2014 Fiscal Year Research-status Report
反共振反射を導波原理とする中空コアコヒーレントファイババンドル
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26420293
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
片桐 崇史 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90415125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 祐司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10241530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ファイババンドル / 中空光ファイバ / 赤外イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，反共振反射を導波原理とする中空ファイババンドルの画像伝送特性を，理論的，実験的に明らかにすることである．目的の達成に向け，本年度は研究計画に従い以下の実績を得た．
1. 中空ファイババンドルの製作：公知のstack-and-draw法により閉じ込め層の膜厚を1um程度に制御した中空ファイババンドルのプロトタイプを製作した．線引き工程において，プリフォーム内の圧力を微調整することにより，目的とする格子構造（ハニカム構造、カゴメ構造、その中間構造）が形成可能であることを確認した．また，線引き装置に新たに外径測定器を導入することにより，プロセスの安定化を行った．
2. 波長－損失特性の調査：製作したファイババンドルの可視－赤外損失スペクトルを測定し，3～5umの赤外波長において反共振反射による光の閉じ込め効果を確認した．一方，長波長域において損失が理論値を下回る状況が発生し，理論を再構築する必要があることが判明した．ハニカム構造とカゴメ構造は同様の損失特性を有することが明らかとなった．
3. 結合係数および結合長の調査：チューブリーキーファイババンドルの結合についてビーム伝搬法および光線追跡法によるシミュレーションを行い新たに以下の知見を得た．(1)平行するコアの内径に数%の摂動を与えることによりコア間が非結合状態となり、漏れ損失が大きく低減される．(2)光線追跡法によるインコヒーレントモデルによる計算結果は実験とよく一致する．この場合，伝送損失はバンドル外径に依存し，コア径に無依存である．一方，空間分解能はコア径に強く依存する．
4. イメージ伝送実験：ニクロム線を対象として，赤外イメージ伝送実験を行い，長さ20 cmのハニカム構造の中空ファイババンドルにおいて40℃の熱画像の伝送に初めて成功した．本実験により提案するファイバ構造のフィジビリティを示すことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ファイバの試作が計画より早く進行し，損失特性が予想よりも低い結果が得られたことにより，27年度以降に予定していたイメージ伝送実験に着手することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は研究計画に若干の修正を加え，以下の検討を行う．
1. 中空ファイババンドルの長尺化と赤外イメージ伝送実験
現在手動で行っているプリフォームの内圧制御を自動化することにより，長さ1m以上に渡り均一な構造を有するファイババンドルを製作する．製作したファイババンドルを用いて，赤外イメージ伝送実験を行い，該ファイババンドルが実用的な長さで機能することを実証する．
2. 中空ファイババンドルの画像伝送理論の構築
ビーム伝搬法によるコヒーレントモデルと光線追跡法によるインコヒーレントモデルによりファイババンドルの画像伝送特性を評価し，画像伝送特性を定性的，定量的に説明するための明確な解を求める．
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