2016 Fiscal Year Research-status Report
Project/Area Number |
16K06389
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Research Institution | Osaka Prefecture University |
Principal Investigator |
和田 健司 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40240543)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | 光ファイバーセンサー / 温度センサー / 半導体レーザー / ピコ秒光パルス |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,温度変化に伴って変動する光ファイバーの光学長を精密に測定することにより,高分解能な温度センサーの実現をめざしている.初年度は,中心波長1550nmの利得変調した分布帰還型(DFB)レーザーと単一モード光ファイバーを接続した簡易な構造の温度センシングシステムを構築した. 被覆の影響を調べるため,2km長のハイトレル被覆心線と5km長の素線光ファイバーを用いた.これらを恒温水槽内に配置し,0~20℃の範囲で温度変化を与えることにより,単位長さあたりの光学長変化量としてそれぞれ4.3×10-5/℃,0.75×10-5/℃が得られた.これより,構築したシステムの距離分解能20μmを考慮して,2km長のハイトレル被覆光ファイバーを温度センサーとして用いた場合には1.6×10-4℃の温度分解能が達成されることを見積もった. また,さらに温度分解能の改善を図るために,光源の時間ジッターの抑制を試みた.本システムは,時間ジッターの計測システムとしても利用できることを提案し,用いた利得変調DFBレーザーには約6psの時間ジッターが含まれることを実証した.また,別光源からの連続光を注入することにより,時間ジッターが効果的に抑制される様子を観測した.時間ジッターを抑制した結果,上記の温度分解能は1.2×10-4℃に改善された. 温度センサー部の小型化については,100m長光ファイバーセンサーの両端に部分反射ミラーと全反射ミラーを接続し,その間で光パルスを多重反射させることにより,等価的に1 km長光ファイバーセンサーとして利用できることを確認した.このことから,小型温度センサーによる高分解能温度センシングの実現可能性を示した.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に掲げた光ファイバー温度センシングシステムの構築とその特性評価,温度分解能の改善,温度センサー部の小型化については,一定の成果が得られており,おおむね順調に進展していると思われる.ただし,光ファイバーの光学長が数km以上になると,温度分解能が低下することが実験的にわかったため,光ファイバー内の群速度分散にもとづく光パルス分裂を中心として,その詳細について調べる必要が生じている.
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Strategy for Future Research Activity |
予備実験では,本システムの光源として中心波長1550nmのDFBレーザーが適すると見積もり,研究を進めてきたが,詳細な実験を重ねた結果,温度分解能の向上の観点から,多モード(ファブリーペロー)半導体レーザーとDFBレーザーの光源選択および1550nmと1310nmの波長選択が重要であることがわかった.まず,これらの選択を優先して決定すし,その後,低温,常温,高温領域で高分解能な温度センシングの例を示す予定である.
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Causes of Carryover |
論文執筆に必要な実験および数値計算データの取得に時間を要し,論文執筆が年度をまたいだため,論文の英文校正料と掲載料として見込んでいた予算が残った.
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Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文の英文校正料と掲載料として次年度に使用する.
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