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ポリマー光ファイバ中のブリルアン散乱を用いた分布型歪・温度センシング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24860029
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 計測工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

水野 洋輔  東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (30630818)

研究期間 (年度) 2012-08-31 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードポリマー光ファイバ / プラスチック光ファイバ / ブリルアン散乱 / 非線形現象 / 光ファイバセンサ / 温度計測 / 歪計測 / 防災技術
研究概要

本年度は、ポリマー光ファイバ(POF)を用いた「記憶」機能を有する分布型歪・温度センサを実現するための前準備として、 (1) 極めて大きい歪に対するブリルアン散乱信号の応答の解明、(2) 新たなPOFとシリカ光ファイバ間の接続法の開発およびそれを用いた信号増強、(3) ブリルアン信号に対する偏波状態の影響の解明、(4) 部分塩素化POFの高精度な温度計測への応用可能性の提示、などを推進した。
(1) ポリマー材料が塑性変形するほどの大きな歪に対する、ブリルアン散乱信号の依存性を調査した。ブリルアン周波数シフトは歪に対して非線形な応答を示すこと、散乱信号パワーは塑性変形領域では著しく小さくなること、さらに、これらの特性を有効活用すれば従来技術では実現困難であった数10%以上の大きな歪の検出が可能であること、を示した。
(2) POFとシリカ単一モード光ファイバを接続する際、シリカ多モード光ファイバを介在させることで、POF端面のラフネスによる焦げ・損傷を防止する手法を開発した。また、本接続法を利用し、非常に高いピークパワーを有する光パルスを励起光として用いることで、POF中のブリルアン散乱信号を増強させることに成功するとともに、POF中のブリルアンダイナミクスの重要性を示した。
(3) 自己ヘテロダイン系において、高い信号対雑音比でブリルアン信号を取得するための偏波調整の役割がシリカ光ファイバとPOFでは異なり、前者ではブリルアン信号辞退のパワーを最大化するのに対し、後者ではレイリー散乱スペクトルの裾野を可能な限り抑制することにあることを実験的に示した。
(4) 近年開発された部分塩素化POF中の音速の温度依存性を実測し、このPOFが従来のPOFよりも高精度な温度センシングに応用可能であることを示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Polarisation state optimisation in observing Brillouin scattering signal in polymer optical fibres2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, N. Hayashi, and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Electronics Letters

      巻: 49 号: 1 ページ: 56-57

    • DOI

      10.1049/el.2012.3918

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of stimulated Brillouin scattering in silica graded-index multimode optical fibre based on pump-probe technique2013

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi
    • 雑誌名

      Electron. Lett.

      巻: 49 号: 5 ページ: 366-367

    • DOI

      10.1049/el.2012.4017

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficiency improvement of hybrid transducer-type ultrasonic motor using lubricant2013

    • 著者名/発表者名
      W. Qiu
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr.

      巻: 60 号: 4 ページ: 786-794

    • DOI

      10.1109/tuffc.2013.2627

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broad and flat Brillouin gain spectrum in optical fiber obtained by modulating driving current of laser diode2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, N. Hayashi, and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 号: 5R ページ: 58003-58003

    • DOI

      10.7567/jjap.52.058003

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential applicability of Brillouin scattering in partially chlorinated polymer optical fibers to high-precision temperature sensing2013

    • 著者名/発表者名
      K. Minakawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 号: 5 ページ: 52501-52501

    • DOI

      10.7567/apex.6.052501

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brillouin scattering signal in polymer optical fiber enhanced by exploiting pulsed pump with multimode-fiber-assisted coupling technique2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 雑誌名

      Opt. Lett.

      巻: 38 号: 9 ページ: 1467-1469

    • DOI

      10.1364/ol.38.001467

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of noncontact ultrasonic mixing of droplets2013

    • 著者名/発表者名
      R. Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 52

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brillouin gain spectrum dependences on temperature and strain in erbium-doped optical fibers with different erbium concentrations2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ding
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 102

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-speed measurement of refractive index using dielectric multilayer films deposited on optical fiber end2012

    • 著者名/発表者名
      K. S. Kim
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 51 号: 8R ページ: 80202-80202

    • DOI

      10.1143/jjap.51.080202

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Brillouin gain spectra in polymer optical fibers fabricated by different manufacturers at 1.32 and 1.55 μm2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 雑誌名

      IEEE Photon. Technol. Lett.

      巻: 24 号: 17 ページ: 1496-1498

    • DOI

      10.1109/lpt.2012.2206803

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependences of Brillouin frequency shift on strain and temperature in optical fibers doped with rare-earth ions2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 112 号: 4 ページ: 43109-43109

    • DOI

      10.1063/1.4747926

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brillouin gain spectrum dependence on large strain in perfluorinated graded-index polymer optical fiber2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 20 号: 19 ページ: 21101-21106

    • DOI

      10.1364/oe.20.021101

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple coupling method for enhancing Brillouin scattering signal in polymer optical fibres2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 雑誌名

      Electron. Lett.

      巻: 48 号: 20 ページ: 1300-1301

    • DOI

      10.1049/el.2012.2808

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低速走査光断層測定による低弾性定数材料の表面波測定2013

    • 著者名/発表者名
      加藤友佳子
    • 学会等名
      電子情報通信学会2012年度第10回超音波研究会(US)
    • 発表場所
      同志社大学室町キャンパス(京都府)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Large-strain sensing using Brillouin scattering in perfluorinated graded-index polymer optical fiber2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi
    • 学会等名
      21st International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2012)
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Brillouin gain spectrum characterization in POF fabricated by different manufacturers at 1.32 and 1.55 μm2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 学会等名
      21st International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2012)
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Simple coupling method for enhancing Brillouin scattering signal in perfluorinated graded-index polymer optical fiber2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 学会等名
      21st International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2012)
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Brillouin scattering in plastic optical fibers and its sensor applications2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 学会等名
      21st International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2012)
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental verification and modeling of high-efficiency operation in lubricated ultrasonic motors2012

    • 著者名/発表者名
      W. Qiu
    • 学会等名
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2012 (IUS 2012)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] High-speed measurement of refractive index using dielectric multilayer films deposited on optical fiber end2012

    • 著者名/発表者名
      K. S. Kim
    • 学会等名
      22nd International Conference on Optical Fibre Sensors (OFS-22)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Brillouin frequency shift dependences on temperature and strain in PMMA-based polymer optical fibers estimated by acoustic velocity measurement2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi
    • 学会等名
      22nd International Conference on Optical Fibre Sensors (OFS-22)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Dependences of Brillouin frequency shift on strain and temperature in optical fibers doped with rare-earth ions2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 学会等名
      22nd International Conference on Optical Fibre Sensors (OFS-22)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Brillouin scattering in plastic optical fibers: fundamental properties and sensing applications2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno
    • 学会等名
      2012 Photonics Global Conference (PGC 2012)
    • 発表場所
      Sentosa, Singapore
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 潤滑油の有無による超音波モータの性能比較2012

    • 著者名/発表者名
      邱惟
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 波長走査光断層測定による低弾性定数材料の表面波測定2012

    • 著者名/発表者名
      加藤友佳子
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ブリルアン測定によるポリマー光ファイバ中の音速推定 ~大歪依存性の検討~2012

    • 著者名/発表者名
      林寧生
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] エルビウム添加光ファイバ中のブリルアン利得スペクトル ~温度とエルビウム濃度に対する依存性~2012

    • 著者名/発表者名
      丁明杰
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 多層膜反射鏡ファブリペロ共振器による光ファイバハイドロフォン2012

    • 著者名/発表者名
      金景洙
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 超音波浮揚による微小液滴の非接触混合2012

    • 著者名/発表者名
      中村良平
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 超音波浮揚による液滴の非接触分注2012

    • 著者名/発表者名
      田中宏樹
    • 学会等名
      33rd Symposium on UltraSonic Electronics (USE 2012)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ポンプ・プローブ法を用いたシリカ系多モード光ファイバ中の誘導ブリルアン散乱の観測2012

    • 著者名/発表者名
      林寧生
    • 学会等名
      応用物理学会第50回光波センシング技術研究会(LST-50)
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 波長走査光断層測定による低弾性定数材料の表面波測定

    • 著者名/発表者名
      加藤友佳子
    • 学会等名
      日本音響学会平成24年度第4回 アコースティックイメージング研究会(AI)
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 超音波による液滴の非接触分注

    • 著者名/発表者名
      田中宏樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会2012年度第9回超音波研究会(US)講演論文集
    • 発表場所
      東京工業大学すずかけ台キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 精密工学研究所 中村研究室

    • URL

      http://www.nakamura.pi.titech.ac.jp/index-ja.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-11-27   更新日: 2019-07-29  

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