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記憶機能を有する特殊プラスチック光ファイバを用いた分布型温度測定の実現

Research Project

Project/Area Number 15J11445
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Measurement engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

皆川 和成  東京工業大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsプラスチック光ファイバ / 温度計測 / ブリルアン散乱 / ブリルアン周波数シフト / 歪計測 / ポリマー物性 / 吸水率
Outline of Annual Research Achievements

歪と温度が同時に変化する環境において、プラスチック光ファイバ(POF)中のブリルアン散乱光に対する歪・温度依存性の解明を進めた。
まず、POFの材質から受ける影響を抑制し、POFの歪と温度を同時に変化させながらブリルアン散乱光のスペクトル(BGS)の歪・温度依存性を実測する方法を構築した。そして、BGSの歪・温度依存性を、ブリルアン周波数シフト(BFS;ブリルアン散乱光とそれを発生させた入射光との周波数の差)と、BGSのピークの高さ(以降BGS heightと呼ぶ)の観点から解析し、以下を示した。
POF中では、ブリルアン散乱光の温度依存性は歪から、ブリルアン散乱特性の歪依存性は温度から影響を受けることを示した。特に、BFSについては、温度感度がPOFの歪に応じて変化し、歪感度がPOFの温度に応じて変化することを明らかにした。これらの感度の変化率は-1.5 MHz/(℃・%)にもなり得る。よって、歪が温度感度に与える影響と温度が歪感度に与える影響は無視できない。このことから、BFSを利用した歪・温度測定(ブリルアン散乱光を利用した歪・温度測定の最も基本的な形)において、歪を測定する際は温度に応じて、温度を測定する場合は歪に応じて感度の値を選択しなければ、BFSの値から歪や温度を正確に逆算することが不可能となることを示した。加えて、歪と温度が同時に変化する環境でBFSからPOFの歪や温度を逆算する際に必要となる関係式を、実験的に導出することを試みた。また、予め13~16%の歪を与えたPOFを、歪を与えていない同種のPOFとともに敷設することで、本来歪と温度の両方に反応するブリルアン散乱光から歪と温度の情報を分離できる可能性を示した。BGS heightに関して、これを用いての正確な歪・温度測定は難しいことを示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] New York University(米国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cross effect of strain and temperature on Brillouin frequency shift in polymer optical fibers2017

    • Author(s)
      K. Minakawa, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Lightwave Technology

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dependence of Brillouin frequency shift on water absorption ratio in polymer optical fibers2016

    • Author(s)
      K. Minakawa, K. Koike, N. Hayashi, Y. Koike, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 119 Issue: 22 Pages: 223102-223102

    • DOI

      10.1063/1.4953388

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Temperature dependence of Brillouin frequency shift in polymers controlled by plasticization effect2015

    • Author(s)
      K. Minakawa, K. Koike, Q. Du, N. Hayashi, Y. Koike, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 117 Issue: 14 Pages: 144505-144505

    • DOI

      10.1063/1.4917533

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermal memory effect in polymer optical fibers2015

    • Author(s)
      K. Minakawa, N. Hayashi, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Journal Title

      IEEE Photon. Technol. Lett.

      Volume: 27 Issue: 13 Pages: 1394-1397

    • DOI

      10.1109/lpt.2015.2421950

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Clarification of strain-temperature cross-sensitivity effect on Brillouin frequency shift in plastic optical fibers2017

    • Author(s)
      K. Minakawa, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Organizer
      25th International Conference on Optical Fiber Sensors
    • Place of Presentation
      Maison Glad Hotel, Jeju, Korea
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Strain dependence of Brillouin scattering properties in plastic optical fibers influenced by high temperature2016

    • Author(s)
      K. Minakawa, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Organizer
      25th International Conference on Plastic Optical Fibers
    • Place of Presentation
      Aston University, Birmingham, UK
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Brillouin frequency shift dependence on water absorption in plastic optical fibers2015

    • Author(s)
      K. Minakawa, K. Koike, N. Hayashi, Y. Koike, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Organizer
      24nd International Conference on Plastic Optical Fibers
    • Place of Presentation
      Technische Hochschule Nurnberg Georg Simon Ohm
    • Year and Date
      2015-09-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラスチック光ファイバ中のブリルアン周波数シフトの吸水率依存性2015

    • Author(s)
      皆川 和成, 小池 康太郎, 林 寧生, 小池 康博, 水野 洋輔, 中村 健太郎
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental study on thermal memory effect in plastic optical fibers2015

    • Author(s)
      K. Minakawa, N. Hayashi, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • Organizer
      20th OptoElectronics and Communications Conference
    • Place of Presentation
      Shanghai Everbright Convention Center
    • Year and Date
      2015-06-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] OTDRを用いたプラスチック光ファイバの温度メモリ効果の検証2015

    • Author(s)
      皆川和成, 林寧生, 水野洋輔, 中村健太郎
    • Organizer
      第55回光波センシング技術研究会
    • Place of Presentation
      東京理科大学 森戸記念館
    • Year and Date
      2015-06-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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