Fiber optic multimodal sensors for hydrogen-powered aircraft for a low-carbon society

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本研究は、水素ガスリーク、温度、湿度・腐食、加速度を検出するセンサを、ヘテロコア光ファイバで開発し、これらの多種の情報を取得できる実用性の高いマルチモーダル光ファイバセンシングシステムを確立することで、水素航空機の運用効率化の実現を目指している。2022年度前半では、ヘテロコア光ファイバによる各種センサの基盤となる屈折率センサの高感度化に取り組んだ。表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonane: SPR)、局在表面プラズモン共鳴を利用するにあたり、その材料と形態の選定を検討し、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide: ITO）の薄膜による光ファイバ屈折率センサを採用する目処がたった。ITO薄膜による屈折率センサの開発、また結露を検出するAu薄膜ヘテロコア光ファイバセンサの開発に取り組んだ。ITO薄膜のヘテロコア光ファイバ外周へのスパッタリング成膜に成功し、近赤外帯域における屈折率感度向上を実験的に明らかにした。また、AuとTa2O5の2層多層膜薄膜を用いたヘテロコア光ファイバセンサでの結露検出性能も実験的に明らかにした。2022年度後半では、金属腐食検出センサの確立を目指し、アルミニウム薄膜をAu/Ta2O5多層膜の外周に成膜し、その外周のアルミニウム腐食の過程を、SPRを利用したヘテロコア光ファイバでの検出を試みた。その結果として、アルミニウム薄膜を3 nmとすることで、近赤外帯域でのSPR吸収を確認した。更に、塩分を含む海水に浸漬させることで腐食を加速的に発生させた際の腐食過程を、SPR吸収波長のシフト、近赤外光の光損失の両側面で検出が可能であることが実験的に示された。