プラスチック光ファイバ中のブリルアン散乱特性の解明とそのセンシング応用

本研究では、1. プラスチック光ファイバ(POF)のブリルアン散乱特性の測定、2. POFを用いた分布測定システムの構築、3. POFを用いた分布測定システム高性能化を行うことを目的としている。平成27年度には、3について検討した。具体的には、①POFを用いた歪と温度の分布測定の安定性の向上、②簡便な被測定ファイバ中の欠陥検出手法の提案、また、③POF中のブリルアン散乱光の増強手法の提案を行った。① 2014年にブリルアン光相関領域反射計（BOCDR）を用いてcmオーダの高空間分解能での歪・温度分布測定を実証し、その性能の限界について議論を行った。しかし、偏波変動によるブリルアン信号の信号対雑音比(SNR)への影響が解明されていなかった。そこで、測定ファイバの任意区間からの偏波状態を最適化および平均化した場合のブリルアン信号のSNRの変化を調査した。また、偏波平均化時に最高空間分解能を達成するのに必要な任意入射パワーを明らかにした。これは、実用応用時の測定信号の安定化に貢献する。② 被測定ファイバとして欠陥のない光ファイバを使用することは重要であるが、POF中の欠陥を簡易に測定する手法がなかった。そこで、光相関領域法を用いた簡素な欠陥検出手法を提案し、欠陥の分布測定を実証した。③ 光ファイバを細くする（テーパー化する）ことにより、光ファイバ中のブリルアン散乱は増強される。従来の光ファイバテーパーは、作製時にヒーター等の煩雑な実験系が必要であった。そこで、光ファイバの任意点に予め損失を与え、高パワーの入射光を入射することでその点での光熱変換を利用する光テーパー手法を提案した。本手法によりテーパー加工が可能であることを実証した。これらの成果は、POF中のブリルアン散乱増強手法への応用可能性が期待できる。

本研究では、1. プラスチック光ファイバ(POF)のブリルアン散乱特性の測定、2. POFを用いた分布測定システムの構築、3. POFを用いた分布測定システム高性能化を行うことを目的としている。平成27年度には、3について検討した。具体的には、①POFを用いた歪と温度の分布測定の安定性の向上、②簡便な被測定ファイバ中の欠陥検出手法の提案、また、③POF中のブリルアン散乱光の増強手法の提案を行った。① 2014年にブリルアン光相関領域反射計（BOCDR）を用いてcmオーダの高空間分解能での歪・温度分布測定を実証し、その性能の限界について議論を行った。しかし、偏波変動によるブリルアン信号の信号対雑音比(SNR)への影響が解明されていなかった。そこで、測定ファイバの任意区間からの偏波状態を最適化および平均化した場合のブリルアン信号のSNRの変化を調査した。また、偏波平均化時に最高空間分解能を達成するのに必要な任意入射パワーを明らかにした。これは、実用応用時の測定信号の安定化に貢献する。② 被測定ファイバとして欠陥のない光ファイバを使用することは重要であるが、POF中の欠陥を簡易に測定する手法がなかった。そこで、光相関領域法を用いた簡素な欠陥検出手法を提案し、欠陥の分布測定を実証した。③ 光ファイバを細くする（テーパー化する）ことにより、光ファイバ中のブリルアン散乱は増強される。従来の光ファイバテーパーは、作製時にヒーター等の煩雑な実験系が必要であった。そこで、光ファイバの任意点に予め損失を与え、高パワーの入射光を入射することでその点での光熱変換を利用する光テーパー手法を提案した。本手法によりテーパー加工が可能であることを実証した。これらの成果は、POF中のブリルアン散乱増強手法への応用可能性が期待できる。