ブリルアン光相関領域リフレクトメトリの提案と実験的検証および性能向上

布里渊光学相关区域反射计的提出、实验验证和性能改进

• 批准号: 07J55121
• 负责人: 水野 洋輔
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J55121/
• 关键词: ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ; BOCDR; 光波コヒーレンス関数の合成法; スマートマテリアル; スマートストラクチャ; ブリルアン散乱; 光ファイバ; 分布型歪センサ

平成19年度、我々は片端入射の分布型歪センサとして、ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(BOCDR)を提案し、世界記録となる13mmという高空間分解能を達成した。平成20年度は、時間ゲート法による測定レンジの延伸や、偏波ビート長の分布測定への応用、偏波スクランブリングによる測定の安定性向上、などを行った。これに引き続き、平成21年度は、1、特殊ファイバにおけるブリルアン周波数シフト(BFS)の温度や歪に対する負の依存性の発見と理論解析、2、テルライトファイバを被測定ファイバ(FUT)として用いたBOCDRによる極限分解能の実現、3、二重周波数変調法による測定レンジの延伸、4、BOCDR動作の詳細な理論解明、を行った。1:一般のシリカファイバよりもブリルアン散乱が強いテルライトファイバおよび酸化ビスマスファイバ中の、BFSの温度および歪に対する依存性を調査した。その結果、シリカファイバとは逆符号の負の依存性を初観測した。この原因は、特殊ファイバのヤング率の歪や温度に対する負の依存性に起因していると考えている。2:従来得られていた13mmの分解能は、システムの信号対雑音(S/N)比に制限を受けていた。そこで、ブリルアン散乱信号の強いテルライトファイバをFUTとして用いることで、BOCDRの極限分解能である6mmの分解能を達成した。3:これまでに提案されていた時間ゲート法では、測定レンジを3倍程度までしか延伸することができなかった。そこで、光源の周波数を2つの周波数で同時に変調する二重周波数変調法を提案し、ノイズフロア補正技術と組み合わせることで、測定レンジを10倍に延伸することに成功した。4:BOCDR動作を既存技術とは独立に理論を構築した。観測される実効ブリルアン利得スペクトル(BGS)が真性BGS分布とビートスペクトルの2次元畳込み積分で与えられることを導き、これに基づいて実験とシミュレーションの比較を行った。また、各種ノイズの解析を行い、BOCDRの性能限界を明確にした。

In 2019, we achieved a world record of 13mm in high spatial resolution energy by proposing a distribution pattern of incident light at the film end. In 2010, the measurement of the extension of the wavelength, the distribution of the wavelength and the stability of the wavelength were carried out. 1. Theoretical analysis of the negative dependence of BFS on temperature; 2. Theoretical analysis of BFS on BOCDR; 3. Theoretical analysis of BOCDR operation; 4. Theoretical analysis of BOCDR operation. 1. General investigation of temperature dependence of BFS on temperature dependence of BFS The negative dependence of the inverse sign on the result of the initial test This is due to the negative dependence of the production rate of special buses on temperature. 2: The resolution of the 13mm signal is limited by the signal to noise ratio (S/N). The maximum resolution energy of BOCDR is less than 6 mm. 3: The time limit for the proposal is 3 times. The frequency of the light source is 2 times and the frequency of the light source is 2 times. The double frequency modulation method is proposed. The correction technology is combined. The measurement is 10 times extended. 4:BOCDR actions are built on existing technologies and independent theories. A comparison between the true BGS distribution and the two-dimensional BGS distribution is made. The performance limits of BOCDR are clearly defined.

项目成果

Brillouin optical correlation-domain reflectometry with 13-mm spatial resolution and 50-Hz sampling rate

• DOI: 10.1109/cleo.2008.4551322
• 发表时间: 2008-05
• 期刊: 2008 Conference on Lasers and Electro-Optics and 2008 Conference on Quantum Electronics and Laser Science
• 作者: Yosuke Mizuno;Zuyuan He;K. Hotate

Stable entire-length measurement of fiber strain distribution by Brillouin optical correlation-domain reflectometry based on polarization scrambling scheme

基于扰偏方案的布里渊光相关域反射仪全长稳定测量光纤应变分布

• 发表时间: 2009
• 作者: 水野洋輔;何祖源;保立和夫
• 通讯作者: 保立和夫

Dependence of the Brillouin Frequency Shift on Temperature in a Tellurite Glass Fiber and a Bismuth-Oxide Highly-Nonlinear Fiber

• DOI: 10.1143/apex.2.112402
• 发表时间: 2009-11-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS EXPRESS
• 影响因子: 2.3
• 作者: Mizuno, Yosuke;He, Zuyuan;Hotate, Kazuo
• 通讯作者: Hotate, Kazuo

Proposal and experiment of BOCDR -Brillouin optical correlation-domain reflectometry-

BOCDR-布里渊光学相关域反射计-的提议和实验

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Mizuno;W. Zou;Z. He;K. Hotate
• 通讯作者: K. Hotate

強磁性半導体GaMnAs量子井戸二重障壁ヘテロ接合におけるトンネル磁気抵抗効果と共鳴トンネル効果

铁磁半导体GaMnAs量子阱双势垒异质结中的隧道磁阻效应和谐振隧道效应

• 发表时间: 2007
• 作者: 大矢 忍;Pham Nam Hai;水野 洋輔;田中 雅明
• 通讯作者: 田中 雅明