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リアルタイム湿度計測のためのフッ化物ファイバセンサの開発

Research Project

Project/Area Number 22K04126
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionAkita Prefectural University

Principal Investigator

合谷 賢治  秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40757332)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords光ファイバーセンサー / フッ化物ファイバー / 赤外吸収分光 / 湿度測定 / ファイバセンサ / フッ化物ファイバ
Outline of Research at the Start

フッ化物ファイバの透過波長域は0.3~5um程度であり、分子の指紋領域である中赤外光を光ファイバセンシングに利用できる。本研究はフッ化物ファイバを用いることで、赤外吸収を利用したリアルタイム計測が可能な高速応答湿度センサの実証を目的とする。また、フッ化物ファイバは長距離の光伝送特性にも優れており、赤外吸収を利用した光ファイバセンサが実現されれば、実験室で行う赤外分光計測を遠隔モニタリングやその場計測可能な光ファイバ型赤外分光計測技術へ利用が期待できる。実験では、提案センサの実現性の確認、センサ性能の評価を行う。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に構築した環境湿度の調整が可能なチャンバーを用いて、結露を利用した湿度センサーの性能評価を行った。センサー部は機械研磨加工による作製し、センサー長50.0mmまで拡大させた。実験はセンサー部の設定温度を固定し、計測チャンバー内の湿度を変化させたところ、光ファイバーセンサーの透過光強度から湿度の定量が可能であることを確認した。また、センサー部の設定温度を最適化すれば、応答速度に優れ、リアルタイムの湿度計測が可能であることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

想定ていた応答が得られ、目的とするセンサーの実現性が確認された。また、センサー応答について、センサー部の構造を最適化することでセンサー応答が制御可能であることを確認した。

Strategy for Future Research Activity

得られた実験結果について、学術論文にて発表予定である。また、新たに見出されたセンサー構造とセンサー応答に関する知見について、さらに実験を行う予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Fusion splicing of plastic optical fibers using a mid-IR fiber laser2023

    • Author(s)
      Goya Kenji、Sasanuma Hiroki、Ishida Gakuto、Uehara Hiyori、Tokita Shigeki
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 16 Issue: 5 Pages: 052006-052006

    • DOI

      10.35848/1882-0786/acd491

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Society 5.0を支える光ファイバー型赤外分光計測システム2022

    • Author(s)
      合谷賢治、上原日和
    • Journal Title

      バイオインダストリー

      Volume: 39 Pages: 436-41

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] 幅広い応用が期待される赤外光ファイバーセンサーを目指して2022

    • Author(s)
      上原日和、合谷賢治
    • Journal Title

      オプトロニクス 若手研究者の挑戦 第80回

      Volume: 489 Pages: 135-138

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  • [Presentation] Strain and temperature dependences of Brillouin frequency shift in ZBLAN fiber2023

    • Author(s)
      G. Zhu, K. Goya, K. Noda, H. Lee, and Y. Mizuno
    • Organizer
      8th International Conference on Optical Fibre Sensors (OFS-28)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フッ化物ファイバーを利用した中赤外分光計測2023

    • Author(s)
      合谷賢治、上原日和、西島喜明、時田茂樹
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会 第44回年次大会
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      野田柊弥、杉本尚哉、上原日和、西島喜明、時田茂樹、合谷賢治
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会 第44回年次大会
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      加藤翔、杉本尚哉、上原日和、時田茂樹、合谷賢治
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会 第44回年次大会
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      電子情報通信学会2023年度第3回光ファイバ応用技術研究会(OFT)
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      Guangtao Zhu、合谷賢治、野田康平、李ひよん、水野洋輔
    • Organizer
      第84回応用物理学会学術講演会
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  • [Presentation] 空間情報モニタリングを指向した光ファイバ型分光計測技術2023

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      合谷賢治
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      2023年度光ファイバセンシング振興協会 定例会
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    • Invited
  • [Presentation] Evanescent wave infrared sensing using a fluoride fiber”, The 13th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics2022

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      Hiyori Uehara, Akira Mori, Shuya Noda, Yoshiaki Nishijima, Yasutaka Matsuo, Shigeki Tokita, Ryo Yasuhara, Kenji Goya
    • Organizer
      The 13th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mid-IR Fiber Optic Sensing System Based on Fluoride Fiber Waveguide2022

    • Author(s)
      Kenji Goya, Yoshiaki Nishijima, Shigeki Tokita, Ryo Yasuhara, Hiyori Uehara
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim 2022 (CLEO-PR2022)
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  • [Presentation] エバネッセント波を計測原理とした赤外ファイバーセンサーのための精密研磨技術の開発2022

    • Author(s)
      森 朗、野田 柊弥、杉本 尚哉、上原 日和、安原 亮、西島 喜明、時田 茂樹、合谷 賢治
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
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      野田 柊弥、森 朗、杉本 尚哉、上原 日和、安原 亮、西島 喜明、時田 茂樹、合谷 賢治
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      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
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  • [Presentation] 赤外光ファイバーセンサー作製のためのフッ化物ファイバー側面研磨装置の試作2022

    • Author(s)
      森朗、野田柊弥、杉本尚哉、上原日和、安原亮、西島喜明、時田茂樹、合谷賢治
    • Organizer
      令和 4 年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
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  • [Presentation] エバネッセント波を検出原理とした側面研磨フッ化物ファイバーセンサーの設計条件の最適化2022

    • Author(s)
      野田柊弥、森朗、杉本尚哉、上原日和、安原亮、西島喜明、時田茂樹、合谷賢治
    • Organizer
      令和 4 年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
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      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ガス分析装置およびガス分析方法2023

    • Inventor(s)
      合谷賢治、加藤翔、上原日和
    • Industrial Property Rights Holder
      合谷賢治、加藤翔、上原日和
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2023
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光ファイバの融着装置および光ファイバの融着方法2023

    • Inventor(s)
      合谷賢治、笹沼裕希、上原日和
    • Industrial Property Rights Holder
      合谷賢治、笹沼裕希、上原日和
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2023
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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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