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ブリルアングレーティングをベースにした干渉型リフレクトメトリーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04969
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関群馬大学

研究代表者

高田 和正  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20359590)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードファイバ光学 / ファイバセンシング / 光干渉 / 非線型光学 / 四波混合 / リフレクトメトリー / 光センシング / ブリルアンダイナミックグレーティング / 周波数領域 / 波長可変レーザ / ブリルアングレーティング / 音響フォノン / 光強度変調器 / 光リフレクトメトリー / ブリルアン / 干渉
研究成果の概要

ダイナミックブリルアングレーティング(DBG)型のコヒーレントFMCWリフレクトメトリーにおいては、強いポンプ光がストークス信号をマスクしてしまうという問題が発生する。そこで、一方のポンプ光をパルス変調して過渡的なDBGを発生させた後に、バランス回路に入射する直前に光スイッチで除去する方式を開発し、長さ40mの光ファイバのDBGの分布を30のSN比で測定できることを示した。また、これまで未解決であったスペックル雑音の発生原因が、励起用レーザ光の周波数変動に起因することを明らかにした。更にSN比の理論式の導出に成功し、高いSN比を実現するために必要なレーザ光の仕様を決定できるようになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光ファイバの歪分布を測定する方法はこれまで多数報告されたが、今回の研究によって、空間分解能がマイクロメートルからメートルの領域まで変化でき、かつ距離測定レンジもマイクロメートルから数キロメートルまで実に9桁以上に及び、しかも一回の周波数掃引で数キロメートルにわたる歪の情報が数秒で取得できる革新的な技術が開発された。本技術は、自動車や航空機などの輸送機械や建築構造物、さらには海溝部のプレートにおける地盤の診断といった安全安心な社会を実現する上での不可欠な情報を提供するだけでなく、光通信システムにおける光部品の診断や眼科・歯科などの医療分野における非侵襲的診断への応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] Theoretical and Experimental Investigation of the Effect of Pump Laser Frequency Fluctuations on Signal-to-Noise Ratio of Brillouin Dynamic Grating Measurement with Coherent FMCW Reflectometry2021

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Tatsuya、Satoh Ryohei、Kurita Iori、Takada Kazumasa
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 8 ページ: 2870-2870

    • DOI

      10.3390/s21082870

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Signal-to-Noise Ratio of Brillouin Grating Measurement with Micrometer-Resolution Optical Low Coherence Reflectometry2020

    • 著者名/発表者名
      Takada Kazumasa、Satoh Shin-ichi、Kawakami Akiya
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 20 号: 3 ページ: 936-936

    • DOI

      10.3390/s20030936

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Beat noise reduction utilizing the transient acoustic-wave response of an optical fiber in Brillouin grating-based optical low coherence reflectometry2018

    • 著者名/発表者名
      Takada Kazumasa、Satoh Shin-ichi
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 18 ページ: 5235-5235

    • DOI

      10.1364/ao.57.005235

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of a true Brillouin grating distribution generated at mated fiber connectors with optical low coherence reflectometry coupled with dispersive Fourier spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Takada Kazumasa、Satoh Shin-ichi
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 32 ページ: 9669-9669

    • DOI

      10.1364/ao.57.009669

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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