KR0171479B1 - 불감구간을 갖는 모드 분산형 다중모드 광섬유 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서용 광페룰을 갖는 센서용 다중모드 광섬유의 광커넥터부와 수광용 광페룰을 갖는 수광용 다중모드 광성유의 광커넥터부 사이에 디스크형 제한매체가 접속되며, 센서용 다중 모드 광섬유가 외부로부터 상기 광커넥터부를 삽통하여 상기 제한매체와 연결되며, 일단이 수광소자와 접속 연결되어 있는 수광용 다중 모드 광섬유가 상기 광커넥터부를 삽통하여 타단이 상기 제한매체와 연결되고, 일단이 발광소자와 접속 연결되고 타단이 상기 센서용 다중 모드 광섬유의 일단에 접속 연결되어 불감구간을 형성하는 단일 모드 광섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 불감구간을 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서에 관한 것이다.

Description

불감구간을 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서

제1도는 종래의 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서의 구성도.

제2도는 단일 모드 광섬유에 의해 불감구간을 갖는 개선된 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발광 소자 2 : 센서용 다중 모드 광섬유

3 : 센서용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부 4 : 수광용 다중 모드 광섬유

5 : 수광용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부 6 : 제한매체

7 : 수광소자 8 : 단일 모드 광섬유

본 발명은 모드 분산형 다중 모드(Multi Mode) 광섬유 센서에 관한 것으로, 특히 단일 모드(Single Mode) 광섬유에 의해 특정부분에 불감구간을 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서에 관한 것이다.

종래에 알려지고 있는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서는 일반적으로 외부의 침입을 차단하고자 하는 건물의 울타리나 철조망 등에 설치함으로써 외부인의 침입 시 발생되는 진동을 상기 다중 모드 광섬유 센서가 감지하며 이 때 발광소자에 의한 정상적인 다중 모드 위상 패턴이 광섬유 센서에 감지된 외부 진동에 의해 변화되어 다른 패턴으로 바뀌며 이러한 변화된 패턴은 수광소자 쪽으로 전달되어 내부감시 장치에 표시됨으로써 외부인의 침입 등을 조기에 발견하거나 예방할 수 있게 된다.

이러한 종래의 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서는 아래와 같은 구성에 의해 그 기능을 갖는 바, 제1도에 나타난 바와 같이 외부인의 침입에 의한 외부 진동이 없는 정상적 인 상태의 초기 값을 갖도록 소정의 광원을 제공하는 레이저 다이오드(Laser Diode)나 발광 다이오드(Light Emitting Diode)로 구성된 발광소자(1)와 외부 진동에 의한 외란을 받으면 다중 모드 위상변화가 발생하여 외부 자극을 감지할 수 있는 센서용 광섬유(2)가 직접 연결되어 있으며, 상기 센서용 광섬유(2)는 발광소자(1)와 연결된 지점부터 센서용 광섬유(2)가 끝나는 곳까지 전체가 모드 분산형 다중 모드로 구성되어 있어 광원인 발광소자(1)로부터 센서용 광섬유(2)부 전체가 외부의 진동을 감지하는 광센서부로서의 기능을 하고 있다. 따라서 종래의 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서는 획일적으로 발광소자가 설치되어 있는 지점에서의 외부 충격에 의한 다중 모드 위상변화 만을 감지할 수밖에 없으며, 이로 인해 광원인 발광소자와 다중 모드 광섬유 센서를 설치하고자 하는 소정의 지점사이의 일정거리에서는 외란에 불감한 구간을 필요로 하는 경우에 있어서, 상술한 종래의 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서는 발광소자로부터 일정 거리 떨어져 있는 특정 지점에서의 외부인 침입 등에 의한 외부진동을 감지할 수 없기 때문에 상기와 같이 불감구간이 요구되는 경우에는 적합하지 못한 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 종래의 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서에 있어서, 광원으로부터 다양하게 떨어져 있는 특정 지점에서의 외란을 감지할 수 없는 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 광원으로부터 일정거리 떨어져 있는 특정지점의 진동만을 감지하기 위해 특정지점까지는 외부진동에 불감한 부분을 갖는 개선된 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하고자, 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서의 구성에 있어서, 발광소자와 센서부 다중 모드 광섬유 사이에 모드 분산이 없는 단일 모드 광섬유를 형성하는 광섬유 센서를 제공하고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 나타난 바와 같은 종래의 다중 모드 광섬유를 이용한 모드 분산형 광섬유 센서와는 달리, 제2도에서는 본 발명에 따른 단일 모드 광섬유에 의한 불감구간을 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서의 구성도를 보여주고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 광섬유 센서는, 외부인의 침입 등에 의해 발생하는 외란이 존재하지 않는 정상적인 상태의 초기 값을 갖도록 소정의 광원을 제공하는 발광소자(1)가 종래와 같이 곧바로 센서용 다중 모드 광섬유(2)에 연결되는 구조가 아니라 불감구간을 제공하는 단일 모드 광섬유(8)가 먼저 발광소자(1)에 연결되고 외부 충격의 감지를 원하는 소정의 지점에서 단일 모드 광섬유(8)와 센서용 다중 모드 광섬유(2)가 서로 연결되는 구조로 되어 있는바, 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 레이저 다이오드형 발광소자(1)가 외부충격에 따른 진동에 대한 모드 분산이 없는 부분인 단일 모드 광섬유(8)와 연결되고, 외부충격의 감지가 요구되는 소정의 특정지점까지는 상기 단일 모드 광섬유(8)가 연속적으로 이어지며, 상기 소정의 특정 지점에서 단일 모드 광섬유(8)와 외란을 받으면 모드 위상 변화가 발생하여 외부 충격을 감지할 수 있는 센서용 다중 모드 광섬유(2)가 서로 접속된다.

한편 상기 센서용 다중 모드 광섬유 센서(2)가 연결되어 있는 센서용 광페룰(Optical Ferrule)을 갖는 센서용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부(3)와 수광용 다중 모드 광섬유(4)가 연결되어 있는 수광용 광페룰을 갖는 수광용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부(5)가 상호접속을 통해 센서용 다중 모드 광섬유(2)를 통해 감지된 외부진동에 의한 다중 모드 위상 변화를 수광소자(7)쪽으로 전달해준다. 이때 광섬유의 광커넥터부(3,5) 사이에 디스크 형태의 제한매체(6)가 위치하는데, 이러한 제단매체(6)는 센싱부를 통해 전달되는 빛을 분산시키게 되는데 그 중에서 소정의 빛만을 수광부의 다중 모드 광섬유(4)쪽으로 전달하게 하는 역할을 한다. 상기 제한매체(6)의 크기는 광페룰의 직경이하가 되어야 바람직하며, 이는 제한매체(6)가 너무 크면 센싱부로부터 전달되는 빛이 과도하게 분산되어 수광부 쪽으로 전달되는 빛의 양이 감소되고 또한 광섬유 자체의 손실도 발생하기 때문에 수광소자가 센싱부에서 감지한 외부의 충격량을 정확히 감지할 수 없게 되어 외부인의 침입을 감시하는 것과 같은 소기의 목적을 달성 할 수 없게 된다.

따라서 제한매체의 크기는 수광용 광섬유의 자체손실을 고려하여 그 크기를 광페룰의 직경 크기 이하로 하는 것이 효과적이다.

다음에 수광용 다중 모드 광섬유(4)가 상기 수광용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부(5)로부터 뻗어 나와 있는데 이는 센서용 다중 모드 광섬유의 광커넥터부(3)의 말단에서 분산된 광의 일부를 수광소자(7)로 전달하는 광섬유이다. 상기 수광용 다중 모드 광섬유(4)의 단부에는 전달된 광량에 비례하는 전기적인 신호를 발생시키는 수광소자(7)가 연결되어 있다.

한편 상기 구조로 되어 있는 단일 모드 광섬유를 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서의 작동의 일례가 아래와 같이 이루어진다.

레이저 다이오드형 발광소자(1)는 780nm파장의 코히런트(Coherent)한 광원으로서 주위 환경에는 무관하게 일정량의 광을 단일 모드 광섬유(8)에 입사시킨다. 이 때 단일 모드 광섬유(8)를 사용함으로써 광섬유에 입사되는 광의 모드 수는 1개이며 따라서 단일 모드 광섬유(8)로 구성되어 있는 구간은 외부인의 침입 등에 의한 외부충격이 있어도 모드가 하나이므로 모드 간섭이 생기지 않아 외부 충격에 대하여 불감인 구간이 될 수 있다. 다음에 외부충격을 감지하고 싶은 특정 지점에서는 단일 모드 광섬유(8)에 종래의 센서용 다중 모드 광섬유(2)를 연결하여 외부충격에 의한 다중 모드의 위상변화를 감지하며 그 이후에는 종래의 모드 분산형 광섬유 센서와 동일한 동작으로 진행된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 단일 모드 광섬유를 발광소자와 센서용 다중 모드 광섬유사이에 삽입하여 서로 연결시킴으로써 일정거리의 불감구간을 형성시켜 광원인 발광소자로부터 일정거리 떨어져 있는 특정 지점에서의 진동을 감지 할 수 있기 때문에 외부인 침입 감시용 장치 등을 설치하는데 있어 발광소자와 센서용 다중 모드 광섬유 사이에 일정 거리를 유지해야 하는 경우에 매우 효과적이다.

상기한 단일 모드 광섬유(8)의 길이는 필요한 불감구간에 따라 적절하게 변경시킬 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 다양한 효과를 위해서 다양한 변경 및 수정이 있을 수 있지만 그것 역시 발명의 요지에 있어서 본 발명에 속한다 할 것이다.

Claims (1)

1. 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서에 있어서, 정상적인 초기 값을 갖도록 초기 광원을 제공하는 발광소자(1)와; 상기 발광소자(1)와 연결되며, 외부 충격에 따른 진동에 대한 모드 분산이 없어 외부 충격 감지가 요구되는 특정지점까지 외부 진동에 불감한 부분을 갖도록 하는 단일 모드 광섬유(8)와; 외부 충격의 감지를 원하는 소정의 지점에서 단일 모드 광섬유(8)와 연결되며, 외란을 받으면 모드 위상 변화가 발생하여 외부 충격을 감지하는 센서용 다중 모드광섬유(2)와; 상기 센서용 다중 모드 광섬유(2)와 연결되어 있는 센서용 광페룰을 갖는 광커넥터부(3)와; 수광용 광페룰을 갖는 수광용 광커넥터(5)와; 상기 광커넥터(3,5)사이에 접속되는 디스크형 제한 매체(6)와; 수광용 다중 모드 광섬유(4) 및 수광소자(7)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 불감구간을 갖는 모드 분산형 다중 모드 광섬유 센서.