芝浦工業大学と横浜国立大学の研究チームは、光ファイバーに沿った温度やひずみの分布を測定する反射型のブリルアン光相関領域反射計（BOCDR）において、6 mmの空間分解能を実証した（ニュースリリース）。反射型ブリルアン計測としては最高水準の分解能で、7 mm区間に生じた温度変化の分布検出にも成功した。
光ファイバーセンシングは、橋梁やトンネルなどのインフラに沿って敷設した光ファイバーから、温度やひずみの変化を連続的に把握できる技術として注目されている。中でもBOCDRは、光ファイバーの片端から光を入射するだけで測定できる反射型方式であり、設置性の高さが特長となる。
一方で、BOCDRでは空間分解能を高めるために変調周波数を高くすると、ブリルアン帯域幅に近い領域で信号が乱れやすくなり、正確な計測が難しくなることが課題だった。このため、より高い分解能を狙う条件は実用が難しいとみられていた。
今回の研究では、こうした信号の乱れが変調周波数に起因する周期成分に由来することを明らかにし、信号処理によってその影響を抑える手法を開発した。これにより、高変調周波数条件でも安定した分布測定を可能にし、6 mmの空間分解能を達成した。
さらに研究チームは、1 cm未満のごく短い区間に生じた温度変化を分布として検出できることを示した。これまで識別が難しかった微小な変化を捉えられる可能性が広がったことで、老朽化インフラや被災構造物の高精度診断への応用が期待される。
今後は、社会インフラの健全性診断に加え、光導波路内部の状態監視や形状センシング、ロボットの高精細な状態把握などへの展開も見込まれる。なお、本研究の一部は日本学術振興会の科研費助成を受けて実施された。
