計測は主に可視領域付近において利用されてきたが、より長波長の近赤外領域においても、生体内での働きが注目される活性酸素の近赤外発光（1.3μｍ）、光ファイバーの低損失領域（1.3または1.5μｍ帯）、眼に安全なレーザの領域（1.4μｍ以上、注4）などが含まれるために重要性が増すと期待される。
　このような微弱光の検出には、個々の光子が異なる電気パルスとして区別できるような精度で光を電気に変換する必要があり、従来この変換素子（光検出素子）として、光電子増倍管やSi-APD(シリコン−アバランシェ・フォトダイオード）(注2) が使用され、微弱光検出装置も実用化されてきた。しかし、これら素子においては、光の波長が1μｍを越える領域では、光を電気パルスに変換できる効率が著しく低下する。このため、1μｍ以上の近赤外域に適した微弱光検出装置の開発が望まれていた。

　本新技術は、近赤外線での微弱光を検出する装置に関するもので、InGaAs-APDなど1.0−1.6μｍの波長領域で感度の高いAPD を用いるものである。 APDは、降伏電圧に近い逆バイアス状態で光吸収により鋭敏に電子なだれを引き起こすダイオードである。微弱光の計測においては、逆バイアス状態において受光しなくとも流れる暗電流や増幅過程での雑音を抑える必要があり、近赤外で感度の高いAPDにおいては暗電流が大きくなりやすい（注3）。APD を冷却することにより暗電流は低下するが、本研究者は、その効果を微弱光検出の立場から総合的に評価し、1μｍ以上の波長領域においてもAPDを用いた光子計数が可能なことを示しており、本装置はこの研究成果に基づくものである。
　本装置は、APD のほか、集光系、増幅器、冷却器、電源部などより構成される。

本装置を必要な分光系や計数器に接続することなどにより、従来困難であった1.0 ─1.6 μｍの近赤外域での光子レベルの微弱光計測を行うことができる。

　本新技術による近赤外域微弱光検出装置により、近赤外域（波長 1.0-1.6μm）での微弱光検出が可能である。
　従って、以下の利用が期待される。