光周波数追従式干渉形光ファイバセンサの開発

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干渉形光ファイバセンサ(OFS)では、被測定量の変化を光ファイバで構成される干渉計ア-ムの光路長の変化に変えて、干渉計で検出する。干渉計を用いる計測法においては、通常、測定値が干渉縞の移動量で与えられるので、その分解能は1/10干渉縞程度に制限される。このような干渉形のセンサで分解能を上げるためには、1以下の干渉縞の移動を高精度かつ高安定に計測する新しい方法の開発が不可避である。本研究では、干渉計における信号光と参照光の位相差が常に一定になるように、光源の光の波長(光周波数)を追従させながらその周波数を計測する新しい方法の原理を実証し、精度および安定度の限界を明らかにし、実用的な干渉形OFSの新しい方式を確立することを目的として、以下の各項を実施した。1.光周波数追従式干渉形光ファイバセンサの原型モデルの設計、2.同センサの期待精度、安定性限界の理論的検討、3.光周波数追従式干渉型光ファイバセンサの動作原理の実証、4.同センサの原型モデルの製作、5.原型モデルによる特性測定の実施。その結果、(1)光周波数追従式光ファイバセンサが原理的に可能であること、(2)期待精度は例えば〜cmの変位に対して8ないし9桁で、サブナノメ-タの分解能が容易に達成できること、が理論的・実験的に確認できた。これらの結果の一部については、学会で既に発表済みであり、また、本研究の取りまとめを今秋英国で開かれるセンサとその応用に関する国際会議で発表する予定である。