光波コヒーレンス関数の合成・掃引法の特性向上とその分布型センシングへの応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455166
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 保立 和夫 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60126159)
• キーワード: リフレクトメトリー / コヒーレンス関数 / 光周波数掃引 / コヒーレント光センシング / 光ネットワーク診断 / 分布型光センシング

研究概要

申請者は、半導体レーザの直接周波数変調特性を利用して「光波コヒーレンス関数」を合成する手法を発明した。さらにこのコヒーレンス関数が干渉計中の参照光の位相変調により掃引できることも見いだし、この原理を利用したリフレクトメトリー、p-OCDR(phase-modulating Optical Coherence Domain Reflectometry by Synthesis of Coherence Function)法を提案して研究を進めてきた。従来のOCDR方ではコヒーレンス関数の合成および掃引をすべて半導体レーザの周波数変調で行っていたのに対して、本手法では半導体レーザの周波数変調でコヒーレンス関数の合成を行い、その掃引は位相変調により行うため、光源への負担を大幅に軽減でき高性能を実現できる。
本年度は、まずp-OCDR法の原理を偏波維持光ファイバの偏波モード間結合に適用することにより、分布型光ファイバセンサを構成し、光ファイバへの圧力分布を測定するセンシングシステムを構成して、その特性向上を果たした。空間分解能として9m、測定範囲として約1kmが達成された。さらに、p-OCDR法により、将来のFiber to the Home(FTTH)の実現に対応して、光ファイバネットワーク上約10km遠方の端末光デバイス周辺の反射光分布を、空間分解能数cmで測定することを目指した新しい光リフレクトメトリシステムを提案した。本システムでは、時間パルスにより数10mの測定範囲を設定し、その中をp-OCDR法により高い空間分解能で測定する。基礎実験系を構成して、5km先での反射光分布を空間分解能6cmで測定することに成功した。
以上のように、2年間にわたる本研究において、目的を達成し得たと考えている。

研究成果

• [文献書誌] 保立和夫: "光ファイバセンシング技術の動向" 電子情報通信学会誌. 79(8). 808-813 (1996)
• [文献書誌] T.Okugawa and K.Hotate: "Synthesis of Arbitrary shapes of optical coherence function using phase modulation" IEEE Photonics Technology Letters. 8(12). 1710-1712 (1996)
• [文献書誌] T.Saida and K.Hotate: "Distributed fiber-optic stress sensor by synthesis of the optical coherence function" IEEE Photonics Technology Letters. 9(4). (1997)
• [文献書誌] T.Saida and K.Hotate: "Methods to improve dynamic range and sensitivity in phase-modulating optical coherence domain reflectometry" International Conference on Optical Fiber Sensors,OFS-11. Thl-4 (1996)
• [文献書誌] K.Hotate: "Fiber sensor technology today" Conference on Laseres and Electro-optics,CLEO/QELS′96. JThB2 (1996)
• [文献書誌] T.Saida and K.Hotate: "High spatial resolution reflectometry by synthesis of optical coherence function for measurering reflectivity distribution at a long distance" Conference on Lasers and Electro-optics,CLEO′97. (1997)