石英光ファイバ表面の高温照削現象の解明と光制御技術への応用に関する研究

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本研究は、石英光ファイバにCO_2レーザ光を照射すると、ファイバ表面が削られる(照削とよぶ)現象の基礎的事項の明確化とその応用を検討するものである。石英の加熱と照削量の基礎検討については、照削に必要なCO_2レーザの最小エネルギーが存在することを実験的に明らかにし、その最小エネルギー値として0.23J/mmを得た。また、LPFGの多重に照削による共振波長λrのシフトを利用するが、照削によりλrが短波長側にシフトする原因は解明されていなかった。これを明確にするため、λrの外部媒体屈折率依存性を測定する新しい手法(温度スキャン法)を提案し、照削によりクラッドの屈折率が増加することを初めて明確にした。非照削部分は昇華点近くまで加熱された後に急冷され、密度上昇により屈折率が増加したものと推定できる。照削の応用では、前述した外部屈折率依存性を評価する新しい温度スキャン法により、外部媒体の屈折率をセンシングできることが分かったため、この応用を新しく立ち上げた。すなわち、薦糖を発酵させてエタノールを作成する過程で必要になるエタノール濃度センシングを検討し、作成したLPFGでセンシング可能なことを明らかにした。また、LPRGにより温度分布を測定する研究を行った。照削により共振波長λrをシフトさせ、複数のλrを多重させる計画であったが、災害対策技術が強く要求される社会的状況に鑑み、原子力発電所など設備の高温異常部を検出する目的に特化させ、グレーティングピッチAを変化させ、10波長を多重した高温分布測定用LPFGを作成した。副ピークが現れる悪影響があるピッチでは、グレーティングの幅を広くする書込み法により、副ピークを抑制したLPFGを作成し、10波長多重LPFGを作成できた。隣接するLPFGに異なる温度を与え、温度差が100℃の場合にピークが重なることなくλrが測定でき、本多重LPFGにより100℃以上の温度差を検出司能であることを明らかにした。