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2019 年度 実績報告書

散乱スペクトルの傾斜を用いたブリルアン光相関領域反射計の性能向上および実用化

研究課題

研究課題/領域番号 17J07226
研究機関東京工業大学

研究代表者

李 煕永  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
キーワード分布型光ファイバセンサ / ブリルアン散乱 / 歪ダイナミックレンジ / 偏波ビート長
研究実績の概要

本研究では、光ファイバ中で生じるブリルアン散乱の傾斜部分のある特定周波数でのパワー変化を抽出することで、長いファイバに沿った歪・温度・損失の分布を高速で測定する「傾斜利用ブリルアン光相関領域相関領域反射計(SA-BOCDR)」の性能向上に取り組んでいる。平成30年度まで、曲げ損失の影響の回避、偏波揺らぎの低減による安定性の向上、長距離での動作の実証など、実用化に向けた研究を行っていた。しかし、本システムの歪ダイナミックレンジが 0.2% 程度に制限されてしまうという大きな問題点が残っていた。また、従来のBOCDRで実証されていた偏波ビート長の分布測定が実証されていないことも課題であった。
そこで、平成31年度(令和元年度)は、(1) 歪ダイナミックレンジの拡大、および、(2) 偏波ビート長の分布測定の実証、の2点に注力して研究を推進した。以下、両者の詳細を述べる。(1) BOCDRでは、一般に、散乱スペクトルに相関領域法特有の雑音成分(富士山型ノイズと呼ばれる)を含み、これがSA-BOCDRにおける歪ダイナミックレンジの制限要因となってしまう。そこで、まず、散乱スペクトルの形状をさまざまな空間分解能に対して精緻に取得し比較検討を行った。この結果を元に、SA-BOCDRにおいては空間分解能と歪ダイナミックレンジがトレードオフの関係にあることを明らかにした。続けて、この関係を活用し、背景雑音の一部成分を歪に依存させることにより、歪ダイナミックレンジを従来の約3倍まで拡大することに成功した。空間分解能の要求が厳しくない用途での有用性が大幅に改善された。(2) 大容量通信の品質を保つため、偏波ビート長の分布測定は重要な役割を果たす。そこで、SA-BOCDRでもこれを実証するとともに、その際の独自のメリット(高速動作や歪・温度測定モードとの容易なスイッチングなど)を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 16件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] キプロス工科大学(キプロス)

    • 国名
      キプロス
    • 外国機関名
      キプロス工科大学
  • [雑誌論文] Observation of multimodal interference in millimeter-long polymer optical fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Hagiwara Sonoko、Matsutani Natsuki、Noda Kohei、Lee Heeyoung、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 16 ページ: 20190135

    • DOI

      https://doi.org/10.1587/elex.16.20190135

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Noise suppression technique for distributed Brillouin sensing with polymer optical fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Lee Heeyoung、Hayashi Neisei、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 ページ: 2097~2100

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/OL.44.002097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential of Discriminative Sensing of Strain and Temperature Using Perfluorinated Polymer FBG2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Ishikawa Ryo、Lee Heeyoung、Theodosiou Antreas、Kalli Kyriacos、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 19 ページ: 4458~4462

    • DOI

      https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2900464

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First demonstration of Brillouin optical correlation-domain reflectometry based on external modulation scheme2019

    • 著者名/発表者名
      Noda Kohei、Lee Heeyoung、Mizuno Yosuke、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: 068004

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1347-4065/ab0784

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Infrared thermometry for breakage detection of optical fibers embedded in structures2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Hagiwara Sonoko、Lee Heeyoung、Ochi Yutaka、Matsui Takahiro、Matsumoto Yukihiro、Tanaka Yosuke、Nakamura Hitoshi、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 ページ: 062007

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab1e92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-cost Brillouin optical correlation-domain reflectometry involving merely one fibre amplifier2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Y.、Han G.、Noda K.、Lee H.、Nakamura K.
    • 雑誌名

      Electronics Letters

      巻: 55 ページ: 754~756

    • DOI

      https://doi.org/10.1049/el.2019.0572

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trade-off relation between strain dynamic range and spatial resolution in slope-assisted Brillouin optical correlation-domain reflectometry2019

    • 著者名/発表者名
      Lee Heeyoung、Noda Kohei、Mizuno Yosuke、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 30 ページ: 075204

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab22ec

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Twist dependencies of strain and temperature sensitivities of perfluorinated graded-index polymer optical fiber Bragg gratings2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Ma Tianyi、Ishikawa Ryo、Lee Heeyoung、Theodosiou Antreas、Kalli Kyriacos、Nakamura Kentaro
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 ページ: 082007

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab3013

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Convolutional neural network for improving spatial resolution of BOCDR2020

    • 著者名/発表者名
      Jelah Nieva Caceres、野田康平、李ひよん、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2020年(令和2年)春季第67回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] プラスチック光ファイバ・ブラッグ・グレーティングの動作波長帯の劇的拡大2020

    • 著者名/発表者名
      元石直樹、野田康平、李ひよん、Antreas Theodosiou、Kyriacos Kalli、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2020年(令和2年)春季第67回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] 任意波形周波数変調に基づくBOCDR の空間分解能に対する考察2020

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李ひよん、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2020年(令和2年)春季第67回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] Brillouin optical correlation-domain reflectometry: current status and future perspectives2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, K. Noda, H. Lee, and K. Nakamura
    • 学会等名
      7th International Symposium on Sensor Science (I3S 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Distributed strain measurement using power-based Brillouin sensor with three folded dynamic range2019

    • 著者名/発表者名
      H. Lee, K. Noda, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      7th International Symposium on Sensor Science (I3S 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 外部変調方式を用いたブリルアンOCDR2019

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年度第1回光ファイバ応用技術研究会(OFT)
  • [学会発表] mmオーダのプラスチック光ファイバ中の多モード干渉の観測2019

    • 著者名/発表者名
      萩原園子、野田康平、松谷夏樹、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年度第1回光ファイバ応用技術研究会(OFT)
  • [学会発表] Twist effect on strain sensitivity of plastic fiber Bragg gratings2019

    • 著者名/発表者名
      馬天一、石川諒、李煕永、Antreas Theodosiou、Kyriacos Kalli、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年度第1回光ファイバ応用技術研究会(OFT)
  • [学会発表] Noise reduction in POF-based Brillouin sensing2019

    • 著者名/発表者名
      李煕永、野田康平、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年度第1回光ファイバ応用技術研究会(OFT)
  • [学会発表] 光ファイバを用いた分布型歪センサにおける新たな光周波数変調法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電気学会第31回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム(SEAD31)
  • [学会発表] Unveiling the potential of fused polymer optical fibers: emergence of magnetic field sensitivity2019

    • 著者名/発表者名
      T. Paixao, J. H. Belo, V. Amaral, H. Lee, Y. Mizuno, K. Nakamura, C. Marques, P. Andre, and P. Antunes
    • 学会等名
      4th International Conference on Applications of Optics and Photonics (AOP 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] チャープ変調法を用いたブリルアン光相関領域反射計の測定レンジ拡大2019

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      応用物理学会第63回光波センシング技術研究会(LST-63)
  • [学会発表] Brillouin optical correlation-domain reflectometry: state-of-the-art and future challenges2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, K. Noda, H. Lee, and K. Nakamura
    • 学会等名
      OSA Optical Sensors and Sensing Congress (SENSORS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光ファイバに沿った歪・温度分布のリアルタイム測定2019

    • 著者名/発表者名
      李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      国際光デーシンポジウム
  • [学会発表] Infrared-thermometer-based detection of optical fiber breakage in structure2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, S. Hagiwara, H. Lee, Y. Ochi, T. Matsui, Y. Matsumoto, Y. Tanaka, H. Nakamura, and K. Nakamura
    • 学会等名
      24th OptoElectronics and Communications Conference and International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise-suppressed distributed Brillouin sensing using plastic optical fibers2019

    • 著者名/発表者名
      H. Lee, Y. Mizuno, N. Hayashi, and K. Nakamura
    • 学会等名
      24th OptoElectronics and Communications Conference and International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] World’s fastest distributed Brillouin reflectometry2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, K. Noda, H. Lee, and K. Nakamura
    • 学会等名
      Light Conference 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Real-time distributed fiber sensing based on slope-assisted BOCDR2019

    • 著者名/発表者名
      H. Lee, K. Noda, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      18th International Conference on Optical Communications and Networks (ICOCN 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strain sensitivity of FBG inscribed in twisted plastic optical fiber2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, R. Ishikawa, H. Lee, A. Theodosiou, K. Kalli, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      11th International Conference on Information Optics and Photonics (CIOP 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fastest-ever distributed Brillouin sensing using glass and plastic optical fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, K. Noda, H. Lee, and K. Nakamura
    • 学会等名
      11th International Conference on Information Optics and Photonics (CIOP 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 傾斜利用ブリルアン光相関領域反射計による単一モード光ファイバ中の偏波ビート長の分布測定2019

    • 著者名/発表者名
      李煕永、野田康平、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2019年ソサイエティ大会
  • [学会発表] Mechanically induced cascaded long-period grating structure for reflectometric strain and temperature sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Avik Kumar Das、野田康平、李煕永、林寧生、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2019年(平成31年)秋季第80回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] 温度無制御型レーザを用いた安価なブリルアン光相関領域反射計の検討2019

    • 著者名/発表者名
      元石直樹、野田康平、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2019年(平成31年)秋季第80回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] ヘテロコア型光ファイバ中のモード間干渉の観測2019

    • 著者名/発表者名
      萩原園子、李煕永、林寧生、西山道子、渡辺一弘、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2019年(平成31年)秋季第80回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] チャープ変調BOCDRの提案2019

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李煕永、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      2019年(平成31年)秋季第80回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] Brillouin optical correlation-domain reflectometry using chirp-modulated optical frequency2019

    • 著者名/発表者名
      K. Noda, H. Lee, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Optical Sensors Conference (APOS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multimodal interference in hetero-core-fiber structure for strain and temperature sensing2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hagiwara, H. Lee, N. Hayashi, M. Nishiyama, K. Watanabe, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Optical Sensors Conference (APOS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-fold enhanced temperature sensitivity of FBG inscribed in twisted POF2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ma, R. Ishikawa, H. Lee, A. Theodosiou, K. Kalli, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      28th International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Intermodal interference in millimeter-long POFs for temperature sensing2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hagiwara, N. Matsutani, K. Noda, H. Lee, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      28th International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] POF-based spatially resolved temperature sensing with enhanced signal-to-noise ratio2019

    • 著者名/発表者名
      H. Lee, N. Hayashi, Y. Mizuno, and K. Nakamura
    • 学会等名
      28th International Conference on Plastic Optical Fibers (POF 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization and sensing applications of Brillouin scattering in plastic optical fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizuno, K. Noda, H. Lee, N. Hayashi, and K. Nakamura
    • 学会等名
      International Workshop on Photonic Fibres and Applications 2019 (IWPFA 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光周波数の任意波形変調に基づくBOCDRの提案2019

    • 著者名/発表者名
      野田康平、李ひよん、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      応用物理学会第64回光波センシング技術研究会(LST-64)
  • [学会発表] 傾斜利用BOCDRによる光ファイバ中の偏波ビート長の分布測定2019

    • 著者名/発表者名
      李ひよん、野田康平、水野洋輔、中村健太郎
    • 学会等名
      応用物理学会第64回光波センシング技術研究会(LST-65)
  • [備考] https://www.nakamura.pi.titech.ac.jp/hylee/

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公開日: 2021-01-27  

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