Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

August 14, 2013, 東京--日本電信電話（NTT）と、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、高精度に電界を測定する技術としてNTTが開発中の光ファイバを活用した「電気光学プローブ」（EOプローブ）を応用し、小惑星探査機等で使用されているマイクロ波放電式イオンエンジン内部のプラズマ中のマイクロ波電界計測に世界で初めて成功した。
NTTはJAXAとの共同研究においてマイクロ波電界の測定に必要とされる感度安定性、耐磁界性、および耐熱性の高い「光ファイバ」を活用したEOプローブを開発し、イオンエンジン内のマイクロ波電界測定に世界で初めて成功した。測定結果から、マイクロ波が伝搬できなくなるマイクロ波カットオフ現象を緩和することで、イオンエンジンの性能をさらに向上できることが判明した。
今後、マイクロ波放電式イオンエンジンの研究・開発を推し進めることで、イオンエンジンを使用する小惑星探査機がより遠くの惑星への到達が可能となったり、人工衛星などの宇宙機の長寿命化、等の実現が期待できる。
今回の成果は、NTTのもつ高度な「光ファイバ」を活用したEOプローブ技術とJAXAのイオンエンジン内マイクロ波電界計測技術により実現した。

技術の要点
(1)光ファイバを活用したEOプローブの性能向上の取り組み
・マイクロ波発生器の出力変動以下で安定に計測するため、光ファイバ内で発生する共振を低減するための低コヒーレンス光を導入。これにより16%であった測定感度の変動量を10%以下に低減。
・強磁界領域で使用するため、磁界耐性の低い素子（FR）を先端部より撤去して耐磁界性が向上。これにより0.1T（テスラ：磁束密度の単位）であった耐磁界性を0.8T以上に向上。
・EOプローブを高温プラズマ内で使用するために、2重ガラス細管構造による水冷システムを採用。水冷システムを含み計測部分はわずか直径3mmであり、イオンエンジンに追加の孔を開けずに、イオン加速孔を介して内部に導入することを可能にした。
(2)マイクロ波放電式イオンエンジン内のマイクロ波電界分布測定（JAXA）
・高電圧を加えて推進力の源であるプラズマジェットを噴射したままの状態で、EOプローブを掃引し、イオンエンジン内部のマイクロ波電界分布を綿密に計測した。

NTTは、EOプローブについて、「光学素子の煩雑な調整作業による取扱い性の課題やEO結晶や光ファイバの固定に用いられる接着剤の長期信頼性の課題が懸念されており、これらの課題を解決するための新たなEOプローブ構造の導入に向けた取り組みを進める。早期の実用化に向けた研究開発を行うことで、イオンエンジン内などのプラズマ電界の測定ツールとして確立することをめざした取り組みを進める」と説明している。