KR101172965B1 - Temperature sensor using MMF interferometer and temperature sensing thereof - Google Patents

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Abstract

MMF 간섭계를 이용한 온도센서 및 그의 온도 측정방법이 제공된다. 본 온도센서는, 온도 측정 대상에 위치한 제1 MMF 간섭계, 온도 측정 대상 이외의 곳에 위치한 제2 MMF 간섭계, 광원에서 출사되는 광을 분배하여 제1 MMF 간섭계 및 제2 MMF 간섭계로 전달하고 제1 MMF 간섭계 및 제2 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 광커플러 및 광커플러에서 결합되어 출력되는 광을 기초로 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 연산부를 포함한다. 이에 의해, FBG를 사용하지 않고도 MMF 간섭계를 이용하여 동일한 기능을 하는 온도센서를 제작할 수 있게 되어, 온도센서의 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.Provided are a temperature sensor using an MMF interferometer and a method for measuring the temperature thereof. The temperature sensor is configured to distribute the light emitted from a first MMF interferometer located at a temperature measurement target, a second MMF interferometer located at a location other than a temperature measurement target, and a light source to a first MMF interferometer and a second MMF interferometer. An optical coupler for coupling the light reflected by the interferometer and the second MMF interferometer and a calculation unit for calculating the temperature of the temperature measurement target based on the light coupled and output from the optical coupler. As a result, a temperature sensor having the same function can be manufactured using an MMF interferometer without using an FBG, thereby reducing the manufacturing cost of the temperature sensor.

Description

MMF 간섭계를 이용한 온도센서 및 그의 온도 측정방법{Temperature sensor using MMF interferometer and temperature sensing thereof}Temperature sensor using MMF interferometer and temperature sensing

본 발명은 온도센서 및 그의 온도 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 간섭계를 이용한 온도센서 및 그의 온도 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensor and a temperature measuring method thereof, and more particularly, to a temperature sensor using a fiber optic interferometer and a temperature measuring method thereof.

정밀한 센싱을 위한 기존의 광섬유 센서는 그 구성이 복잡하여 상당히 고가로 제공된다. 예를 들어, FBG(Fiber Bragg Grating : 광섬유 격자)를 이용한 광섬유 센서가 대표적이다.Existing fiber optic sensors for precise sensing are quite expensive due to their complex configuration. For example, an optical fiber sensor using FBG (Fiber Bragg Grating) is typical.

FBG는 광섬유 내에 UV를 조사하여 굴절률을 길이 방향으로 주기적인 변화를 주어 특정한 파장에서 반사되고 나머지 파장은 투과시키는 광섬유 소자이다. 이때, 온도와 장력에 의해 중심 파장이 이동하는 현상이 발생하므로, FBG를 이용하면 센서를 구현할 수 있다.FBG is an optical fiber device that irradiates UV in the optical fiber to give a periodic change in the refractive index in the longitudinal direction to reflect at a specific wavelength and transmit the remaining wavelengths. At this time, the phenomenon that the center wavelength is shifted by the temperature and tension occurs, it is possible to implement the sensor using the FBG.

하지만, 파장에 대한 정보를 직접 얻거나 이것을 빛의 세기에 대한 변화로 바꿔주기 위해 비싼 장비를 이용하여야 한다. 또한, FBG를 제작하는 비용 역시 만만치 않다.However, expensive equipment must be used to obtain information about the wavelength directly or to translate it into a change in light intensity. In addition, the cost of manufacturing FBG is also formidable.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 제조 비용을 낮추기 위한 방안으로, FBG를 이용하지 않으면서도 정확한 온도 측정이 가능한 온도센서를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, to reduce the manufacturing cost, to provide a temperature sensor capable of accurate temperature measurement without using the FBG.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 온도센서는, 광원; 온도 측정 대상에 위치한 제1 MMF(Multi Mode Fiber) 간섭계; 상기 온도 측정 대상 이외의 곳에 위치한 제2 MMF 간섭계; 상기 광원에서 출사되는 광을 분배하여 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계로 전달하고, 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 광커플러; 및 상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 연산부;를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, the temperature sensor, a light source; A first MMF (Multi Mode Fiber) interferometer positioned at the temperature measurement object; A second MMF interferometer located outside the temperature measurement object; An optical coupler for distributing light emitted from the light source and transferring the light emitted from the light source to the first MMF interferometer and the second MMF interferometer, and to combine the light reflected from the first MMF interferometer and the second MMF interferometer; And a calculator configured to calculate a temperature of the temperature measurement target based on the light coupled and output from the optocoupler.

그리고, 상기 연산부는, 상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광의 주파수 성분을 분석한 후 분석 결과를 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역에서 상기 광의 피크 위치를 기초로 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 것이 바람직하다.The calculation unit may be configured to analyze frequency components of light coupled and output from the optocoupler, convert the analysis result into a time domain, and calculate a temperature of the temperature measurement target based on a peak position of the light in the time domain. desirable.

또한, 상기 광의 피크 위치는, 상기 온도 측정 대상의 온도 변화시 상기 제1 MMF 간섭계에 발생하는 광 굴절률을 변화로 인해 변화하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the peak position of the light changes due to the change in the optical refractive index generated in the first MMF interferometer when the temperature of the temperature measurement target changes.

그리고, 상기 광의 피크의 위치가 "0" 에서 멀수록 상기 온도 측정 대상의 온도는 높게 계산되고, 상기 광의 피크의 위치가 "0" 에 가까울수록 상기 온도 측정 대상의 온도는 낮게 계산될 수 있다.In addition, as the position of the peak of the light is far from "0", the temperature of the temperature measurement target is calculated higher, and as the position of the peak of the light is closer to "0", the temperature of the temperature measurement target may be calculated lower.

또한, 상기 제1 MMF 간섭계의 길이는, 상기 제2 MMF 간섭계의 길이와 상이한 것이 바람직하다.In addition, the length of the first MMF interferometer is preferably different from the length of the second MMF interferometer.

그리고, 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계의 MMF는, TMF(Two Mode Fiber)일 수 있다.The MMF of the first MMF interferometer and the second MMF interferometer may be TMF (Two Mode Fiber).

또한, 상기 TMF는, 광섬유 코어에 Boron이 도핑될 수 있다.In addition, the TMF may be boron doped to the optical fiber core.

한편, 본 발명에 따른, 온도센서는, 광원; 적어도 하나의 MMF(Multi Mode Fiber) 간섭계; 상기 광원에서 출사되는 광을 분배하여 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계로 전달하고, 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 광커플러; 및 상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계 중 어느 하나가 위치한 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 연산부;를 포함한다.On the other hand, according to the present invention, the temperature sensor, the light source; At least one MMF (Multi Mode Fiber) interferometer; An optical coupler for distributing the light emitted from the light source and transferring the light to the at least one MMF interferometer and combining the light reflected from the at least one MMF interferometer; And an operation unit configured to calculate a temperature of a temperature measurement target at which any one of the at least one MMF interferometer is located, based on the light coupled and output from the optocoupler.

한편, 본 발명에 따른, 온도 측정 방법은, 광원에서 출사되는 광을 분배하여, '온도 측정 대상에 위치한 제1 MMF 간섭계' 및 '상기 온도 측정 대상 이외의 곳에 위치한 제2 MMF 간섭계'로 전달하는 단계; 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 단계; 및 상기 결합단계에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 단계;를 포함한다.Meanwhile, the temperature measuring method according to the present invention distributes light emitted from a light source and transmits the light to a 'first MMF interferometer located at a temperature measurement target' and a 'second MMF interferometer located at a position other than the temperature measurement target'. step; Combining the lights reflected from the first MMF interferometer and the second MMF interferometer; And calculating a temperature of the temperature measuring object based on the light output by being combined in the combining step.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, FBG를 사용하지 않고도 TMF 등의 MMF 간섭계를 이용하여 동일한 기능을 하는 온도센서를 제작할 수 있게 되어, 온도센서의 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a temperature sensor having the same function by using an MMF interferometer such as a TMF without using an FBG, thereby lowering the manufacturing cost of the temperature sensor.

도 1은 각 모드별 V-number에 대한 유효 굴절률,
도 2는 광섬유 모재 제작 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 광섬유 인출 타워의 구조를 도시한 도면,
도 4는 SiCl4 유량 변화에 따른 Boron 증착 효율 분석 방법과 제작된 시료의 굴절률 분석결과를 도시한 도면,
도 5는 제작된 시료의 EPMA 정량 분석 결과를 도시한 도면,
도 6은 증착 온도 변화에 따른 Boron의 증착 효율 조사 분석결과를 도시한 도면,
도 7은 위 과정을 통해 제작된 TMF의 모드 분석 결과를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMF 간섭계를 이용한 온도센서를 도시한 도면,
도 9a 및 도 9b는, 도 8에 도시된 온도 센서를 실 제작한 결과를 촬영한 사진,
도 10은 PC에 의한 주파수 성분 분석 결과 및 이를 시간 영역으로 변환한 결과를 도시한 도면,
도 11a 및 도 11b는, 오븐의 온도를 30℃에서 70℃까지 증가시키는 경우에 발생되는 피크 위치 변화를 나타낸 그래프, 그리고,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서를 도시한 도면이다.
1 is an effective refractive index for the V-number for each mode,
2 is a view provided to explain the optical fiber base material manufacturing method,
3 is a view showing the structure of an optical fiber extraction tower;
4 is a view showing a refractive index analysis result of the Boron deposition efficiency analysis method and the prepared sample according to the flow rate of SiCl4;
5 is a view showing the results of EPMA quantitative analysis of the prepared sample,
Figure 6 is a view showing the deposition efficiency investigation analysis results of Boron according to the deposition temperature change,
7 is a view showing a mode analysis result of the TMF produced through the above process,
8 illustrates a temperature sensor using a TMF interferometer according to an embodiment of the present invention;
9A and 9B are photographs of the results of actual fabrication of the temperature sensor shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram illustrating a frequency component analysis result by a PC and a result of converting the same into a time domain; FIG.
11A and 11B are graphs showing the change in peak position generated when the temperature of the oven is increased from 30 ° C. to 70 ° C., and
12 is a diagram illustrating a temperature sensor according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

본 발명에서는 온도 변화에 굴절율 변화가 민감한 TMF(Two Mode Fiber)를 제시하고, TMF 간섭계를 OFDR(Optical Frequency-Domain Reflectometry : 광주파수 영역 반사광 분석법)에 적용하여 구현한 온도센서를 제시할 것이다.
In the present invention, the present invention proposes a TMF (Two Mode Fiber) sensitive to change in refractive index and a temperature sensor implemented by applying a TMF interferometer to an Optical Frequency-Domain Reflectometry (OFDR).

1. One. TMFTMF

1-1. 1-1. 모드mode 분석 및 광섬유 구조 해석 Analysis and Fiber Optic Structure Analysis

다중모드를 가지는 MMF(Multi Mode Fiber : 다중모드 광섬유)를 제작하기 위해서는 모드 분석 및 광섬유 구조 해석이 필수적이다.Mode analysis and fiber structure analysis are essential to fabricate MMF (Multi Mode Fiber) with multimode.

일반적으로, SMF(Single Mode Fiber : 단일모드 광섬유)의 경우 광섬유 코어 반지름이 약 4~5μm이고, 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 약 0.3%이다.In general, in the case of SMF (Single Mode Fiber), the fiber core radius is about 4-5 μm and the refractive index difference between the core and the cladding is about 0.3%.

다중모드를 갖게 하기 위해서는 광섬유 코어를 크게 하거나, 굴절률을 높여주어야 한다. 크기를 얼마나 조절해야 하는지 여부를 광섬유 구조에 대한 모드 분석을 통해서 확인하였다. 1550nm 파장(λ)에서 단일모드를 가지기 위한 조건을 대략 계산해보면 다음과 같다. 단일모드의 cutoff 조건은 V-number로부터 계산할 수 있다. 다음 수학식 1은 V-number를 나타낸다. In order to have multimode, the fiber core must be made larger or the refractive index must be increased. How much the size should be adjusted was confirmed through the mode analysis of the optical fiber structure. Roughly calculating the conditions to have a single mode at 1550nm wavelength (λ) is as follows. The single mode cutoff condition can be calculated from the V-number. Equation 1 shows V-number.

Figure 112010033742532-pat00001
Figure 112010033742532-pat00001

여기서 코어의 반지름(a)은 4μm로 동일하게 유지한다고 했을 때 코어의 굴절률을 높여서 2개의 모드를 가질 수 있는 V-number의 범위는 2.405 ~ 3.8이며, 이는 도 1을 통해 확인할 수 있다. 이것으로부터 굴절률 값의 범위를 계산하면 1.4645 ~ 1.4757(클래딩의 굴절률이 1.457 일 때)를 얻을 수 있다. 도 1에서, TE01 모드와 HE21 모드는 모드 그룹으로 LP11 모드에 해당하여 하나의 모드와 같다고 가정할 수 있다.
Here, when the radius (a) of the core is kept the same at 4μm, the range of the V-number that can have two modes by increasing the refractive index of the core is 2.405 to 3.8, which can be confirmed through FIG. 1. By calculating the range of refractive index values from this, 1.4645 to 1.4757 (when the refractive index of the cladding is 1.457) can be obtained. In FIG. 1, it may be assumed that the TE01 mode and the HE21 mode correspond to one mode corresponding to the LP11 mode as a mode group.

1-2. 설계 최적화 조건1-2. Design optimization criteria

광섬유는 step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4μm, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 가지도록 함이 바람직하다.The optical fiber has a step-index structure, the radius of the core is 4μm, the refractive index is preferably such that the relative refractive index (refractive index difference) for the cladding has a value between 0.0075 ~ 0.019.

그리고, 광섬유 코어에 온도 민감도를 높이기 위해 Boron을 함께 도핑하는 것이 바람직하다. 또한, Ge만 도핑하는 일반적인 공법과는 다르기 때문에 굴절률을 감소시키는 Boron 도핑에 대한 공정 최적화 조건을 잡아주는 것이 필요하다.
In addition, it is preferable to dope Boron together to increase the temperature sensitivity of the optical fiber core. In addition, since it is different from the general method of doping only Ge, it is necessary to set a process optimization condition for Boron doping which reduces refractive index.

1-3. 광섬유 제작 및 특성 평가1-3. Optical Fiber Fabrication and Characterization

1-3-1. 광섬유 제작 방법1-3-1. Fiber Optic Fabrication Method

1-3-1-1. 광섬유 1-3-1-1. Fiber optic 모재Base material 제작 making

도 2에는 MCVD 공정도를 나타내었다. 광섬유의 주재료인 실리콘과 굴절률 제어 도펀트들의 할로겐 화합물 기체들을 산소(O2)와 혼합하여 선반에 물려 있는 석영 유리 튜브 안으로 공급한다.2 shows an MCVD process chart. Halogen gas of silicon and refractive index dopants, which are the main material of the optical fiber, is mixed with oxygen (O2) and fed into a quartz glass tube which is bitten by a shelf.

선반의 이송대에는 가스버너가 달려 있어서 왕복 이동을 하며 석영 유리 튜브를 외부에서 가열하여 광섬유 석영 유리와 도펀트 산화물의 수트가 튜브 내벽에 증착되도록 하는 구조이다. 이때 각각의 재료 기체를 진한 황산을 통과하게 함으로써 기체 안에 있는 수분(H2O)을 제거한다.A gas burner is mounted on the conveyer of the shelf to reciprocate and to heat the quartz glass tube from the outside so that the soot of the optical fiber quartz glass and the dopant oxide is deposited on the inner wall of the tube. At this time, each material gas is passed through concentrated sulfuric acid to remove water (H 2 O) in the gas.

석영 유리 튜브 속에 기체 상태의 규소 할로겐 화합물(SiCl4)과 도펀트인 게르마늄, 인, 붕소 등의 할로겐 화합물(GeCl4, POCl3, BBr3 등)의 혼합 기체를 불어 넣으며 선반의 이송대에 의해 석영 유리 튜브의 길이 방향으로 왕복 운동하는 수소 버너로 튜브의 외부를 1800도 이상 가열하면 할로겐 원소보다는 산소의 결합력이 강하므로 이들 할로겐 산화물들은 염소 분자를 방출하고 산소와 결합하여 SiO2, GeO2, P2O5, B2O3의 산화물 수트가 석영 유리 튜브 내벽에 증착된다.Into the quartz glass tube, a mixture of gaseous silicon halogen compound (SiCl4) and dopants such as germanium, phosphorus, and boron such as halogen compounds (GeCl4, POCl3, BBr3, etc.) is blown, and the length of the quartz glass tube is transferred by the shelf of the shelf. When the outside of the tube is heated to more than 1800 degrees with the hydrogen burner reciprocating in the direction, the bonding force of oxygen is stronger than that of the halogen element, so these halogen oxides release chlorine molecules and combine with oxygen to form an oxide soot It is deposited on the inner wall of the quartz glass tube.

수트 분말은 수소 버너 불꽃 가열로 소결되어 곧 맑은 유리 모양으로 석영관 내벽에 유리가 형성되어 점차 튜브 안쪽으로 유리의 층이 두껍게 성장해 간다.The soot powder is sintered by the hydrogen burner flame heating, which forms a clear glass and forms a glass on the inner wall of the quartz tube, which gradually grows into a thick layer of glass inside the tube.

증착/소결 과정을 통해 처음에는 클래딩 층을 형성한다. 클래딩 층이 설계된 두께까지 성장하여 완성되면 다음에는 굴절률을 높이는 도펀트의 농도를 높여서 코어 부분을 형성한다.The deposition / sintering process initially forms a cladding layer. Once the cladding layer is grown to its designed thickness and completed, the core portion is then formed by increasing the concentration of the dopant, which increases the refractive index.

코어 부분을 형성할 때 굴절률 분포 설계에 따라 도펀트의 농도를 조절하여 광섬유 모재의 굴절률 분포가 광섬유 설계의 굴절률 분포와 일치하도록 한다.
When forming the core portion, the dopant concentration is adjusted according to the refractive index distribution design so that the refractive index distribution of the optical fiber base material matches the refractive index distribution of the optical fiber design.

1-3-1-2. 광섬유 인출(1-3-1-2. Fiber optic extraction DrawDraw towertower ))

도 3에는 광섬유 인출 타워의 구조를 도시하였다. 광섬유 모재를 용융로(furnace)에 넣어 2000도로 가열하여 반 용융상태로 된 모재의 끝이 중력에 의해 밑으로 늘어지면 이 끝을 잡아 당겨서 광섬유를 뽑아낸다.3 shows the structure of the optical fiber extraction tower. The optical fiber base material is put into a furnace and heated to 2000 degrees. When the end of the semi-melted base material falls down by gravity, the fiber is pulled out to pull out the optical fiber.

광섬유를 뽑아내는 속도는 10m/sec ~ 20m/sec 정도이다. 광섬유 외경을 설계된 대로 정확하게 유지하기 위하여 광섬유 외경 측정기로 측정한 광섬유 외경이 설계 값과 다르면 광섬유 인출 속도를 조절하여 광섬유의 외경을 맞춘다. 인출을 빠르게 하면 광섬유 외경이 가늘어지고 인출을 느리게 하면 광섬유의 외경이 굵어진다.The speed of extracting the optical fiber is about 10m / sec ~ 20m / sec. In order to keep the optical fiber outer diameter exactly as designed, if the optical fiber outer diameter measured by the optical fiber outer diameter measuring device is different from the design value, adjust the fiber extraction speed to match the outer diameter of the optical fiber. Faster withdrawal narrows the outer diameter of the fiber and slower withdrawal results in a thicker outer diameter.

광섬유는 휘거나 기계적 충격을 받으면 부러지기 때문에 겉면에 아크릴 수지로 코팅을 한다. 코팅된 아크릴 수지가 빨리 경화되고 적당한 탄성을 가지도록 자외선으로 처리를 한다. 이런 과정을 통해 최종적으로 광섬유를 제작한다.
Since the optical fiber is broken when it is bent or subjected to mechanical impact, it is coated with an acrylic resin on its outer surface. The coated acrylic resin is cured quickly and treated with ultraviolet light to have a moderate elasticity. Through this process, the optical fiber is finally manufactured.

1-3-2. 도핑 농도 최적화 조건 조사1-3-2. Investigate Doping Concentration Optimization Conditions

광섬유 제작 공정에는 기본적으로 굴절률에 변화없이 SiO2 증착만 담당하는 SiCl4와 굴절률을 증가시키는 GeCl4, POCl3, 그리고 굴절률을 감소시키는 CF4, BCl3 등의 화학 시료를 사용한다. 광섬유의 각 화학 시료에 따른 증착 효율 및 굴절률에 대한 조건을 조사하였는데, 시료의 증착 정도는 EPMA 분석법으로 정량 분석하였으며 더불어 굴절률 측정 장치를 이용하여 굴절률을 분석하였다.
The optical fiber fabrication process basically uses SiCl4, which is responsible for SiO2 deposition only, without changing the refractive index, GeCl4, POCl3, which increases the refractive index, and CF4, BCl3, which reduces the refractive index. The conditions of deposition efficiency and refractive index of each chemical sample of the optical fiber were investigated. The deposition degree of the sample was quantitatively analyzed by EPMA method and the refractive index was analyzed by using a refractive index measuring device.

1-3-2-1. 1-3-2-1. BCl3BCl3 를 일정하게 유지하면서 While keeping it constant SiCl4SiCl4 의 변화에 따른 증착 분석Deposition analysis according to the change of

증착 온도는 1980도로 일정하게 유지하였다. 도 4의 좌측에 제시된 바와 같이, SiO2 기판을 중심으로 도넛 형태로 SiCl4, BCl3와 POCl3, CF4, SiCl4를 번갈아가며 증착하였다. BCl3를 일정하게 유지하면서 SiCl4의 양을 줄였을 때 상대적은 Boron의 증착률이 높아질 것으로 예상하였으나, 도 4의 우측에 제시된 바와 같이, 큰 변화가 없음을 알 수 있다. The deposition temperature was kept constant at 1980 degrees. As shown on the left side of FIG. 4, SiCl 4, BCl 3 and POCl 3, CF 4, and SiCl 4 were alternately deposited in a donut shape around the SiO 2 substrate. When the amount of SiCl 4 is reduced while maintaining the BCl 3 constant, the relative deposition rate of Boron is expected to increase, but as shown on the right side of FIG. 4, it can be seen that there is no significant change.

한편, 도 5는 제작된 시료의 EPMA 정량 분석 결과를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바에 따르면, Boron 도핑량은 BCl3 flow를 20 SCCM으로 일정하게 유지할 때 60~20 SCCM의 SiCl4 flow량 변화에 크게 의존하지 않음을 알 수 있다.
On the other hand, Figure 5 is a view showing the results of EPMA quantitative analysis of the prepared sample. As shown in FIG. 5, it can be seen that the amount of Boron doping does not depend greatly on the SiCl4 flow amount change of 60 to 20 SCCM when the BCl3 flow is kept constant at 20 SCCM.

1-3-2-2. 증착 온도 변화에 따른 1-3-2-2. Depending on deposition temperature BoronBoron 의 증착 효율 조사Investigation of Deposition Efficiency

앞에서 SiCl4의 유량 증가가 Boron의 증착 효율에 크게 영향을 주지 않음을 확인하였다. 이번에는 증착 온도에 따라 Boron의 증착 효율을 조사해 보았다. 온도를 1680도에서 1980도로 100도씩 증가시키면서 앞의 실험과 동일한 시료를 제작하였다.It was confirmed that the increase in flow rate of SiCl4 did not significantly affect the deposition efficiency of Boron. This time, we investigated Boron's deposition efficiency according to the deposition temperature. The sample was prepared in the same manner as the previous experiment while increasing the temperature by 1 degree from 1680 to 1980 degrees.

도 6은 증착 온도 변화에 따른 Boron의 증착 효율을 조사한 분석결과를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바에 따르면, 굴절률 측정 결과를 통해서 온도가 높을수록 굴절률이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이것은 높은 온도에서 Boron의 증착 효율이 높음을 의미한다. 따라서, 본 실험에서는 1980도에서 실험하는 것으로 결정하였다.
FIG. 6 is a diagram illustrating an analysis result of investigating the deposition efficiency of Boron according to a change in deposition temperature. As shown in FIG. 6, it can be seen from the refractive index measurement results that the higher the temperature, the lower the refractive index. This means that Boron's deposition efficiency is high at high temperatures. Therefore, in this experiment, it was decided to experiment at 1980 degrees.

1-3-2-3. 두모드 광섬유1-3-2-3. Two-mode fiber

위의 실험을 통해서 BCl3의 유량에 대한 증착율 조사하였으며, 기존의 GeCl4의 정보를 통해서 TMF를 얻었다.Through the above experiment, the deposition rate of the flow rate of BCl3 was investigated, and TMF was obtained from the information of the existing GeCl4.

2. 광섬유의 2. of optical fiber 모드mode 분석 analysis

도 7에는 위 과정을 통해 제작된 TMF의 모드 분석 결과를 도시하였다. 모드 분석에는 1550nm의 Gain-switching pulse laser와 40Gbps high-speed sampling oscilloscope를 이용하였다. 광섬유의 길이는 약 100m였다. 도 7에 도시된 바에 따르면, 제작된 TMF는 두개의 모드를 가짐을 확인할 수 있으며, 두 번째 모드가 고차 모드인 것을 알 수 있다. 고차모드일 경우 광섬유 구부러짐에 의해서 제거되기 때문에 쉽게 확인할 수 있다. 그리고, 모드간 지연 시간 차가 대략 20 ps/m 정도 발생하는 것을 확인할 수 있다.
Figure 7 shows the results of the mode analysis of the TMF produced through the above process. For mode analysis, a 1550nm gain-switching pulse laser and a 40Gbps high-speed sampling oscilloscope were used. The length of the optical fiber was about 100 m. As shown in FIG. 7, it can be seen that the manufactured TMF has two modes, and the second mode is a higher order mode. In the higher order mode, it can be easily identified because it is removed by bending the fiber. In addition, it can be seen that a delay time difference of about 20 ps / m occurs between modes.

3. 3. TMFTMF 간섭계를 이용한 온도센서 Temperature sensor using interferometer

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMF(Two Mode Fiber) 간섭계를 이용한 온도센서를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 온도센서는, TLS(Tunable Laser Source)(110), OI(Optical Isolator)(120), OC(Optical Circulator)(130), 광커플러(140), 제1 TMF 간섭계(150-1), 제2 TMF 간섭계(150-2), PD(Photo Diode)(160), DAQ(170) 및 연산부(180)를 구비한다.8 illustrates a temperature sensor using a two mode fiber (TMF) interferometer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the temperature sensor according to the present embodiment includes a tunable laser source (TLS) 110, an optical isolator (OI) 120, an optical circulator (OC) 130, and an optocoupler 140. And a first TMF interferometer 150-1, a second TMF interferometer 150-2, a photo diode (PD) 160, a DAQ 170, and an operation unit 180.

TLS(110)는 파장이 가변되는 레이저를 연속적으로 출사하는 광원으로 기능한다.The TLS 110 functions as a light source that continuously emits a laser whose wavelength is variable.

OI(120)는 광이 한쪽 방향으로만 진행하도록 하는 광소자로, TLS(110)로부터 입사되는 광이 OC(130)로만 진행하도록 하는 반면, OC(130)에서 출사되는 광은 TLS(110)로 진행하지 않도록 한다.The OI 120 is an optical device that allows light to travel in only one direction, and the light incident from the TLS 110 proceeds only to the OC 130, while the light emitted from the OC 130 is directed to the TLS 110. Do not proceed.

OC(130)는 OI(120)를 통해 TLS(110)로부터 입사된 광을 광커플러(140)로 전달하는 한편, 전달한 광이 TMF 간섭계들(150-1,2)에서 반사되어 광커플러(140)를 통해 입사되면 이를 PD(160)로 전달한다.The OC 130 transmits the light incident from the TLS 110 through the OI 120 to the optocoupler 140, while the transmitted light is reflected by the TMF interferometers 150-1 and 2 so that the optocoupler 140 When it is incident through), it is transmitted to the PD (160).

광커플러(140)는 OI(120)와 OC(130)를 통해 TLS(110)로부터 입사된 광을 분배하여 제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)에 전달한다. 또한, 광커플러(140)는 제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)에서 반사된 광들을 결합하여 OC(130)로 전달한다.The optocoupler 140 distributes the light incident from the TLS 110 through the OI 120 and the OC 130 and transmits the light incident to the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2. . In addition, the optocoupler 140 combines the light reflected from the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2 and transmits the combined light to the OC 130.

제1 TMF 간섭계(150-1)는 전술한 방법에 의해 제작된 TMF를 이용하여 구현할 수 있다. 제1 TMF 간섭계(150-1)로 입사된 광은 2개의 모드로 분리되는데, 끝단에서 반사된 후 다시 결합된다. 이때, 제1 TMF 간섭계(150-1) 내에서 모든 간의 간섭이 발생하는데, 이를 IMI(Internal Modal Interference)라 한다.The first TMF interferometer 150-1 may be implemented using a TMF manufactured by the above-described method. The light incident on the first TMF interferometer 150-1 is separated into two modes, which are reflected at the ends and then combined again. At this time, interference between all occurs in the first TMF interferometer 150-1, which is referred to as Internal Modal Interference (IMI).

제1 TMF 간섭계(150-1)는 온도 측정 대상에 위치한다. 제1 TMF 간섭계(150-1)의 굴절율은 온도에 따라 변화하며, 굴절율 변화는 제1 TMF 간섭계(150-1)에서 출사되는 광의 피크 위치 변화를 유발한다.The first TMF interferometer 150-1 is positioned at a temperature measurement object. The refractive index of the first TMF interferometer 150-1 varies with temperature, and the change in refractive index causes a change in the peak position of the light emitted from the first TMF interferometer 150-1.

제2 TMF 간섭계(150-2)도 전술한 방법에 의해 제작된 TMF를 이용하여 구현할 수 있다. 제2 TMF 간섭계(150-2)로 입사된 광도 2개의 모드로 분리되는데, 끝단에서 반사된 후 다시 결합된다. 이때, 제2 TMF 간섭계(150-2) 내에서 모든 간의 간섭이 발생하는데, 이를 IMI라 한다.The second TMF interferometer 150-2 may also be implemented using a TMF manufactured by the method described above. Light incident on the second TMF interferometer 150-2 is also split into two modes, which are reflected at the ends and then coupled again. At this time, interference between all occurs in the second TMF interferometer 150-2, which is referred to as IMI.

한편, 제2 TMF 간섭계(150-1)는 온도 측정 대상이 위치한 곳이 아닌 대기 중에 위치한다. 제2 TMF 간섭계(150-1)는 제1 TMF 간섭계(150-1)에서의 온도 측정시에 부가되는 노이즈를 제거하여 보상하기 위한 보조 간섭계로 기능한다.On the other hand, the second TMF interferometer 150-1 is located in the atmosphere, not where the temperature measurement target is located. The second TMF interferometer 150-1 functions as an auxiliary interferometer for removing and compensating for noise added when the temperature is measured by the first TMF interferometer 150-1.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 TMF 간섭계(150-1)의 길이와 제2 TMF 간섭계(150-2)의 길이는 상이하다. 제1 TMF 간섭계(150-1)에서의 모드간 지연은 τ1이고, 제2 TMF 간섭계(150-2)에서의 모드간 지연은 τ2이다.As shown in FIG. 8, the length of the first TMF interferometer 150-1 and the length of the second TMF interferometer 150-2 are different. The inter mode delay in the first TMF interferometer 150-1 is τ 1, and the inter mode delay in the second TMF interferometer 150-2 is τ 2.

제1 TMF 간섭계(150-1)에서 반사된 광과 제2 TMF 간섭계(150-2)에서 반사된 광은 광커플러(140)에서 결합된다. 이 과정에서, 제1 TMF 간섭계(150-1)에서 반사된 광과 제2 TMF 간섭계(150-2)에서 반사된 광의 간섭이 발생하는데, 이를 EMI(External Modal Interference)라 한다.The light reflected by the first TMF interferometer 150-1 and the light reflected by the second TMF interferometer 150-2 are coupled at the optocoupler 140. In this process, interference between the light reflected by the first TMF interferometer 150-1 and the light reflected by the second TMF interferometer 150-2 occurs, which is called an external modal interference (EMI).

PD(160)는 광커플러(140)에서 결합된 광을 검출하고, 검출 결과를 DAQ(170)로 전달한다. 그러면, DAQ(170)는 PD(160)에 의한 검출결과를 수집하여 연산부(180)로 전달한다.The PD 160 detects the light coupled from the optocoupler 140 and transmits the detection result to the DAQ 170. Then, the DAQ 170 collects the detection result by the PD 160 and transfers it to the operation unit 180.

연산부(180)는 DAQ(170)에서 수집된 PD(160)의 검출 결과를 통해, 온도 측정 대상의 온도를 계산한다.The calculator 180 calculates the temperature of the temperature measurement target through the detection result of the PD 160 collected by the DAQ 170.

구체적으로, 연산부(180)는 PD(160)의 검출 결과를 통해, 제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)에서 각각 반사한 후 광커플러(140)에서 결합된 광의 주파수 성분을 분석한다.Specifically, the calculation unit 180 is reflected by the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2 through the detection result of the PD 160, and then coupled to the optocoupler 140. Analyze the frequency components of the light.

그리고, 연산부(180)는 분석 결과를 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역에서 광의 피크 위치를 기초로 온도 측정 대상의 온도를 계산한다. 온도 측정 대상의 온도 변화시, 제1 MMF 간섭계(150-1)에서는 굴절률의 변화가 유발되기 때문이다.The calculation unit 180 converts the analysis result into the time domain and calculates the temperature of the temperature measurement target based on the peak position of the light in the time domain. This is because a change in refractive index is caused in the first MMF interferometer 150-1 when the temperature of the temperature measurement target is changed.

광의 피크 위치가 "0" 에서 멀수록 온도 측정 대상의 온도는 높게 계산되고, 광의 피크의 위치가 "0" 에 가까울수록 온도 측정 대상의 온도는 낮게 계산된다.The farther the peak position of light is from "0", the higher the temperature of the temperature measurement object is calculated, and the closer the position of the peak of light is "0", the lower the temperature of the temperature measurement object is calculated.

이하에서는, 도 8에 도시된 온도센서에서 제1 TMF 간섭계(150-1)가 위치한 온도 측정 대상의 온도를 측정하는 과정에 대해, 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of measuring the temperature of the temperature measurement target in which the first TMF interferometer 150-1 is located in the temperature sensor illustrated in FIG. 8 will be described in detail.

먼저, TLS(110)에서 출사된 광이 OI(120)와 OC(130)를 통해 광커플러(140)로 전달된다. 광커플러(140)로 입사된 광은 제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)로 분배되어 입사된다.First, the light emitted from the TLS 110 is transmitted to the optocoupler 140 through the OI 120 and the OC 130. Light incident on the optical coupler 140 is distributed to and incident on the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2.

제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)로 입사된 광은 2개의 모드로 분리되는데, 끝단에서 반사된 후 다시 결합된다.Light incident on the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2 is separated into two modes, which are reflected at the ends and then combined again.

한편, 제1 TMF 간섭계(150-1)는 온도 측정 대상에 위치하므로, 온도 측정 대상과 대기의 온도 변화에 따라 굴절율이 변화한다. 반면, 제2 TMF 간섭계(150-2)는 대기 중에 위치하므로, 대기의 온도 변화에 따라서만 굴절율이 변화한다.On the other hand, since the first TMF interferometer 150-1 is positioned at the temperature measurement target, the refractive index changes according to the temperature change of the temperature measurement target and the atmosphere. On the other hand, since the second TMF interferometer 150-2 is positioned in the atmosphere, the refractive index changes only in accordance with the change in the temperature of the atmosphere.

제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)에서 반사되어 출사되는 광들은 광커플러(140)에서 결합되어 PD(160)에서 검출된 후 DAQ(170)에서 수집되어 연산부(180)로 전달된다.The light reflected from the first TMF interferometer 150-1 and the second TMF interferometer 150-2 is combined by the optocoupler 140, detected by the PD 160, collected by the DAQ 170, and then collected by the DAQ 170. Is passed to 180.

그러면, 연산부(180)는 광의 주파수 성분 분석 결과를 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역에서 광의 피크 위치를 기초로 온도 측정 대상의 온도를 계산하게 된다.
Then, the calculation unit 180 converts the result of analyzing the frequency component of the light into the time domain, and calculates the temperature of the temperature measurement target based on the peak position of the light in the time domain.

4. 4. TMFTMF 간섭계를 이용한 온도센서 실 제작 결과 Result of Temperature Sensor Room Using Interferometer

도 9a는, 도 8에 도시된 온도 센서를 실 제작한 결과를 촬영한 사진이다. 도 9a에서 "TLS"로 표시된 장비는 도 8에 도시된 TLS(110)이고, 도 9a에서 "주간섭계"와 "보조간섭계"로 표시된 광섬유는 도 8에 도시된 제1 TMF 간섭계(150-1)와 제2 TMF 간섭계(150-2)에 각각 해당한다. 그리고, 도 9a에서 "PC"로 표시된 장비가 도 8에 도시된 연산부(180)에 해당한다.FIG. 9A is a photograph of a result of actually fabricating the temperature sensor shown in FIG. 8. In FIG. 9A, the equipment designated as "TLS" is the TLS 110 shown in FIG. 8, and the optical fiber labeled as "interferometer" and "secondary interferometer" in FIG. 9A is the first TMF interferometer 150-1 shown in FIG. ) And the second TMF interferometer 150-2, respectively. 9A corresponds to the operation unit 180 illustrated in FIG. 8.

또한, 도 9a에서 "오븐"으로 표시된 대상은 온도 측정 대상이고, 도 9a에서 "정밀 온도계"로 표시된 것은 실 제작된 온도 센서의 성능 분석을 위해 오븐의 온도를 직접 측정할 온도계이다.In addition, the object indicated by "oven" in FIG. 9A is a temperature measurement object, and the object indicated by "precision thermometer" in FIG. 9A is a thermometer which directly measures the temperature of an oven for performance analysis of a manufactured temperature sensor.

도 9b에 도시된 바와 같이, 주간섭계의 TMF 부분과 정밀 온도계의 프로브를 오븐 안에 설치한 후, 온도센서와 정밀온도계를 이용하여 각각 온도를 측정하였다.As shown in Figure 9b, after installing the TMF portion of the interferometer and the probe of the precision thermometer in the oven, the temperature was measured using a temperature sensor and a precision thermometer, respectively.

PC로 입사된 광의 주파수 성분 분석결과는 도 10의 상부에 도시되어 있으며, 이를 시간 영역으로 변환한 결과는 도 10의 하부에 도시되어 있다.The frequency component analysis result of the light incident on the PC is shown in the upper part of FIG. 10, and the result of converting the light into the time domain is shown in the lower part of FIG. 10.

도 10의 하부에 도시된 바에 따르면, 시간 영역에서 광의 피크 위치가 소정 시간 지연되어 나타남을 확인할 수 있는데, 이때 지연 정도 즉, 광의 피크 위치가 오븐의 온도를 나타내는 정보라 할 수 있다.As shown in the lower part of FIG. 10, it can be seen that the peak position of the light is delayed by a predetermined time in the time domain. In this case, the degree of delay, that is, the peak position of the light, may be referred to as information indicating the temperature of the oven.

즉, 광의 피크 위치가 "0sec" 에서 멀수록 오븐의 온도는 높고, 광의 피크의 위치가 "0sec" 에 가까울수록 오븐의 온도는 낮다고 할 수 있다.That is, it can be said that the farther the peak position of light is from "0sec", the higher the temperature of the oven. The closer the peak position of light is to "0sec", the lower the temperature of the oven.

도 11a에는 오븐의 온도를 30℃에서 70℃까지 증가시키는 경우에 발생되는 피크 위치 변화, 즉 지연 변화를 그래프로 나타내었다. 도 11a에 도시된 바에 따르면, 오븐의 온도 변화는 피크 위치 변화를 유발하며, 구체적으로는 온도가 높을 수록 피크 위치가 "0sec" 에서 멀어짐을 확인할 수 있다.FIG. 11A graphically shows the peak position change, ie, the delay change, which occurs when the temperature of the oven is increased from 30 ° C. to 70 ° C. FIG. As shown in FIG. 11A, the change in temperature of the oven causes a change in the peak position. Specifically, as the temperature increases, the peak position moves away from “0 sec”.

도 11b에는 오븐의 온도 변화에 따른 피크 위치 변화를 나타낸 그래프로, 도 11b에 도시된 바에 따르면, 온도 변화에 따른 피크 위치 변화는 선형성을 띄고 있음을 확인할 수 있다.
11B is a graph showing a change in the peak position according to the temperature change of the oven, and as shown in FIG. 11B, it can be seen that the change in the peak position according to the temperature change is linear.

5. 5. 변형예Variant

지금까지, TMF 간섭계를 이용한 온도센서에 대해 바람직한 실시예를 제시하여 상세히 설명하였다. 위 실시예에서 TMF 간섭계의 개수를 2개로 구현하였으나 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다.So far, the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment of a temperature sensor using a TMF interferometer. In the above embodiment, the number of TMF interferometers is implemented as two, but this is merely an example for convenience of description.

TMF 간섭계의 개수를 2개 보다 많은 개수로 구현하는 것이 가능하다. 이때, TMF 간섭계들의 모드 간 지연시간은 각기 다르게 구현하는 것이 바람직하다. 도 12에는 각기 다른 모드 간 지연시간을 가지는 4개의 TMF 간섭계들(150-1, 150-2, 150-3 및 150-4)로 구현한 온도센서를 도시하였다.It is possible to implement more than two TMF interferometers. At this time, it is preferable to implement the delay time between modes of the TMF interferometers differently. FIG. 12 shows a temperature sensor implemented with four TMF interferometers 150-1, 150-2, 150-3 and 150-4 having different inter-mode delay times.

도 12에 도시된 온도센서에 대한 상세한 설명은 도 9에 도시된 온도센서의 상세한 설명으로부터 유추가능하기에 생략한다.The detailed description of the temperature sensor shown in FIG. 12 will be omitted since it can be inferred from the detailed description of the temperature sensor shown in FIG.

또한, 위 실시예에서는 TMF를 이용한 간섭계를 상정하였으나, TMF가 아닌 다른 MMF를 이용한 간섭계로 온도센서를 구현하는 것도 본 발명의 범주에 포함됨은 물론이다.In addition, in the above embodiment, an interferometer using a TMF is assumed, but it is a matter of course that the temperature sensor is implemented by an interferometer using an MMF other than the TMF.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

110 : TLS 120 : OI
130 : OC 140 : 광커플러
150-1, 150-2, 150-3 및 150-4 : TMF 간섭계
160 : PD 170 : DAQ
180 : 연산부
110: TLS 120: OI
130: OC 140: Optocoupler
150-1, 150-2, 150-3 and 150-4: TMF Interferometer
160: PD 170: DAQ
180: calculation unit

Claims (5)

광원;
step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4㎛, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 갖고 boron을 함께 도핑한 광섬유를 온도 측정 대상에 위치한 제1 MMF(Multi Mode Fiber) 간섭계;
step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4㎛, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 갖고 boron을 함께 도핑한 광섬유를 상기 온도 측정 대상 이외의 곳에 위치한 제2 MMF 간섭계;
상기 광원에서 출사되는 광을 분배하여 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계로 전달하고, 상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 광커플러; 및
상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도센서.
Light source;
The optical fiber doped with boron with a step-index structure and the core has a radius of 4 μm and the refractive index of the refractive index of the cladding is between 0.0075 and 0.019 has a first MMF ( Multi Mode Fiber) interferometer;
a fiber having a step-index structure and having a radius of 4 μm and a refractive index of between 0.0075 and 0.019 having a refractive index of the cladding and having a boron-doped optical fiber located outside the temperature measurement target 2 MMF interferometers;
An optical coupler for distributing light emitted from the light source and transferring the light emitted from the light source to the first MMF interferometer and the second MMF interferometer, and to combine the light reflected from the first MMF interferometer and the second MMF interferometer; And
And a calculator configured to calculate a temperature of the temperature measuring target based on the light coupled and output from the optocoupler.
제 1항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광의 주파수 성분을 분석한 후 분석 결과를 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역에서 상기 광의 피크 위치를 기초로 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 온도센서.
The method of claim 1,
The calculation unit,
And analyzing the frequency components of the light coupled and output from the optocoupler, converting the analysis result into the time domain, and calculating the temperature of the temperature measurement target based on the peak position of the light in the time domain.
제 2항에 있어서,
상기 광의 피크 위치는,
상기 온도 측정 대상의 온도 변화시 상기 제1 MMF 간섭계에 발생하는 광 굴절률을 변화로 인해 변화하는 것을 특징으로 하는 온도센서.
The method of claim 2,
The peak position of the light is,
The temperature sensor, characterized in that for changing the temperature of the temperature measurement object changes the refractive index generated by the first MMF interferometer due to the change.
광원;
step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4㎛, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 갖고 boron을 함께 도핑한 광섬유로 구성한 적어도 하나의 MMF(Multi Mode Fiber) 간섭계;
상기 광원에서 출사되는 광을 분배하여 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계로 전달하고, 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 광커플러; 및
상기 광커플러에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 적어도 하나의 MMF 간섭계 중 어느 하나가 위치한 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도센서.
Light source;
At least one MMF (Multi Mode Fiber) composed of an optical fiber doped with boron with a step-index structure and a core radius of 4 µm and a refractive index of between 0.0075 and 0.019 with a relative index difference of cladding ) Interferometer;
An optical coupler for distributing the light emitted from the light source and transferring the light to the at least one MMF interferometer and combining the light reflected from the at least one MMF interferometer; And
And a calculation unit configured to calculate a temperature of a temperature measurement target at which any one of the at least one MMF interferometer is located, based on the light coupled and output from the optocoupler.
광원에서 출사되는 광을 분배하여, 'step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4㎛, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 갖고 boron을 함께 도핑한 광섬유를 온도 측정 대상에 위치한 제1 MMF 간섭계' 및 'step-index 구조를 가지며 코어의 반지름은 4㎛, 굴절률은 클래딩에 대한 상대 굴절률(refractive index difference)이 0.0075~0.019 사이의 값을 갖고 boron을 함께 도핑한 광섬유를 상기 온도 측정 대상 이외의 곳에 위치한 제2 MMF 간섭계'로 전달하는 단계;
상기 제1 MMF 간섭계 및 상기 제2 MMF 간섭계에서 반사된 광들을 결합하는 단계; 및
상기 결합단계에서 결합되어 출력되는 광을 기초로, 상기 온도 측정 대상의 온도를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
By distributing the light emitted from the light source, it has a 'step-index structure', the core radius is 4㎛, the refractive index is the refractive index relative to the cladding (value of 0.0075 ~ 0.019) and doped boron together The first MMF interferometer located at the temperature measurement target and 'step-index' structure, the radius of the core is 4㎛, the refractive index has a value between 0.0075 ~ 0.019 relative refractive index (refractive index difference) for the cladding with boron Transferring the doped optical fiber to a second MMF interferometer located outside the temperature measurement object;
Combining the lights reflected from the first MMF interferometer and the second MMF interferometer; And
And calculating the temperature of the temperature measuring object based on the light output by being combined in the combining step.
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