KR20000031822A - Wavemeter of optical signal, fiber bragg grating sensor and method thereof using wave selection type optical detector - Google Patents

Wavemeter of optical signal, fiber bragg grating sensor and method thereof using wave selection type optical detector Download PDF

Info

Publication number
KR20000031822A
KR20000031822A KR1019980048050A KR19980048050A KR20000031822A KR 20000031822 A KR20000031822 A KR 20000031822A KR 1019980048050 A KR1019980048050 A KR 1019980048050A KR 19980048050 A KR19980048050 A KR 19980048050A KR 20000031822 A KR20000031822 A KR 20000031822A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
wavelength
signal
bragg grating
fiber bragg
Prior art date
Application number
KR1019980048050A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100275521B1 (en
Inventor
서완석
윤병호
Original Assignee
이계철
한국전기통신공사
정선종
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이계철, 한국전기통신공사, 정선종, 한국전자통신연구원 filed Critical 이계철
Priority to KR1019980048050A priority Critical patent/KR100275521B1/en
Publication of KR20000031822A publication Critical patent/KR20000031822A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100275521B1 publication Critical patent/KR100275521B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

PURPOSE: A wave meter of optical signal, a sensor of fiber bragg grating(FBG) and its method are provided to measure a wavelength change of a reflective light caused by a perturbation such as a temperature and a strain fed to the FBG using a wave dependence of a wave selection typed optical detector. CONSTITUTION: An optical signal emerged from a source of light(41) having a broadband spectrum width such as an ASE(Amplified Spontaneous Emission) noise of an LED(Light Emitting Diode), an SLD(Super Luminescence Laser Diode), or an EDFA(Erbium-doped Fiber Amplifier) is projected into a FBG(43) through an optical coupler(42) and a reflective light of narrow band fit for a condition of the FBG(43) is transferred to the other optical coupler(44) by diverging in the optical coupler(42). The optical coupler(44) distributes the reflective light to a usual optical detector(45) and a wavelength selection type optical detector(46), and the usual optical detector(45) and the wavelength selection type optical detector(46) converts the diverged optical signal to an electric signal. The signal converted to the electric signal is amplified, differentially amplified and divided in a processor of signal(47) and the amount of parameter fed in the FBG(43) is measured by referring to a lookup table corresponding to a stored changed amount of wave and a sensing parameter.

Description

파장선택형 광검출기를 이용한 광신호 파장 측정 장치와 광섬유 브래그 격자 센서 장치 및 그 방법Optical signal wavelength measuring device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector

본 발명은 파장 의존성을 갖는 파장선택형 광검출기를 이용한 광신호 파장 측정 장치와 광섬유 브래그 격자(FBG : Fiber Bragg Grating) 센서 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 파장 의존성을 갖는 파장선택형 광검출기를 이용하므로써, 필요한 광소자의 개수를 최소화하여 좁은 스펙트럼 폭을 갖는 광섬유 브래그 격자(FBG)로부터의 반사 광신호를 복조하는 간단하고 경제적인 광신호 파장 측정 장치와 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical signal wavelength measuring apparatus using a wavelength selective photodetector having a wavelength dependency, and an optical fiber Bragg grating (FBG) sensor apparatus and a method thereof, and in particular, by using a wavelength selective photodetector having a wavelength dependency. And a simple and economical optical signal wavelength measuring device, an optical fiber Bragg grating (FBG) sensor device and a method for demodulating reflected optical signals from a narrow fiber spectrum Bragg grating (FBG) with a minimum number of optical elements required will be.

광섬유 브래그 격자(FBG)는 광섬유에 일정한 간격의 규칙적인 굴절율(refractive index) 변이 격자를 새긴 것으로, 광신호를 광섬유 브래그 격자(FBG)에 입사하면 입력측으로 굴절율(refractive index) 변이 및 격자간 거리에 따른 해당 파장만을 반사하고, 나머지 파장 대의 신호는 투과시키는 특징이 있는 일종의 광학 필터 소자이다.The optical fiber Bragg grating (FBG) is engraved with regular intervals of regular refractive index shifts in the optical fiber. It is a kind of optical filter element characterized by reflecting only the corresponding wavelength according to, and transmitting the signal of the remaining wavelength band.

이때, 굴절율(refractive index) 및 간격 등 격자의 구조 특성을 변화시키면 반사되는 광신호의 파장 특성이 변화된다. 현재 이러한 과정을 거쳐, 온도 및 스트레인 등을 측정하는 광섬유 브래그 격자(FBG) 광센서의 연구가 활발히 진행되고 있다.In this case, changing the structural characteristics of the grating such as the refractive index and the interval changes the wavelength characteristics of the reflected optical signal. Currently, research into the optical fiber Bragg grating (FBG) optical sensor for measuring the temperature and strain, etc. has been actively conducted.

광섬유 브래그 격자(FBG)에 인가된 온도 및 스트레인 등의 양을 정확하게 측정하기 위해서는, 광섬유 브래그 격자(FBG)로부터 반사되는 광신호의 파장 변화를 광섬유 브래그 격자(FBG) 복조기를 통하여 측정할 수 있어야 한다. 종래의 광섬유 브래그 격자(FBG) 복조 방식으로는 모노크로미터 또는 스펙트로미터를 이용하는 방법, 가변 광학 필터를 스캐닝하는 방법, 광학 간섭기를 이용하는 방법 및 광학 필터의 파장 의존성 응답 특성을 이용하는 방법 등이 있다.In order to accurately measure the amount of temperature and strain applied to the optical fiber Bragg grating (FBG), it is necessary to measure the wavelength change of the optical signal reflected from the optical fiber Bragg grating (FBG) through the optical fiber Bragg grating (FBG) demodulator . Conventional optical fiber Bragg grating (FBG) demodulation methods include a method using a monochromator or spectrometer, a method of scanning a variable optical filter, a method using an optical interferer, and a method using a wavelength dependent response characteristic of the optical filter.

도 1 은 종래의 모노크로미터 또는 스펙트로미터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도로서, 광섬유 브래그 격자로부터 반사되는 광신호의 파장 값을 모노크로미터 또는 스펙트로미터를 이용하여 측정하는 방식의 일예시도이다.1 is an exemplary configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using a conventional monochromator or spectrometer, a method of measuring the wavelength value of the optical signal reflected from the optical fiber Bragg grating using a monochromator or spectrometer It is an illustration.

종래의 모노크로미터 또는 스펙트로미터를 이용한 방식은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 광원(11)으로부터 발생되는 광대역의 스펙트럼 폭을 갖는 광신호가 광커플러(12)를 통하여 광섬유 브래그 격자(FBG)(13)에 입사되고, 단순히 광섬유 브래그 격자(13)로부터 반사되는 광신호를 상기 광커플러(12)에서 분기하여 모노크로미터 또는 스펙트로미터(14)에 입사하여 개인용 컴퓨터(PC) 또는 신호처리기(15)에 의해 파장을 측정하는 방식으로, 공간적 회절 격자 소자, 패브리 페로 간섭기를 사용한 공간적 광학 기술을 통하여 구성할 수 있다. 즉, 모노크로미터는 공간적인 패브리 페로 간섭기로 구성할 수 있고, 스펙트로미터는 공간 광학적인 회절 격자 소자와 이를 공간적으로 검출하는 광검출기로 구성할 수 있다.In the conventional method using a monochromator or spectrometer, as shown in FIG. 1, an optical signal having a wide-spectrum spectral width generated from the light source 11 is connected to the optical fiber Bragg grating (FBG) through the optical coupler 12 ( 13 is incident on the optical coupler (13) and simply reflected from the optical fiber Bragg grating (13) branched from the optical coupler (12) to enter the monochromator or spectrometer (14) to a personal computer (PC) or signal processor (15) Can be configured through a spatial optical technique using a spatial diffraction grating element, a Fabry-Perot interferometer. In other words, the monochromator may be composed of a spatial Fabry-Perot interferometer, and the spectrometer may be composed of a spatial optical diffraction grating element and a photodetector that spatially detects it.

"Yun-Jiang Rao" 등이 1997년에 "광파장 기술 저널(Journal of Lightwave Technology) Vol.15, No.5 pp779-785"에 게재한 "의료 응용을 위한 광섬유 브래그 격자 온도 센서 시스템(In-Fiber Bragg-Grating Temperature Sensor System for Medical Application)"에서 제시한 복조방식의 일부가 이러한 방식의 예로 볼 수 있다."Fiber Bragg grating temperature sensor system for medical applications (In-Fiber)" published in Yun-Jiang Rao et al. In the Journal of Lightwave Technology Vol.15, No.5 pp779-785 in 1997. Some of the demodulation methods presented in "Bragg-Grating Temperature Sensor System for Medical Applications" are examples of such methods.

그러나, 상기 종래 기술은, 공간적 구성에 따른 장치의 크기 및 외부 환경 변화에 따른 신뢰성에 문제가 있어 그다지 좋은 방법이라 할 수 없다.However, the conventional technology is not a good method because there is a problem in the size of the device according to the spatial configuration and the reliability of the external environment change.

도 2 는 종래의 가변 광학 필터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도로서, 종래의 광섬유 브래그 격자로부터 반사되는 광신호의 파장 변화를 가변 광학 필터를 사용하여 측정하는 방식의 일예시도이다.FIG. 2 is an exemplary configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using a conventional variable optical filter, and is an exemplary view illustrating a method of measuring a wavelength change of an optical signal reflected from a conventional optical fiber Bragg grating using a variable optical filter.

종래의 가변 광학 필터를 이용한 방식에서는, 광원(21)으로부터 발생되는 광대역의 스펙트럼 폭을 갖는 광신호가 광커플러(22)를 통하여 광섬유 브래그 격자(FBG)(23)에 입사되고, 광섬유 브래그 격자(23)에서 반사된 광신호가 상기 광커플러(22)에서 분기되어 광섬유 패브리 페로 간섭기 및 음향 광학 소자 등의 가변 광학 필터(24)에 입사되며, 출력을 광검출기(25)를 이용하여 전기적 신호로 변환한 다음에 신호처리기(26)에 의해 파장의 변화를 측정한다. 신호처리 방법은 가변 광학 필터(24)를 스캐닝 제어기(27)에 의해 주기적으로 스캐닝하여 변화되는 파장을 시간축 또는 주파수축의 지점으로 측정하는 것으로, 일정한 속도로 예상되는 파장 영역을 지속적으로 스캐닝하여야 한다.In the conventional method using a variable optical filter, an optical signal having a wide spectral width generated from the light source 21 is incident on the optical fiber Bragg grating (FBG) 23 through the optical coupler 22, and the optical fiber Bragg grating 23 ), The optical signal reflected from the optical waveguide is branched from the optical coupler 22 to be incident on a variable optical filter 24 such as an optical fiber Fabry-Perot interferer and an acoustic optical element, and the output is converted into an electrical signal using the photodetector 25. Next, the change of the wavelength is measured by the signal processor 26. In the signal processing method, the variable optical filter 24 is periodically scanned by the scanning controller 27 to measure the changed wavelength at a point on a time axis or a frequency axis, and must continuously scan the wavelength region expected at a constant speed.

따라서, 상기 종래 기술은, 검출 속도가 제한된다는 단점이 있고, 또한 가변 광학 필터의 가변 특성이 선형적이어야 정확한 양을 측정할 수 있으며, 고가의 가변 광학 필터와 이를 제어하는 제어기를 사용하므로써 구성이 복잡하고 비경제적이다.Therefore, the conventional technology has a disadvantage in that the detection speed is limited, and the variable characteristics of the variable optical filter must be linear to measure an accurate amount, and the configuration is made by using an expensive variable optical filter and a controller for controlling the same. Complex and uneconomical

"M. A. Davis" 등이 미국에서 특허등록을 받은 US5,818,585호(Fiber Bragg grating interrogation system with adaptive calibration)에 제시된 복조방식을 이러한 종래 방식의 일예로 볼 수 있다.The demodulation method described in US Pat. No. 5,818,585 (Fiber Bragg grating interrogation system with adaptive calibration), which is registered in the United States as "M. A. Davis", is an example of such a conventional method.

도 3 은 종래의 파장 의존성을 갖는 광학 필터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도로사, 종래의 광섬유 브래그 격자로부터 반사되는 광신호의 파장 변화를 파장 의존성을 갖는 광학 필터를 사용하여 측정하는 방식의 일예시도이다.3 is a configuration example of an optical fiber Bragg grating sensor device using a conventional optical filter having a wavelength dependency, a method of measuring the wavelength change of the optical signal reflected from the conventional optical fiber Bragg grating using an optical filter having a wavelength dependency This is an example of.

종래의 파장 의존성을 갖는 광학 필터를 이용한 방식에서는, 광원(31)으로부터 발생되는 광대역의 스펙트럼 폭을 갖는 광신호가 광커플러(32)를 통하여 광섬유 브래그 격자(FBG)(33)에 입사되고, 광섬유 브래그 격자(33)에서 반사되어 상기 광커플러(32)에서 분기된 광신호가 또다른 광커플러(34)에 의해 두개의 출력으로 분배되고, 각각의 분배된 출력을 입력받은 두개의 광학 필터(35, 36)와 광검출기(37, 38)에 의해 광섬유 브래그 격자 반사광의 파장 변화가 전기 세기의 변화로 검출된다. 검출된 전기 신호를 신호처리기(39)에 의해 처리하여 그 파장 변화량을 측정하고, 이를 섭동(perturbation) 양으로 환산한다.In the conventional method using an optical filter having a wavelength dependency, an optical signal having a broad spectral width generated from the light source 31 is incident on the optical fiber Bragg grating (FBG) 33 through the optical coupler 32, and the optical fiber Bragg The optical signal reflected from the grating 33 and branched from the optocoupler 32 is distributed by the other optocoupler 34 to two outputs, and two optical filters 35 and 36 that receive the respective divided outputs. And the photodetectors 37 and 38 detect the change in the wavelength of the optical fiber Bragg grating reflected light as the change in the electric intensity. The detected electrical signal is processed by the signal processor 39 to measure the amount of change in wavelength, which is converted into an amount of perturbation.

그러나, 상기 종래 기술 역시 광학 필터를 사용한다는 점에서 구성 방식이 비교적 복잡하고 비경제적이다.However, the conventional technique is also relatively complicated and economical in that it uses an optical filter.

"M. A. Davis"가 1994년에 "Electronic Letters, Vol.30, No1 pp75-77"에 발표한 "파장분할 커플러를 이용한 전 광섬유 브래그 격자 스트레인 센서 복조 방식(All-fibre Bragg grating strain sensor demodulation technique using a wavelength division coupler)"과 "S. M. Serge" 등이 미국에서 특허등록을 받은 US5,319,435호(Method and apparatus for measuring the wavelength of spectrally narrow optical signal)의 복조방식을 이러한 종래 방식의 예로 볼 수 있다."All-fibre Bragg grating strain sensor demodulation technique using a wavelength division coupler" published by "MA Davis" in "Electronic Letters, Vol. 30, No1 pp75-77" in 1994. Wavelength division coupler) and "SM Serge" and the like, US 5,319,435 (Method and apparatus for measuring the wavelength of spectrally narrow optical signal) demodulation method is an example of such a conventional method.

한편, 광학 간섭기를 사용하는 방법은 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사되는 광신호를 마하젠더 등의 비대칭 광간섭기에 입사시켜, 파장의 미세한 변화를 간섭기의 위상 차이로 바꾸어서 측정하는 방식이다. 이러한 방법은 반사광의 미세한 파장 변화를 측정할 수 있으므로, 높은 분해능 특성을 보이는 장점이 있으나, 그 구성이 복잡하고 광간섭기의 외부 영향에 따른 측정 데이터의 실시간 보정 기능이 필요하다. 또한, 간섭기를 사용하므로써 기본적으로 2π 이상의 위상 변화를 초래하는 인가량을 구분할 수 없기 때문에, 동작 범위가 제한되는 단점이 있다. 이러한 종래 방식의 예로는, "A. D. Kersey" 등이 미국에서 특허등록을 받은 US5,361,130호(Fiber grating-based sensing system with interferometric wavelength-shift detection)를 들 수 있다.On the other hand, the method using the optical interferer is a method in which the optical signal reflected from the optical fiber Bragg grating (FBG) is incident on an asymmetric optical interferometer such as Mach-Zehnder, changing the minute change of the wavelength to the phase difference of the interferometer. This method has the advantage of showing high resolution characteristics because it can measure the minute wavelength change of the reflected light, but its configuration is complicated and the real-time correction function of the measurement data according to the external influence of the optical interferometer is required. In addition, since the amount of application causing a phase change of 2 [pi] or more can not be distinguished by using an interferer, the operating range is limited. An example of such a conventional method is Fibre-Grating-based sensing system with interferometric wavelength-shift detection (US Pat. No. 5,361,130) to which "A. D. Kersey" et al.

상기와 같은 종래들의 기술적 특성을 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the technical characteristics of the conventional as described above, as follows.

먼저, 공간 광학적인 모노크로미터나 스펙트로미터를 사용하는 방법은 공간적 구성에 따른 장치의 크기 및 외부 환경 변화에 따른 신뢰성 저하 등의 단점이 있다.First, a method using a spatial optical monochromator or spectrometer has disadvantages such as deterioration of reliability due to changes in the size and external environment of the device according to spatial configuration.

그리고, 가변 광학 필터의 스캐닝 방법은 일정한 속도로 예상되는 파장 영역을 지속적으로 스캐닝하여야 하므로, 검출 속도가 제한된다는 단점이 있고, 또한 가변 광학 필터의 가변 특성이 선형적이어야 정확한 양을 측정할 수 있다. 또한, 가변 광학 필터를 사용하므로써 구성이 복잡하고 비경제적이다.In addition, the scanning method of the variable optical filter has a disadvantage in that the detection speed is limited because the wavelength region expected to be continuously scanned at a constant speed is limited, and the variable amount of the variable optical filter may be linear to measure an accurate amount. . In addition, the configuration is complicated and uneconomical by using the variable optical filter.

그리고, 비대칭 광간섭기를 사용하는 방법은 광섬유 브래그 격자(FBG) 반사광의 미세한 파장 변화를 측정할 수 있으므로, 높은 분해능 특성을 보이는 장점이 있으나, 그 구성이 복잡하고 광간섭기의 외부 영향에 따른 측정 데이터의 보정 기능이 필요하다. 또한, 간섭기를 사용하므로써 기본적으로 2π 이상의 위상 변화를 초래하는 인가량을 구분할 수 없기 때문에, 동작 범위가 제한되는 단점이 있다.In addition, the method using the asymmetric optical interferometer can measure a small wavelength change of the reflected light of the optical fiber Bragg grating (FBG), but has the advantage of showing high resolution characteristics, but the configuration is complicated and the measurement data according to the external influence of the optical interferometer Correction function is required. In addition, since the amount of application causing a phase change of 2 [pi] or more can not be distinguished by using an interferer, the operating range is limited.

종래 기술중 가장 간단한 방법은 광학 필터의 파장 응답 특성을 이용한 방식이나, 이 방식 역시 광학 필터를 사용한다는 점에서 구성 방식이 비교적 복잡하고 비경제적이다.The simplest method in the prior art is a method using the wavelength response characteristics of the optical filter, but this method is also relatively complicated and uneconomical in that it uses an optical filter.

상기 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 파장선택형 광검출기의 파장 의존성(파장에 따라 그 출력 응답이 선형적으로 변화하는 특성)을 이용하여, 광섬유 브래그 격자(FBG)에 인가되는 온도 및 스트레인 등의 섭동(perturbation)에 기인하는 반사광의 파장 변화를 전기 세기로 변환하여 인가된 섭동(perturbation) 양을 측정하는 광신호 파장 측정 장치와 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems, the temperature applied to the optical fiber Bragg grating (FBG) using the wavelength dependence of the wavelength selective photodetector (characteristic that the output response changes linearly with wavelength) and Provided are an optical signal wavelength measuring device, an optical fiber Bragg grating (FBG) sensor device, and a method for measuring the amount of perturbation applied by converting a change in wavelength of reflected light due to perturbation such as strain into electrical intensity. The purpose is.

도 1 은 종래의 모노크로미터 또는 스펙트로미터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도.1 is an exemplary configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using a conventional monochromator or spectrometer.

도 2 는 종래의 가변 광학 필터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도.2 is an exemplary view of the configuration of an optical fiber Bragg grating sensor device using a conventional variable optical filter.

도 3 은 종래의 파장 의존성을 갖는 광학 필터를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성예시도.3 is an exemplary configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using an optical filter having a conventional wavelength dependency.

도 4 는 본 발명에 따른 파장선택형 광검출기를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 일실시예 구성도.4 is a configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using a wavelength selective photodetector according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 신호처리기의 일실시예 구성도.5 is a configuration diagram of an embodiment of a signal processor according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 파장선택형 광검출기를 이용한 광섬유 브래그 격자 센싱 방법에 대한 일실시예 흐름도.Figure 6 is a flow diagram of an embodiment of the optical fiber Bragg grating sensing method using a wavelength selective photodetector according to the present invention.

도 7 은 본 발명의 방식을 사용한 온도 센서의 일실시예 구성도.Figure 7 is a schematic diagram of one embodiment of a temperature sensor using the scheme of the present invention.

도 8 은 본 발명을 이용한 온도 센서 실험에서 사용한 파장선택형 광검출기의 파장 응답 특성도.8 is a wavelength response characteristic diagram of a wavelength selective photodetector used in a temperature sensor experiment using the present invention.

도 9 는 본 발명을 이용한 온도 센서 실험 결과의 특성도.9 is a characteristic diagram of a result of a temperature sensor experiment using the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

41 : 광원 42,44 : 광커플러41: light source 42,44: optocoupler

43 : 광섬유 브래그 격자 45 : 광검출기43: optical fiber Bragg grating 45: photodetector

46 : 파장선택형 광검출기 47 : 신호처리기46: wavelength selective photodetector 47: signal processor

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광섬유 브래그 격자 센서 장치는, 광섬유 브래그 격자 센서 장치에 있어서, 광대역 스펙트럼 폭을 갖는 광신호를 발생하기 위한 광신호 발생 수단; 상기 광신호를 입사받아 설정 파라미터에 따라 광신호를 반사하는 광섬유 브래그 격자; 상기 광신호 발생 수단의 광신호를 상기 광섬유 브래그 격자로 전달하고, 상기 광섬유 브래그 격자의 반사광을 분기하기 위한 광분기 수단; 상기 광분기 수단에서 분기된 광신호를 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 광분배 수단의 일출력을 파장에 관계없이 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 광검출 수단; 상기 광분배 수단의 타출력을 파장에 따라 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 파장선택형 광검출 수단; 및 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 처리하여 상기 광섬유 브래그 격자에 인가된 파라미터 양을 측정하기 위한 신호 처리 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.An optical fiber Bragg grating sensor device of the present invention for achieving the above object, the optical fiber Bragg grating sensor device, comprising: optical signal generating means for generating an optical signal having a wide bandwidth spectrum; An optical fiber Bragg grating receiving the optical signal and reflecting the optical signal according to a setting parameter; Optical branch means for transmitting the optical signal of the optical signal generating means to the optical fiber Bragg grating, and for branching the reflected light of the optical fiber Bragg grating; Optical distribution means for distributing the optical signal branched from the optical branch means; Light detecting means for detecting and converting one output of the light distribution means into an electrical signal regardless of wavelength; Wavelength selective light detecting means for converting and detecting the other output of the light distribution means into an electrical signal according to the wavelength; And signal processing means for processing an electrical signal from the light detecting means and the wavelength selective light detecting means to measure an amount of a parameter applied to the optical fiber Bragg grating.

또한, 본 발명의 광섬유 브래그 격자 센싱 방법은, 광섬유 브래그 격자 센서 장치에 적용되는 광섬유 브래그 격자 센싱 방법에 있어서, 입사 광신호가 광섬유 브래그 격자의 설정 파라미터에 따라 반사된 광신호를 분기하는 제 1 단계; 상기 분기된 광신호를 분배하는 제 2 단계; 상기 분배된 일측의 광신호를, 파장에 관계없이 일정한 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하고, 상기 분배된 타측의 광신호를, 파장에 따라 변화하는 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 제 3 단계; 상기 전기적 신호로 변환된 신호들을 증폭한 후에, 다시 차동 증폭하는 제 4 단계; 상기 차동 증폭된 신호를, 상기 일정한 응답 특성에 따라 변환된 전기적인 신호로 나누어 정규화(normalization)하는 제 5 단계; 및 상기 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에 미리 보정되어 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 광섬유 브래그 격자에 인가된 파라미터 양을 측정하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the optical fiber Bragg grating sensing method of the present invention, the optical fiber Bragg grating sensing method applied to the optical fiber Bragg grating sensor device, comprising: a first step of branching the optical signal reflected by the incident optical signal according to the setting parameter of the optical fiber Bragg grating; Distributing the branched optical signal; The optical signal of the divided one side is converted into an electrical signal according to a constant response characteristic irrespective of the wavelength, and the optical signal of the divided other side is converted into an electrical signal according to a linear response characteristic varying with the wavelength. A third step of doing; A fourth step of amplifying the signals converted into the electrical signals and then differentially amplifying the signals; A fifth step of normalizing the differentially amplified signal by dividing the differentially amplified signal into an electrical signal converted according to the constant response characteristic; And a sixth step of converting the normalized analog value into a digital value, and then measuring the amount of parameter applied to the optical fiber Bragg grating by comparing with a value that has been corrected and stored in advance.

한편, 본 발명의 광신호 파장 측정 장치는, 광신호 파장 측정 장치에 있어서, 측정하고자 하는 광신호를 입사받아 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 광분배 수단의 일출력을 파장에 관계없이 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 광검출 수단; 상기 광분배 수단의 타출력을 파장에 따라 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 파장선택형 광검출 수단; 및 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 처리하여 상기 입사 광신호의 파장을 측정하기 위한 신호 처리 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the optical signal wavelength measuring apparatus of the present invention, the optical signal wavelength measuring apparatus, comprising: optical distribution means for receiving and distributing the optical signal to be measured; Light detecting means for detecting and converting one output of the light distribution means into an electrical signal regardless of wavelength; Wavelength selective light detecting means for converting and detecting the other output of the light distribution means into an electrical signal according to the wavelength; And signal processing means for processing the electric signals from the light detecting means and the wavelength selective light detecting means to measure the wavelength of the incident optical signal.

또한, 본 발명의 광신호 파장 측정 방법은, 광신호 파장 측정 장치에 적용되는 광신호 파장 측정 방법에 있어서, 측정하고자 하는 입사 광신호를 분배하는 제 1 단계; 상기 분배된 일측의 광신호를, 파장에 관계없이 일정한 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하고, 상기 분배된 타측의 광신호를, 파장에 따라 변화하는 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 제 2 단계; 상기 전기적 신호로 변환된 신호들을 증폭한 후에, 다시 차동 증폭하는 제 3 단계; 상기 차동 증폭된 신호를, 상기 일정한 응답 특성에 따라 변환된 전기적인 신호로 나누어 정규화(normalization)하는 제 4 단계; 및 상기 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에 미리 보정되어 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 입사 광신호의 파장을 측정하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the optical signal wavelength measuring method of the present invention, the optical signal wavelength measuring method applied to the optical signal wavelength measuring apparatus, comprising: a first step of distributing the incident optical signal to be measured; The optical signal of the divided one side is converted into an electrical signal according to a constant response characteristic irrespective of the wavelength, and the optical signal of the divided other side is converted into an electrical signal according to a linear response characteristic varying with the wavelength. A second step of doing; A third step of amplifying the signals converted into the electrical signals and then differentially amplifying the signals; A fourth step of normalizing the differentially amplified signal by dividing the differentially amplified signal into an electrical signal converted according to the constant response characteristic; And a fifth step of measuring the wavelength of the incident optical signal by converting the normalized analog value into a digital value and then comparing it with a value that has been corrected and stored in advance.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도 4 이하를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 파장선택형 광검출기를 이용한 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 일실시예 구성도로서, 파장선택형 광검출기와 보통의 광검출기로 구성하여 광섬유 브래그 격자(FBG)로부터 반사되는 광신호의 파장 변화를 측정하는 방식의 광섬유 브래그 격자 센서 장치를 나타낸다.FIG. 4 is a configuration diagram of an optical fiber Bragg grating sensor device using a wavelength selective photodetector according to the present invention, wherein the optical signal reflected from the optical fiber Bragg grating (FBG) is composed of a wavelength selective photodetector and a normal photodetector. The optical fiber Bragg grating sensor apparatus of the method of measuring a wavelength change is shown.

본 발명에서는 광섬유 브래그 격자(FBG)(43)에 인가되는 온도 및 스트레인 등에 의해 광섬유 브래그 격자(FBG)의 굴절율(refractive index) 및 격자간의 거리가 변화되므로써, 반사광의 통과 대역이 변화된다. 이를 이용하여 광섬유 브래그 격자(FBG)에 인가된 섭동(perturbation) 양을 복조기에 의해 측정하는 기능을 수행한다.In the present invention, the pass band of the reflected light is changed by changing the refractive index of the optical fiber Bragg grating FBG and the distance between the gratings due to the temperature and strain applied to the optical fiber Bragg grating FBG 43. Using this function, the amount of perturbation applied to the optical fiber Bragg grating FBG is measured by a demodulator.

본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 장치의 구성과 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the configuration and operation of the optical fiber Bragg grating sensor device according to the present invention.

LED(Light Emitting Diode), SLD(Super Luminescence Laser Diode) 또는 EDFA(Erbium-doped Fiber Amplifier)의 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 잡음 등과 같은, 광대역 스펙트럼 폭을 갖는 광원(41)으로부터 나오는 광신호는 광커플러(42)를 통하여 광섬유 브래그 격자(FBG)(43)로 입사되며, 광섬유 브래그 격자(43)의 조건에 맞는 협대역의 반사광이 광커플러(42)에서 분기되어 또다른 광커플러(44)로 전달된다.The optical signal from the light source 41 having a broad spectral width, such as a light emitting diode (LED), a super luminescence laser diode (SLD) or an amplified spontaneous emission (ASE) noise of an erbium-doped fiber amplifier (EDFA), Incident on the optical fiber Bragg grating (FBG) 43 through the 42, the narrow-band reflected light that meets the conditions of the optical fiber Bragg grating 43 is branched from the optical coupler (42) and transmitted to another optical coupler (44) do.

광커플러(44)는 보통의 광검출기(45)와 파장선택형 광검출기(46)로 반사광을 분배하며, 보통의 광검출기(45)와 파장선택형 광검출기(46)에서는 분배된 광신호를 전기적인 신호로 각각 변환한다. 이때, 파장선택형 광검출기(46)는 파장에 따라 응답 특성이 선형적으로 변화하는 특성을 가지고 있고, 보통의 광검출기(45)는 파장에 따라 일정한 응답 특성을 보이고 있다.The optocoupler 44 distributes the reflected light to the ordinary photodetector 45 and the wavelength selective photodetector 46. In the ordinary photodetector 45 and the wavelength selective photodetector 46, the optical signal is electrically distributed. Convert each to a signal. In this case, the wavelength selective photodetector 46 has a characteristic that the response characteristic changes linearly with the wavelength, and the ordinary photodetector 45 has a constant response characteristic with the wavelength.

전기적 신호로 변환된 신호는 신호처리기(47)에서 증폭, 차동증폭 및 나누기(divider) 과정을 거치고, 이미 보정되어 저장되어 있는 파장 변화량 및 센싱 파라미터를 대응시키는 룩업 테이블(lookup table)을 참고하여 광섬유 브래그 격자(43)에 인가된 파라미터 양을 측정하게 된다.The signal converted into an electrical signal is subjected to amplification, differential amplification, and divider in the signal processor 47, and is referred to as a lookup table that corresponds to a wavelength change amount and a sensing parameter that are already corrected and stored. The amount of parameter applied to the Bragg grating 43 is measured.

이처럼, 본 방법은 2개의 광검출 소자, 2개의 광커플러, 광섬유 브래그 격자(FBG) 및 광원만으로 구성할 수 있기 때문에 기존 방식보다 간단하고, 신뢰성있는 구성이 가능하고, 또한 경제적인 센서 시스템을 제작할 수 있다.As such, the method can be composed of only two photodetectors, two optocouplers, an optical fiber Bragg grating (FBG), and a light source, which is simpler, more reliable, and more economical than the conventional method. Can be.

한편, 상기 광커플러(42) 대신에 광서큘레이터를 사용하여 구성할 수도 있다.In addition, an optical circulator may be used instead of the optical coupler 42.

도 5 는 본 발명에 따른 신호처리기의 일실시예 구성도이다.5 is a configuration diagram of an embodiment of a signal processor according to the present invention.

각각의 광검출기(45, 46)로부터 전기신호로 변환된 신호를 입력받아 신호증폭기(51)에서 적절한 크기로 증폭한 후에, 차동증폭기(52)에서 2개의 출력을 차동 증폭한다. 차동증폭기(52)는 신호의 포화 방지와 전기적 특성에 의해 동작범위가 제한되는 것을 방지하기 위해 사용된다.After receiving a signal converted into an electrical signal from each of the photodetectors 45 and 46, the signal amplifier 51 amplifies the signal to an appropriate size, and differentially amplifies two outputs from the differential amplifier 52. The differential amplifier 52 is used to prevent the operating range from being limited by the signal saturation and the electrical characteristics.

광원의 출력 세기 변화는 파장선택형 광검출기(46)의 출력 세기를 직접 변화시켜 측정치의 오류를 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해 제산기(53)에서 차동증폭기(52)의 출력을 보통의 광검출기(45)의 출력으로 나누어 정규화(normalization)한다. 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에 미리 보정된 값을 기록한 룩업 테이블(lookup table)(57)의 값과 비교하여 인가된 파라미터 양을 계산한다.The change in the output intensity of the light source may directly change the output intensity of the wavelength selective photodetector 46, resulting in an error in the measured value. To prevent this, the divider 53 divides the output of the differential amplifier 52 by the output of the ordinary photodetector 45 and normalizes it. After converting the normalized analog value to a digital value, the applied parameter amount is calculated by comparing it with the value of a lookup table 57 in which the pre-corrected value is recorded.

도 6 은 본 발명에 따른 파장선택형 광검출기를 이용한 광섬유 브래그 격자 센싱 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an optical fiber Bragg grating sensing method using a wavelength selective photodetector according to the present invention.

먼저, 광대역 스펙트럼 폭을 갖는 광원으로부터 나오는 광신호가 광섬유 브래그 격자(FBG)에 입사되어, 광섬유 브래그 격자(43)의 조건에 따라 반사된 협대역의 반사광을 분기한 후에(61), 분기된 광신호를 보통의 광검출기와 파장선택형 광검출기로 분배한다(62). 이후, 분배된 광신호를 보통의 광검출기와 파장선택형 광검출기를 이용하여 전기적인 신호로 각각 변환한다(63).First, an optical signal from a light source having a broad spectrum width is incident on the optical fiber Bragg grating FBG, and after branching the reflected light of the narrow band reflected according to the conditions of the optical fiber Bragg grating 43 (61), the branched optical signal Is distributed to a normal photodetector and a wavelength selective photodetector (62). Thereafter, the divided optical signals are converted into electrical signals using an ordinary photodetector and a wavelength selective photodetector, respectively (63).

이후, 전기신호로 변환된 2개의 신호를 적절한 크기로 증폭한 후에(64), 증폭된 2개의 출력을 차동 증폭한다(65). 이후, 차동 증폭된 신호를 보통의 광검출기에서 검출된 신호로 나누어 정규화(normalization)한다(66).Thereafter, after amplifying the two signals converted into electrical signals to an appropriate size (64), the two amplified outputs are differentially amplified (65). The differentially amplified signal is then normalized by dividing the differentially amplified signal by the signal detected by a normal photodetector (66).

이후, 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에(67) 미리 보정된 값을 기록한 룩업 테이블(lookup table)의 값과 비교하여 인가된 파라미터 양을 측정한다(68).Thereafter, the normalized analog value is converted into a digital value (67), and then the amount of the applied parameter is measured by comparing the previously corrected value with a value of a recorded lookup table.

도 7 은 본 발명의 방식을 사용한 온도 센서의 일실시예 구성도이다.Figure 7 is a schematic diagram of an embodiment of a temperature sensor using the scheme of the present invention.

도 7 은 상기 도 4 의 구성과 유사하며, 광섬유 브래그 격자(73)에 온도를 인가하기 위해 TEC(Thermo Electric Cooler)(74)를 광섬유 브래그 격자(73)에 부착하였다. 그리고, 광커플러 대신에 광서큘레이터(72)를 사용하여 손실을 줄이고, 광커플러(76)로는 95:5 비율의 광커플러를 사용하였다. 본 구성에서 사용한 파장선택형 광검출기(77)의 특성을 도 8 에 나타내었다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 1535 nm에서 1550 nm 까지 선형적인 응답 특성을 보이고 있다. 광원으로는 EDFA(71)를 사용하였고, 광섬유 브래그 격자(73)는 실온에서 1545.7 nm의 브래그 파장을 가지고, 반사율은 99%이다. TEC(74)의 온도는 0.01。C의 정확도를 갖는 온도조절기(75)로 제어하였다. 도 9 는 5。C ~ 55。C 사이의 온도 변화에 따른 센서의 출력을 표시한 것으로, 광섬유 브래그 격자(FBG)의 브래그 파장의 변화는 파장측정기(wavemeter)로 측정하여 센서 출력과 비교하였다. 이러한 본 발명은 온도 뿐만아니라 스트레인 측정에도 사용할 수 있다.7 is similar to the configuration of FIG. 4, and a thermoelectric cooler (TEC) 74 is attached to the optical fiber Bragg grating 73 to apply a temperature to the optical fiber Bragg grating 73. In addition, the optical circulator 72 is used instead of the optical coupler to reduce the loss, and the optical coupler 76 uses a 95: 5 ratio optical coupler. The characteristic of the wavelength selective photodetector 77 used by this structure is shown in FIG. As shown in FIG. 8, linear response characteristics are shown from 1535 nm to 1550 nm. EDFA 71 was used as the light source, and the optical fiber Bragg grating 73 had a Bragg wavelength of 1545.7 nm at room temperature, and the reflectance was 99%. The temperature of the TEC 74 was controlled by a thermostat 75 with an accuracy of 0.01 ° C. Figure 9 shows the output of the sensor according to the temperature change between 5 ° C ~ 55 ° C, the change in the Bragg wavelength of the optical fiber Bragg grating (FBG) was measured by a wavemeter (wavemeter) and compared with the sensor output. This invention can be used not only for temperature but also for strain measurement.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같은 본 발명은, 파장선택형 광검출기의 파장 의존성, 즉 파장에 따라 그 출력 응답이 선형적으로 변화하는 특성을 이용하여, 광섬유 브래그 격자(FBG)에 인가되는 온도 및 스트레인 등의 섭동(perturbation)에 기인하는 반사광의 파장 변화를 전기 세기로 변환하여 인가된 섭동(perturbation) 양을 측정하므로써, 기존의 광섬유 브래그 격자(FBG) 복조 방식에서 필요한 가변 광필터, 광간섭기 및 모노크로미터 등의 사용이 불필요하고, 단지 광검출기만을 사용하여 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서를 간단하게 구성할 수 있으며, 이에 따라 경제적인 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서의 제작이 가능하고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, perturbation of the temperature and strain applied to the optical fiber Bragg grating (FBG), using the wavelength dependence of the wavelength selective photodetector, that is, the output response changes linearly with the wavelength By measuring the amount of perturbation applied by converting the wavelength change of reflected light due to the intensity into electric strength, the use of variable optical filters, optical interferometers, and monochromators required in the conventional fiber Bragg grating (FBG) demodulation method This unnecessary and simple photodetector can be used to easily construct an optical fiber Bragg grating (FBG) sensor, thereby making it possible to manufacture an economical fiber Bragg grating (FBG) sensor and improving reliability. have.

Claims (12)

광섬유 브래그 격자 센서 장치에 있어서,An optical fiber Bragg grating sensor device, 광대역 스펙트럼 폭을 갖는 광신호를 발생하기 위한 광신호 발생 수단;Optical signal generating means for generating an optical signal having a broadband spectral width; 상기 광신호를 입사받아 설정 파라미터에 따라 광신호를 반사하는 광섬유 브래그 격자;An optical fiber Bragg grating receiving the optical signal and reflecting the optical signal according to a setting parameter; 상기 광신호 발생 수단의 광신호를 상기 광섬유 브래그 격자로 전달하고, 상기 광섬유 브래그 격자의 반사광을 분기하기 위한 광분기 수단;Optical branch means for transmitting the optical signal of the optical signal generating means to the optical fiber Bragg grating, and for branching the reflected light of the optical fiber Bragg grating; 상기 광분기 수단에서 분기된 광신호를 분배하기 위한 광분배 수단;Optical distribution means for distributing the optical signal branched from the optical branch means; 상기 광분배 수단의 일출력을 파장에 관계없이 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 광검출 수단;Light detecting means for detecting and converting one output of the light distribution means into an electrical signal regardless of wavelength; 상기 광분배 수단의 타출력을 파장에 따라 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 파장선택형 광검출 수단; 및Wavelength selective light detecting means for converting and detecting the other output of the light distribution means into an electrical signal according to the wavelength; And 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 처리하여 상기 광섬유 브래그 격자에 인가된 파라미터 양을 측정하기 위한 신호 처리 수단Signal processing means for processing an electrical signal from the light detecting means and the wavelength selective light detecting means to measure an amount of a parameter applied to the optical fiber Bragg grating 을 포함하는 광섬유 브래그 격자 센서 장치.Fiber Bragg grating sensor device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파장선택형 광검출 수단은,The wavelength selective light detecting means, 파장에 따라 응답 특성이 선형적으로 변화하는 파장선택형 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자 센서 장치.An optical fiber Bragg grating sensor device comprising a wavelength selective photodetector in which the response characteristic changes linearly with wavelength. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 신호 처리 수단은,The signal processing means, 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단;Amplifying means for amplifying an electrical signal from said photodetecting means and said wavelength selective photodetecting means; 상기 증폭 수단에서 증폭된 신호를 차동 증폭하기 위한 차동 증폭 수단;Differential amplifying means for differentially amplifying the signal amplified by the amplifying means; 상기 차동 증폭 수단의 출력을 상기 광검출 수단의 출력으로 나누어 정규화(normalization)하기 위한 제산 수단;Division means for normalizing by dividing the output of the differential amplifying means by the output of the photodetecting means; 상기 제산 수단에서 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환 수단;Analog / digital conversion means for converting a normalized analog value into a digital value in said division means; 미리 보정된 값을 파라미터 값을 저장하고 있는 저장 수단; 및Storage means for storing a parameter value with a pre-corrected value; And 상기 아날로그/디지탈 변환 수단의 출력값과 상기 저장 수단에 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 광섬유 브래그 격자에 인가된 파라미터 양을 측정하기 위한 중앙 처리 수단Central processing means for measuring an amount of a parameter applied to said optical fiber Bragg grating by comparing an output value of said analog / digital conversion means with a value stored in said storage means; 을 포함하는 광섬유 브래그 격자 센서 장치.Fiber Bragg grating sensor device comprising a. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 광분기 수단은,The optical branch means, 광커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자 센서 장치.An optical fiber Bragg grating sensor device comprising an optocoupler. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 광분기 수단은,The optical branch means, 광서큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자 센서 장치.Optical fiber Bragg grating sensor device comprising an optical circulator. 광섬유 브래그 격자 센서 장치에 적용되는 광섬유 브래그 격자 센싱 방법에 있어서,In the optical fiber Bragg grating sensing method applied to the optical fiber Bragg grating sensor device, 입사 광신호가 광섬유 브래그 격자의 설정 파라미터에 따라 반사된 광신호를 분기하는 제 1 단계;A first step of branching the reflected optical signal according to the setting parameter of the optical fiber Bragg grating; 상기 분기된 광신호를 분배하는 제 2 단계;Distributing the branched optical signal; 상기 분배된 일측의 광신호를, 파장에 관계없이 일정한 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하고, 상기 분배된 타측의 광신호를, 파장에 따라 변화하는 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 제 3 단계;The optical signal of the divided one side is converted into an electrical signal according to a constant response characteristic irrespective of the wavelength, and the optical signal of the divided other side is converted into an electrical signal according to a linear response characteristic varying with the wavelength. A third step of doing; 상기 전기적 신호로 변환된 신호들을 증폭한 후에, 다시 차동 증폭하는 제 4 단계;A fourth step of amplifying the signals converted into the electrical signals and then differentially amplifying the signals; 상기 차동 증폭된 신호를, 상기 일정한 응답 특성에 따라 변환된 전기적인 신호로 나누어 정규화(normalization)하는 제 5 단계; 및A fifth step of normalizing the differentially amplified signal by dividing the differentially amplified signal into an electrical signal converted according to the constant response characteristic; And 상기 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에 미리 보정되어 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 광섬유 브래그 격자에 인가된 파라미터 양을 측정하는 제 6 단계A sixth step of measuring the amount of parameter applied to the optical fiber Bragg grating by comparing the normalized analog value to a digital value and then comparing it with a pre-corrected and stored value; 를 포함하는 광섬유 브래그 격자 센싱 방법.Fiber Bragg grating sensing method comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 3 단계의 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 과정은,The process of converting into an electrical signal according to the linear response characteristic of the third step, 파장선택형 광검출기를 이용하여 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 검출하는 것을 특징으로 하는 광섬유 브래그 격자 센싱 방법.Optical fiber Bragg grating sensing method characterized in that the optical signal is converted into an electrical signal by using a wavelength selective photodetector. 광신호 파장 측정 장치에 있어서,In the optical signal wavelength measuring apparatus, 측정하고자 하는 광신호를 입사받아 분배하기 위한 광분배 수단;Optical distribution means for receiving and distributing the optical signal to be measured; 상기 광분배 수단의 일출력을 파장에 관계없이 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 광검출 수단;Light detecting means for detecting and converting one output of the light distribution means into an electrical signal regardless of wavelength; 상기 광분배 수단의 타출력을 파장에 따라 전기적 신호로 변환하여 검출하기 위한 파장선택형 광검출 수단; 및Wavelength selective light detecting means for converting and detecting the other output of the light distribution means into an electrical signal according to the wavelength; And 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 처리하여 상기 입사 광신호의 파장을 측정하기 위한 신호 처리 수단Signal processing means for measuring the wavelength of said incident optical signal by processing electrical signals from said photodetection means and said wavelength selective photodetection means 을 포함하는 광신호 파장 측정 장치.Optical signal wavelength measuring apparatus comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 파장선택형 광검출 수단은,The wavelength selective light detecting means, 파장에 따라 응답 특성이 선형적으로 변화하는 파장선택형 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 파장 측정 장치.An optical signal wavelength measuring apparatus comprising a wavelength selective photodetector whose response characteristic changes linearly with wavelength. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,The method according to claim 8 or 9, 상기 신호 처리 수단은,The signal processing means, 상기 광검출 수단 및 상기 파장선택형 광검출 수단으로부터의 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단;Amplifying means for amplifying an electrical signal from said photodetecting means and said wavelength selective photodetecting means; 상기 증폭 수단에서 증폭된 신호를 차동 증폭하기 위한 차동 증폭 수단;Differential amplifying means for differentially amplifying the signal amplified by the amplifying means; 상기 차동 증폭 수단의 출력을 상기 광검출 수단의 출력으로 나누어 정규화(normalization)하기 위한 제산 수단;Division means for normalizing by dividing the output of the differential amplifying means by the output of the photodetecting means; 상기 제산 수단에서 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환 수단;Analog / digital conversion means for converting a normalized analog value into a digital value in said division means; 미리 보정된 값을 파라미터 값을 저장하고 있는 저장 수단; 및Storage means for storing a parameter value with a pre-corrected value; And 상기 아날로그/디지탈 변환 수단의 출력값과 상기 저장 수단에 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 입사 광신호의 파장을 측정하기 위한 중앙 처리 수단Central processing means for measuring the wavelength of the incident optical signal by comparing the output value of the analog / digital conversion means with the value stored in the storage means. 을 포함하는 광신호 파장 측정 장치.Optical signal wavelength measuring apparatus comprising a. 광신호 파장 측정 장치에 적용되는 광신호 파장 측정 방법에 있어서,In the optical signal wavelength measuring method applied to the optical signal wavelength measuring apparatus, 측정하고자 하는 입사 광신호를 분배하는 제 1 단계;Distributing an incident optical signal to be measured; 상기 분배된 일측의 광신호를, 파장에 관계없이 일정한 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하고, 상기 분배된 타측의 광신호를, 파장에 따라 변화하는 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 제 2 단계;The optical signal of the divided one side is converted into an electrical signal according to a constant response characteristic irrespective of the wavelength, and the optical signal of the divided other side is converted into an electrical signal according to a linear response characteristic varying with the wavelength. A second step of doing; 상기 전기적 신호로 변환된 신호들을 증폭한 후에, 다시 차동 증폭하는 제 3 단계;A third step of amplifying the signals converted into the electrical signals and then differentially amplifying the signals; 상기 차동 증폭된 신호를, 상기 일정한 응답 특성에 따라 변환된 전기적인 신호로 나누어 정규화(normalization)하는 제 4 단계; 및A fourth step of normalizing the differentially amplified signal by dividing the differentially amplified signal into an electrical signal converted according to the constant response characteristic; And 상기 정규화(Normalization)된 아날로그 값을 디지탈 값으로 변환한 후에 미리 보정되어 저장되어 있는 값과 비교하여 상기 입사 광신호의 파장을 측정하는 제 5 단계A fifth step of measuring the wavelength of the incident optical signal by converting the normalized analog value into a digital value and then comparing it with a pre-corrected and stored value 를 포함하는 광신호 파장 측정 방법.Optical signal wavelength measurement method comprising a. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 2 단계의 선형적인 응답 특성에 따라 전기적인 신호로 변환하는 과정은,The process of converting into an electrical signal according to the linear response characteristic of the second step, 파장선택형 광검출기를 이용하여 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 검출하는 것을 특징으로 하는 광신호 파장 측정 방법.An optical signal wavelength measuring method comprising converting an optical signal into an electrical signal using a wavelength selective photodetector.
KR1019980048050A 1998-11-10 1998-11-10 Optical signal wavelength measurement device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector KR100275521B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980048050A KR100275521B1 (en) 1998-11-10 1998-11-10 Optical signal wavelength measurement device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980048050A KR100275521B1 (en) 1998-11-10 1998-11-10 Optical signal wavelength measurement device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000031822A true KR20000031822A (en) 2000-06-05
KR100275521B1 KR100275521B1 (en) 2001-01-15

Family

ID=19557750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980048050A KR100275521B1 (en) 1998-11-10 1998-11-10 Optical signal wavelength measurement device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100275521B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100340203B1 (en) * 2000-09-19 2002-06-15 오길록 Optical Performance Monitoring Apparatus for WDM Optical Communication Systems
KR100381007B1 (en) * 2000-12-26 2003-04-26 주식회사 케이티 Method for Detecting Light And Optical Spectrometer Using Acoustic Wave
KR20030048817A (en) * 2001-12-13 2003-06-25 주식회사 세미텔 Sensing system using optical-fiber
KR100688325B1 (en) * 2005-01-20 2007-03-02 충남대학교산학협력단 Apparatus and method for monitoring wdm-pon optical line
CN107917675A (en) * 2017-12-28 2018-04-17 北京信息科技大学 A kind of strain sensing system based on ultrashort FBG linears area

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100982208B1 (en) 2008-12-29 2010-09-15 서울시립대학교 산학협력단 Photonic microwave notch filter
KR101218077B1 (en) 2012-10-31 2013-01-03 서울과학기술대학교 산학협력단 Dual cavity optical fiber sensor system using algorithm of phase compensation
KR101803037B1 (en) * 2014-09-23 2017-11-29 호남대학교 산학협력단 optical sensor apparatus using FBG
CN106154590A (en) * 2016-08-01 2016-11-23 天津理工大学 Continuously adjustable trap microwave photon filter based on four-wave mixing
CN106154685A (en) * 2016-08-01 2016-11-23 天津理工大学 Continuously adjustable band based on four-wave mixing leads to microwave photon filter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100340203B1 (en) * 2000-09-19 2002-06-15 오길록 Optical Performance Monitoring Apparatus for WDM Optical Communication Systems
KR100381007B1 (en) * 2000-12-26 2003-04-26 주식회사 케이티 Method for Detecting Light And Optical Spectrometer Using Acoustic Wave
KR20030048817A (en) * 2001-12-13 2003-06-25 주식회사 세미텔 Sensing system using optical-fiber
KR100688325B1 (en) * 2005-01-20 2007-03-02 충남대학교산학협력단 Apparatus and method for monitoring wdm-pon optical line
CN107917675A (en) * 2017-12-28 2018-04-17 北京信息科技大学 A kind of strain sensing system based on ultrashort FBG linears area

Also Published As

Publication number Publication date
KR100275521B1 (en) 2001-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6525308B1 (en) Apparatus and method for wavelength detection with fiber bragg grating sensors
US7157693B2 (en) Optical wavelength interrogator
US7016047B2 (en) Active Q-point stabilization for linear interferometric sensors
US7099015B2 (en) Fiber optic sensing device for measuring a physical parameter
US8477296B2 (en) Opto-electronic signal processing methods, systems, and apparatus for optical sensor interrogation
CN107024236B (en) F-P/FBG optical fiber sensor demodulation system
US7109471B2 (en) Optical wavelength determination using multiple measurable features
JP5322238B2 (en) Physical quantity measuring device
US9164027B2 (en) Frequency tunable laser system
Niewczas et al. Performance analysis of the fiber Bragg grating interrogation system based on an arrayed waveguide grating
KR100275521B1 (en) Optical signal wavelength measurement device and optical fiber Bragg grating sensor device and method using wavelength selective photodetector
WO2016183321A1 (en) Fiber optic sensor and methods for highly-sensitive detection of strain in large frequency range
US20040245441A1 (en) System and method for monitoring environmental effects using optical sensors
Cranch et al. Efficient fiber Bragg grating and fiber Fabry-Perot sensor multiplexing scheme using a broadband pulsed mode-locked laser
US20050231728A1 (en) Q-point stabilization for linear interferometric sensors using tunable diffraction grating
Meggitt et al. An all fibre white light interferometric strain measurement system
RU2608394C1 (en) Device for measuring parameters of physical fields
CN108204827A (en) A kind of phase-shifted fiber grating demodulating system
US20220247498A1 (en) Multi-point self-calibration for broadband optical sensor interrogator
Shlyagin et al. Twin grating-based interferometric fiber sensor
WO2021192717A1 (en) Physical quantity measurement device
CN103630276A (en) Stress sensing system based on wide-sideband and narrowband fiber grating matching demodulation
Johnson " White light" interferometry
Jiang et al. An optical fiber methane sensing system employing a two-step reference measuring method
Vazquez-Sanchez et al. Radio-frequency interrogation of a fiber Bragg grating sensor in the configuration of a fiber laser with external cavities

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20040831

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee