Development of Fiber-Optic High-Speed Distributed Sensors Based on Brillouin Spectral Analysis

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04930
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Yokohama National University (2020); Tokyo Institute of Technology (2017-2019)
• Principal Investigator: Mizuno Yosuke 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30630818)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 光ファイバセンサ / ブリルアン散乱 / 非線形光学 / 防災技術 / 分布計測 / プラスチック / 相関領域反射計 / 高速化

Outline of Final Research Achievements

To develop smart materials and structures, we have drastically improved the performance of distributed optical fiber sensors based on Brillouin scattering, called Brillouin optical correlation-domain reflectometry (BOCDR). Our achievements include (1) extended strain dynamic range of high-speed BOCDR, (2) enhanced sensitivity and stability by polarization manipulation, (3) system miniaturization and cost reduction by various optimizations, and (4) clarification of Brillouin scattering properties in plastic optical fibers (POFs) and POF-based BOCDR operation with the world-highest sampling rate. We have also demonstrated high-sensitivity magnetic field sensing using "fused" POFs.

Free Research Field

光ファイバセンシング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ブリルアン散乱を用いた分布型光ファイバセンサは、世界中で多種多様な研究が進められている。その中で、本研究により我々が性能向上を進めた技術は、手法を問わず、片端光入射での動作とリアルタイム動作および高空間分解能を同時に実現した世界で唯一の技術であり、学術的意義は大きい。また、本成果は、学術界だけではなく、構造物の健全性診断に興味をもつ環境・建築・土木分野の企業や、防災・減災を大きな課題と目する政府にもインパクトを与え得る。人類の生活の安全性向上への寄与につながるものと考えられ、社会的意義も大きい。