| 研究課題/領域番号 |
24560462
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
水波 徹 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00174029)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 光ファイバ / 回折格子 / 光ファイバセンサ / 長周期グレーティング / 水銀ランプ |
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| 研究概要 |
本研究は、水銀ランプ等のインコヒーレント光源を用いて光ファイバに周期的な屈折率変化を書き込み、従来のように高価なレーザを用いることなく光ファイバデバイスを作成することを目的とし、これを用いて各種光ファイバセンサおよびモード多重光通信へ応用する。本年度は低圧水銀ランプによる光ファイバへの長周期グレーティング（LPG)の書き込みを行ない、より実用性の高い照射条件を明らかにすること、特に照射時間の短縮を目的として実験を行った。
最初にファイバに近接させて露光するために適したランプの比較を行った。254nmの干渉フィルタをもつフォトダイオードを用いて管壁における相対強度を評価し３種のランプのうち１種を選定した。また460μmの周期をもつニッケル製のマスクを用いてLPGの製作を行った。グレーティング長は従来の20mmに代えて30mmとした。その結果、異なるクラッドモードと結合する３つのピークが現れた。最大反射率はピーク3で得られ19dBと1dBほど高くなった。照射時間が３時間のときは各ピークとも20%ほど成長が早くなった。
また長周期ファイバグレーティングのセンサへの応用の研究として、面発光レーザを用いることを提案し実験を行った。面発光レーザは単一縦モードで発振するためスペクトル幅が狭く電流を変化させれば発振波長が変化し、波長読み出しに応用できる。実験は短周期のファイバブラッググレーティング（FBG)で行い、温度のセンシングが可能であることを示した。
さらに、水銀ランプの光ファイバデバイスへの応用として、第二高調波発生の高効率化の研究を行った。熱ポーリングにより二次非線形性を持たせた光ファイバにレーザ光を入射すれば第二高調波が発生する。その際、レーザを照射し疑似位相整合を行えば高効率になることが知られているが、従来のKrFエキシマレーザに代えて水銀ランプを用いる実験を行った。
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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
水銀ランプ照射法による長周期グレーティングの製作に関しては、従来不明であった水銀ランプの選定方針を明らかにし、３種のランプのうち１種を選定した。また照射時間の短縮はグレーティング長の増大が効果的であることを明らかにすることができた。
また、短周期のファイバグレーティング（FBG)を用いたセンサの実験を行い、従来の光スペクトラムアナライザとハロゲンランプの代わり面発光レーザを用いて波長読み出しができることを示し、低コストで取扱いの容易な面発光レーザでもセンシングができることを示した。
さらに、熱ポーリングした光ファイバの疑似位相整合を従来のエキシマレーザに代えて低圧水銀ランプを使用できることを示し、ほぼ同等の効果が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、長周期グレーティング（LPG)の温度センサおよび歪みセンサとしての特性を明らかにし、高感度センサを低圧水銀ランプにより製作する研究を行う。LPGのセンシング特性は複雑であるが、格子間隔が200μｍ前後で感度が特に高くなることが知られている。水銀ランプ法でもそのようなLPGを短い照射時間で形成できる条件を明らかにする実験を行う。温度センサのほか、歪みセンサや振動センサの実験を行ない、多点化・多重化を行う。またシミュレーションによりこれらの特性を再現する数値実験を行う。
またセンシングのための光源として面発光レーザを用いた実験を行い、ハロゲンランプとスペクトラムアナライザを用いる従来法や、DFBレーザなどとも比較して実験を行う。現在短周期グレーティング（FBG)に面発光レーザを使用しているが、LPGでも応用可能であることを実証する。
また光ファイバの種類を増やして、マルチモードおよび少数モードのファイバでLPGを製作し、モード変換の実験を行う。これはモード多重光通信への応用を目指している。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
25,520円の余りが生じたが、新年度に光ファイバ購入のための消耗品費に使用する。
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