| 研究課題/領域番号 |
25820333
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
斎藤 全 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (80431328)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ゼロ光弾性ガラス / 光ファイバ型電流センサ |
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| 研究実績の概要 |
本来，等方的な屈折率分布を持つガラスに複屈折が発生すると，光学ガラスの偏光特性に影響が生じる。ガラスに加わる応力に起因した複屈折は，光弾性定数（Photoelastic constant: PEC）と比例し，PECが特に小さいガラスは，光ファイバ型電流センサ用の母材ガラスとして利用されている。同センサでは，電流周囲を取り巻く磁場中における直線偏光回転角（ファラデー効果）を測定して，電流（磁場）を計測している。軽量小型・高速応答を特徴として，スマートグリッドにおける電力監視用デバイスとして，現行の光ファイバ通信システムと整合した形での使用が可能である。このデバイスでは，センサ光ファイバを金属導体へ巻きつけたときに発生する応力によって，光ファイバ内に光弾性効果が生じるが，PECが非常に小さいガラス（ゼロPECガラス）を用いることで，高精度に電流を計測することが可能になる。実用化されている光ファイバ型電流センサのゼロPECガラスは，高濃度に鉛を含有した組成のために，今後RoHSに代表される環境規制の対象となる可能性があるため，鉛を含まないゼロPECガラスとしてZnO-SnO-P2O5ガラスを提案したが，ゼロPEC特性と耐水性の両立を課題として行った。
本年度の成果として，PECはZnOの含有量が増加するにしたがって増加すること，特に，PECが非常に小さい値を有することを見い出した点にある。耐水性向上に効果が高いガラス組成に対する最も小さいPECの絶対値と測定精度は，0.002 ± 0.002 × 10-12 Pa-1，0.006 ± 0.002 × 10-12 Pa-1であり，実用化されている鉛シリケートガラスの値と比べて遜色がない。
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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
鉛フリントガラスのゼロ光弾性は１００年以上前から知られた特性であったが，非鉛系ガラスで，実用化学耐久性を有したゼロ光弾性ガラスは本研究で提示した組成系以外に見られない。その光弾性定数の値は，上記鉛シリケートガラスのそれに匹敵するものであり，今後の光デバイス化の可能性が大きく拓けると確信したからである。
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| 今後の研究の推進方策 |
非鉛系組成で新たな組成系の探索を行っている。リン酸塩ガラスの特徴である高濃度金属イオン含有性を活かした組成で，系統的な光弾性特性，化学的耐久性，ガラス構造調査を実施する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前年度の繰越し分がほぼそのまま次年度繰越分として残り，今年度は計画通り実施された，年度末に不必要な支出を避けた結果によると考えられる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
新規組成開発に向けた試薬の購入，高温・還元雰囲気ガラス作製のための真空封入システムの構築を予定している。
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