ポリマー光ファイバ中のブリルアン散乱を用いた分布型歪・温度センシング技術の開発

利用聚合物光纤中的布里渊散射开发分布式应变和温度传感技术

• 批准号: 24860029
• 负责人: 水野 洋輔
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-08-31 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24860029/
• 关键词: ポリマー光ファイバ; プラスチック光ファイバ; ブリルアン散乱; 非線形現象; 光ファイバセンサ; 温度計測; 歪計測; 防災技術

本年度は、ポリマー光ファイバ(POF)を用いた「記憶」機能を有する分布型歪・温度センサを実現するための前準備として、 (1) 極めて大きい歪に対するブリルアン散乱信号の応答の解明、(2) 新たなPOFとシリカ光ファイバ間の接続法の開発およびそれを用いた信号増強、(3) ブリルアン信号に対する偏波状態の影響の解明、(4) 部分塩素化POFの高精度な温度計測への応用可能性の提示、などを推進した。(1) ポリマー材料が塑性変形するほどの大きな歪に対する、ブリルアン散乱信号の依存性を調査した。ブリルアン周波数シフトは歪に対して非線形な応答を示すこと、散乱信号パワーは塑性変形領域では著しく小さくなること、さらに、これらの特性を有効活用すれば従来技術では実現困難であった数10%以上の大きな歪の検出が可能であること、を示した。(2) POFとシリカ単一モード光ファイバを接続する際、シリカ多モード光ファイバを介在させることで、POF端面のラフネスによる焦げ・損傷を防止する手法を開発した。また、本接続法を利用し、非常に高いピークパワーを有する光パルスを励起光として用いることで、POF中のブリルアン散乱信号を増強させることに成功するとともに、POF中のブリルアンダイナミクスの重要性を示した。(3) 自己ヘテロダイン系において、高い信号対雑音比でブリルアン信号を取得するための偏波調整の役割がシリカ光ファイバとPOFでは異なり、前者ではブリルアン信号辞退のパワーを最大化するのに対し、後者ではレイリー散乱スペクトルの裾野を可能な限り抑制することにあることを実験的に示した。(4) 近年開発された部分塩素化POF中の音速の温度依存性を実測し、このPOFが従来のPOFよりも高精度な温度センシングに応用可能であることを示した。

This year, the "memory" function in the use of POF has been prepared for the distribution of temperature settings,(1) the resolution of scattered signals,(2) the increase in signal intensity in the use of new POF and the opening of the connection method between POF and POF,(3) Clarification of the influence of polarization state on the signal quality;(4) Suggestion of the possibility of application of high precision temperature measurement of partially reduced POF; and (5) Further improvement. (1)Investigation on the dependence of plastic deformation on scattered signals The frequency of the signal is not linear, but the frequency of the signal is plastic. (2)The POF has developed a method for preventing damage to the surface of the POF when it is connected to the surface of the POF. The use of this method is very high, and the importance of light excitation in POF is demonstrated. (3)The first is to maximize the noise ratio of the signal, and the second is to limit the possibility of suppressing the noise ratio. (4)The temperature dependence of the speed of sound in some simplified POFs developed in recent years has been measured, and this POF may be used in high-precision temperature systems based on recent POFs.

项目成果

Simple coupling method for enhancing Brillouin scattering signal in perfluorinated graded-index polymer optical fiber

增强全氟渐变折射率聚合物光纤布里渊散射信号的简单耦合方法

• 发表时间: 2012
• 作者: Y. Mizuno;N. Hayashi;and K. Nakamura;K. Minakawa;Y. Mizuno;R. Nakamura;M. Ding;K. S. Kim;Y. Mizuno;Y. Mizuno;N. Hayashi;Y. Mizuno;加藤友佳子;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno
• 通讯作者: Y. Mizuno

超音波浮揚による微小液滴の非接触混合

使用超声波悬浮非接触混合微滴

• 发表时间: 2012
• 作者: Y. Mizuno;N. Hayashi;and K. Nakamura;K. Minakawa;Y. Mizuno;R. Nakamura;M. Ding;K. S. Kim;Y. Mizuno;Y. Mizuno;N. Hayashi;Y. Mizuno;加藤友佳子;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;Y. Mizuno;W. Qiu;K. S. Kim;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;邱惟;加藤友佳子;林寧生;丁明杰;金景洙;中村良平
• 通讯作者: 中村良平

Characterization of Brillouin gain spectra in polymer optical fibers fabricated by different manufacturers at 1.32 and 1.55 μm

不同制造商制造的 1.32 和 1.55 μm 聚合物光纤的布里渊增益光谱表征

• DOI: 10.1109/lpt.2012.2206803
• 发表时间: 2012
• 期刊: IEEE Photon. Technol. Lett.
• 作者: Y. Mizuno;N. Hayashi;and K. Nakamura;K. Minakawa;Y. Mizuno;R. Nakamura;M. Ding;K. S. Kim;Y. Mizuno
• 通讯作者: Y. Mizuno

ブリルアン測定によるポリマー光ファイバ中の音速推定 ～大歪依存性の検討～

使用布里渊测量估计聚合物光纤中的声速〜检查大应变依赖性〜

• 发表时间: 2012
• 作者: Y. Mizuno;N. Hayashi;and K. Nakamura;K. Minakawa;Y. Mizuno;R. Nakamura;M. Ding;K. S. Kim;Y. Mizuno;Y. Mizuno;N. Hayashi;Y. Mizuno;加藤友佳子;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;Y. Mizuno;W. Qiu;K. S. Kim;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;邱惟;加藤友佳子;林寧生
• 通讯作者: 林寧生

エルビウム添加光ファイバ中のブリルアン利得スペクトル ～温度とエルビウム濃度に対する依存性～

掺铒光纤中的布里渊增益谱~温度和铒浓度的依赖性~

• 发表时间: 2012
• 作者: Y. Mizuno;N. Hayashi;and K. Nakamura;K. Minakawa;Y. Mizuno;R. Nakamura;M. Ding;K. S. Kim;Y. Mizuno;Y. Mizuno;N. Hayashi;Y. Mizuno;加藤友佳子;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;Y. Mizuno;W. Qiu;K. S. Kim;N. Hayashi;Y. Mizuno;Y. Mizuno;邱惟;加藤友佳子;林寧生;丁明杰
• 通讯作者: 丁明杰