Study of ellipsoidal inclusions in elastically strained optical fiber
| Project/Area Number |
18KK0401
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Composite materials/Surface and interface engineering
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
古川 怜 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50589695)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2023
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
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| Keywords | プラスチック光ファイバー / 異方性介在物 / 弾性変形 / 複屈折相殺効果 / マイクロメカニックス / 界面ゲル重合法 / 弾性変形 ひずみセンサー / 共重合比 / ひずみセンサー |
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| Outline of Research at the Start |
異方性介在物が内部に分散したポリマー光ファイバーにおいて、弾性変形とともにその介在物がどのような配向を起こすかについて、またその配向により伝搬光の状態（偏波状態、吸収など）がどのような影響を受けるかについて、介在物の特徴別（形状、大きさ、光機能性など）に調査する。このたびの連携では、バスク大学が現有するプラスチック光ファイバー内の色素濃度分布測定系をファイバーの弾性変形をしながら測定ができるように拡張し、また、同大が行なっている理論計算においても複屈折消去性ポリマーなどの条件を付加し、最終的に、ドーパントの配向を弾性変形量ごとにファイバー内でマッピングすることを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、変形に伴うプラスチック光ファイバー内に分散したドーパント配向を調査することを目的とする。本課題を通じて、マイクロメカニックス、コンポジット材料の構造計算、および材料試験を専門とするDr./Prof. Onur Cem Namli氏（トルコ共和国Yeditepe大学機械工学科）との国際連携を築いている。
Yeditepe大学にて、代表者らの研究室で作製する共重合比に勾配のあるプラスチック光ファイバーや、ドーパントの分散したプラスチック光ファイバーを扱ってもらい、これらのファイバーが押し潰されるような変形をした時、またはループを形成した時など、様々な変形を想定した際のファイバー内応力分布を構造計算によって可視化する。
これらの研究対象となる特殊なプラスチック光ファイバーが、光学的に均一体ではないことは先行研究によって明らかとなっている。他方、外部からの応力に対して、不均一性がどの程度寄与するのかについて、実際のプラスチック小片を使った応力ひずみ計測を通して解析を進める。
光ファイバーに添加するドーパントは、形状的な異方性が強い、二色性のものが望ましい。これは、配向のしやすさがその理由となる。これらのドーパントについても、異なる分子サイズや形状のもの想定し、解析のバリエーションに加える。
最終的には、これらの結果を集約し、ドーパント配向を利用した特殊プラスチック光ファイバーの応力センサー応用への、定量的な設計ガイドラインを取得することを目標としている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
２０２２年９月より、代表者が現地の研究室に滞在し、共同研究を進めている。当初の想定以外の構造の導波構造などが変形を顕著にする上で有効であることなどが見出された。また、光ファイバー試料の作製も想定されていた困難な状況が実験的工夫により解消され、これまでに想定していなかった試料作りなどにも、新たに着手が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
プラスチック光ファイバー試料は全て、プリフォームの熱延伸で作製する。その際に発生するファイバー径の変動幅が、センサー化した際に光学信号へ与える影響について解析を進める。異なる変動周期と変動幅を与えて複数の構造計算結果を比較し、その程度を評価する。並行して、本学での計測結果との整合性を検証する。
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Report
(4 results)
Research Products
(16 results)
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[Presentation] Doped organic optical fibers for strain Sensing2019
Author(s)
Rei Furukawa, Nobuko Fukuda, Takafumi Sassa, Kentaro Yano, Morio Nagata, Tsuyoshi Ochiai
Organizer
JISSE-16 Satellite Meeting in Honor of the 75th Birthday of Prof. Minoru Taya Symposium on bioinspired design of advanced materials
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Int'l Joint Research
