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Development of new 1800 nm band light sources and their application to near-infrared spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 16K06390
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Measurement engineering
Research InstitutionOsaka Metropolitan University (2022)
Osaka Prefecture University (2016-2021)

Principal Investigator

Yamada Makoto  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10508401)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords光ファイバ増幅 / Tm添加ファイバ / 広帯域光源 / 波長可変半導体レーザ光源 / 近赤外分光 / エタノール溶液評価 / プラスチック材評価 / 水中のアンモニア、CO2濃度評価 / 1.7μm 広帯域光源 / ファイバレーザ / 主成分分析 / 1.7μm帯広帯域光源 / 1.7 μm帯広帯域光源 / アルコール度数評価 / 部分的最小二乗回帰分析 / 1.7 μm帯広帯域光 / 1.7 μm帯光ファイバ増幅器 / 1.7 μm帯光ファイバレーザ / 1.7μm帯波長可変光源 / 1.7μm波長可変レーザ / アルコール度数 / 計測工学 / 光源技術 / モニタリング
Outline of Final Research Achievements

A practical broadband light source and wavelength tunable light source operating in the 1800 nm band were realized. The realized broadband light source is a new hybrid light source that combines an SLD light source and a Tm doped optical fiber amplifier optical fiber amplifier. The achieved output bandwidth is 333 nm (1578~1911 nm) and the output power is over 15 dBm. A wavelength tunable semiconductor laser source was also realized using InGaAsP chip and an acousto-optic wavelength tunable filter. The lasing wavelength range is 1650-1740 nm, and the power is over 3 dBm.
Furthermore, a near-infrared spectroscopic system was constructed using these light sources. Using the system, the applicability to ethanol solution evaluation, plastic material evaluation, ammonia in water, and CO2 concentration evaluation was examined, and it was clarified that each evaluation is possible.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1.8 μm帯は水の吸収が少なくい光窓波長域であり、またC-H結合等に起因する吸収ピークが存在するため、水溶液中に溶融した有機溶剤の評価に適する波長帯である。またその他の物質の評価にも適用可能な波長帯で有ると考えられる。従ってこの波長域における近赤外分光を行うことで、非破壊で且つ高速な各種評価が可能である。本研究では、この波長域で動作する実用的光源を実現すると共に、エタノール溶液評価、プラスチック材の評価、水中のアンモニア、CO2濃度評価を行う近赤外分光系を構築し、各々が評価可能であることを明らかにした。

Report

(8 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 1.8 μm band broadband hybrid light source employing a combination of a super luminescent diode and thulium-doped fiber amplifier2021

    • Author(s)
      Ota Kazuya、Ono Jun、Mori Hiroshi、Ono Hirotaka、Koyama Osanori、Ikeda Kanami、Yamada Makoto
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 60 Pages: 9419-9419

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    • Author(s)
      小野純, 中山貴司, 花藤文希, 杜暁恩, 小山長規, 遠藤達郎, 森浩, 山田誠
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 C

      Volume: J102-C, 7 Pages: 225-232

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      佐野遼介,生田浩平,西田賢生,小山長規,池田佳奈美,山田誠
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      生田浩平,佐野遼介,西田賢生,池田佳奈美,小山長規,山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第27回学生会研究発表講演会
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      山田 誠、小野 浩孝、池田 佳奈美、小山長規
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      西田賢生,小山長規,池田佳奈美,山田誠
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      森田遼,西村涼平,小野浩孝,小山長規,池田佳奈美,山田誠
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      西村涼平,森田遼,小野浩孝,池田佳奈美,小山長規,山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会 第26回学生会研究発表講演会
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      山下晴也, 池田佳奈美, 小山長規, 山田誠
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    • Author(s)
      Y. Tano, M. Tanaka, Y. Honda, A. Maeda, X. Du, F. Hanafuji, O. Koyama, K. Ota, T. Endo, M. Yamada
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1.2 μm帯励起・1.7 μm帯Tm3+-Tb3+添加ファイバ増幅器のシミュレーションに関する検討2018

    • Author(s)
      山内崇史,横井亮太,前田晃博,池田佳奈美,小山長規,山田誠
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  • [Presentation] 1.7 μm帯Tm3+-Tb3+添加ファイバレーザの理論的検討2018

    • Author(s)
      横井亮太,山内崇史,前田晃博,池田佳奈美,小山長規,山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第24回学生会研究発表講演会
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  • [Presentation] 近赤外分光を用いたアルコール濃度評価における不純物の影響2018

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      田中基貴, 田野佑典, 本田悠真, 前田晃博, 杜暁恩, 花藤文希, 小山長規, 遠藤達郎, 山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第23回学生会研究発表講演会
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  • [Presentation] マルチモード光ファイバを用いた近赤外分光系による高濃度アルコール飲料の度数評価2018

    • Author(s)
      田野佑典, 田中基貴, 本田悠真, 前田晃博, 杜暁恩, 花藤文希, 小山長規, 遠藤達郎, 山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第23回学生会研究発表講演会
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  • [Presentation] Newly developed 1.7 μm band external cavity laser and its application to evaluation of ethanol concentration in distilled spirits2017

    • Author(s)
      J. Ono, M. C. Hsu, Y. Honda, A. Maeda, F. Hanafuji, X. Du, H. Mori and T. Nakayama, O. Koyama, T. Endo and M. Yamada
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      The 22th OptoElectronics and Communications Conference (OECC)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規1.7 μm帯波長可変光源を用いた日本酒のアルコール濃度評価2017

    • Author(s)
      前田晃博, 本田悠真, 小野純, 遠藤達郎, 杜暁恩, 花藤文希, Mao-Chieh Hsu, 森浩, 中山貴司, 小山長規, 山田誠
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      電子情報通信学会研究会 光ファイバ応用技術研究会 (OFT)
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  • [Presentation] 1.7 μm帯広帯域光源ユニットの開発2017

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      杜暁恩, 太田和哉, 山田直, 花藤文希, 小野純, 小山長規, 山田誠
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  • [Presentation] 新規1.7 μm帯波長可変光源を用いた日本酒のアルコール濃度評価性2017

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      本田悠真, 前田晃博, 小野純, 遠藤達郎, 杜暁恩, 花藤文希, Mao-Chieh Hsu, 森浩, 中山貴司, 小山長規, 山田誠
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      第33回近赤外フォーラム
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  • [Presentation] 1.7 μm帯増幅用Tm3+-Tb3+添加光ファイバの利得評価2017

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      前田晃博, 本田悠真, 小野純, 辻田翔, 杜暁恩, 花藤文希, 小山長規, 山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第22回学生会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都府
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  • [Presentation] 新規1.7 μm帯波長可変光源を用いた焼酎のアルコール濃度評価2017

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      本田悠真, 前田晃博, 遠藤達郎, 小野純, 辻田翔, 杜暁恩, 花藤文希, 小山長規, 山田誠
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      電子情報通信学会関西支部学生会第22回学生会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都府
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  • [Presentation] Alcohol content evaluation of alcoholic beverage by using 1.8 μm band broadband light source2016

    • Author(s)
      S. Tujita, F. Hanafuji, X. Du, T. Endo, O. Koyama, J. Ono, H. Ono and M. Yamada
    • Organizer
      5th Asian NIR Symposium
    • Place of Presentation
      Kagoshima, Japan
    • Year and Date
      2016-11-30
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  • [Presentation] 1.7 μm帯広帯域光源を用いた焼酎のアルコール濃度評価2016

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      杜暁恩,花藤文希,辻田翔,遠藤達郎,小野純,小山長規,山田誠
    • Organizer
      平成28年電気関係学会関西連合大会
    • Place of Presentation
      大阪府
    • Year and Date
      2016-11-22
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  • [Presentation] 1.7 μm帯Tm3+-Tb3+添加ファイバレーザの最適化設計に関する研究2016

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      花藤文希,杜暁恩,遠藤達郎,小野純,千田孝祐,辻田翔,小山長規,山田誠
    • Organizer
      平成28年電気関係学会関西連合大会
    • Place of Presentation
      大阪府
    • Year and Date
      2016-11-22
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  • [Presentation] Evaluation of alcohol concentration in sake using 1.7 μm band Tm3+-Tb3+-doped tunable fiber ring laser2016

    • Author(s)
      F. Hanafuji, K. Senda, X. Du, S. Tujita, K. Ota, J. Ono, O. Koyama, H. Ono, T. Endo and M. Yamada
    • Organizer
      The 21th OptoElectronics and Communications Conference (OECC)
    • Place of Presentation
      Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-07-03
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  • [Presentation] 1.6 ~ 1.8 μm band hybrid broadband light source consisting of cascaded SLD and TDFA2016

    • Author(s)
      K. Ota, X. Du, S. Tujita, K. Senda, F. Hanafuji, J. Ono, K. Mise, Y. Shimose, H. Mori, O. Koyama, H. Ono, T. Endo and M. Yamada
    • Organizer
      The 21th OptoElectronics and Communications Conference (OECC)
    • Place of Presentation
      Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-07-03
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  • [Book] Space-Division Multiplexing in Optical Communication Systems2022

    • Author(s)
      Masataka Nakazawa, Masatoshi Suzuki, Yoshinari Awaji, Toshio Morioka, Makoto Yamada, et al.
    • Total Pages
      518
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2024-01-30  

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