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NTTと東京大学、大型構造物の緩やかな形状変化を検出できる「光ファイバー形状センシング」技術を実証、世界初
2026年3月24日 08:00
NTT株式会社と国立大学法人東京大学大学院工学系研究科は3月19日、「光ファイバー形状センシング」により、数十m～数kmの規模の大型構造物のわずかな歪みなどの非常に緩やかな形状変化を検出できる技術を、世界で初めて実証したと発表した。
光ファイバー形状センシング技術は、マルチコア光ファイバーと呼ばれる、1本の光ファイバー内に複数の光の通り道を持つ構造を用い、それぞれの光経路に生じる違いから、光ファイバーの曲がり具合や位置を推定する技術。従来技術では、使用する測定器の制限などにより、検出できる長さは数m程度、検出可能な曲率半径も数cm以下に限られていた。
そのため、空間的な形状変化が非常に緩やかな大型構造物への適用は困難だった。現在、大型プラントのパイプラインや電力・通信・下水などの地下配管といった、直接観測が困難な構造物では、カメラ搭載ロボットやレーダーが用いられているが、測定精度は環境条件の影響を受けやすいため、継続的な監視には課題があり、光ファイバー形状センシング技術を適用することへのニーズがあった。
そこで、NTTが通信設備向けに培った光ファイバーケーブルの設計・評価技術を活用したセンシング用光ファイバーケーブル技術と、東京大学の村山英晶教授が開発した光ファイバー中で生じる歪みの分布から光ファイバーの敷設形状を推定する形状推定技術とをかけ合わせ、曲率半径が数m以上の非常に緩やかな形状変化を数kmにわたって検出できる新たな技術を実証した。
両者は技術のポイントとして、次の2点を紹介している。
歪み分布の逐次解析による光ファイバーケーブルの形状推定
光ファイバー中の長手方向の歪みを分布的に測定できるB-OTDR（Brillouin-Optical Time Domain Reflectometry）を用いて、複数の光経路における歪みの違いから高精度な形状を推定する解析技術を開発した。
今回の技術では、複数の光経路で生じた歪みとそれらの位置関係から地点ごとの曲げ方向と曲がり量を推定し、それを長手方向に沿って逐次的に計算することで、光ファイバーケーブル全体の形状を推定するとともに、既知の曲げ形状あるいは直線状態における歪み分布を参照することで、形状推定精度の向上にも成功した。
形状センシングに適した多心光ファイバーケーブル構造
光ファイバー形状センシングでは、複数の光経路で生じる異なる情報を解析することで光ファイバーの敷設形状を推定し、検出できる曲率半径の大きさは光経路間の距離に応じて大きくなる。今回の技術では、屋内通信用光ファイバーケーブルとして用いられる、0.25mm間隔で整列・固定された8心の光ファイバーを実装した多心光ファイバーケーブル構造を用いることで、数m以上の曲率半径の検出を可能とした。
さらに、この光ファイバーケーブルは長方形の形状を有することから、意図しないねじれによる解析誤差の低減も期待できるという。
両者は今後、敷設性と検出精度を両立するセンシング用光ファイバーケーブル構造の最適化や、模擬設備を用いたより長距離での3次元形状の検出検証を行い、センシング用光ファイバーケーブルを用いた大規模インフラのデジタルツイン化とレジリエンス向上に貢献するとしている。