2010 Fiscal Year Annual Research Report
ポリマーファイバ中の非線形現象を用いた安心・安全のための分布型センシングシステム
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10J07072
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水野 洋輔 東京工業大学, 精密工学研究所, 特別研究員(PD)
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| Keywords | ポリマー光ファイバ / プラスチック光ファイバ / ブリルアン散乱 / 光ファイバセンシング / 非線形現象 / 多モード光ファイバ / 分布型センサ / ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ |
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| Research Abstract |
ポリマー光ファイバ(POF)を用いた高機能計測技術の確立に向け、本年度は、1、POF中の自然ブリルアン散乱の初観測、2、温度・歪センシング特性の解明、3、ブリルアン散乱光の強度向上、4、シリカファイバとPOFの高効率な結合手法の開発、などを行った。1:全フッ素化屈折率傾斜型POFと通信波長帯の光源を利用し、ヘテロダイン検波を実装することで、従来困難であるとされていたPOF中の自然ブリルアン散乱光の観測に世界で初めて成功した。同時に、周波数シフトや線幅、利得係数などの基本的な物理量を解明し、従来のシリカファイバに対するセンシング応用上の優位性を明らかにした。2:POF中の自然ブリルアン散乱による周波数シフト量が、シリカファイバに比べ、歪に対しては極めて小さく、温度変化に対しては極めて大きいことを発見した。これは、従来不可能であった歪に依存しない高精度な温度センシングへの応用可能性を示唆している。3:実際に高精度温度センサに応用するためには、POFからのブリルアン散乱光の強度を向上させる必要がある。そこで、ポンプ・プローブ法を用いて自然ブリルアン散乱を誘導ブリルアン散乱に遷移させることで、その強度を大幅に向上させることに成功した。位置分解機能を導入し、分布型センサを実現するのが今後の課題である。4:システム全体をPOFで構成するのは一般に困難であるため、シリカファイバとPOFの高効率な結合は必要不可欠な技術である。従来は透過光強度のモニタリングやCCDカメラを用いて両者のコアの位置合わせを行っていた。しかし今回、ブリルアン散乱による反射光強度をモニタリングする手法の方が、より広い応用範囲を持つことを実験的に示した。現在、特許申請の準備中である。これらの研究成果は、東京大学の保立研究室、慶應義塾大学の石榑研究室、ドイツ連邦材料試験研究所のKrebber博士のチームなど、複数の機関に興味を持って頂き、共同研究を進めている。
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