| 研究課題/領域番号 |
19K04410
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
増田 浩次 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (60583127)
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| 研究分担者 |
長瀬 亮 千葉工業大学, 工学部, 教授 (40570685)
北村 心 島根大学, 学術研究院理工学系, 助教 (60549179)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 光増幅 / 帰還回路 / 光計測 |
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| 研究実績の概要 |
光増幅帰還型光検出器（OAFD）の主要構成要素である光増幅帰還回路（OAFC）の入出力特性等に関する実験及び理論検討を行った。利得媒質がエルビウム添加ファイバ（EDF）の場合について、OAFC性能評価を行った。主に、実験検討を行ったが、OAFCのパラメータ（EDF利得及びファイバリングの周回損失、狭帯域光フィルタ（OBPF）の中心波長など）依存性の実験評価により、極めて高い光パワー分解能改善度（S）が得られることを確認した。前記ファイバリング内に単一偏波デバイスである偏波ビームスプリッタ（PBS）を設置しないシンプルな場合（構成A）について、前記OAFCパラメータの最適化により、改善度Sとして、最大値418を達成した。この場合のOBPF中心波長は1553nm、周回損失は約7.5dBであった。また、周回損失を適宜設定することにより、改善度Sとして、約150～400の値が得られることを実験確認した。さらに、OBPF中心波長が1548nm～1568nmの場合において、約300以上の改善度Sが得られることを実験確認した。また、前記ファイバリング内にPBSを設置した場合（構成B）の実験検討により、改善度Sが、約1.5～2倍向上することを確認した。OAFCの最適動作点に関し、利得媒質であるEDFの周囲温度に大きく依存することを明らかにした。
また、前記構成Aについて、数値計算プログラムを構築し、OAFC入出力特性および改善度Sを数値シミュレーションにより評価した。OBPF中心波長および周回損失依存性のシミュレーションにより、依存性の傾向について、実験値と計算値の一致を確認できた。今後の課題は，この数値計算シミュレーション技術の改善である。また，応用技術検討として，光ファイバによる水溶液濃度センシングに関する研究を推進し，特性明確化に寄与する実験結果が得らえた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の1年目の予定における光増幅帰還回路OAFCの入出力特性の明確化及び設計技術の確立に関し、量的な面及び質的な面ともに、十分な進捗と成果が得られた。国際会議（OECC2019、査読あり）を含む10件の研究会報告・学会発表を達成している。特に、OAFCの主要な性能である改善度Sについて、予想以上の高い値（最大値418）を達成している。従来技術の数倍程度であっても十分な改善量といえるところ、数100倍という極めて高い改善量が達成できたことになる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の予定通り、引き続き、主に、光増幅帰還回路OAFCの入出力特性の明確化及び設計技術の確立を行う。また、水溶液の濃度を推定などの、応用技術に関する検討を行う。具体的には、前記の1年目の検討で明らかになった課題に加え、以下の検討を実施する。すなわち、利得媒質がLDの場合について、実験及び理論検討を行う。また、OAFDの帯域・波長特性及び総合性能評価及び応用技術検討を行う。利得媒質がLD、光帰還経路がリング共振器型の場合について、実験及び理論検討を行う。LDとしては、半導体光増幅器（SOA）を用いる。利得媒質がLDの場合の理論検討では、本提案方法に関するLD動作のモデリングを行い、シミュレータを構築する。そのシミュレータを用いた数値解析を行い、EDFを用いた場合との類似点と相違点、さらに優劣を明らかにする。LDとして、分布帰還型（DFB）LDを用いた場合の特性の明確化を行う。③帯域特性及び出力波長特性の明確化を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）当初予定していた実験及び学会発表を、年度内に実施することが困難になったため、次年度に支出することとした。
（使用計画）実験部品購入及び学会発表関連費用として支出する予定である。
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