KR100975838B1

KR100975838B1 - 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입 방지장치 및 침입 방지방법

Info

Publication number: KR100975838B1
Application number: KR1020080091254A
Authority: KR
Inventors: 서대철; 권일범; 김치엽; 윤동진
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-08-16
Also published as: KR20100032208A

Abstract

본 발명은 이중구조를 가지는 광섬유 및 이러한 광섬유를 이용한 침입 방지 장치 그리고, 침입 방지 장치에 의해 침입자의 침입을 방지하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유의 스페클 패턴의 변화에 의한 광신호의 변화를 감지하여 외부에서 일정 이상의 힘을 광섬유에 가하는 경우 알람이 울리게 하는 침입 방지 장치 및 방법에 대한 것이다. 구체적으로 광섬유에 있어서, 레이저가 주사되어 광신호를 전달하는 중심코어부와 이를 둘러싸는 중심 보호부를 갖는 봉 형태의 제 1광섬유부; 광이 주사되고 제 1광섬유부를 둘러싸는 주변코어부와 주변코어부를 둘러싼 주변보호부를 갖는 제 2광섬유부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조를 가지는 광섬유와 이러한 광섬유를 이용한 침입 감지 장치 및 침입 감지 방법에 대한 것이다.

이중구조, 광섬유, 레이저, 스페클패턴, 피크값, 제어부

Description

이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입 방지장치 및 침입 방지방법{Dual-Structure Optical Fiber and Protection Device and Method}

본 발명은 이중구조를 가지는 광섬유 및 이러한 광섬유를 이용한 침입 방지 장치 그리고 침입 방지 장치에 의해 침입자의 침입을 방지하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유의 스페클 패턴 변화에 의한 광신호의 변화를 감지하여 외부에서 일정 이상의 힘을 광섬유에 가하는 경우 알람이 울리게 하는 침입 방지 장치 및 방법에 대한 것이다.

광섬유는 내부 공간에 광을 주사하게 되면, 광이 광섬유의 내면에 반사되면서 광신호를 전달하게 된다. 이러한 광 섬유의 종류로서, 멀티모드와 싱글모드가 있다. 멀티모드의 경우 여러 파장을 가지는 광을 광섬유의 코어부분에 주사하게 된다. 광은 여러 반사각을 가지고 진행하게 되므로 이들 간에 간섭이 일어나게 된다. 따라서, 멀티모드에는 광의 간섭에 의한 스페클패턴을 가지게 된다. 멀티모드의 영우, 광섬유가 길게되면 광이 분산되므로 장거리통신에 사용할 수 없는 단점이 있다. 또한, 스페클패턴의 변화에 의해 광 신호가 변하게 되고 이러한 광 신호의 변화를 감지할 수 있게 된다. 멀티모드에 코어의 직경은 10~150㎛정도가 된다.

싱글모드의 경우, 코어부분에 파장이 하나인 레이저를 주사하게 된다. 코어의 직경은 2~10㎛정도로 레이저의 파장을 고려하여 결정하게 된다. 싱글모드의 경우 하나의 반사각으로 전반사하여 진행하므로 간섭이 일어나지 않아 스페클 패턴이 생기지 않는다. 따라서 광섬유를 길게 제작하므로 장거리 통신이 가능하다.

현재, 하나의 긴 광 섬유로 매듭을 지어가며 광섬유그물망을 만들어 침입 방지 장치로 이용하는 방법이 연구되고 있다. 구체적으로, 광섬유의 경우 에너지를 가지는 광을 옮기게 되므로 광섬유그물망의 입력단에 광을 주사하고 출력단에 포토디텍터로 출력 전압을 측정하게 된다. 따라서, 침입자가 그물망을 통과하기 위해 광섬유를 자르게 되는 경우 출력전압은 0볼트(V)가 되므로 이를 감지하고 침입을 알리게 되는 원리이다.

그러나, 이러한 경우 침입자가 광섬유를 자르지 않고 광섬유에 밴딩을 가하여 그물망의 메쉬를 넓혀 침입하게 되는 경우가 발생하게 되었다. 따라서 출력전압의 변화를 측정하여, 외부의 힘에 의해 광신호 자체의 변화를 감지할 수 있는 방법이 요구되었다. 광섬유에 힘을 가하게 되면 광섬유의 스페클패턴이 변하게 되고 이러한 스패클패턴의 변화가 광신호를 변하게 한다. 스페클패턴의 변화를 일으키는 것은 멀티모드에서만 가능하여 광섬유를 길게 제작할 수 없는 문제가 발생하게 된다. 따라서 광섬유를 길게 제작하면서도 광신호의 변화를 감지해 낼 수 있는 장치 및 방법이 요구되고 있다.

또한, 광섬유에 가해지는 힘이 침입자에 의한 것인지 침입자가 아닌 평상시의 외란에 의한 것인지를 구별할 수 있을 만큼 광신호 변화에 대해 감도가 높은 장 치와 이를 해석하는 방법이 요구되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 외란과 구별하며 침입자의 광섬유에 대한 힘을 감지할 수 있을 정도의 민감도가 높은 광섬유를 제공하는 것이다.

또한, 이러한 민감도가 높은 광섬유로 광섬유그물망을 형성하고 광신호의 변화를 해석할 수 있는 수단을 구비하여 광섬유를 자르지 않고 일정한 힘을 감지할 수 있는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치를 제공하는 것이다.

광섬유는 멀티모드와 싱글모드 이중구조로 형성되어 있다. 광섬유에 멀티모드의 스페클패턴이 외부의 힘에 의해 변화되고, 스페클 패턴의 변화에 따라 싱글모드에 의해 전달되는 광신호의 변화를 감지할 수 있게 한다. 따라서, 외부 힘에 대해 정밀한 분석이 가능하고 침입자의 힘에 의한 광섬유의 벤딩과 외란을 구별할 수 있을 정도의 민감도를 갖는 광섬유를 제공할 수 있다.

또한, 광섬유그물망의 출력단에 포토 디텍터를 장착하여 출력되는 출력전압의 피크값들을 입력하고 제어부를 이용하여 기 입력된 기준값과 비교하게 된다. 출력 전압의 피크값이 일정한 기준값을 넘어가는 경우 알람을 울리게 함으로써, 침입자가 광섬유를 자르지 않고 힘을 가하여 침입하는 것을 막게하는 침입 방지 장치 및 방법을 제공하게 된다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 단일 파장의 광이 입력단(310)에 주사되고, 상기 광의 광신호가 전달되는 중심코어부(110)와 이를 둘러싸는 중심보호부(120)를 갖는 봉 형태의 제 1광섬유부(100); 복수의 파장을 갖는 광이 주사되고 제 1광섬유부(100)를 둘러싸는 주변코어부(210)와 주변코어부(210)를 둘러싸는 주변보호부(220)를 갖는 제 2 광섬유부(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조를 가지는 광섬유로서 달성될 수 있다.

중심코어부(110)의 입력단(310)에 주사되는 상기 광은 레이저이고, 주변코어부(210)의 입력단(310)에 주사되는 광은 복수의 파장 및 복수의 반사각을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

주변코어부(210)에는 스페클패턴(130)이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

중심코어부(110)는 직경이 2~10㎛이고, 주변코어부(210)의 직경은 10~150㎛인 것을 특징으로 하는 할 수 있다.

중심코어부(110)의 굴절률은 상기 중심보호부(120)의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 할 수 있다.

주변코어부(210)의 굴절률은 중심보호부(120) 및 주변보호부(220)의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 또 다른 목적은, 이중구조를 가지는 광섬유가 메쉬 형태를 이루는 광섬유그물망(300); 광섬유그물망(300)의 중심코어부(110)의 입력단(310)에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드(400); 광섬유그물망(300)의 주변코어부(210)의 입력단(310)에 광을 주사하는 광 분해기(500); 중심코어부(110)의 출력단(320)에 연결되어 레이저의 출력신호를 감지하는 포토디텍터(600); 포토디텍터(600)가 감지한 출력신호를 분석하는 제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치로서 달성될 수 있다.

출력신호는 출력 전압을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

포토디텍터(600)에는 출력전압을 시간단위로 그래프화하여 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하며, 디스플레이부에서 그래프화한 출력전압에는 시간의 흐름에 따라 복수의 피크값(820)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부(700)는 알람장치(710)를 구비하고, 포토디텍터(600)에 입력된 출력전압을 분석하여 알람장치(710)를 작동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부(700)는, 제 1기준값(800)을 가지고, 포토디텍터(600)에 입력된 출력전압의 피크값(820)이 제 1 기준값(800)보다 큰 경우 알람장치(710)가 작동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부(700)는, 제 2기준값(810)을 가지고 일정시간구간(T)마다 시간구간(T)에 포함되어 있는 복수의 피크값(820)들의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제어부는, 평균값이 상기 제 2기준값보다 크거나 같은 경우, 알람장치를 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 본 발명의 목적에 또 다른 카테고리로서 광섬유그물망(300)의 주변코어부(210)의 입력단(310)에 광 분해기(500)로 광을 주사하여 주변코어부(210)에 스페클패턴(130)을 형성하는 단계;(S100) 광섬유그물망(300)의 중심코어부(110)의 입력단(310)에 레이저 다이오드(400)로 레이저를 주사하는 단계;(S200) 포토디텍터(600)가 중심코어부(110)의 출력단(320)에서 나오는 출력전압을 감지하는 단계;(S300) 제어부(700)에서 포토디텍터(600)에서 출력전압이 있는지를 판단하는 단계;(S400)및 출력전압이 없는 경우, 상기 제어부(700)가 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 방법으로 달성될 수 있다.

출력전압이 있는지를 판단하는 단계(S400)에서, 포토디텍터(600)에서 감지한 출력전압이 있는 경우, 출력전압을 시간단위로 그래프화하여 디스플레이되는 단계(S600); 제어부(700)에서, 그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S700);및 제어부(700)에서 그래프의 피크값(820)이 제 1 기준값(800)보다 크거나 같은 경우, 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S700)에서, 제어부(700)에서, 그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 작은 경우, 시간구간(T)마다 시간구간(T) 내의 적어도 하나의 피크값(820)들의 평균값을 연산하는 단계(S800); 제어부(700)에서, 평균값이 제 2기준값(810)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S900);및 평균값이 제 2 기준값(810)보다 크거나 같은 경우, 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제 1기준값(800)은 제 2기준값(810)보다 크게 설정되어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 광 섬유를 직경이 대략 2~10㎛인 싱글모드로 광신호를 전달하고, 싱글모드는 직경이 약 10~150㎛인 멀티모드로 불러싸고 있다. 따라서, 광을 멀티모드 광섬유에 주사하게 되면 스페클 패턴(130)이 형성되고 외부의 힘에 의해 스페클 패턴(130)이 변하게 된다. 변화된 스페클패턴(130)은 싱글모드의 광신호를 변화시킴으로써 외부의 힘이 가해졌음을 감지할 수 있게 된다.

따라서, 멀티모드는 스페클패턴(130)을 형성하기 위해 이용되는 것이고 광신호는 싱글모드로 전달함으로써 광섬유를 길게 제작가능하면서도 광신호의 변화를 알 수 있다는 장점을 가지고 있다.

또한, 멀티모드에 의해 전달되는 광신호를 스페클패턴(130)의 변화에 따라 분석하는 것이 아닌, 싱글모드에서 나오는 광신호를 멀티모드의 스패클패턴(130)에 의해 변화하는 것을 분석하게 된다. 따라서, 광신호를 정확하게 분석할 수 있는 효과가 있다. 이것은 멀티모드의 스페클패턴(130)의 변화에 멀티모드에서 전달되는 광신호를 분석하는 것보다 더욱 정확히 외부 힘의 정도를 알 수 있게 해준다.

이러한 광섬유로 만들어진 침입 방지 장치의 경우 광섬유를 자르지 않고 침 입자가 광섬유에 일정 이상의 힘을 가하는 경우, 이를 감지할 수 있어 종래 도난 방지 장치보다 안전성을 높일 수 있다.

침입 방지 장치에서 포토디텍터는 출력전압을 입력하게 되고 제어부(700)에 의해 출력전압을 분석하게 된다. 이러한 제어부(700)에는 일정 시간 동안에 출력전압의 피크값(820)들의 평균을 연산하여 피크값(820)의 평균값이 정해놓은 기준값을 넘어가는 경우 침입자의 침입을 알리게 하여 외부환경에 대한 광신호 변화와 침입자가 침입을 위해 광섬유에 밴딩을 가하여 일으키는 광신호의 변화를 구별할 수 있게 한다. 따라서, 오작동이 없는 침입 방지 장치를 제공하게 된다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청부범위의 범위에 속함은 자명하다.

(이중 구조를 가진 광섬유의 구성)

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이중구조를 가지는 광섬유의 구성에 대해 설명하도록 한다. 우선, 도 1은 본 발명에 따른 이중구조를 가지는 광섬유의 사시도를 도시한 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 이중구조를 가지는 광섬유의 단면도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이중구조를 가지는 광섬유는 중심코어부(110)와 중심보호부(120)를 가지는 제 1광섬유부(100)와 제 1광섬유부(100)를 둘러싸고 있 는 주변코어부(210)와 주변보호부(220)로 구성되어 있다.

제 1광섬유부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 이중구조의 광섬유의 중심에 구비되어 있다. 중심코어부(110)의 경우, 레이저가 주사되는 부분이다. 그리고 레이저 광의 신호를 전달하게 된다. 레이저광은 주변코어부(210) 내면에서 전반사되며 지나가게 된다. 이때 레이저 광은 파장이 하나이고 주사되는 각도도 단일하므로 제 1광섬유부(100)는 싱글모드에 해당하게 된다. 따라서, 중심코어부(110)에는 광의 간섭에 의한 스페클패턴(130)이 형성되지 않는다. 이러한 중심코어부(110)는 직경이 2~10㎛가 되고, 주사될 레이저의 파장에 따라 직경이 결정되게 된다. 중심코어부(110)의 입력단(310)에 레이저가 주사되고 레이저 광의 신호가 중심코어부(110)를 따라 전달되고 출력단(320)으로 나가게 된다. 중심코어부(110)를 감싸고 있는 중심보호부(120)는 레이저가 임계각 이하로 주사되어 전반사될 수 있도록 굴절률이 중심코어부(110)의 귤졀률보다 작아야 한다.

제 2광섬유부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 광섬유부(100)를 둘러싸고 있다. 주변코어부(210)는 제 1광섬유부(100)의 중심보호부(120)를 감싸고 있다. 주변코어부(210)의 직경은 10~150㎛정도가 된다. 복수의 파장을 가지는 광을 광분해기(500)에 의해 주변코어부(210)에 주사되게 된다. 서로 다른 파장과 다른 입사각으로 주사되어 각각 다른 경로로 주변코어부(210)에서 진행하게 된다. 도 2는 이중구조를 가지는 광섬유의 단면도를 도시한 것이다.

주변코어부(210)에서는, 광의 간섭현상이 일어나게 되며 모두 전반사 되지않고 굴절되는 광도 생기게 된다. 따라서, 이러한 주변코어부(210)에는 광들의 간섭 현상에 의해 스페클패턴(130)이 형성되게 된다. 도 3은 이러한 스페클패턴이 있는 부분의 확대도를 도시한 것이다. 스페클패턴(130)의 경우 광섬유를 구부리는 힘 등을 가하게 되면 반사각이 바뀌게 된다. 따라서, 외부에서 힘을 가하여 광섬유의 형태를 변화시키는 경우 주변코어부(210)의 스페클패턴(130)이 바뀌게 된다.

주변코어부(210)에 진행하는 광들은 반사되며 진행한다. 따라서, 주변코어부(210)의 굴절률은 중심보호부(120) 및 주변코어부(210)를 둘러싸고 있는 주변보호부(220)의 굴절률보다 큰 것이어야 한다. 이러한 이중구조를 가지는 광섬유는 싱글모드인 제 1광섬유부(100)는 레이저 광신호를 전달하는 역할을 수행하고, 제 2광섬유부(200)는 스패클패턴(130)을 형성하는 역할을 하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이중구조를 가지는 광섬유의 단면을 보면, 중심에 있는 중심코어부(110)에는 레이저가 주사되게 된다. 또한, 주변코어부(210)에는 스페클패턴(130)이 형성되어 있다. 외부에 힘으로 광섬유의 형태를 변화시키면 이러한 주변코어부(210)의 스페클패턴(130)이 바뀌게 되며, 스페클패턴(130)의 변화는 중심코어부(110)의 레이저 광신호에 영향을 미쳐 광신호가 변하게 된다.

(광섬유를 이용한 침입방지장치)

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지장치를 설명하도록 한다. 우선, 도 4은 본 발명에 따른 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지장치의 구성도를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 침입방지장치는 이중구조를 가지는 광섬유가 메쉬형상 즉, 그물망 형태로 구성된 광섬유그물망(300)과 광섬유의 중심코어부(110) 입력단(310)에 연결된 레이저 다이오드(400)를 구비하고 있다. 주변코어부(210)에는 광분해기(500)가 연결되며, 중심코어부(110)의 출력단(320)에는 포토디텍터(600)가 연결되어 있다. 그리고, 레이저 다이오드(400)와 포토디텍터(600)에는 제어부(700)가 연결되며 제어부(700)에는 전원기(720)와 알람장치(710)가 구비되고 있음을 알 수 있다.

광섬유그물망(300)의 경우, 싱글모드인 제 1광섬유부(100)와 멀티모드인 제 2광섬유부(200)의 이중구조를 가지는 광섬유로 구성된다. 이러한 이중구조를 가지는 광섬유는 앞서 설명한 광섬유와 같은 구성에 해당한다. 광섬유그물망(300)은 하나의 긴 광섬유를 매듭을 지어가며 메쉬 즉, 그물망의 형태로 구성되어 있다. 즉, 입력단(310)에서 출력단(320)에 이르기까지 하나의 광섬유로 구성되어 있고, 이러한 광섬유는 도 4에 도시된 바와 같이, 그물망의 형태로 구성된다. 하나의 긴 광섬유를 매듭을 지어가며 그물망 형태인 메쉬 형상으로 구성하는 것은 당해 기술분야 및 섬유 분야의 제조방법에 대한 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명하게 다양한 그물망 즉 메쉬 형태를 형성할 수 있다. 따라서, 광섬유가 시작되는 입력단(310)에는 제 1광섬유부(100)의 중심코어부(110)에 레이저를 주사하는 레이저 다이오드(400)가 연결되어 있다. 따라서 싱글모드인 제 1광섬유부(100) 중심코어부(110)의 입력단(310)에 레이저를 주사하게 된다. 중심코어부(110)에 주사된 레이저는 중심코어부(110)를 따라 출력단(320)까지 전반사하여 전달되게 된다.

또한, 멀티모드인 제 2광섬유부(200)의 주변코어부(210)에는 다중파장을 가진 광을 광분해기(500)에 의해 주사하게 된다. 주변코어부(210)는 광신호를 전달하기 위한 것이 아니라 스페클패턴(130)을 형성하기 위한 것이다. 따라서. 주사하는 각도를 조절하여 여러 반사각을 가지도록 주사하여, 주변코어부(210)에 광의 간섭 작용을 일으킬 수 있도록 한다. 주변코어부(210)에 광이 주사되면 광섬유그물망(300)의 주변코어부(210)에 스페클패턴(130)이 형성되게 된다.

중심코어부(110)의 출력단(320)에는 중심코어부(110)에 주사된 레이저광의 신호를 감지하는 포토디텍터(600)가 구비되어 있다. 포토디텍터(600)는 중심코어부(110)에서 출력되는 출력신호를 입력하게 되고 출력신호에는 출력전압을 가지고 있다. 이러한 출력전압은 레이저의 에너지와 비례하게 된다. 광섬유가 외부의 힘을 받는 경우, 주변코어부(210)의 스페클패턴(130)이 변화하게 된다. 스패클패턴(130)의 변화는 중심코어부(110)의 광신호의 변화를 일으키게 된다. 따라서 포토디텍터(600)에서 감지하는 출력전압 역시 변화하게 된다.

포토디텍터(600)는 시간의 진행에 따라 중심코어부(110)의 출력단(320)에서 나오는 출력전압의 변화를 그래프화하게 된다. 포토디텍터의 디스플레이부에서는 시간의 진행에 따라 출력전압 변화 그래프를 디스플레이하도록 한다. 도 4a 내지 4b는 외부의 여러 상황이 주어졌을 때 출력전압변화를 시간에 따라 도시한 것이다.

도 5a는 광섬유에 외부의 힘이 주어지지 않은 경우, 시간에 따른 출력전압을 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 주변코어부(210)의 스페클패턴(130)이 거의 변하지 않을 것이므로 출력전압 역시 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 도 5b는 외란이 있는 경우 출력전압의 변화를 도시한 것이다. 외란은 침입자의 인위적인 힘이 아닌 바람에 의해 흔들리는 등 자연적으로 통상 가해질 수 있는 외부의 힘을 말한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 전압은 도 5a에 비하여 큰 진폭을 가지는 파장을 형성하게 된다.

도 5c는 침입자가 광섬유에 벤딩을 가한 경우, 시간에 따른 출력전압의 변화를 도시화한 것이다. 도 5c에 도시된 바와 같이 벤딩을 가하면, 도 5b와 비교하여 큰 진폭을 가지는 파장을 형성함을 알 수 있다. 이는 외란에 의한 출력전압의 변화 와 침입자의 벤딩을 구별할 수 있게 한다. 외란에 의해 발생한 출력전압의 진폭과 침입자의 벤딩에 의한 진폭의 경계선을 알 수 있다. 따라서, 침입자에 의한 힘이 아닌 외란에 의해 침입 방지 장치가 작동하게 되는 경우가 없도록 할 수 있다.

도 5d는 침입자가 광섬유를 절단하게 되는 경우에 출력전압의 변화를 도시한 것이다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 광섬유가 잘라지기 전 광섬유에 벤딩 등 인위적인 힘이 가해지는 경우 출력전압은 큰 진폭을 가지고 진동을 하며, 광섬유가 절단되는 경우 더 이상 포토디텍터(600)는 출력전압을 입력받지 못하게 되므로 출력전압은 0볼트가 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(400)와 포토디텍터(600)에는 제어부(700)가 연결되어 있다. 제어부(700)에는 전원을 공급하는 전원기(720)와 알람장치(710)를 구비하고 있다. 제어부(700)는 레이저 다이오드(400)에 연결되어 중심코어부(110)에 레이저를 주사하는 각도와 입력전압을 제어하게 된다.

제어부(700)는 포토디텍터(600)에서 입력한 출력전압을 분석하여 침입자가 광섬유를 자르거나 광섬유에 힘을 가하는 경우, 알람장치(710)를 울리게 하여 침입을 알리게 된다. 구체적으로, 제어부(700)는 광섬유가 잘라져 출력전압이 없는 경우에 알람장치(710)를 작동하게 하여 침입자가 광섬유그물망(300)을 절단하고 침입하였음을 알리게 된다.

또한, 침입자가 광섬유를 자르지 않고 광섬유에 벤딩을 가하여 침입을 시도하는 경우, 외란과 침입자의 밴딩을 구별하여 침입을 알리도록 제어하게 된다. 제어부(700)는 제 1기준값(800)과 제 2기준값(810)을 저장하고 있다. 제 1기준 값(800)은 제 2 기준값(810)보다 높은 값에 해당한다. 이러한 기준값은 외란에 의한 출력전압 진폭의 변화와 침입자의 밴딩에 의한 변화를 구별하는 기준이 된다.

도 5a 내지 5d에 도시된 바와 같이, 출력전압 그래프는 피크값(820)을 가지고 있다. 도 6a는 출력전압 그래프에서 피크값(820)이 제 1 기준값(800)을 넘는 경우를 도시화한 것이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1기준값(800)은 8볼트이고 4초에 출력전압은 제 1기준값(800)보다 크게 된다. 출력전압의 피크값(820)이 제 1기준값(800) 보다 크게 형성이 되는 경우로 침입자의 벤딩에 의해 변화한 것으로 판단하여 제어부(700)는 알람장치(710)를 작동하게 한다. 즉, 외란에 의해서는 그러한 피크값(820)을 가질 수 없으나, 침입자의 밴딩에 의해서는 이러한 피크값(820)을 가질 수 있게 된다. 따라서, 적어도 어느 하나의 피크값(820)이라도 제 1기준값(800)과 크거나 같게 되는 경우, 그 즉시 제어부(700)는 알람장치(710)를 작동시켜 침입을 알리게 된다.

그리고, 피크값(820)이 제 1기준값(800)과 같거나 크지 않은 경우도, 알람장치(710)가 울릴 수 있다. 이는 외란과 침입자의 미세한 밴딩힘을 구별해 침입을 알릴 수 있게 한다. 출력전압이 제 1 기준값(800)보다 작은 경우, 제어부(700)는 그래프에서 일정시간구단(T)별로 단위시간안에 포함되어 있는 복수의 피크값(820)들의 평균값을 연산하게 된다. 그리고 이러한 평균값이 제 2기준값(810)보다 크거나 같게 되는 경우, 제어부(700)는 알람장치(710)를 작동시키게 된다. 따라서, 외란 보다는 크지만 침입자가 조심스럽게 광섬유에 작은 힘을 가하며 침입하는 경우도 침입을 감지할 수 있게 한다.

도 6b는 시간구간단위(T)가 2초이고 2초 단위에 있는 복수의 피크값(820)들의 평균값이 제 2 기준값(810)보다 크거나 같게 되어 알람이 울리게 되는 경우의 그래프를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 2~4초 구간에 있는 피크값(820)들의 평균은 제 2 기준값(810)인 6.5볼트보다 크게 되어 4초에서 알람장치(710)가 작동하여 침입을 알리게 된다.

(광섬유를 이용한 침입방지방법)

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지방법을 설명하도록 한다. 우선, 도 7은 본 발명에 따른 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지방법의 흐름도를 도시한 것이다.

멀티모드인 제 2광섬유의 주변코어부(210)에 광분해기(500)로 광을 주사(S100)하게 된다. 광이 주사되면 주변코어부(210)에는 스패클패턴(130)이 생기게 될 것이다. 그리고, 싱글모드인 제 1광섬유의 중심코어부(110)에 레이저를 주사하여 광신호를 전달(S200)하게 된다. 레이저의 광신호는 중심코어부(110)를 따라 전달되고 중심코어부(110)의 출력단(320)으로 나오게 된다.

포토디텍터(600)는 중심코어부(110) 출력단(320)에 연결되어 출력전압을 감지하게 된다(S300). 이때 제어부(700)는 출력전압이 있는지를 판단하게 된다(S400). 출력전압이 없다면 광섬유가 절단된 것이므로 제어부(700)는 침입자가 광섬유를 절단하고 침입한 것으로 판단하여 알람장치(710)를 작동하게 된다(S500).

출력전압이 있다면, 포토디텍터(600)는 출력전압을 시간단위로 그래프화하여 디스플레이하게 된다(S600). 따라서 외부의 힘에 따라 출력전압의 변화를 그래프로 알 수 있게 된다. 그리고, 제어부(700)는 저장된 제 1기준값(800)과 그래프의 피크값(820)을 비교하게된다(S700). 비교하여 제 1기준값(800)보다 피크값(820)이 크게 되는 경우, 제어부(700)는 알람장치(710)를 작동(S500)해 침입을 알리게 된다. 피크값(820)이 제 1 기준값(800)보다 크거나 같은지는 출력전압이 있는 한 계속적으로 수행하게 된다.

피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 크거나 같지 않은 경우라도, 제어부(700)는 출력전압 그래프에서 시간구간(T)을 정해 구간안의 피크값(820)들의 평균값을 연산하게 된다(S800). 그리고, 연산된 평균값이 제 2기준값(810)보다 크거나 같은 경우, 제 1기준값(800)보다 크거나 같은 피크값(820)이 없더라도 알람장치(710)가 작동하게 된다. 이러한 단계는 출력전압이 있고 제 1 기준값(800)보다 크거나 같은 피크값(820)이 있어 알람장치가 작동해 종료되지 않는 한 계속적으로 수행하게 된다.

(변형예)

본 발명은, 싱글모드인 제 1광섬유부(100)에 멀티모드인 제 2광섬유부(200)가 둘러싸고 있는 이중구조를 가지고 있는 광섬유이다. 기술적 특징은 싱글모드인 제 1광섬유부(100)에서는 광신호를 전달하는 역할을 제 2광섬유부(200)에서는 스페클패턴(130)을 형성시키는 역할을 하는 것이다. 따라서 싱글모드에 주사되는 단일파장의 광의 종류는 무관하며 싱글모드 및 멀티모드의 직경의 변화는 권리범위 판 단에 영향을 미치지 않는다.

제 2광섬유부(200)에 스페클패턴(130)을 형성하면 되는 것이므로 구체적으로 어떠한 반사각들을 가지며 진행하는지 어떠한 패턴인지는 권리범위 판단과 무관한 것이다. 광섬유의 재질도 중심코어부(110)가 중심보호부(120)보다 굴절률이 큰 것이면 되는 것이지 구체적인 재질은 권리범위해석과 무관하다. 주변코어부(210) 역시 중심보호부(120) 및 주변보호부(220)보다 굴절률이 크기만 하면 되고 구체적인 재질이 변화하더라도 본 발명의 기술적 특징이 동일함은 자명하다.

이중구조를 가지는 광섬유 자체에 대한 발명이므로 이러한 광섬유와 구성이 동일한 광섬유를 이용하여 침입방지장치 이외에 다른 방법으로 사용하더라도 발명을 그대로 이용한 것으로 권리범위에 속하는 실시가 될 것이다.

또한, 본 발명의 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지장치의 경우 레이저 다이오드(400), 포토디텍터(600), 광분해기(500), 알람장치(710) 또는 전원기(720)는 청구범위에 기재된 역할을 하면 되는 것이고 구체적인 장치의 종류는 권리범위 판단과 무관하다. 구체적인 레이저의 종류, 광을 주사하는 각도의 변화 또는 주사방법은 본 발명의 기술적 특징을 그대로 포함한다면 구체적인 실시예와 동일할 필요는 없다.

포토디텍터(600)의 경우 출력신호를 감지하고 광섬유의 스페클패턴(130)의 변화에 광신호의 변화를 감지할 수 있으면 되는 것이고 이러한 특징을 포함하고 있는 장치면 본 발명의 기술적 특징과 동일한 것에 해당할 것이다.

제어부(700)도 기 저장된 기준값을 가지고 출력전압과 비교하여 분석할 수 있는 방법이 동일하다면 어떠한 제어장치라도 무관하다. 저장된 기준값 또는 평균값을 연산하는 수단이 구체적인 실시예와 다르더라도 이는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 자명하게 변경할 수 있는 것에 해당할 것이다. 알람장치(710)는 침입을 알리기 위한 것으로 구체적으로 알리기 위한 방법은 권리범위 판단과 무관할 것이다.

도 1은 제 1 광섬유부와 제 2 광섬유부의 이중구조를 가지는 광섬유의 사시도,

도 2는 이중구조를 가지는 광섬유의 단면도,

도 3은 광섬유의 스페클패턴 부분 확대도,

도 4은 광섬유를 이용한 침입방지장치의 구성도,

도 5a는 외부 힘이 없는 경우 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 5b는 외란이 있는 경우 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 5c는 침입자의 밴딩이 있는 경우 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 5d는 이중구조를 가지는 광섬유 그물망을 절단한 경우 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 6a는 피크값이 제 1 기준값을 넘는 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 6b는 일정구간에 피크값들의 평균값이 제 2 기준값을 넘는 경우 시간에 따른 출력전압의 그래프,

도 7은 이중구조를 가지는 광섬유를 이용한 침입방지방법의 흐름도를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:제 1 광섬유부

110:중심코어부

120:중심보호부

130:스페클패턴

200:제 2 광섬유부

210:주변코어부

220:주변보호부

300:광섬유그물망

310:입력단

320:출력단

400:레이저 다이오드

410:레이저

500:광분해기

510:광

600:포토디텍터

700:제어부

710:알람장치

720:전원기

800:제 1 기준값

810:제 2 기준값

820:제 1 기준값을 넘는 피크값

830:피크값이 제 1 기준값을 넘어 알람장치가 울리는 시점

840:평균값이 제 2 기준값을 넘어 알람장치가 울리는 시점

T:일정구간

Claims

레이저가 입력단(310)에 주사되고, 상기 레이저의 광신호가 전달되는 중심코어부(110)와 이를 둘러싸는 중심보호부(120)를 갖는 제 1광섬유부(100) 및 복수의 파장을 갖는 광이 주사되고 상기 제 1광섬유부(100)를 둘러싸는 주변코어부(210)와 상기 주변코어부(210)를 둘러싸는 주변보호부(220)를 갖는 제 2 광섬유부(200)로 구비되어 이중구조를 가지는 광섬유가 메쉬 형태로 구성되는 광섬유그물망(300);

상기 광섬유그물망(300)의 상기 중심코어부(110)의 입력단(310)에 상기 레이저를 주사하는 레이저 다이오드(400);

상기 광섬유그물망(300)의 상기 주변코어부(210)의 입력단(310)에 상기 복수의 파장을 갖는 광을 주사하는 광 분해기(500);

상기 중심코어부(110)의 출력단(320)에 연결되어 상기 레이저의 출력신호를 감지하는 포토디텍터(600);

상기 포토디텍터(600)가 감지한 상기 출력신호를 분석하는 제어부(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 주변코어부(210)의 입력단(310)에 주사되는 상기 광은 복수의 파장 및 복수의 반사각을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 주변코어부(210)에는 스페클패턴(130)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 중심코어부(110)는 직경이 2~10㎛이고,

상기 주변코어부(210)의 직경은 10~150㎛인 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 중심코어부(110)의 굴절률은 상기 중심보호부(120)의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 5항에 있어서,

상기 주변코어부(210)의 굴절률은 상기 중심보호부(120) 및 주변보호부(220)의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 출력신호는 출력 전압을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 8항에 있어서,

상기 포토디텍터(600)에는 상기 출력전압을 시간단위로 그래프화하여 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하며,

상기 디스플레이부에서 그래프화한 출력전압에는 시간의 흐름에 따라 복수의 피크값(820)을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 9항에 있어서,

상기 제어부(700)는 알람장치(710)를 구비하고,

상기 포토디텍터(600)에 입력된 출력전압을 분석하여 상기 알람장치(710)를 작동하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 10항에 있어서,

상기 제어부(700)는,

제 1기준값(800)을 가지고, 상기 포토디텍터(600)에 입력된 출력전압의 피크값(820)이 상기 제 1 기준값(800)보다 큰 경우 상기 알람장치(710)가 작동하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 10항에 있어서,

상기 제어부(700)는,

제 2기준값(810)을 가지고 일정시간구간(T)마다 상기 시간구간(T)에 포함되어 있는 복수의 상기 피크값(820)들의 평균값을 연산하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 12항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 평균값이 상기 제 2기준값보다 크거나 같은 경우,

상기 알람장치(710)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 갖는 광섬유를 이용한 침입 방지 장치.
제 1항의 침입 방지 장치를 이용한 침입 방지 방법에 있어서,

광섬유그물망(300)의 주변코어부(210)의 입력단(310)에 광 분해기(500)로 광을 주사하여 주변코어부(210)에 스페클패턴(130)을 형성하는 단계;(S100)

상기 광섬유그물망(300)의 중심코어부(110)의 입력단(310)에 레이저 다이오드(400)로 레이저를 주사하는 단계;(S200)

포토디텍터(600)가 상기 중심코어부(110)의 출력단(320)에서 나오는 출력전압을 감지하는 단계;(S300)

제어부(700)에서 상기 포토디텍터(600)에서 상기 출력전압이 있는지를 판단하는 단계;(S400)및

상기 출력전압이 없는 경우, 상기 제어부(700)가 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 방법.
제 14항에 있어서,

상기 출력전압이 있는지를 판단하는 단계(S400)에서,

상기 포토디텍터(600)에서 감지한 출력전압이 있는 경우, 상기 출력전압을 시간단위로 그래프화하여 디스플레이되는 단계(S600);

상기 제어부(700)에서, 그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S700);및

상기 제어부(700)에서 그래프의 피크값(820)이 제 1 기준값(800)보다 크거나 같은 경우, 상기 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 방법.
제 15항에 있어서,

상기 그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S700)에서,

상기 제어부(700)에서, 상기 그래프의 피크값(820)이 제 1기준값(800)보다 작은 경우, 시간구간(T)마다 상기 시간구간(T) 내의 적어도 하나의 피크값(820)들의 평균값을 연산하는 단계(S800);

상기 제어부(700)에서, 상기 평균값이 제 2기준값(810)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S900);및

상기 평균값이 제 2 기준값(810)보다 크거나 같은 경우, 상기 알람장치(710)를 작동시키는 단계(S500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 방법.
제 15항 또는 제 16항에 있어서,

상기 제 1기준값(800)은 상기 제 2기준값(810)보다 크게 설정되어지는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 침입 방지 방법.