背景

近年，光ファイバによる通信は広く現代社会に普及しており，我々の日常生活にはなくてはならないものとなっています．また，日本全国の地中や空中，また世界中の海底などのさまざまな場所に張り巡らされている光ファイバは今後の高度情報化社会の実現に向けての基盤となる重要な社会インフラです．同時に，道路工事や船舶の航行，また地震などの自然災害に起因した破断や損傷の危険に常にさらされています．これらの背景に伴い，光ファイバ網の安定運用を目的として，光ファイバの状態を監視する技術の需要もますます高まっています．我々は，光ファイバを利用した振動センシングの様々な手法を提案・研究しています．

目的

光ファイバのモニタリング技術には分布型音響センサ（DAS）や周波数領域反射計（OTDR）などさまざまな種類のものがあり，用途によって使い分けがされています．しかし，これらの技術はチャープパルス技術を用いた光源や波長掃引光源などの高価な装置が用いられています．さらにレイリー散乱光の分析を行うため，装置構成が複雑になっています．そこで，我々は日本全国に張り巡らされている光ファイバをモニタリングするためには安価でかつ簡易な構成でのモニタリング技術が必要であると考えます．そこで我々は双方向に偏光子型光ファイバセンサを用いた光ファイバにおける新たな振動位置推定システムの開発を行っています．このシステムでは，一般的な試験光を用います．また，既に敷設されている光ファイバを用いて振動位置を推定することができます．これらの要因から非常に安価であり，装置構成もシンプルであるという利点があります．

最新の成果

我々はこれまでに双方向に偏光子型光ファイバセンサを用いた振動位置推定システムにおけるさまざまな検証を行ってきました． 現在は外部雑音が本位置推定システムの位置推定精度に与える影響を検証しています．実験では，全長21kmの7km地点に監視対象振動を仮定した振動を印加し，実験系全体にホワイトノイズを印加しました．これにより，実環境のノイズを再現し，SNRごとに監視対象振動の位置推定をしました．

図1：　各SNRにおける位置推定誤差
図2：　各SNRにおける標準偏差

関連論文など

  1. S. Takahashi, T. Manabe, A. Nakamura, Y. Koshikiya, “Vibration Position Estimation Using Bidirectionally Applied Polarizer-based Fiber Optic Sensors System,” 28th International Conference on Optical Fiber Sensors, Th6.33, Nov. 2023.
  2. S. Takahashi, T. Manabe, A. Nakamura, Y. Koshikiya, “Optical access network monitoring using bidirectionally applied polarizer-based fiber optic sensors system,” International Conference on Emerging Technologies for Communications, Nov. 2024.
  3. 高橋昌平, 真鍋哲也, 中村篤志, 古敷谷優介, “偏光子を用いた光ファイバ振動センシングのモデル化の検討,” 電子情報通信学会，ソサエティ大会，2023年9月.
  4. 高橋昌平, 真鍋哲也, 中村篤志, 戸毛邦弘, “偏光子型光ファイバセンサを双方向に配置した振動位置推定システムにおける位置推定精度への雑音の影響に関する検討,” 電子情報通信学会，OFT研究会，2024年10月.