光領域差動利得信号生成技術の開拓と半透明サンプルの高速低雑音計測への応用

光域差分增益信号发生技术的发展及其在半透明样品高速、低噪声测量中的应用

• 批准号: 22K18790
• 负责人: 田中 洋介
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18790/
• 关键词: 光計測; 光信号処理; ブリルアン増幅; 多周波スペクトル光; 光計測; 光信号処理; ブリルアン増幅; 多周波スペクトル光

より微弱な信号をより速く、より正確に検出できれば、これまで見落としてきた現象が明らかになり、新たな学問展開につながる。全光領域における差動増幅技術が確立できれば、低パワーの高速信号を高い信号対雑音比で捉えられるようになる。この技術は汎用性が高く、分光計測、形状計測等における高時間分解能化、高感度化につながり、その波及効果は工業分野、生体医用計測分野をはじめとする様々な学問分野におよぶ。本研究課題は以上のような考えのもとで着想した挑戦的な課題である。2022年度は、当初の着想に従い、光ファイバ中で生じる非線形現象の一つである誘導ブリルアン散乱現象において、単一周波数の入射光によって生成される性質の相反するスペクトルである「利得スペクトル(BGS)」と「損失スペクトル(BLS)」を利用した手法について、実験系の構築と原理確認実験を進めた。具体的には、スペクトル成分が二周波からなる光信号について、それぞれの周波数成分について一方はBGSにより光信号の増幅、他方はBLSにより光信号の減衰を行ったのち、両者を合成した光信号の評価を行った。実験では、光信号をBGSのみで増幅させた場合およびBLSのみで減衰させた場合と提案手法の比較をあわせて行った。更に、光ファイバに温度変化がある場合についての検証を行った。以上の検討の結果、提案手法では、他の2つの場合と比較して雑音が少なく光信号の安定性が増すことが明らかになり、提案手法の妥当性が確認できた。

如果可以更快，更准确地检测到较弱的信号，则将被忽略的现象被揭示，从而导致新的学术发展。如果可以在整个光学区域中建立差分扩增技术，则可以以高信噪比捕获低功率高速信号。这项技术具有高度的用途，可提高光谱测量，形状测量等的时间分辨率和灵敏度，并且其波纹效应可以在包括工业和生物医学测量在内的各种学术领域中找到。该研究主题是一个充满挑战的问题，灵感来自上述想法。在2022财年，根据最初的想法，我们对使用相对频谱（BGS）和损耗光谱（BLS）进行了实验系统的构建和原理确认实验，该方法是由单个频率以刺激的光彩散射现象的单个频率产生的相对光谱，该光谱在非上线的一种频率中，该光谱均可在一个频率上进行，该光谱均在非上线的态度中，该光谱均可在一个频率上进行。具体而言，对于具有两频频谱分量的光信号，对于每个频率分量，通过BGS放大了一个光学信号，另一个用于使用BLS衰减光学信号，然后评估两者通过组合获得的光学信号。在实验中，我们将所提出的方法与仅用BGS放大并仅使用BLS减弱的情况下进行了比较。此外，验证了观察到光纤中温度变化的情况。由于上述研究的结果，据表明，所提出的方法的噪声少于其他两种情况，并且光信号的稳定性增加，从而证实了所提出的方法的有效性。