ポリマーファイバ中の非線形現象を用いた安心・安全のための分布型センシングシステム

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ポリマー光ファイバ(POF)を用いた高機能計測技術の確立に向け、本年度は、1、POF中の誘導ブリルアン散乱の観測、2、コア径縮小によるブリルアン散乱光の強度向上、3、音速実測によるブリルアン特性推定法の確立、4、シリカファイバとPOFの高効率な結合手法の開発、5、POF端におけるフレネル反射の特性解析、6、ファイバ端の誘電体多層膜を用いた屈折率センサの開発、などを行った。1:昨年度、全フッ素化屈折率傾斜型POF中の自然ブリルアン散乱光の観測に世界で初めて成功し、従来不可能であった歪に依存しない高精度な温度センシングへの応用可能性を示した。しかし実用のためには、POFからのブリルアン散乱光の強度を向上させる必要があった。そこで、ポンプ・プローブ法を用いて自然ブリルアン散乱を誘導ブリルアン散乱に遷移させることで、その強度を大幅に向上させることに成功した。2:従来の120μmよりも小さい62.5μmのコア径を持つPOFを入手し、特性を調査することにより、POFのコア径および長さのブリルアン信号への影響を解明した。3:全フッ素化されていない一般のアクリルで構成されたPOFは、低損失となる波長帯が可視光領域にあるためブリルアン散乱光を直接観測することは困難である。そこで、POF中の音速を実測し、その結果からブリルアン周波数シフトを推定する手法を提案、確立させた。4:シリカファイバとPOFの高効率な結合を、ブリルアン散乱による反射光強度のモニタリングにより実現した(特許申請済)。5:POF端のフレネル反射はシリカファイバよりも大きく、ブリルアン散乱スペクトルに与える影響が大きいことを実験的・理論的に示した。6:ファイバ端に蒸着した誘電体多層膜の反射中心波長が外部の屈折率に依存することを利用し、液体・気体・固体に対して利用可能な屈折率センサを開発した(特許申請済)。これらの研究成果の一部は、ドイツ連邦材料試験研究所においてKrebber博士の指導の下行った。