光領域差動利得信号生成技術の開拓と半透明サンプルの高速低雑音計測への応用
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22K18790
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
田中 洋介 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20283343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩田 達俊 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10376858)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 光計測 / 光信号処理 / ブリルアン散乱 / ブリルアン増幅 / 多周波スペクトル光 |
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| Outline of Research at the Start |
より微弱な信号をより速く、より正確に検出できれば、これまで見落としてきた現象が明らかになり、新たな学問展開につながる。全光領域における差動増幅技術が確立できれば、低パワーの高速信号を高い信号対雑音比で捉えられるようになる。この技術は汎用性が高く、分光計測、形状計測等における高時間分解能化、高感度化につながり、その波及効果は工業分野、生体医用計測分野をはじめとする様々な学問分野におよぶ。本研究では申請者が独自に開発を進めてきた光センシング技術を光信号処理という全く別の観点から再構築することで、光領域での低雑音な差動利得信号生成を目指すと共に、半透明サンプルの高速低雑音計測への応用に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、前年度の研究成果をもとに引き続き、光ファイバ内で生じる非線形現象の一種である誘導ブリルアン散乱現象に焦点を当て、単一周波数の入射光から生成されて性質が相反するスペクトルである「利得スペクトル(BGS)」と「損失スペクトル(BLS)」についての検討を進めた。具体的には、光ファイバを１つの透明サンプルと考え、BGSとBLSとの差動増幅スペクトルの挙動に焦点を当てた実験を中心に研究を行った。実験は、BGSとBLSの発生と検出に必要となるポンプ光とプローブ光を光ファイバ両端から対向入射させる、ポンプ-プローブ方式で行った。特に、プローブ光については、光ファイバ長よりも長い間隔でパルスが生じるにように変調を加えることで、任意の時間において光ファイバ中でブリルアン散乱光が生じる位置は、その時間にパルスが存在する領域のみになるようにした。プローブ光のパルス周期と同期して観測を行うことで、光ファイバに沿った差動増幅スペクトルの分布が得られた。ここで、BGS、BLSには温度依存性があるため、光ファイバに温度分布を与えることで、光ファイバ上の位置による差動スペクトルの違いが生じることが確認できた。また、差動増幅スペクトルの温度依存性を利用することで、光ファイバに沿った温度分布測定が可能なことを示した。更に、差動増幅スペクトルの中でも中心周波数付近はノイズが小さく、短時間のデータ処理で良好な温度推定が可能な見通しが得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一定の成果は得られた一方で、実験装置の一部が不調となる期間があり、実験を一時中断せざるを得なかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度の研究成果をもとに、引き続き、低光パワーの信号を高いS/Nで捉えることで、計測技術に活用することを検討する。前年度は、ブリルアン散乱自体の温度依存性に着目したが、今年度は歪み依存性についても検討する。また、信号検出の構成についても、異なる側面からの検討を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
