光コムパルス干渉法を用いた大型構造物の超精密三次元絶対計測

利用光梳脉冲干涉技术对大型结构进行超精密三维绝对测量

基本信息

批准号：
20J22256
负责人：
増田秀征
金额：
$ 2.18万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年，コストの増大する大型構造物やインフラの管理，高精度・高効率な生産のためのスマートファクトリー，海洋や地殻調査などの学術研究等の領域で，高精度なセンシング技術はますます重要になってきている．そこで本研究では，高精度な歪みや温度センシングを目的として，光コムパルス干渉法とファイバエタロンを用いた新しいファイバセンサの開発に取り組んできた．これは，コム光のエタロン導入時に，エタロンと光コムの共振器長がハーモニックな関係になる場合，特徴的な干渉が得られる現象を利用するものである．これを用いて，ファイバ中に実装したエタロンにコム光を導入し，その繰り返し周波数を走査することで，エタロン絶対長を測定する．このエタロン長変化から，温度や歪みなどの情報を得ることができる．この手法では，数百 mmのエタロンに対して数ナノメートルオーダの従来法と比較して高い分解能が得られる．また，光コムの繰り返し周波数走査を利用することで，一般的に難しい高精度な波長計測を必要とせず，シンプルな測定系で実現可能である．本研究ではこの手法を実現するための，多層膜コーティングされたファイバコネクタ端でファイバを挟み込む構造と二種のファイバによる分散補償を用いたファイバエタロンを開発し，この絶対長の測定を行った．このとき，測定手法から想定されるものと合致する数 nm程度の繰り返しが得られた．また，このファイバエタロンの温度応答と歪応答について試験し，良好な線形性が得られた．さらに，エタロン共振器長と光コム共振器長の比を大きくし測定精度を向上させるために，エルビウムドープファイバによる増幅機構を内蔵するファイバエタロンを提案及び開発し，その原理検証を行った．以上により，光コムを用いた新しい測定原理に基づいた，シンプルで高精度なファイバセンシングシステムが実現できた．

近年来，在大型结构和基础设施的管理领域，高精度和高效生产的智能工厂以及海洋和外壳调查等学术研究中，高精度传感技术变得越来越重要。因此，在这项研究中，我们一直在使用光学梳脉冲干涉法和纤维eTals开发新的纤维传感器，目的是高精度失真和温度传感。这是一种现象，当在引入etalon和光学梳子时，当eTalon和光学梳子谐振器长度变为谐波时，可以获得特征性干扰。使用此过程，将梳子的光引入安装在纤维中的etalon中，并扫描重复频率以测量绝对eTalon的长度。 Etalon长度的这种变化允许获得温度和失真等信息。该方法比几百mm的eTalons的几种纳米的阶顺序提供了比常规方法更高的分辨率。此外，通过利用光学梳子的重复频率扫描，可以通过简单的测量系统实现此目标，而无需进行通常很困难的高精度波长测量。在这项研究中，为了实现这项技术，我们使用一种结构开发了纤维etalon，其中将纤维夹在纤维连接器的多层涂层和使用两种类型的纤维的多层涂层之间，并测量这一绝对长度。目前，获得了大约几个nm的重复，这与测量方法预期的重复相匹配。此外，测试了该纤维etalon的温度和应变响应，并获得了良好的线性。此外，为了提高etalon谐振器长度与光学梳子谐振器长度的比率并提高了测量精度，我们提出并开发了使用Erbium掺杂纤维的放大机制的纤维Etalon，并验证了该纤维的原理。这导致了基于光学梳子的新测量原理的简单，高度准确的光纤传感系统。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ウォータガイドレーザ加工における加工位置のインプロセス計測（第一報）-光コムによるインプロセス計測手法の提案-

水导激光加工中加工位置的在线测量（第一次报告） - 使用光梳的在线测量方法的提案 -

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Toshihiro Shibukawa;Shingo Nishimoto;Shuhei Matsushita;Shinichi Yokobori;Kazuki Takashima;Akihiro Ishikawa;Ryu Funase;and Shinichi Nakasuka;増田秀征，櫻井政宏，門屋祥太郎，　道畑正岐，高橋哲
通讯作者：
増田秀征，櫻井政宏，門屋祥太郎，　道畑正岐，高橋哲

ウォータガイドレーザによる超高アスペクト比微細穴加工に関する研究

水导激光超高深宽比微孔加工研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keisuke Maezono;Shintaro Kobayashi;Koshiro Tabata;Kentaro Yoshii;Hiroaki Kariwa;今田舜介，辻　尚道，外村俊輔;鷲尾涼太，増田秀征，増井周造，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋　哲
通讯作者：
鷲尾涼太，増田秀征，増井周造，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋　哲

ウォータガイドレーザ加工における加工位置のインプロセス計測（第三報）-ウォータガイドへの計測ビームの導入と評価

水导激光加工中加工位置的在线测量（第三报告）——测量光束对水导的介绍和评价