横浜国立大学の水野洋輔准教授らの研究グループは、光ファイバーを用いた超高感度な磁界計測に成功した。
従来法より、数百倍小さい磁界(地磁気に相当)の検出が可能だという。
光ファイバーとは、石英ガラスやプラスチックなどで作られた光の伝送路である。
近年、通信部分やセンサー部分に光ファイバーが使用されている「光ファイバーセンサー」が使用されるようになってきた。
光ファイバーセンサーの利点は、強電磁界環境でも測定ができる、長期運用に適している、測定が高速、耐久性や防爆性が高いなど。
強電磁界環境での測定ができるのは最大の利点だが、これは同時に、磁界自体の計測は困難であることを意味していた。
研究グループは平成26年、プラスチック光ファイバー中でのヒューズ現象を初めて観測した(上の写真)。
ヒューズ現象とは、強い光により高温が発生し、光ファイバの導波路が破壊される現象。
研究グループは今回、ヒューズ現象後のプラスチック光ファイバーが磁界に反応することを発見した。
これの現象を使えば、今まで不可能だった光ファイバーによる高感度な磁界計測が可能だと考えた。
ヒューズ現象後の光ファイバーを用いた磁界計測の仕組み、横浜国立大学提供
研究グループは、ヒューズ現象後のプラスチック光ファイバーを、2本のシリカガラス光ファイバーで挟み込んだ。そして、一方の端面から広帯域光源の出力光を入射し、もう一方の端面から出射光のスペクトルを観測した。
プラスチック光ファイバーを横切る方向に磁界を加え、スペクトルの変化を調査した。
5cmの光ファイバーを用いた場合、センサーの出力スペクトルのピーク波長は 113.5 pm/mTという高感度を達成した。
このセンサーは、45µT(国内の地磁気に相当)という微小な磁界の変化も検出可能。これは従来法より数百倍小さい値。
研究グループは将来的に、強電磁界環境、特に防爆性や耐雷性が要求される現場での電磁環境調査への応用が期待されるとしている。
情報元:Highly sensitive fiber-optic intrinsic electromagnetic field sensing | Advanced Photonics Research
今回の成果により、今まで情報を得ることが不可能だった場所(特に危険な場所)から、情報を得られる可能性がでてきた。
マスコミは報道しないだろうが、筆者は大きな成果だと思う。