2013 Fiscal Year Research-status Report
利得変調半導体レーザーのピコ秒時間ゲート機能を利用した応用計測
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25420413
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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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) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 半導体レーザー / 利得変調パルス / ピコ秒パルス / 戻り光誘起雑音 / 時間ジッター / 光学距離計測 |
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| Research Abstract |
平成25年度は，戻り光をもつ利得変調半導体レーザーをピコ秒時間ゲートシステムとみなし，その基本特性の調査から始めた．
異なる波長（800 nm, 1300 nm, 1550nm）や共振器構造（DFB，ファブリーペロー（FP），面発光）をもつ半導体レーザーを購入し，変調周波数1GHz付近で利得変調することによりピコ秒パルスを発振させ，出力の一部を戻り光として帰還させASE雑音強度へ及ぼす影響について調べた．その結果，いずれの素子も共振器内で光パルスが発生するタイミングに一致して戻り光パルスが帰還したときにASE雑音強度が増大することを確認した．38dBの光アイソレータが内蔵された半導体レーザーでは，戻り光強度1μW～100μWの範囲でASE雑音強度の増大が観測され，遅延軸を掃引することにより，時間換算して20～30ピコ秒の相関幅をもつ対称なASE雑音増幅波形が描かれることを確認した．このピコ秒時間ゲート特性を利用して次の応用計測を行った．
時間ジッター計測では，時間ジッターの無い理想的な場合のASE雑音増幅波形を数値シミュレーションによって求め，観測したASE雑音増幅波形との差分より時間ジッターを見積もった．その結果，DFBレーザーでは5～10ピコ秒，FPレーザーでは1ピコ秒以下の時間ジッター値を得た．
光学距離計測では，利得変調における変調周波数を掃引し，ASE雑音増幅が生じる変調周波数2点の値を正確に計測することにより，部分的に偏波保持ファイバーを含む全光学長45mの光ファイバーの長さを100μmの空間分解能で計測することができた．また，偏光制御により，偏波保持ファイバーの複屈折の値を精度よく見積もることにも成功した．
いずれも，半導体レーザー以外に高速な受光素子や計測装置を用いることなく，ピコ秒以内の時間分解能に相当する精度で計測を行っていることが特徴である．
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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
平成25年度の研究計画書には，時間ジッター計測，光学距離計測，光ファイバー多点センサーの３つの応用計測に取りかかることを記載したが，時間ジッター計測と光学距離計測におけるデータ解析や数値シミュレーションに多くの時間を要したため，平成25年度中には，光ファイバー多点センサーについては取りかかることができなかった．ただし，計画では，引き続き平成26年度にこれらの応用計測を行う予定になっているため，現在のところ問題なく研究を進めることがきると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は，当初の研究計画通り，ピコ秒時間ゲートシステムを血糖モニターへ適用するべく基礎実験から始める．血糖の変化に伴う光散乱の変化を戻り光強度の変化，つまりASE雑音強度の変化として観測することができるか否かについて最大の関心をもって詳細に調べる．また，平成25年度より行っている応用計測については，光ファイバー多点センサーを加えて行い，得られた結果を学会発表，論文発表としてまとめる予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度に実験準備，実施予定であった光ファイバー多点センサーの実験ができなかったため，関連するファイバーブラッググレーティングの予算の一部が残金となった．
平成26年度から光ファイバー多点センサーの実験を開始するにあたり，残金分を合わせて適切な設計のファイバーブラッググレーティングを購入する予定である．
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Research Products
(12 results)
