超短パルスレーザーによるFBG センサの製作と性能評価
公開日:
カテゴリ: 第6回
1.緒言
測定対象物の変位・振動による長さの変化は L に反映 するため、反射光の中心波長の変化を測定することで 発電用原子炉施設の保守管理におけるリスク情報 遠隔モニタリングを行う。この方法は多点、遠隔、高 の活用への取組みが拡大しており、状態監視技術を速、高精度測定が可能であるが、現在実用化されてい 積極的に活用することでプラントの安全・安定運転るFBG センサは、水素雰囲気と紫外光の干渉露光を利 を確実なものにすることが求められている。一方、 用するため、200°C以上では周期的構造が消失し高温構 土木建築の分野では光ファイバーセンサにより温造物への適応は困難である。「常陽」においても FBG 度・ひずみを測定し構造健全性を監視する構造ヘル センサは1次主循環ポンプの異常振動や配管支持装置 スモニタリングの手法が既に実用化されている。こ の固着や緩みの監視を目的に 100 度以下の低温部分に のような背景から原子力機構の高速実験炉「常陽」 取り付けられている。FBR における Na 冷却配管や HTTR においても、余寿命診断と状態監視の観点から各種等の高温条件下での使用は不可能である。 の光ファイバーセンサの導入が試みられた。余寿命 一方、近年の超短パルスレーザーの発展により石英、 診断としては歪・温度分布計測が重要であり、ラマン セラミック等高脆化材料への精密加工が可能となった 散乱型温度センサや FBGセンサが用いられる[1]。 ことから FBG の製作過程においてもこの技術が導入FBGセンサとは石英光ファイバー中に周期的屈折 された。その結果、従来法にて製作したセンサと比較 率分布を作成し、透過または反射する光のスペクト してより高温での使用が可能となり、長周期型の FG ルの波長シフトを検出して温度または長さの変化を センサでは 500°Cまでの使用が可能となった「21。しか 測定するものである。透過または反射する光のスペ し従来法と同等の計測精度を得るためには短周期型の クトル特性は 2 = 2nL で表され、2は波長、n はコア FBG センサが望まれる[3]。我々はフェムト秒超短パル の屈折率、Lはグレーティングの周期を表す。スレーザーを用いた point by point 法加工にて高温耐性のある短周期型 FBG センサの製作とその特性に合わ 連絡先:島田幸洋 〒619-0216 京都府木津川市せた計測システムの開発を行っている[4][5]。今回は加 梅美台 8-1-7 日本原子力研究開発機構 関西光科工方法を改善し、歪みセンサとしての性能向上を図っ 学研究所 電話:0774-71-3332た実験結果について報告する。更に動的な振動計測に e-mail:shimada.yukihiro@jaea.go.jp対応する、波長可変光源の製作についても報告する。
発電用原子炉施設の保守管理におけるリスク情報 の活用への取組みが拡大しており、状態監視技術を 積極的に活用することでプラントの安全・安定運転 を確実なものにすることが求められている。一方、 土木建築の分野では光ファイバーセンサにより温 度・ひずみを測定し構造健全性を監視する構造ヘル スモニタリングの手法が既に実用化されている。こ のような背景から原子力機構の高速実験炉「常陽」 においても、余寿命診断と状態監視の観点から各種 の光ファイバーセンサの導入が試みられた。余寿命 の屈折率、Lはグレーティングの周期を表す。取り付けられている。FBR における Na 冷却配管や HTTR 等の高温条件下での使用は不可能である。 ・ 一方、近年の超短パルスレーザーの発展により石英、 セラミック等高脆化材料への精密加工が可能となった ことから FBG の製作過程においてもこの技術が導入 された。その結果、従来法にて製作したセンサと比較 センサでは 500°Cまでの使用が可能となった[2]。しか し従来法と同等の計測精度を得るためには短周期型の FBGセンサが望まれる[3]。我々はフェムト秒超短パル スレーザーを用いた point by point 法加工にて高温耐性 のある短周期型 FBG センサの製作とその特性に合わ せた計測システムの開発を行っている[4][5]。今回は加 工方法を改善し、歪みセンサとしての性能向上を図っ た実験結果について報告する。更に動的な振動計測に 対応する、波長可変光源の製作についても報告する。 - 257.2.実験 2.1 加工システムの構築と高温耐性試験本研究で加工に使用した光源はチャープパルス増 幅チタンサファイアレーザーシステムである。パル ス幅は約 150sec、繰り返しは 10Hz、加工時のエネル ギーは 1-10 J である。Nd:YAG Laser SHGPulse Compressor KTi:Sapphire Regenerative Amplifier/ ZNd:Vanadate Laser SHG150fsec,1~10u J/Pulse StretcherTi:Sapphire10Hz,800nmMode-Lock OscillatorFig.1 加工に使用した CPA-チタンサファイアレー ザーシステム ファイアこのレーザー光を位相差顕微鏡内に導光し、対物 レンズを通して観察光軸と同軸で試料に照射加工を 行う。位相差顕微鏡を使用することで加工による微 小な屈折率差が観測可能である。CCD カメラを併用 してレーザー照射加工中でも観察を行える。試料を 精密ステージに保持して移動しながら光の照射を行 い、10nm 以下の精度で周期的屈折率構造を作製する 加工を行う。最初に試料駆動部の精度評価及びこの レーザー加工が高温耐性有る事を確認すべく石英板 中に周期的屈折率構造の作成を行った。加工試料の 位相差顕微鏡像を Fig. 2 に示す。加工の間隔は図中 の縦方向が 5μm、横方向が 10 μmである。この試料 の加工形状の評価は試料に垂直面上に He-Ne レーザ ーを集光し、背面に現れる回折光像のコントラスト を測定することで行う。回折光像を Fig.3 に示す。 試料の高温試験は真空鐘内にて加熱を行い、加熱の 前後での回折光像のコントラストの変化を計測した。 その結果、960°C、1時間の過熱の後でも回折光のコ ントラストは変化しないことからこの加工は高温耐 性を持つことを確認した。10 u mFig.2 石英板中に加工した周期的屈折率構造Fig.3 周期的屈折率構造による He-Ne レーザー |折光像・の回2.2 最適レーザー加工条件の探索 - Fig.3 の回折像の乱れはレーザー加工形状に起因す る。そのため次に最適なレーザー光条件の探索を行っ た。レーザーのパルスエネルギーの違いによる加工形 状の変化を Fig. 4 に示す。この結果から加工に使用す る光のエネルギーは 1μJ 程度が最適であることが解 った。1401J 120LJ TILJ Te101m TIMEFig. 4 光のエネルギーによる加工点形状の変化2.3 光ファイバーへの FBG 加工と高温試験 - point-by-point 法にてFBG 加工をするためには直径 10 μm 以下のコア内に加工を行う事が必須である。そ のために以下の手法を用いた。 1. 光ファイバー試料を屈折率整合液にて液侵させることでレーザー入射面を平面化した。試料付近の写真を Fig.5 に示す。 2. ファイバー内にフェムト秒レーザーを集光する際に発生する白色光を伝播させた端面にて光強度の 測定を行い、強度が最大となるように焦点位置の最適化を行った。 作成した FBG の反射スペクトルの測定結果を Fig.6 に 示す。反射の中心波長は 1538nm、最大反射率は-24dB でありほぼ設計通りの中心波長特性が得られた。258Fig.5 加工部の試料近傍の様子 (光ファイバーの周囲は屈折率整合液で液侵)次にこの試料を 600°C、24 時間の加熱試験を行い、 昇温前後の反射スペクトルを比較した結果、1543nm より長波長側では反射率の変化が見られた。しかし 設計波長である 1538nm 付近の反射率に大きな変化 は認められず、実用上支障がない程度に FBG 構造が 保持されている事を確認した。0.0054.DE-03時3.06-03期●加熱前 日加熱後、0.1820.0010153015351540 15451550Wavelength /nmFig.6 製作した FBG の加熱前後の反射スペクト の変化 (FBG 加工長:80 μm、半値幅:4nm)2.4 加工システムの改良による反射特性向上FBG を歪センサとして用いる際の性能は波長スペ クトルの形状に強く依存する。既に市販されている 常温用 FBG センサの波長スペクトルの線幅に近づけ るべく、以下の装置を導入して加工の精度向上を図 った。 1. 加工用長距離作動微動ステージFBG の反射波長線幅は屈折率構造の作用長で決 定される。これまで使用していたピエゾ素子駆 動のステージは精度は得られるものの、最大移動長は 80 μm 程度であり十分ではなかった。今回 はハーモニックギアドライブのステッピングモー ターを導入し、ピエゾステージと同程度の高精度 かつ長作動の加工が可能となった アクティブ除震台 上記の長距離作動ステージではピエゾ素子ステー ジと比べると移動中の振動が若干大きく、nm オー ダーの加工では精度低下の要因となる。この対策としてアクティブ除震台を導入した。 以上の装置の導入及び加工コントロールソフトウェア の改良等の対策の結果、FBG の反射率は向上し、線幅 も狭線化した。反射波長の測定結果を Fig.7に示す。 また、狭線化により波長の多重化が可能となった。 Fig.8 は FBG 特性波長が 20nm 間隔の3波長となるよう に加工した結果である。それぞれ異なる部位に作成し ている。加工部位の位置間隔は 100mm である。0.0000030.00000252,00E-060.00000150.0000010.000000501570158515901115751580Wavelength /nmFig.7 FBG 加工長 1mm での FBG 反射スペクトル (半値幅:1.2nm、加工点数:600 点)0.00000140.00000121,00E-060.00000080.00000060.00000040.00000020152015401560 1580 Wavelength/nm16001620Fig.8 FBG 反射波長の多重化の例(1540, 1560, 1580nm)959これらの結果では反射波長構造が単一のピークで は無くサイドバンドが生じていて単純な形状をして いない。これは歪センサとして使用する際に誤差の 元となる。原因は加工レーザー強度の時間揺らぎに あると考えられ今後の検討課題である。2.5 高速測定に対応した波長可変光源の製作前項までに製作した FBG センサの波長特性の測定 では既製の白色光源と高分解能分光器を使用してい る。この光源の波長を単一化し、FBG の特性波長付 近に合致させれば検出側はフォトダイオード等の強 度検出器が使用できるため高速応答性が向上し、振 動計測にも対応できる。そこで我々は波長可変レー ザーを光源とした FBG 測定システムの開発を行って いる。装置の概略図を Fig.9 に示す。レーザーダイ オードにてエルビウムドープファイバーを励起し、 片側の共振器端面は可動するグレーティングを配置 し、波長可変を可能としている。波長可変ファイバレーザ モドープファイバハリータグループステッピングピング モータドライバー自みに,LD駆動回路。PD)FBG 「反射光デジタルオシロ光ファイバFBG 光ファイバーサーキュレータ・反射スペクトル計測部、 Fig.9 波長可変ファイバレーザーを光源とする FBG 測定システムの概略図この光源を使用した時間領域での計測では以下の利 点が有る[6]。市販の分光器と比べて小型、ロバスト、安価に 構築が可能。 光の検出部は通常のFBG 計測で用いられる分光 器ではなくフォトダイオード等の強度検出器 が使用できるので高速測定が可能。そのため地 震動などの動的な歪測定にも対応する。 通常の FBG 計測では多点計測を実現するために は異なる波長の FBG センサを使用することが必 須であり、多点同時計測には限界が生じる。こ の方法では単一波長の FBG センサを直列に繋ぎ合わせるため計測点数の上限値が高い。 このように反射率や線幅などを最適設計した FBG =計測系を組み合わせることで、より高度なオンライン計測システムが構築可能である。 3. 結言1. フェムト秒パルスレーザーを用いたpoint-by-point 法による FBGセンサ加工製作を行 った。高温試験の前後で波長特性が大きく変化し ないことからこの FBG 構造が耐熱性有る事を確認 した。 レーザー加工長を最適化して FBG 特性波長の反射 スペクトル構造が狭線化し、歪センサとしての性能が向上した。 3. 高温試験にてNa炉に適用可能な600°Cでの使用の可能性に目途を付けたことは、今後の Na炉保守保 全技術の新たな展開を可能とする。 耐熱 FBG センサと波長可変光源を組み合わせた計 測手法は近年重要性が議論されている原子力発電 プラント等の耐震保全活動[7]において、高温機器 を常時モニタリング、健全性を評価する強力な方 法となる。参考文献1] K.Matsuba C.Ito, Y.Kawahara, T.Aoyama ICON-15(2007). 2] Y. Kondo, K. Nouchi, T. Mitsuyu, M. Watanabe, P. G.Kazansky and K. Hirao, OPTICS LETTERS24,646-(1999). 3] A. Martinez, M. Dubov, I. Khrushchev, I. Bennion,“Direct writing of fiber Bragg gratings by femtosecondlaser,““ Electron. Lett. 40, 1170-1172 (2004). 4] 島田, 増住, 西村, 土井, 月森,““耐熱 FBG による高温構造物の振動変形モニタリング技術の開発”,原子力学会 2008年春の年会予稿集 J25. 5] 増住,月森,島田,西村,““高速炉高温構造物の健 * 全性モニタリングのための耐熱 FBG センサの開発,““ 日本保全学会第5回学術講演会要旨集, 2008,pp. 133-138. 5] T.Kobayashi, Y. Enami, H. Ishikawa, “Highly AccurateFiber Strain Sensor based on Low Refractive Fiber Gratting and Fiber Fabry-Perot Cavities.”, 18th Int. Optical Fiber Sensors Conf. (OSA, 2006),paperTuE12 ] 「中越沖地震の教訓と耐震安全研究」,安全研究フ ーーラム, 原子力安全委員会, (2008)“ “?超短パルスレーザーによる FBG センサの製作と性能評価“ “島田 幸洋,Yukihiro SHIMADA,西村 昭彦,Akihiko NISHIMURA,猿田 晃一,Koichi SARUTA,月森 和之,Kazuyuki TSUKIMORI,小林 喬郎,Takao KOBAYASHI
測定対象物の変位・振動による長さの変化は L に反映 するため、反射光の中心波長の変化を測定することで 発電用原子炉施設の保守管理におけるリスク情報 遠隔モニタリングを行う。この方法は多点、遠隔、高 の活用への取組みが拡大しており、状態監視技術を速、高精度測定が可能であるが、現在実用化されてい 積極的に活用することでプラントの安全・安定運転るFBG センサは、水素雰囲気と紫外光の干渉露光を利 を確実なものにすることが求められている。一方、 用するため、200°C以上では周期的構造が消失し高温構 土木建築の分野では光ファイバーセンサにより温造物への適応は困難である。「常陽」においても FBG 度・ひずみを測定し構造健全性を監視する構造ヘル センサは1次主循環ポンプの異常振動や配管支持装置 スモニタリングの手法が既に実用化されている。こ の固着や緩みの監視を目的に 100 度以下の低温部分に のような背景から原子力機構の高速実験炉「常陽」 取り付けられている。FBR における Na 冷却配管や HTTR においても、余寿命診断と状態監視の観点から各種等の高温条件下での使用は不可能である。 の光ファイバーセンサの導入が試みられた。余寿命 一方、近年の超短パルスレーザーの発展により石英、 診断としては歪・温度分布計測が重要であり、ラマン セラミック等高脆化材料への精密加工が可能となった 散乱型温度センサや FBGセンサが用いられる[1]。 ことから FBG の製作過程においてもこの技術が導入FBGセンサとは石英光ファイバー中に周期的屈折 された。その結果、従来法にて製作したセンサと比較 率分布を作成し、透過または反射する光のスペクト してより高温での使用が可能となり、長周期型の FG ルの波長シフトを検出して温度または長さの変化を センサでは 500°Cまでの使用が可能となった「21。しか 測定するものである。透過または反射する光のスペ し従来法と同等の計測精度を得るためには短周期型の クトル特性は 2 = 2nL で表され、2は波長、n はコア FBG センサが望まれる[3]。我々はフェムト秒超短パル の屈折率、Lはグレーティングの周期を表す。スレーザーを用いた point by point 法加工にて高温耐性のある短周期型 FBG センサの製作とその特性に合わ 連絡先:島田幸洋 〒619-0216 京都府木津川市せた計測システムの開発を行っている[4][5]。今回は加 梅美台 8-1-7 日本原子力研究開発機構 関西光科工方法を改善し、歪みセンサとしての性能向上を図っ 学研究所 電話:0774-71-3332た実験結果について報告する。更に動的な振動計測に e-mail:shimada.yukihiro@jaea.go.jp対応する、波長可変光源の製作についても報告する。
発電用原子炉施設の保守管理におけるリスク情報 の活用への取組みが拡大しており、状態監視技術を 積極的に活用することでプラントの安全・安定運転 を確実なものにすることが求められている。一方、 土木建築の分野では光ファイバーセンサにより温 度・ひずみを測定し構造健全性を監視する構造ヘル スモニタリングの手法が既に実用化されている。こ のような背景から原子力機構の高速実験炉「常陽」 においても、余寿命診断と状態監視の観点から各種 の光ファイバーセンサの導入が試みられた。余寿命 の屈折率、Lはグレーティングの周期を表す。取り付けられている。FBR における Na 冷却配管や HTTR 等の高温条件下での使用は不可能である。 ・ 一方、近年の超短パルスレーザーの発展により石英、 セラミック等高脆化材料への精密加工が可能となった ことから FBG の製作過程においてもこの技術が導入 された。その結果、従来法にて製作したセンサと比較 センサでは 500°Cまでの使用が可能となった[2]。しか し従来法と同等の計測精度を得るためには短周期型の FBGセンサが望まれる[3]。我々はフェムト秒超短パル スレーザーを用いた point by point 法加工にて高温耐性 のある短周期型 FBG センサの製作とその特性に合わ せた計測システムの開発を行っている[4][5]。今回は加 工方法を改善し、歪みセンサとしての性能向上を図っ た実験結果について報告する。更に動的な振動計測に 対応する、波長可変光源の製作についても報告する。 - 257.2.実験 2.1 加工システムの構築と高温耐性試験本研究で加工に使用した光源はチャープパルス増 幅チタンサファイアレーザーシステムである。パル ス幅は約 150sec、繰り返しは 10Hz、加工時のエネル ギーは 1-10 J である。Nd:YAG Laser SHGPulse Compressor KTi:Sapphire Regenerative Amplifier/ ZNd:Vanadate Laser SHG150fsec,1~10u J/Pulse StretcherTi:Sapphire10Hz,800nmMode-Lock OscillatorFig.1 加工に使用した CPA-チタンサファイアレー ザーシステム ファイアこのレーザー光を位相差顕微鏡内に導光し、対物 レンズを通して観察光軸と同軸で試料に照射加工を 行う。位相差顕微鏡を使用することで加工による微 小な屈折率差が観測可能である。CCD カメラを併用 してレーザー照射加工中でも観察を行える。試料を 精密ステージに保持して移動しながら光の照射を行 い、10nm 以下の精度で周期的屈折率構造を作製する 加工を行う。最初に試料駆動部の精度評価及びこの レーザー加工が高温耐性有る事を確認すべく石英板 中に周期的屈折率構造の作成を行った。加工試料の 位相差顕微鏡像を Fig. 2 に示す。加工の間隔は図中 の縦方向が 5μm、横方向が 10 μmである。この試料 の加工形状の評価は試料に垂直面上に He-Ne レーザ ーを集光し、背面に現れる回折光像のコントラスト を測定することで行う。回折光像を Fig.3 に示す。 試料の高温試験は真空鐘内にて加熱を行い、加熱の 前後での回折光像のコントラストの変化を計測した。 その結果、960°C、1時間の過熱の後でも回折光のコ ントラストは変化しないことからこの加工は高温耐 性を持つことを確認した。10 u mFig.2 石英板中に加工した周期的屈折率構造Fig.3 周期的屈折率構造による He-Ne レーザー |折光像・の回2.2 最適レーザー加工条件の探索 - Fig.3 の回折像の乱れはレーザー加工形状に起因す る。そのため次に最適なレーザー光条件の探索を行っ た。レーザーのパルスエネルギーの違いによる加工形 状の変化を Fig. 4 に示す。この結果から加工に使用す る光のエネルギーは 1μJ 程度が最適であることが解 った。1401J 120LJ TILJ Te101m TIMEFig. 4 光のエネルギーによる加工点形状の変化2.3 光ファイバーへの FBG 加工と高温試験 - point-by-point 法にてFBG 加工をするためには直径 10 μm 以下のコア内に加工を行う事が必須である。そ のために以下の手法を用いた。 1. 光ファイバー試料を屈折率整合液にて液侵させることでレーザー入射面を平面化した。試料付近の写真を Fig.5 に示す。 2. ファイバー内にフェムト秒レーザーを集光する際に発生する白色光を伝播させた端面にて光強度の 測定を行い、強度が最大となるように焦点位置の最適化を行った。 作成した FBG の反射スペクトルの測定結果を Fig.6 に 示す。反射の中心波長は 1538nm、最大反射率は-24dB でありほぼ設計通りの中心波長特性が得られた。258Fig.5 加工部の試料近傍の様子 (光ファイバーの周囲は屈折率整合液で液侵)次にこの試料を 600°C、24 時間の加熱試験を行い、 昇温前後の反射スペクトルを比較した結果、1543nm より長波長側では反射率の変化が見られた。しかし 設計波長である 1538nm 付近の反射率に大きな変化 は認められず、実用上支障がない程度に FBG 構造が 保持されている事を確認した。0.0054.DE-03時3.06-03期●加熱前 日加熱後、0.1820.0010153015351540 15451550Wavelength /nmFig.6 製作した FBG の加熱前後の反射スペクト の変化 (FBG 加工長:80 μm、半値幅:4nm)2.4 加工システムの改良による反射特性向上FBG を歪センサとして用いる際の性能は波長スペ クトルの形状に強く依存する。既に市販されている 常温用 FBG センサの波長スペクトルの線幅に近づけ るべく、以下の装置を導入して加工の精度向上を図 った。 1. 加工用長距離作動微動ステージFBG の反射波長線幅は屈折率構造の作用長で決 定される。これまで使用していたピエゾ素子駆 動のステージは精度は得られるものの、最大移動長は 80 μm 程度であり十分ではなかった。今回 はハーモニックギアドライブのステッピングモー ターを導入し、ピエゾステージと同程度の高精度 かつ長作動の加工が可能となった アクティブ除震台 上記の長距離作動ステージではピエゾ素子ステー ジと比べると移動中の振動が若干大きく、nm オー ダーの加工では精度低下の要因となる。この対策としてアクティブ除震台を導入した。 以上の装置の導入及び加工コントロールソフトウェア の改良等の対策の結果、FBG の反射率は向上し、線幅 も狭線化した。反射波長の測定結果を Fig.7に示す。 また、狭線化により波長の多重化が可能となった。 Fig.8 は FBG 特性波長が 20nm 間隔の3波長となるよう に加工した結果である。それぞれ異なる部位に作成し ている。加工部位の位置間隔は 100mm である。0.0000030.00000252,00E-060.00000150.0000010.000000501570158515901115751580Wavelength /nmFig.7 FBG 加工長 1mm での FBG 反射スペクトル (半値幅:1.2nm、加工点数:600 点)0.00000140.00000121,00E-060.00000080.00000060.00000040.00000020152015401560 1580 Wavelength/nm16001620Fig.8 FBG 反射波長の多重化の例(1540, 1560, 1580nm)959これらの結果では反射波長構造が単一のピークで は無くサイドバンドが生じていて単純な形状をして いない。これは歪センサとして使用する際に誤差の 元となる。原因は加工レーザー強度の時間揺らぎに あると考えられ今後の検討課題である。2.5 高速測定に対応した波長可変光源の製作前項までに製作した FBG センサの波長特性の測定 では既製の白色光源と高分解能分光器を使用してい る。この光源の波長を単一化し、FBG の特性波長付 近に合致させれば検出側はフォトダイオード等の強 度検出器が使用できるため高速応答性が向上し、振 動計測にも対応できる。そこで我々は波長可変レー ザーを光源とした FBG 測定システムの開発を行って いる。装置の概略図を Fig.9 に示す。レーザーダイ オードにてエルビウムドープファイバーを励起し、 片側の共振器端面は可動するグレーティングを配置 し、波長可変を可能としている。波長可変ファイバレーザ モドープファイバハリータグループステッピングピング モータドライバー自みに,LD駆動回路。PD)FBG 「反射光デジタルオシロ光ファイバFBG 光ファイバーサーキュレータ・反射スペクトル計測部、 Fig.9 波長可変ファイバレーザーを光源とする FBG 測定システムの概略図この光源を使用した時間領域での計測では以下の利 点が有る[6]。市販の分光器と比べて小型、ロバスト、安価に 構築が可能。 光の検出部は通常のFBG 計測で用いられる分光 器ではなくフォトダイオード等の強度検出器 が使用できるので高速測定が可能。そのため地 震動などの動的な歪測定にも対応する。 通常の FBG 計測では多点計測を実現するために は異なる波長の FBG センサを使用することが必 須であり、多点同時計測には限界が生じる。こ の方法では単一波長の FBG センサを直列に繋ぎ合わせるため計測点数の上限値が高い。 このように反射率や線幅などを最適設計した FBG =計測系を組み合わせることで、より高度なオンライン計測システムが構築可能である。 3. 結言1. フェムト秒パルスレーザーを用いたpoint-by-point 法による FBGセンサ加工製作を行 った。高温試験の前後で波長特性が大きく変化し ないことからこの FBG 構造が耐熱性有る事を確認 した。 レーザー加工長を最適化して FBG 特性波長の反射 スペクトル構造が狭線化し、歪センサとしての性能が向上した。 3. 高温試験にてNa炉に適用可能な600°Cでの使用の可能性に目途を付けたことは、今後の Na炉保守保 全技術の新たな展開を可能とする。 耐熱 FBG センサと波長可変光源を組み合わせた計 測手法は近年重要性が議論されている原子力発電 プラント等の耐震保全活動[7]において、高温機器 を常時モニタリング、健全性を評価する強力な方 法となる。参考文献1] K.Matsuba C.Ito, Y.Kawahara, T.Aoyama ICON-15(2007). 2] Y. Kondo, K. Nouchi, T. Mitsuyu, M. Watanabe, P. G.Kazansky and K. Hirao, OPTICS LETTERS24,646-(1999). 3] A. Martinez, M. Dubov, I. Khrushchev, I. Bennion,“Direct writing of fiber Bragg gratings by femtosecondlaser,““ Electron. Lett. 40, 1170-1172 (2004). 4] 島田, 増住, 西村, 土井, 月森,““耐熱 FBG による高温構造物の振動変形モニタリング技術の開発”,原子力学会 2008年春の年会予稿集 J25. 5] 増住,月森,島田,西村,““高速炉高温構造物の健 * 全性モニタリングのための耐熱 FBG センサの開発,““ 日本保全学会第5回学術講演会要旨集, 2008,pp. 133-138. 5] T.Kobayashi, Y. Enami, H. Ishikawa, “Highly AccurateFiber Strain Sensor based on Low Refractive Fiber Gratting and Fiber Fabry-Perot Cavities.”, 18th Int. Optical Fiber Sensors Conf. (OSA, 2006),paperTuE12 ] 「中越沖地震の教訓と耐震安全研究」,安全研究フ ーーラム, 原子力安全委員会, (2008)“ “?超短パルスレーザーによる FBG センサの製作と性能評価“ “島田 幸洋,Yukihiro SHIMADA,西村 昭彦,Akihiko NISHIMURA,猿田 晃一,Koichi SARUTA,月森 和之,Kazuyuki TSUKIMORI,小林 喬郎,Takao KOBAYASHI