Presentation Information
[B-10A_B-13-17]軸ずれ入射を用いた均一空孔径GI型フォトニック結晶ファイバ歪みセンサの高感度化
〇Yuki Yaguchi1, Yokota Hirohisa1 (1. Ibaraki Univ.)
Keywords:
Photonic Crystal Fiber,Fiber-optic strain sensor
近年，社会インフラの老朽化に伴い，構造物の健全性を高精度に監視できる光ファイバ歪みセンサへの期待が高まっている。光ファイバ歪みセンサの一つとして，マルチモードファイバ（MMF）の両端にシングルモードファイバ（SMF）を接続したSinglemode–Multimode–Singlemode（SMS）構造が知られており，MMF内で生じるモード間干渉による光パワー透過率の変化から歪みを測定できる。本研究では，MMFに均一空孔径グレーデッドインデックス（GI）型フォトニック結晶ファイバ（PCF），SMFにシングルモードPCFを用いたSMS構造を対象とした。これまでに，入射側のシングルモードPCFとGI型PCFを軸ずれ接続することでセンシング感度が向上することを報告している。本研究では，さらにGI型PCFの空孔径に着目し，空孔径の変化が光パワー透過率およびセンシング感度に及ぼす影響について検討した。
解析では，6層の均一空孔径GI型PCFを用い，空孔ピッチを半径方向に変化させることでグレーデッドインデックス分布を実現した。光波伝搬解析には交互方向陰的ビーム伝搬法（ADI-BPM）を用い，軸ずれ量および空孔径を変化させた場合の透過率スペクトルを解析した。空孔径を大きくするとコアと最外層クラッドとの等価屈折率差が大きくなり，モード間の実効屈折率差が増加するため，モード間干渉による透過率変化が大きくなることが期待される。
解析の結果，軸ずれ接続を導入したSMS構造では，空孔径を大きくすることで歪み印加時の透過率変化が増大し，センシング感度が向上することを確認した。以上より，軸ずれ接続とGI型PCFの空孔径設計を組み合わせることは，SMS構造を用いた高感度光ファイバ歪みセンサの実現に有効であることを示した。
解析では，6層の均一空孔径GI型PCFを用い，空孔ピッチを半径方向に変化させることでグレーデッドインデックス分布を実現した。光波伝搬解析には交互方向陰的ビーム伝搬法（ADI-BPM）を用い，軸ずれ量および空孔径を変化させた場合の透過率スペクトルを解析した。空孔径を大きくするとコアと最外層クラッドとの等価屈折率差が大きくなり，モード間の実効屈折率差が増加するため，モード間干渉による透過率変化が大きくなることが期待される。
解析の結果，軸ずれ接続を導入したSMS構造では，空孔径を大きくすることで歪み印加時の透過率変化が増大し，センシング感度が向上することを確認した。以上より，軸ずれ接続とGI型PCFの空孔径設計を組み合わせることは，SMS構造を用いた高感度光ファイバ歪みセンサの実現に有効であることを示した。