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2016 年度 実績報告書

痛みの分る材料・構造の為の光相関領域法による光ファイバ神経網技術の学術基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 25220907
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(工学部), 教授 (60126159)

研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2017-03-31
キーワード計測システム / 光ファイバセンサ / スマート材料・構造 / 分布型センシング / 防災危機・管理技術
研究実績の概要

「温度と歪の高精度・同時・分布計測での極限性能の実現」では、ブリルアンゲイン(BGS)とブリルアンダイナミックグレーティング(BDG)のスペクトラムを同時分布測定する独自技術に関し、BDG生成光と反射読み出し光間の光路差による反射スペクトラムの劣化を実験と理論で精査し、光路差限界を明示した。
「BOCDR法の総合機能の実現」では、通常の方法で取得したBGS形状に対して計算処理を施すだけで、2回のBGS測定を必要とする「位相変調法」と同等の背景光雑音低減効果が得られることを理論と実験で示した。電気スペアナを必要としない光周波数掃引方式BOCDR系も稼働させた。背景光雑音低減用の「光強度変調法」と「位相変調法」、測定レンジ延伸用の「テンポラルゲート法」と「ダブルモジュレーション法」を含む総合システムも稼働させ、短い歪部分の測定に関して最高となる全測定長・分解能比52,200を達成した。
「長尺FBG歪センシングシステムの機能進化」では、光源周波数変調に単側波帯変調器を導入して変調波形の改善を図り、光位相変調で相関ピーク位置を掃引する独自技術の性能向上を進展させた。
「BOCDA法によるPLC光集積回路の評価技術」では、PLCとファイバ接続部においてポンプ/プローブ光の入射方向入れ替えにより測定結果に不一致が生じる現象について、数値解析と実験による検討を進めた。
「S-BOCDA法による温度と歪の分離・分布測定システム」では、LDの直接周波数変調のための電流波形の補償法として考案した時間領域波形成形法により目標周波数との誤差を波形振幅の数千分の1に抑え、さらにBDGスペクトラムの測定にも成功した。
「痛みの分る材料・構造の実証研究」では、複数の実用化プロジェクト費も得て、BOCDAの試作機につづきBOCDRの試作機も実現し、航空機、インフラ、プラント等への適用研究を進展させた。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Theoretical evaluation of Brillouin dynamic grating length localized by optical correlation domain technique through reflection spectrum simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Rodrigo Kendy Yamashita, M. Kishi, and K. Hotate
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10(4) ページ: 042501-1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.10.042501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 特集「光音響技術の最新動向」ブリルアン散乱による高空間分解能 光ファイバ分布型歪・温度センシング2017

    • 著者名/発表者名
      保立和夫
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 128(3) ページ: 20-25

  • [雑誌論文] 偏波ダイバーシティ技術と時間ゲート法を用いたブリルアン光相関領域反射計測法による距離21 km での歪み分布測定(Beyond 21 km distributed strain measurement with Brillouin optical correlation domain reflectometry using polarization diversity method and temporal gating scheme)2017

    • 著者名/発表者名
      古川 靖, 手塚信一郎, 塚本正樹, 松浦 聡, 岸 眞人, 保立和夫
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A (基礎・材料・共通部門)

      巻: 137(1) ページ: 52-57

    • DOI

      10.1541/ieejfms.137.52

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral control of a dispersion-tuned wavelength-swept laser2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takubo and S. Yamashita
    • 雑誌名

      Electronics Letters

      巻: 53(2) ページ: 98 - 100

    • DOI

      10.1049/el.2016.3582

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applications of Brillouin dynamic grating to distributed fiber sensors2016

    • 著者名/発表者名
      K. Y. Song, K. Hotate, W. Zou, and Z. He
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Jour. of Lightwave Technology

      巻: PP(99) ページ: 1-13

    • DOI

      10.1109/JLT.2016.2617313

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization of a dispersion-tuned wavelength-swept fiber laser for optical coherence tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takubo, T. Shirahata, and S. Yamashita
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 55(27) ページ: 7749-7755

    • DOI

      10.1364/AO.55.007749

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brillouin optical correlation domain reflectometry with lock-in detection scheme2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yao, M. Kishi, and K. Hotate
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9(7) ページ: 072501-1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.9.072501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Enlargement of measurement function in Brillouin optical correlation domain reflectometry with combining four performance Improvement Schemes2017

    • 著者名/発表者名
      R. Shimizu, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Optical Fiber Sensors (OFS-25)
    • 発表場所
      Jeju (Korea)
    • 年月日
      2017-04-24 – 2017-04-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of widening frequency modulation amplitude over 5.4GHz in Brillouin optical correlation domain reflectometry(ブリルアン光相関領域リフレクトメトリにおける5.4GHz を超える周波数変調振幅に関するシミュレーション)2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Yao, M. Kishi, K. Hotate
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] 光相関領域法によるブリルアンダイナミックグレーティングスペクトラムの分布測定におけるポンプ・リード間光路長差の影響(Effect of optical path length difference between pump and read in distributed measurement of Brillouin dynamic grating spectrum by optical correlation domein technique)2017

    • 著者名/発表者名
      笹井健生, 岸 眞人, 保立和夫
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] BOCDAにおける測定の高速化に関する研究(Research on high-speed measurement in BOCDA)2017

    • 著者名/発表者名
      河野裕太, 岸 眞人, 保立和夫
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] ブリルアン光相関領域リフレクトメトリにおける性能向上手法の融合による測定機能の拡大(Enlargement of measurement function in Brillouin optical correlation domain reflectometry with combining improvement schmes)2017

    • 著者名/発表者名
      清水 龍, 岸 眞人, 保立和夫
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] Fiber optic nerve systems based on Brillouin scattering for structural health monitoring2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hotate
    • 学会等名
      Photonics Conference 2016
    • 発表場所
      Pyeongchang (Korea)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 測定レンジを延伸したBOCDAによる多点の高速ランダムアクセス(High-speed random accessibility for multiple points by range-elongated BOCDA)2016

    • 著者名/発表者名
      河野裕太, 岸 眞人, 保立和夫
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
  • [学会発表] ポンプ光周波数掃引法を用いたブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(Brillouin optical correlation domain reflectometry with pump light frequency sweeping scheme)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yao, M. Kishi, K. Hotate
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Fiber optic nerve systems for structural health monitoring with Brillouin optical correlation domain techniques2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hotate
    • 学会等名
      OSA Advanced Photonics Congress 2016, Specialty Optical Fibers (SOF)
    • 発表場所
      Vancouver(Canada)
    • 年月日
      2016-07-18 – 2016-07-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポンプ・プローブ・リード光時分割発生方式ブリルアン光相関領域解析法による温度と歪の分離測定の精度向上(Accuracy improvement in discriminative measurement of temperature and strain by Brillouin optical correlation domain analysis with time-division pump-probe-read generation scheme)2016

    • 著者名/発表者名
      白倉勇紀, 岸 眞人, 保立和夫
    • 学会等名
      応用物理学会第57回光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-06-14 – 2016-06-15
  • [学会発表] 構造物のヘルスモニタリングの為の光ファイバ神経網技術 -原理、機能、応用-(Fiber optic nerve systems for structural health monitoring - Principles, Functions, and Applications -)2016

    • 著者名/発表者名
      保立和夫
    • 学会等名
      応用物理学会第57回光波センシング技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-06-14 – 2016-06-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of spatial resolution in distributed measurement of Brillouin dynamic grating spectrum by optical correlation domain analysis2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sasai, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2016)
    • 発表場所
      San Jose (USA)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance improvement in high-speed random accessibility of Brillouin optical correlation domain analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kohno, M. Kishi, and K. Hotate
    • 学会等名
      Sixth European Workshop on Optical Fibre Sensors (EWOFS 2016)
    • 発表場所
      Limerick (Ireland)
    • 年月日
      2016-05-31 – 2016-06-03
    • 国際学会
  • [備考] 東京大学 保立研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2018-01-16  

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