太陽光直接励起による無給電光ファイバー通信システムの開発
| Project/Area Number |
21K04957
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
曽根 宏靖 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00333667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
唐澤 直樹 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (00337099)
古瀬 裕章 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (50506946)
中村 真毅 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90323211)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | Er/Yb共添加ファイバ / 太陽光励起レーザ / エルビウム添加ファイバ / テーパファイバ / 太陽光励起ファイバーレーザー / エルビウム添加ファイバー / テーパーファイバー / 再生可能エネルギー / 光通信 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、以下に関して明らかにする。
①太陽光のみで直接光増幅をおこなう光ファイバー増幅機構を開発する。
②開発した機構により、次世代情報化社会に必須な超高速・超大容量通信のための光信号（超短光パルス）発生器を開発する。
③それらを利用して大容量の光信号を遠方まで伝送させる無給電光通信システムの開発を目指す。
また、随時新しい技術の適用を模索し、柔軟に対応していく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、再生可能エネルギーである太陽光を励起光源とした太陽光励起ファイバレーザの可能性への探索である。①太陽自動追尾機能搭載の大型太陽光採光システムからの太陽光は、1 mm径の太径コアのバンドル石英ファイバから出力される。また、可視光で強い吸収を有しているエルビウム添加ファイバや後段の超短パルス発生システムには、断面積縮小による高エネルギー化とシングルモードによる後段の超短パルス発生の調整が容易になる等の利点のため10 μm径のシングルモードファイバを使う。②一昨年まで我々は、この太径コアから細径コアの結合の問題を解決するために、徐々にコア径が細くなるテーパファイバを利用したが、ある程度の成果は見られたもののレーザ発振までの利得は得られなかった。③利得をあげるには、利得媒質である添加エルビウム濃度を高濃度化する手段が考えられる。しかし、濃度消光という問題が生じる。最近、その問題をYbを共添加することで解決した「Er/Yb共添加シングルモードファイバ」が開発された。④昨年度から継続して、この「Er/Yb共添加シングルモードファイバ」を利用した太陽光励起の放出光の調査をおこなった。その結果、光通信で用いられている波長帯(1550 nm帯)の蛍光スペクトルを効率よく得るための「Er/Yb共添加シングルモードファイバ」の最適長などについて調査した。⑤また、太陽光採光システムを従来のものから換えて調査をおこなった。⑥種々の調査を重ねた結果、測定方法のノウハウの構築が得られた。さらに、これらの成果のみならず本研究に関わる関連研究についても多方面で公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、太陽光採光システムの設置付近工事による一時撤去、光スペクトルアナライザや太陽光採光システムの故障、さらに晴天に恵まれない天候状況などが影響し十分な測定時間が確保できなかった。なお、補助事業期間の延長を申請し、学振承認は得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの成果を有効に活用し、次の項目を重点的に調査をおこなっていく予定である。
①励起媒質へ入射する太陽光強度を増大させるために、光学系のさらなる改良を検討する。
②吸収・放出効果の増大化のために、可視波長域吸収し光通信波長（1550 nm）の光放出が高利得でおこなえる新素材（組成はエルビウム添加以外、形状もファイバにこだわらない固体媒質も含む）の探索もおこなっていく。
③従来と異なる太陽光採光システムの利用も検討する（設備保有済み）。
④得られた太陽光励起による放出光を利用し、光通信波長（1550 nm）の信号光の増幅特性を調査する。
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Report
(3 results)
Research Products
(40 results)
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[Journal Article] Basic Research for 1550 nm light generation by Solar-pumping using Erbium-Ytterbium co-Doped optical Fiber2023
Author(s)
Kazuya Takimoto, Yuto Kiyota, Hiroyasu Sone, Hiroaki Furuse, Shinki Nakamura, and Fatemeh Abrishamian
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Journal Title
Proceedings of OPIC2023, the 12th ALPS2023, OPIC2023 OPIC Congress Managemen, Yokohama, Japan, ALPSp-21
Volume: -
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Basic Research for 1550 nm light generation by Solar-pumping using Erbium-Ytterbium co-Doped optical Fiber2023
Author(s)
Kazuya Takimoto, Yuto Kiyota, Hiroyasu Sone, Hiroaki Furuse, Shinki Nakamura, and Fatemeh Abrishamian
Organizer
OPIC2023, the 12th ALPS2023, OPIC2023 OPIC Congress Managemen, Yokohama, Japan, ALPSp-21
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Int'l Joint Research
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