| 研究課題/領域番号 |
16K06389
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
和田 健司 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40240543)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 光ファイバーセンサー / 温度センサー / 半導体レーザー / ピコ秒光パルス / 相互相関計測 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，温度変化に伴って変動する光ファイバーの光学長を精密に測定することにより，高分解能な温度センサーの実現をめざしている．初年度は，中心波長1550 nmの利得変調した分布帰還型（DFB）レーザーと単一モード光ファイバーを接続した簡易な構造の温度センシングシステムを構築し，2 km長のハイトレル被覆光ファイバーを温度センサーとして用いた場合には1.6×10^-4 ℃の温度分解能が達成されることを確認した．
今年度は，本センサーシステムの温度分解能や応用上の特長について詳細に調べ，温度校正を行い，実験室内や恒温槽内の温度を実測した．まず，温度分解能については，本システムの原理が光パルスの線形相互相関測定にもとづくため，相関幅を短縮すべく光源の時間ジッターの抑制を検討した．最も簡易に達成するためには，多モード半導体レーザーを利用すればよいことを数値的に見積もり，各モードのパルス発振に現れる振幅ジッターは平均的な測定には影響を及ぼさないことを確認した．時間ジッターの抑制により，温度分解能が20 %程度向上することを実証した．次に応用上の特長として，温度センサーとして用いた光ファイバーと半導体レーザー光源の間を1 kmの光ファイバーで接続して同様の実験を行い，光源や測定装置から遠く離れた場所の温度センシングが高分解能に行えることを確認した．温度校正については，温度分解能0.02 ℃の白金抵抗温度計を用いて，光ファイバー長を温度に換算した．また，本センサーシステムを用いて，実験室の室温および恒温槽内の水温を長時間測定し，光ファイバー長に応じた温度分解能（10^-3～10^-4 ℃）で温度センシングできることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
光ファイバー温度センシングシステムの温度分解能の向上や応用上必要な温度校正および遠隔地での測定については，一定の成果が得られており，また，派生効果として，パルス光源の時間ジッターに対する新しい測定法を提案，実証した．これより，研究はおおむね順調に進展していると思われる．
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| 今後の研究の推進方策 |
光源を多モード半導体レーザーに変更し，温度分解能の向上を図った上で，液体窒素を入れたデュアー内，室温管理された工場内，池の底など適用個所を調査する観点から広い範囲で温度センシングの例を示す予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）実験および数値計算のデータ取得に時間を要し，論文執筆が年度をまたいだため，論文の英文校正料として見込んでいた予算が残った．
（使用計画）執筆論文の英文校正料として次年度に使用する．
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