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光コム光源の導入による高速かつ高精度な分布型ファイバセンシング

研究課題

研究課題/領域番号 16H04374
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

田中 洋介  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20283343)

研究分担者 塩田 達俊  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10376858)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード光ファイバセンサ / 光周波数コム / 多モード光 / ブリュアン散乱 / 光ファイバ回折格子 / 歪み計測 / 温度計測 / 曲げ計測 / 計測システム
研究成果の概要

本研究では、光周波数コムと呼ばれる周波数間隔一定の多波長光を用いた高速かつ高精度なファイバセンシングの実現を目標として検討を開始した。この手法はブリュアン利得スペクトルが光源の周波数掃引なしで測定できるため、短時間測定が可能である。利得スペクトルの一括測定に加え、光周波数コムによる多モード誘導ブリュアン散乱を用いたセンシングのでは、従来手法に対し最大で3桁の感度拡大が可能な測定系を実現した。また、本研究を進める中で関連するファイバセンシング技術として、光ファイバ回折格子を多点設置した高精度測定を着想し、実験による検証に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では光周波数コムによる多モード誘導ブリュアン散乱光の発生と分布型光ファイバセンシング応用を中心に、関連する計測技術も含めて幅広く検討を行った。特殊な光ファイバを使うことなく、計測の測定感度が任意に制御可能な本手法は、今後、他のセンシング技術にも応用可能と考えられ、当該分野発展への貢献が期待される。同時に、本研究で検討した技術は、橋梁、堤防、ビル、航空機などの大型構造物体の状態監視に応用できることから、将来的には防災や安全の観点から社会に貢献できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Directional Curvature Sensing Using Multicore Fiber Bragg Grating and Two-Photon Absorption Process in Si-APD2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Abe Tetsuya、Miyazawa Hiromasa
    • 雑誌名

      OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2019)

      巻: 2019 ページ: SF3L.1-SF3L.1

    • DOI

      10.1364/cleo_si.2019.sf3l.1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fiber Fault Detection Using Brillouin Amplification and Two-Photon Absorption Process in Si-APD2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Nemoto Masaya
    • 雑誌名

      OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2018)

      巻: 2018 ページ: SM2K.4-SM2K.4

    • DOI

      10.1364/cleo_si.2018.sm2k.4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scanless Brillouin Gain Spectrum Measurement Based on Multi-heterodyne Detection2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Ozaki Yuta、So Yoshihisa
    • 雑誌名

      OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2018)

      巻: 2018 ページ: TuE88-TuE88

    • DOI

      10.1364/ofs.2018.tue88

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Displacement Measurement Using Two-Photon Absorption Process in Si-Avalanche Photodiode and Fiber Bragg Gratings2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Nemoto Masaya、Yamada Yoshiki
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 36 号: 4 ページ: 1192-1196

    • DOI

      10.1109/jlt.2017.2760890

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multipoint Fiber Bragg Grating Sensing Using Two-Photon Absorption Process in Silicon Avalanche Photodiode2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Miyazawa Hiromasa
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 36 号: 4 ページ: 1032-1038

    • DOI

      10.1109/jlt.2017.2771513

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brillouin frequency shift measurement with virtually controlled sensitivity2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yosuke、Ozaki Yuta
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 6 ページ: 062504-062504

    • DOI

      10.7567/apex.10.062504

    • NAID

      210000135876

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 多モード誘導ブリルアン散乱による分布型光ファイバセンシング2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川貴大、尾崎裕太、田中洋介
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多モード誘導ブリルアン散乱による高感度ファイバ歪み測定2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤佑真、長谷川貴大、尾崎裕太、田中洋介
    • 学会等名
      2019年第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Highly sensitive measurement of fiber strain based on multimode stimulated Brillouin scattering2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Endo, Takahiro Hasegawa, Yuta Ozaki, and Yosuke Tanaka
    • 学会等名
      24th OptoElectronics and Communications Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brillouin gain spectrum measurement using multimode light --- measurement with 10-m long optical fiber based on lock-in detection2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ozaki, Yosuke Tanaka
    • 学会等名
      23rd Microoptic conference (MOC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si-APD二光子吸収応答を利用した多点FBGセンシングにおけるアンダーサンプリングの検討2018

    • 著者名/発表者名
      宮澤 弘将、田中 洋介
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 短尺光ファイバ中の多モードブリルアン散乱におけるブリルアン周波数シフト変化の高感度測定2018

    • 著者名/発表者名
      尾崎裕太、田中洋介
    • 学会等名
      2018年度日本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多モード光源とマルチヘテロダイン検波によるブリュアン利得スペクトル測定2018

    • 著者名/発表者名
      宗祥久、尾崎裕太、田中洋介
    • 学会等名
      光波センシング技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Si-APD二光子吸収を利用した多点FBGセンシング---アンダーサンプリングによる測定時間短縮2018

    • 著者名/発表者名
      宮澤弘将、田中洋介
    • 学会等名
      光波センシング技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fiber fault detection using Brillouin amplification and two-photon absorption process in Si-APD2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, and M. Nemoto
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si-APD二光子吸収応答による距離測定とブリルアン増幅を用いた光ファイバ破断点計測2018

    • 著者名/発表者名
      根本 昌弥、宮澤 弘将、田中 洋介
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多モードポンプ・プローブによる誘導ブリルアン散乱―10 m光ファイバによる高感度温度測定2018

    • 著者名/発表者名
      宗 祥久、尾崎 裕太、田中 洋介
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sensitivity enhancement of Brillouin frequency shift measurement based on multispectral pump and probe2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, Y. Ozaki, T. Kurokawa
    • 学会等名
      International Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2017
    • 発表場所
      San Jose Convention Center, San Jose, California, USA
    • 年月日
      2017-05-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変調器を用いた光周波数コム生成とファイバセンシングへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      今村翔悟、黒川隆志、田中洋介
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学天白キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多モードポンプ・プローブによる誘導Brillouin 散乱の誘起と高感度ファイバセンサ応用2017

    • 著者名/発表者名
      尾崎 裕太、田中 洋介、黒川 隆志
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of stimulated Brillouin scattering growth along optical fiber using two-photon absorption process in a silicon avalanche photodiode2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nemoto, H. Miyazawa, and Y. Tanaka
    • 学会等名
      22nd Microoptics conference (MOC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多モー ドポンプ・プローブによる誘導ブリルアン散乱を用いた高感度ファイバセンサ2017

    • 著者名/発表者名
      尾崎裕太、田中洋介 、黒川隆志
    • 学会等名
      光波センシング技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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