安全・安心の為のファイバセンサフォトニクス-光ファイバ神経網技術の極限性能追求-

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16GS0202
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 保立 和夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60126159)
• 連携研究者: 山下 真司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40239968) ; 何 祖源 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (70322047) ; 岸 眞人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助授 (00150285)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 光ファイバ / 光ファイバセンサ / スマート材料・構造

研究概要

連続光波の相関を制御する独自技術により、光ファイバに沿う歪等の分布を測定する独自技術を提案・開発した。典型的な従来技術の性能を数桁凌ぐ、空間分解能1.6mmや測定速度1kHz を達成し、温度と歪の同時・分離計測等も実現した。本技術は、小型ジェット機に光ファイバ神経網を設置する共同研究に採用され、飛行時の動的・分布歪計測を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Optical time-domain measurement ofBrillouin dynamic grating spectrum in apolarization-maintaining fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song、W. Zou, Z, He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA OpticsLetters vol.34 ページ: 1381-1383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation-based distributed measurement ofdynamic grating spectrum generated instimulated Brillouin scattering in a polarizationmaintainingoptical fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He, K-Y. Song and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Letters vo.34 ページ: 1126-1128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long range andhigh resolution reflectometry by synthesis ofoptical coherence function at region beyond thecoherence length (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kashiwagi and K. Hotate
  • 雑誌名: IEICE Electronics Exp. vol.6 ページ: 497-503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarizationbeat length distribution measurement in singlemodeoptical fibers with Brillouin opticalcorrelation-domain reflectometry (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuno, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: Appl. Phys.Exp. vol.2 ページ: 046502 : 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-end-access high-speed distributed strainmeasurement with 13-mm spatial resolutionbased on Brillouin optical correlation-domainreflectometry (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuno, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. vol.21 ページ: 474-476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Completediscrimination of strain and temperature usingBrillouin frequency shift and birefringence in apolarization-maintaining fiber (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Express vol.17 ページ: 1248-1255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brillouin opticalcorrelation domain analysis in linearconfiguration (2008)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. vol.20 ページ: 2150-2152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation ofstrain- and temperature- dependences ofBrillouin frequency shifts in GeO_2-dopedoptical fibers (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: J. of Lightwave Technol vol.26 ページ: 1854-1861
  • 査読あり
• [雑誌論文] Range-enlargement of simplified Brillouinoptical correlation domain analysis based on atemporal gating scheme (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate, H. Arai and K.-Y. Song
  • 雑誌名: SICE J. of Control,Meas., and System Integration v ol.1 ページ: 271-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposal of Brillouin optical correlationdomainreflectometry (BOCDR) (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuno, W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Express vol.16 ページ: 12148-12153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distributedstrain sensor based on dynamic grating inpolarization-maintaining erbium-doped fiber (2008)
  • 著者名/発表者名: X. Fan, Z. He, and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt. Lett. vol.33 ページ: 1647-1649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acoustic modalanalysis and control in w-shaped triple-layeroptical fibers with highly-germanium-dopedcore and F-doped inner cladding (2008)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt.Exp. vol.16 ページ: 10006-10017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposal andexperimental verification of Bragg wavelengthdistribution measurement within a long-lengthFBG by synthesis of optical coherencefunction (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate and K. Kajiwara
  • 雑誌名: OSA Opt. Exp. vol.16 ページ: 7881-7887
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-optical dynamic grating generation basedon Brillouin scattering in Polarizationmaintainingfiber (2008)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Lett. vol.33 ページ: 926-938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gain-assisted superluminal propagation intellurite glass fiber based on stimulatedBrillouin scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, K.S. Abedin, and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Express vol.16 ページ: 225-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distributed fiberstrain sensor at 1 kHz sampling rate based onBrillouin optical correlation domain analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. vol.19 ページ: 1928-1930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of Brillouin frequency shift inoptical fibers on draw-induced residual elasticand inelastic strains (2007)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He, A. D. Yablon and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol Lett. vol.19 ページ: 1389-1391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects ofintensity modulation of light source onBrillouin optical correlation domain analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: J.of Lightwave Technol vol.25 ページ: 1238-1246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulated Brillouin scattering and its dependenceson strain and temperature in a high-deltaoptical fiber with F-doped depressed innercladding (2007)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He, M. Kishi and K. Hotate
  • 雑誌名: Opt. Lett. vol.32, ページ: 600-602
• [雑誌論文] 25 GHz bandwidthBrillouin slow light in optical fibers (2007)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt.Lett. vol.32 ページ: 217-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization ofchannel-spacing-tunable multiwavelength fiberlaser by tuning chirp rate of strongly chirpedsampled fiber Bragg gratings (2007)
  • 著者名/発表者名: K. T. Dinh and S. Yamashita
  • 雑誌名: Jpn J. of Appl.Phys Part 1, vol.46 ページ: 3448-3451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressionof signal fluctuation in Brillouin opticalcorrelation domain analysis system usingpolarization diversity scheme (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate, K. Abe and K.-Y. Song
  • 雑誌名: IEEE Photon.Technol. Lett. vol.18 ページ: 2653-2655
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fiber Sensor Technology Today (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 雑誌名: Jpn. J. of Appl. Physics, special Issue forMicrooptics vol.45 ページ: 6616-6625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Twodimensionalfinite-element modal analysis ofBrillouin gain spectra in optical fibers (2006)
  • 著者名/発表者名: W. Zou, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEEPhoton. Technol. Let. vol.18 ページ: 2487-2489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distributedstrain measurement with millimeter-orderspatial resolution based on Brillouin opticalcorrelation domain analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt. Lett. vol.31 ページ: 2526-2528
  • 査読あり
• [雑誌論文] "High spatial resolution fiberopticdistributed lateral-stress sensing bystepwise frequency modulation of a superstructure grating distributed Bragg reflectorlaser diode (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate, K. Makino, Z. He, M. Ishikawa and Y. Yoshikuni
  • 雑誌名: IEEE J. of Lightwave Technol vol.24 ページ: 2733-2740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of opticalcoherence function and its applications indistributed and multiplexed optical sensing (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate and Z. He
  • 雑誌名: IEEE J. of Lightwave Technol vol.24 ページ: 2541-2557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficientBurillouin slow and fast light using As2Se3chalcogenide fiber (2006)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, K.-S. Abedin, K. Hotate, M.-G. Herraez and L. Thevenaz
  • 雑誌名: OSA Optics Express vol.14 ページ: 5860-5865
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimizationof Brillouin optical correlation domainanalysis system based on intensity modulationscheme (2006)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt. Ex vol.14 ページ: 4256-4263
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide and fastwavelength-tunable mode-locked fiber laserbased on dispersion tuning (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita and M. Asano
  • 雑誌名: OSA Opt. Exp vol.14 ページ: 9299-9306
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed high-reflectance-resolution reflectometryby synthesis of optical coherencefunction (2006)
  • 著者名/発表者名: Z. He, T. Tomizawa, and K. Hotate
  • 雑誌名: IEICE Electron. Exp vol.3 ページ: 122-128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlargement ofmeasurement range in a correlation-basedBrillouin sensing system using double lock-inamplifiers and a single-sideband modulator (2006)
  • 著者名/発表者名: K.-Y. Song and K. Hotate
  • 雑誌名: IEEE Photon.Technol. Lett. vol.18 ページ: 499-501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel strainandtemperature-sensing mechanism based ondynamic grating in polarization-maintainingerbium-doped fiber (2006)
  • 著者名/発表者名: X. Fan, Z. He, and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt. Exp vol.14 ページ: 556-561
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bandwidth-adjustable dynamic grating inErbium-doped fiber by synthesis of opticalcoherence function (2005)
  • 著者名/発表者名: X. Fan, Z. He, Y. Mizuno and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Opt. Exp vol.13 ページ: 5756-5761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fiber-opticdistributed strain sensing system by Brillouinoptical correlation domain analysis with asimple and accurate time-division pump-probegeneration scheme (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate and T. Yamauchi
  • 雑誌名: Japanes J. of Appl. Phys vol.44 ページ: L1030-L1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expansionof spatial measurement range by use of verniereffect in multiplexed fibre Bragg grating strainsensor with synthesis of optical coherencefunction (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Enyama, Z. He, and K. Hotate
  • 雑誌名: Meas. Sci. and Technol vol.16 ページ: 977-983
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel distributedfiber-optic strain sensor by localizingdynamic grating in polarization maintainingErbium-doped fiber : Proposal and theoreticalanalysis (2005)
  • 著者名/発表者名: X. Fan, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: Jpn. J. of Appl. Physics vol.44 ページ: 1101-1106
  • 査読あり
• [雑誌論文] MultiwavelengthEr-doped fiber ring laser incorporating highlynonlinear fiber (2005)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita and Y. Inoue
  • 雑誌名: Jpn. J. of Appl. Phys vol.44 ページ: L1080-L1081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elongation ofmeasurement range by successively shiftingmeasurement window in a high spatialresolution reflectometry for optical subscribernetworks by synthesis of optical coherencefunction (2004)
  • 著者名/発表者名: M. Kashiwagi and K. Hotate
  • 雑誌名: Meas. Sci. and Tec 15 ページ: 1512-1518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency-shifted multiwavelength FBG lasersensor (2004)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, T. Baba and K. Kashiwagi
  • 雑誌名: Jpn. J. of Appl.Physics vol.43 ページ: 8322-8324
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-reflectance-resolution opticalreflectometry by synthesis of optical coherencefunction (2004)
  • 著者名/発表者名: Z. He, S.Yoshiyama , M, Enyama and K. Hotate
  • 雑誌名: Jpn. J. of Appl. Physics vol.44 ページ: L117 - L119
  • 査読あり
• [雑誌論文] FBG laser sensorwith intracavity dispersive fiber based on modelockingfrequency interrogation (2004)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita and A. Inaba
  • 雑誌名: Meas. Sci.and Technol vol 15, ページ: 1536-1538
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurementrange enlargement in Brillouin opticalcorrelation-domain reflectometry based ontemporal gating scheme
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuno, Z. He and K. Hotate
  • 雑誌名: OSA Optics Letters vol17 ページ: 9040-9046
  • 査読あり
• [学会発表] Fiber-Optic NerveSystems for Safety and Security (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate and Z. He
  • 学会等名: 4thOptoelectronics and Communications Conf.,Hong Kong
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20090713-17
• [学会発表] Fiber Optic Nerve Systems forSafety and Security (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: SPIE Defense, Seccurity,and Sensing
  • 発表場所: Orland
  • 年月日: 2009-04-15
• [学会発表] Fiber optic nerve systems formaterials and structures that can feel pain (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: 21stIEEE Intern. Conf. on Micro Electro MechanicalSystems (MEMS 2008)
  • 発表場所: Tucson
  • 年月日: 20080115-18
• [学会発表] Dynamic Grating inOptical Fiber : Synthesis and SensingApplications (2008)
  • 著者名/発表者名: Z. He and K. Hotate
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Optical FiberSensors Conference (APOS-2008)
  • 発表場所: Chengdu,China
  • 年月日: 2008-11-08
• [学会発表] Fiber Optic Nerve Systems forSmart Materials and Smart Structures (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hotatee
  • 学会等名: IEEETopical Meeting on Microwave Photonics(NWP2008)
  • 発表場所: Gold Coast
  • 年月日: 2008-10-03
• [学会発表] Distributed optical fiber sensorsand their applications (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: 19th Intern. Conf. onOptical Fiber Sensors (OFS-19)
  • 発表場所: Tutorialworkshops
  • 年月日: 2008-04-08
• [学会発表] Fiber Optic Nerve Systems formaterials and structures that can feel pain (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: SMSST07
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20070721-22
• [学会発表] Fiber-Optic nerve systems formaterials and structures that can feel pain (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: World Forum on Smart Materials and SmartStructures Technol. (SMSST2007)
  • 発表場所: Chonching
  • 年月日: 20070522-24
• [学会発表] Fiber optic nerve systems formaterials that can feel pain (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: The EuropeanConference on Lasers and Electro-Optics andthe XIth European Quantum ElectronicsConference (CLEO/Europe-IQEC 2007)
  • 発表場所: Munich, CH1-3
  • 年月日: 20070116-20
• [学会発表] Fiber-optic nerve systems for nondestructivediagnosis of structures and materials (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: Tenth Intern. Symp. on Contem- poraryPhotonics Technology (CPT 2007)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20070110-12
• [学会発表] Applications andtechnical progress of fiber optic gyros inJapan (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Ohno, A. Kurokawa, T. Kumagai, S. Nakamura and K. Hotate
  • 学会等名: 18th Intern. Conf. on Optical FiberSensors (OFS-18)
  • 発表場所: Cancun, MA4
  • 年月日: 20061023-27
• [学会発表] Unification of input and outputends in polarization-maintaining optical fiberstress sensor by synthesis of optical coherencefunction (2005)
  • 著者名/発表者名: Z. He, S. Horie, K. Hotate, M. Ishikawa, and Y. Yoshikuni
  • 学会等名: SPIE 6049, Intern. Symp. on Opto-mechatronic Tech- nologies (ISOT 2005)
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 20051200
• [学会発表] Photonic sensing (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: 11th MicroopticsConference (MOC' 05), TW2
  • 発表場所: Tokyo Dec
  • 年月日: 20051100
• [学会発表] Distributed photonicsensing with synthesized optical coherencefunction (2005)
  • 著者名/発表者名: Z. He and K. Hotate
  • 学会等名: SPIE 5952, Intern. Congress onOptics and Optoelectronics
  • 発表場所: Warsaw, Aug.
  • 年月日: 20050900
• [学会発表] Distributed and multiplexed fiberoptic sensors and their applications to smartstructures and smart materials (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: the 2005Optical Amplifiers and Their ApplicationsMeeting
  • 発表場所: Budapest, TuA4
  • 年月日: 20050800
• [学会発表] Materials that feel pain - distributed strain sensing by optical fibers embeddedin structures and materials (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: IEEE/ LEOS Intern.Conf. on Optical MEMs and Their Applications
  • 発表場所: Oul, PLE2
  • 年月日: 20050800
• [学会発表] Multi wavelegnthfiber laser using channel spacing-tunablesampled fiber bragg grating (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Yokooji and S. Yamashita
  • 学会等名: Optical Electronicsand Communications Conf. (OECC'2005)
  • 発表場所: no.8D1-2
  • 年月日: 20050700
• [学会発表] Correlation-based continuouswavetechnique for optical fiber distributedstrain measurement using Brillouin scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: 17th Intern. Conf. on Optical FiberSensors (OFS-17)
  • 発表場所: Bruges, Tu-1
  • 年月日: 20050500
• [学会発表] Fiber optic nerve systems withoptical correlation domain technique for smartstructures and smart materials (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: NorthAmerican Euro-Pacific Workshop on SensingIssue in Civil Structual Health Monitoring
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 20041100
• [学会発表] Application ofSynthesized Coherence Function to DistributedOptical Sensing (2004)
  • 著者名/発表者名: Z. He and K. Hotate
  • 学会等名: SPIE 5623, APOC 2004Conference
  • 発表場所: Beijing
  • 年月日: 20041100
• [学会発表] e : Dynamic andrandom-access strain measurement by fiberBragg gratings with synthesis of opticalcoherence function (2004)
  • 著者名/発表者名: M. Enyama and K. Hotate
  • 学会等名: SPIE 5589, Optics East2004
  • 発表場所: Philadelphia
  • 年月日: 20041000
• [学会発表] Correlation-based continuous wavetechnique for fiber Brillouin distribu- tion strainsensing with a high spatial resolution (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: SPIE5604, Optics East 2004
  • 発表場所: Philadelphia
  • 年月日: 20041000
• [学会発表] Trend and prospects for opticaldistributed sensing -Fiber-optic nerve systemsfor smart materials and smart-structures - (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Hotate
  • 学会等名: Second European Workshop on Optical FiberSensors
  • 発表場所: Santander
  • 年月日: 20040600
• [図書] 光ファイバセンサ網の光測定「次世代センサハンドブック ; I編 基礎9章光ファイバセンサ9.6次世代光ファイバセンサ技術9.6.1分布型センシング,( 藍 光郎) (2008)
  • 著者名/発表者名: 保立和夫
  • 総ページ数: 371-380
  • 出版者: 培風館
• [備考] 東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 保立・山下・何研究室 ホームページ
  • URL: http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学電気系グローバルCOE「セキュアライフ・エレクトロニクス」ホームページ中の「ウェブマート」
  • URL: http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/gcoe/webmart/index.shtml
• [産業財産権] 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法(保立和夫) (2008)
  • 発明者名: 大石和司, 保立和夫, 鎗孝志, 石岡昌人, 熊谷芳
  • 権利者名: 三菱重工業株式会社, 横河電機株式会社
  • 産業財産権番号: 特願2008-039960,
  • 出願年月日: 2008-02-12
• [産業財産権] 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法(東京大学)(海外特許申請中) (2008)
  • 発明者名: 保立和夫, 宋 光容
  • 産業財産権番号: 特願 2005-348482,登録 ; 4100574
  • 出願年月日: 2008-03-28
• [産業財産権] 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 (2007)
  • 発明者名: 保立和夫, 何 祖源, 水野洋輔
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権番号: 特願 2007-316440
  • 出願年月日: 2007-12-06
• [産業財産権] 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 (2006)
  • 発明者名: 保立和夫, 宋光容, 何祖源
  • 権利者名: 東京大学(海外特許申請中)
  • 産業財産権番号: 特願 2006-019705
  • 出願年月日: 2006-01-27