ブリルアンダイナミックグレーティング及び相関領域法による温度と歪の分離分布計測系

点击翻译按钮获取中文摘要

橋梁やトンネルなどの構造物が常に経年劣化の影響を受け、日々修復を行わなければならない。これらの構造物においてどの部分が修復を要するからを診断する技術が求められている。構造物に光ファイバを貼り巡らせ、光ファイバをセンサとして使うことによって構造物診断を行う光ファイバ神経網技術が脚光を浴びている。本研究では光ファイバ神経網の実現のため、光ファイバに沿って温度と歪の分布を同時に測定することを目的としている。一般的な光ファイバブリルアン散乱を用いたセンサにおいて、ブリルアン周波数シフト(BFS)を測定するが、BFSが温度にも歪みにも依存しているため、同時測定が不可能である。しかし、偏波保持光ファイバにおいてBFSと複屈折を同時に測定することにより温度及び歪の変化をそれぞれ導出することができる。これは当研究室で初観測されたブリルアンダイナミックグレーティング(BDG)の原理という。一方、分布測定を行うためブリルアン散乱現象を局所発生する必要があり、当研究室のオリジナル技術である光相関領域を用いた。光相関領域法を用いてBFSを測定した場合の理論が成熟しているが、BDGの原理について未だ解明されていない。高い空間分解能で温度と歪の分布を測定するため、空間分解能の理論的な議論が必要であると考えられ、これに取り組んだ。ブリルアン散乱過程において生じる音響波を光相関領域法の理論で計算し、フーリエ変換を行うことによりBDGスペクトルを求められることを理論的に示した。光相関領域法によってBDGスペクトルを測定するシステムの出力を初めて計算し、過去の実験データと照合し、計算結果の正確さを確認した。本研究においてこの理論的な解析が出力の予想を行うだけでなく、更なるパフォーマンスの向上と新機能の開発に繋がると確信している。