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ブリルアンダイナミックグレーティング及び相関領域法による温度と歪の分離分布計測系

研究課題

研究課題/領域番号 13J02174
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 計測工学
研究機関東京大学

研究代表者

ヤマシタ ホドリーゴケンジ (2014)  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

ヤマシタ ホドリーゴ ケンジ (2013)  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード光ファイバ神経網 / 誘導ブリルアン散乱 / 温度と歪の同時分布測定 / スマートストラクチャ / 光ファイバセンサ / ブリルアン散乱 / 温度と歪の分布測定
研究実績の概要

橋梁やトンネルなどの構造物が常に経年劣化の影響を受け、日々修復を行わなければならない。これらの構造物においてどの部分が修復を要するからを診断する技術が求められている。構造物に光ファイバを貼り巡らせ、光ファイバをセンサとして使うことによって構造物診断を行う光ファイバ神経網技術が脚光を浴びている。本研究では光ファイバ神経網の実現のため、光ファイバに沿って温度と歪の分布を同時に測定することを目的としている。
一般的な光ファイバブリルアン散乱を用いたセンサにおいて、ブリルアン周波数シフト(BFS)を測定するが、BFSが温度にも歪みにも依存しているため、同時測定が不可能である。しかし、偏波保持光ファイバにおいてBFSと複屈折を同時に測定することにより温度及び歪の変化をそれぞれ導出することができる。これは当研究室で初観測されたブリルアンダイナミックグレーティング(BDG)の原理という。一方、分布測定を行うためブリルアン散乱現象を局所発生する必要があり、当研究室のオリジナル技術である光相関領域を用いた。
光相関領域法を用いてBFSを測定した場合の理論が成熟しているが、BDGの原理について未だ解明されていない。高い空間分解能で温度と歪の分布を測定するため、空間分解能の理論的な議論が必要であると考えられ、これに取り組んだ。ブリルアン散乱過程において生じる音響波を光相関領域法の理論で計算し、フーリエ変換を行うことによりBDGスペクトルを求められることを理論的に示した。
光相関領域法によってBDGスペクトルを測定するシステムの出力を初めて計算し、過去の実験データと照合し、計算結果の正確さを確認した。本研究においてこの理論的な解析が出力の予想を行うだけでなく、更なるパフォーマンスの向上と新機能の開発に繋がると確信している。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Spatial resolution improvement in correlation domain distributed measurement of Brillouin dynamic grating2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, Z. He and K. Hotate
    • 雑誌名

      Photonic Technology Letters

      巻: 26 号: 1 ページ: 473-476

    • DOI

      10.1109/jsen.2013.2282639

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributed Discrimination of Strain and Temperature Based on Brillouin Dynamic Grating in an Optical Fiber2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hotate, W. Zou, R. K. Yamashita and Z. He
    • 雑誌名

      Photonic Sensors

      巻: 3 号: 4 ページ: 332-344

    • DOI

      10.1007/s13320-013-0130-7

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 温度・歪の変化を有する光ファイバにおいて相関領域法によって局所発生させたブリルアンダイナミックグレーティングの反射スペクトルの導出2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区)
    • 年月日
      2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Bragg-Reflection Spectrum of Brillouin Dynamic Grating Localized by the Correlation Domain Technique along a Fiber with Strain/Temperature Variation2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      OSA Light, Energy and the Environment
    • 発表場所
      Canberra (Australia)
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Brillouin Dynamic Grating Spectrum Localized by the Correlation Domain Technique through Fourier Transformation2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      Asia Communications and Photonics Conference
    • 発表場所
      Shanghai (China)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Brillouin Dynamic Grating Spectrum Localized by the Correlation Domain Technique through Fourier Transformation2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光相関領域法によるブリルアンダイナミックグレーティングスペクトルの分布測定のための単一レーザ系におけるポンプ・リード光路差の影響2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区)
    • 年月日
      2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of pump-read optical path difference on the measurement of Brillouin dynamic grating spectra localized by the correlation domain technique with a single laser setup2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      23rd International Conference on Optical Fiber Sensors
    • 発表場所
      Santander (Spain)
    • 年月日
      2014-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Experimental study on the influence of modulation desynchronization in the measurement of Brillouin dynamic grating spectrum localized by the correlation domain technique2014

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita and M. Kishi, K. Hotate
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ブリルアンダイナミックグレーティングスペクトル計測におけるロックイン検波方法2013

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita and K. Hotate
    • 学会等名
      フォトニックセンシング最前線
    • 発表場所
      東京大学武田ホール(東京)
    • 年月日
      2013-09-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation for optimization of temporal gatings in Brillouin optical correlation domain analysis2013

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita and K. Hotate
    • 学会等名
      5th European Workshop on Optical Fiber Sensors
    • 発表場所
      ポーランド・クラクフ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation for optimization of temporal gatings in Brillouin optical correlation domain analysis2013

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita and K. Hotate
    • 学会等名
      応用物理学会第51回光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Beat lock-in detection for enhanced SN ratio in measurement of Brillouin dynamic grating spectra2013

    • 著者名/発表者名
      R. K. Yamashita and K. Hotate
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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