KR101252494B1 - 광섬유 브래그 격자 센서 시스템 - Google Patents

광섬유 브래그 격자 센서 시스템 Download PDF

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이주한
허정현
장유민
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서울시립대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 입력되는 라디오 주파수(RF) 신호를 광 변조하여 광 변조 신호를 출력하는 광 변조부; 펌프 광을 출력하는 펌프 광 출력부; 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광을 다중화하는 다중화부; 양방향 전송 선로; 상기 양방향 전송 선로에 접속되며, 상기 다중화부로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 전송되는 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 기준 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 이격하여 접속되며, 상기 기준 광섬유 브래그 격자를 통과한 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트(beat) 신호를 생성하는 광 검출부; 및 상기 전기적 비트 신호를 분석하는 신호 분석부를 포함하되, 상기 양방향 전송 선로는 복조를 위하여 GVD(group velocity-dispersion)를 부여하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공한다.

Description

광섬유 브래그 격자 센서 시스템{FIBER BRAGG GRATING SENSOR SYSTEM}
본 발명은 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 별도의 증폭기를 사용하지 않는 단순한 복조 스킴을 이용하면서도, 전송 가능 거리를 증가시킬 수 있고, 파워-효율적(power-efficient)이며, 장거리 및 원격 센싱 기능을 수행할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 재단법인 한국 연구재단의 기초연구사업-국제협력연구의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2011-616-D00047, 과제명: 특수 광섬유 기반 광신호처리 및 센싱 기술 개발].
1970년 미국 코닝 사에 의해 손실이 20dB/km인 광섬유가 개발된 이래, 1980년대 후반의 광 증폭기의 개발은 단일 모드 광섬유(Single Mode Fiber, SMF)나 반도체 레이저의 개발과 함께 통신 산업 발달에 많은 영향을 가져왔다. 특히 어븀 첨가 광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA)가 개발된 2000년 초의 광섬유당 전송 용량은 10년 전에 비해 약 1,000 배에 가까운 성장을 보였다. 이러한 급격한 성장은 EDFA를 사용한 전송 대역 확장을 통한 전송 용량의 증가에 기인한 것이다.
광 증폭기를 사용하여 광 전송망을 통하여 전송된 광 신호들은 광학 영역에서 재생된다. 한편, 전체 광 전송망의 용량은 광섬유와 광 증폭기가 수용할 수 있는 전송 채널수(혹은 이득 대역)에 의해서 결정된다. 기존의 EDFA는 1530nm부터 1560nm까지의 30nm의 C-대역(conventional band) 이득 대역폭(gain bandwidth)을 성공적으로 제공해 왔다. 그러나 지속적인 통신량의 증가에 따라서 최근의 광 전송 시스템은 대역폭이 더욱 확장된 EDFA 이외의 다른 광 증폭기의 채용이 요구되고 있다.
기존의 EDFA의 이득 대역폭(대략 30nm)을 뛰어 넘는 100nm(수십 Tera bps)급의 광 증폭기를 구현하기 위하여 현재 집중적으로 개발되고 있는 안정화된 기술은 다음과 같다.
첫 번째로, 기존의 EDFA의 구조를 변화시켜 대역폭을 확장하는 기술(L-band EDFA, S-band EDFA 등)이다. 두 번째로, 어븀 이외의 희토류(Rare Earth) 원소를 광섬유 내부에 첨가하여 대역폭의 변경을 이루어내는 기술, 예컨대 TDFA(Thulium Doped Fiber Amplifier) 또는 S/S+대역 응용 등의 기술이다. 세 번째로, 광섬유의 비선형 현상인 라만 산란(Raman Scattering)을 이용하는 라만 증폭기 기술이다.
이러한 기술들에서, 광섬유 증폭기는, 종류에 따라, 희토류 원소에 의해 결정되는 에너지 준위에서의 레이저 천이를 이용하거나, 또는 라만 산란에 의한 에너지 천이를 이용하는 정도의 차이를 가지기는 하나, 일반적으로 광섬유를 증폭 매질(gain media)로서 사용하며, 신호광과 다른 파장을 갖는 여기 광원이 필요하다는 점에서 일반적 구조는 거의 동일하다.
상기 일반적 구조에 대해서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 일반적 구조에서는, 입력 광 신호와 여기 광원[펌프(pump) 광원]이 광 다중화기를 통해서 증폭 매질인 광섬유에 같이 입사된다. 이때 여기 광원은 증폭 매체에 흡수되어 첨가 원소를 여기 상태로 하며, 여기된 첨가 원소는 광신호의 파장 대역에서 빛을 증폭하거나(희토류 원소 첨가 증폭기의 경우), 광섬유 내의 비선형 현상인 라만 산란에 의해 신호광과 여기광의 에너지 차이에 해당하는 포논(phonon)을 발생시키면서 광 신호를 증폭한다(라만 증폭기의 경우). 즉 두 가지 경우 모두 입력되는 작은 크기의 광신호가 증폭 매질을 통과하며 펌프광으로부터 에너지를 전달받아 신호가 증폭된다.
비선형 현상을 이용한 광 증폭기인 라만 증폭기는, 최근 그 상용화에 걸림돌로 작용했던 고출력 여기 광원의 제작이 기술적으로 가능해지고 이에 따라 1,500nm 대역에서의 증폭을 위한 1,400nm 대역에서의 여기 광원 반도체가 활발하게 상용화됨에 따라서, 주목받고 있다.
라만 증폭기는 적절한 펌프 광원을 도입하는 구성에 따라서 증폭 대역의 폭과 그 중심 파장의 이동이 자유롭다는 점, 잡음 특성이 우수하다는 점, 그리고 분산형 증폭기 형태로 사용될 경우 전송 매질로써 사용되는 광섬유가 바로 증폭 매질로서 사용될 수 있다는 점, 전송로로의 입력 파워를 상대적으로 낮추어 전송 선로를 설계할 수 있기 때문에 비선형 효과에 의한 성능 저하를 줄일 수 있다는 점 등의 장점을 갖는다.
라만 증폭기는 이와 같은 장점으로 인해 많은 연구가 진행되었다. 연구 초기 단계에서는 라만 증폭기가 EDFA등 기존의 증폭기를 대체할 것이라는 예측되었기 때문에 기존 희토류 원소 첨가 광섬유 증폭기와 같은 형태인 럼프드(Lumped) 라만 증폭기에 대한 연구도 활발하였으나, 현재 라만 증폭기의 주된 적용 범위는 초장거리(Ultra-long haul) 시스템과 무중계 시스템, 그리고 40Gbps급 이상의 초고속 망 등에 한정되어 있다.
광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 브래그 반사를 이용한 센서로서, 전기 센서 기술과 비교하여 FBG 센서는 고민감성, 전자기적 면역성, 조밀성, 제작 편의 등의 장점을 제공한다. 따라서 광학 센서 분야에서 온도, 압력 및 변형율(strain) 등의 다양한 섭동(perturbations)을 모니터링하는 것에 사용할 수 있다. 다수의 FBG를 기초한 센서 시스템이 산업 분야에 이용되고 있다
FBG 센서 시스템에서의 중요한 요소 중 하나는 측정되는 물리적 파라미터들을 획득하기 위한 간단하면서도 정확한 복조 스킴을 구현하는 것이다. 이러한 복조 스킴의 예로는 광학 스펙트럼 분석기[Optical Spectrum Analyzer, OSA]를 이용하여 FBG 공진 파장 변화를 측정하는 방식이 있다. 그러나 이 복조 스킴은 높은 해상도의 정보를 제공하나, 저속이며 고가의 광학 장비들을 필요로 하는 단점이 있어서 실제 적용에 한계가 있다. 또한 장거리 센싱이 어렵다는 단점이 있다.
FBG 센서 시스템에서의 다른 중요한 요소는 레일레이(Rayleigh) 산란에 따른 센싱 신호의 제한된 전송 거리와 전송 광섬유 링크 상에서 발생하는 전파(propagation) 손실이다. 광대역 비간섭성(incoherent) 광원의 FBG 반사에 의해서 제조되는 비처리(unprocessed) 신호의 최대 전송 거리는 25km로 제한되는 것으로 알려져 있다.
1. 한국특허등록공보 제326151호 2. 한국특허공개공보 제10-2007-114188호
본 발명의 목적은 별도의 증폭기를 사용하지 않는 단순한 복조 스킴을 이용하면서도, 전송 가능 거리를 증가시킬 수 있고, 파워-효율적이며, 장거리 및 원격 센싱 기능을 수행할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 입력되는 라디오 주파수(RF) 신호를 광 변조하여 광 변조 신호를 출력하는 광 변조부; 펌프 광을 출력하는 펌프 광 출력부; 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광을 다중화하는 다중화부; 양방향 전송 선로; 상기 양방향 전송 선로에 접속되며, 상기 다중화부로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 전송되는 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 기준 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 이격하여 접속되며, 상기 기준 광섬유 브래그 격자를 통과한 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트(beat) 신호를 생성하는 광 검출부; 및 상기 전기적 비트 신호를 분석하는 신호 분석부를 포함하되, 상기 양방향 전송 선로는 복조를 위하여 GVD(group velocity-dispersion)를 부여하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 변조부는 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 다중화부 측에 접속되는 SMF(Single Mode Fiber) 전송 선로와, 상기 SMF 전송 선로에 접속되는 EDF(Erbium Doped Fiber) 전송 선로를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만(Raman) 증폭하는 것이고, 상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 다중화부 측에 접속되는 EDF 전송 선로와, 상기 EDF 전송 선로에 접속되는 SMF 전송 선로를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만 증폭하는 것이고, 상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 다중화부 측 및 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 접속되는 SMF 전송 선로를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 변조 신호를 상기 다중화부로 전달하고, 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 상기 광 검출부로 전달하는 순환부(Circulator)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 광 증폭하여 상기 광 검출부로 전달하는 광 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 증폭부는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 변조부는 광대역의 상기 광 변조 신호를 출력하는 것이고, 상기 펌프 광 출력부는 1420nm 내지 1490nm 범위 내에서 선택되는 파장을 가지는 상기 펌프 광을 출력하는 것일 수 있다.
삭제
또한 본 발명은, 입력되는 라디오 주파수 신호를 광 변조한 광 변조 신호 및 펌프 광을 출력하는 광 출력부; 양방향 전송 선로; 상기 양방향 전송 선로에 접속되며, 상기 양방향 전송 선로를 통하여 전송되는 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 기준 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 이격하여 접속되며, 상기 기준 광섬유 브래그 격자를 통과한 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자; 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트 신호를 생성하는 광 검출부; 및 상기 전기적 비트 신호를 분석하는 신호 분석부를 포함하되, 상기 양방향 전송 선로는 복조를 위하여 GVD를 부여하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 광 출력부 측에 접속되는 SMF 전송 선로와, 상기 SMF 전송 선로에 접속되는 EDF 전송 선로를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것이고, 상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 EDF 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 광 출력부 측에 접속되는 EDF 전송 선로와, 상기 EDF 전송 선로에 접속되는 SMF 전송 선로를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것이고, 상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 EDF 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는, 상기 광 출력부 측 및 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 접속되는 SMF 전송 선로를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 광 증폭하여 상기 광 검출부로 전달하는 광 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 증폭부는 EDFA를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템에 있어서, 상기 광 변조 신호는 광대역 빔이고, 상기 펌프 광은 1420nm 내지 1490nm 범위 내에서 선택되는 파장을 가지는 것일 수 있다.
삭제
본 발명에 따르면 별도의 증폭기를 사용하지 않는 단순한 복조 스킴을 이용하면서도, 전송 가능 거리를 증가시킬 수 있고, 파워-효율적이며, 장거리 및 원격 센싱 기능을 수행할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 예시적인 블록도를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 실험을 위한 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 해석을 위한 단순화된 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자에서 인가되는 온도에 대한 중심 파장의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 전기적 비트 신호 파워의 다이내믹 영역을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 30℃에서 측정한 광학 방사(spectra)를 도시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 온도에 따른 전기적 비트 신호 파워를 도시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8b는 측정 에러들의 앙상블 평균값을 도시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 측정 에러들의 표준 편차를 도시하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 검출된 센싱 신호들의 전기적 방사를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 예시적인 블록도를 나타내는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템은, 광 변조부(100)와, 펌프 광 출력부(200)와, 다중화부(300)와, 양방향 전송 선로(400)와, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)와, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)와, 광 검출부(700)와, 신호 분석부(750)를 포함한다. 또한, 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템은, 순환부(circulator, 800)와, 광 증폭부(900)를 더 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하여, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 개요에 대해서 설명한다.
광 변조부(100)는 입력되는 라디오 주파수 신호를 광 변조하여 광 변조 신호를 출력한다. 광 변조부(100)는 예컨대 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 포함할 수 있다.
광 변조부(100)는 광대역의 광 변조 신호, 예컨대 1520nm 내지 1580nm의 범위의 광 변조 신호를 출력하는 것이고, 상기 펌프 광 출력부는 1420nm 내지 1490nm 범위 내에서 선택되는 파장을 가지는 펌프 광을 출력할 수 있다.
펌프 광 출력부(200)는 펌프 광을 출력한다.
다중화부(300)는 광 변조부(100)의 출력인 광 변조 신호와 펌프 광 출력부(200)의 출력인 펌프 광을 다중화한다.
양방향 전송 선로(400)는 예컨대 SMF(Single Mode Fiber) 및 EDF(Erbium Doped Fiber) 또는 SMF(Single Mode Fiber) 단독으로 구현될 수 있으며, 양방향으로 광을 전송한다.
양방향 전송 선로(400)는 다중화부(300) 측에 접속되는 SMF 전송 선로와, SMF 전송 선로에 접속되는 EDF 전송 선로를 포함할 수 있다.
이 경우, SMF 전송 선로는 광 변조 신호를 펌프 광에 의해 라만(Raman) 증폭하는 것이고, EDF 전송 선로는 광 변조 신호를 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것이다.
또는, 양방향 전송 선로(400)는 다중화부(300) 측에 접속되는 EDF 전송 선로와, 상기 EDF 전송 선로에 접속되는 SMF 전송 선로를 포함할 수 있다.
이 경우에도, SMF 전송 선로는 광 변조 신호를 펌프 광에 의해 라만 증폭하는 것이고, EDF 전송 선로는 광 변조 신호를 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것이다.
양방향 전송 선로(400)는 복조를 위하여 GVD(group velocity-dispersion)를 부여한다. GVD를 부여함으로써 기존의 구성과는 다르게 복조를 용이하게 수행할 수 있다.
기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)는 양방향 전송 선로(400)에 접속된다. 또한 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)는 다중화부(300)로부터 양방향 전송 선로(400)를 통하여 전송되는 광 변조 신호와 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 양방향 전송 선로(400)를 통하여 반사한다.
센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)는 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)에 이격하여 접속되며, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)를 통과한 광 변조 신호와 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 양방향 전송 선로(400)를 통하여 반사한다.
광 검출부(700)는 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500) 및 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600) 각각으로부터 양방향 전송 선로(400)를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트(beat) 신호를 생성한다.
신호 분석부(750)는 광 검출부(700)에서 생성된 전기적 비트 신호를 분석한다. 신호 분석부(750)는 예컨대 센싱 값을 출력한다.
또한 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템은 순환부(800)와, 광 증폭부(900)를 더 포함할 수 있다.
광 변조부(100)의 출력인 광 변조 신호를 다중화부(300)로 전달하고, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500) 및 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600) 각각으로부터 양방향 전송 선로(400)를 통하여 반사되는 광 신호들을 광 검출부(700)로 전달한다.
또한 광 증폭부(900)는, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500) 및 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600) 각각으로부터 반사되어 양방향 전송 선로(400)를 통하여 전송된 광 신호들을 광 증폭하여 광 검출부(700)로 전달한다.
광 증폭부(900)는 예컨대 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)를 포함할 수 있다.
한편 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 다른 예시적인 블록도가 도시된다.
도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 다른 예시적인 실시예는, 광 출력부(100')와, 양방향 전송 선로(400)와, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)와, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)와, 광 검출부(700)를 포함한다. 또한, 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 다른 예시적인 실시예는, 광 증폭부(900)를 더 포함할 수 있다.
도 1c의 구성은, 도 1a에 도시된 구성과 대부분 동일하며, 다만 광 출력부(100')의 구성만이 차이가 있다. 따라서 광 출력부(100')에 대해서만 설명한다. 광 출력부(100')는 입력되는 라디오 주파수 신호를 광 변조한 광 변조 신호 및 펌프 광을 출력한다. 즉 일체화된 구성을 통하여, 라디오 주파수 신호를 광 변조하고, 펌프 광을 생성하며, 광 변조 신호와 펌프 광을 다중화하여 출력하는 구성이다. 기타 나머지 구성 요소의 경우, 예컨대 양방향 전송 선로(400)과 광 출력부(100')에 접속되는 점만이 차이가 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 실험을 위한 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 실험을 위한 구성예가 3가지로 도시된다.
도 2a의 경우, 양방향 전송 선로(400)로서 SMF(410) 및 EDF(420)가 순차적으로 연결되는 구성이다. 도 2a의 경우, SMF(410)는 50km, EDF(420)는 4m로 구성하여, 특히 장거리 원격 센싱 여부를 실험하였다.
도 2b의 경우, 양방향 전송 선로(400)로서 EDF(420) 및 SMF(410)가 순차적으로 연결되는 구성이다. 도 2a의 경우와는 달리, 다중화부(300)에 EDF(420)가 먼저 연결된다. 도 2b의 경우, EDF(420)는 4m, SMF(410)는 50km로 구성하여, 특히 장거리 원격 센싱 여부를 실험하였다.
도 2c의 경우, 양방향 전송 선로(400)로서 SMF(410)만이 연결되는 구성이다. 도 2c의 경우, SMF(410)는 50km로 구성하여, 특히 장거리 원격 센싱 여부를 실험하였다. 또한 광 증폭부(900)가 추가적으로 연결될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에서, 입력되는 라디오 주파수 신호는 RSOA를 통하여 직접적으로 사인(sinusoidal) 변조된 광대역 빔을 출력한다.
변조된 광대역 빔은 양방향 전송 선로(400)를 통하여 50km 이상 전송된다.
라만 및 EDF 증폭 또는 라만 증폭을 위해서, 예컨대 1480nm 레이저 다이오드(펌프 광 출력부, 200)에 의해서 펌프 광이 출력된다. 이 경우 펌프 광의 출력 파워는 105mW로 고정하여, 펌프 파워의 효율을 비교하였다.
SMF(410)의 전파(propagation) 손실 및 GVD(group velocity-dispersion)는 각각 0.2dB/km 및 17ps/nm-km이다. EDF(420)의 피크 흡수[peak absorption]는 1530nm에서 20dB/m이다.
50km 이상 전파된 광대역 빔은 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)와, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600) 각각에서 반사된다.
센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)는 측정하고자 하는 곳에 배치된다. 실험에서는, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)는 오븐(650) 내에 배치하여, 예컨대 30℃ 내지 100℃사이에서의 온도변화를 측정할 수 있도록 구성된다.
기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)와, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600) 각각에서 반사된 광 신호들은 양방향 전송 선로(400)를 통하여 광 검출부(700)로 인가된다.
50km의 길이로 설정된 SMF(410)는 분산 매질로서 뿐만 아니라 라만 증폭을 위한 매질로서 사용된다. 따라서 기존의 구성과는 달리 광 검출부(700) 이전에 별도의 GVD(group velocity-dispersion) 매질이 사용될 필요가 없다.
또한 EDF(420)는 EDF 증폭을 위한 매질로도 사용된다.
도 3은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템의 해석을 위한 단순화된 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 순환부(800)로부터 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)까지의 거리가 L로, 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)부터 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)까지의 거리가 l로 각각 도시된다.
또한 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)에서 중심 파장, 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)에서의 중심 파장이 각각 λ1 및 λ2로 표시된다.
RSOA가 동작하기 위해서 요구되는 최적의 변조 주파수를 얻기 위해서, 다음과 같이 이론적으로 해석을 수행하였다. RSOA는 주파수 f에서 직접 변조하는 것으로 가정하고, 광섬유 전파 손실은 무시하였다.
이 경우, 광 검출부(700)에서의 전기적 비트 신호 파워는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011082428033-pat00001
P(f)는 출력 RF 파워이며 f는 변조 주파수이다. PFBG1과 PFBG2는 각각 파장 λ1에서 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)에 의해서 반사되는 광신호의 광 파워 및 파장 λ2에서 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)에 의해서 반사되는 광신호의 광 파워이다. 또한 Δτ는 두 개의 광 캐리어들 사이의 그룹 지연 차이[group delay difference]이다.
고차 분산을 무시하면 그룹 지연 차이는 다음 수학식 2와 같다
Figure 112011082428033-pat00002
여기에서, c는 광의 전파 속도이고, n은 광섬유의 굴절율이며, L은 양방향 전송 선로(400)의 길이이며, l 은 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)부터 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)까지의 거리이며, D는 GVD를 나타내며, Δλ는 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG, 500)와 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)에서의 중심 파장 차이(λ1-λ2)의 절대값이다. Δλ는 또한 온도에 대해 종속적인 함수이다.
도 4는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG, 600)에서 인가되는 온도에 대한 중심 파장의 변화를 나타내는 도면이다. 이를 참조로 하면, 측정된 파장 변화율은 10.6pm/℃이다.
수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 최적의 라디오 주파수 값을 예측한다. TEMP1 및 TEMP2)가 각각 측정된 온도들의 최소값 및 최대값을 나타낸다고 하고, PTEMP1 및 PTEMP2가 각각의 전기적 비트 신호의 파워를 나타낸다고 하자.
최대화되어야 하는 전기적 비트 신호 파워(PDYN)의 다이내믹 영역[Dynamic Range]는 다음 수학식 3과 같이 표시된다.
Figure 112011082428033-pat00003
수학식 3 및 다음 표 1을 이용하여 PDYN의 최대값을 검출할 수 있다.
파라미터 값
SMF 길이(L) 50 km
SMF GVD(D) ps/nm.km at 1550nm
FBG1과 FBG2 사이의 물리적 거리 2.56 m
FBG1 중심 파장 1551.61 nm
FBG1 방사 대역폭 0.48 nm
FBG2 중심 파장 1552.56 nm
FBG2 방사 대역폭 0.45 nm
FBG 온도 의존성 10.6 pm/oC
펌프 파워 105 mW
광 검출부에서의 노이즈 전류 20 ~ 25
Figure 112011082428033-pat00004
도 5는 전기적 비트 신호 파워의 다이내믹 영역을 나타내는 도면이다.
도 5에서, 전기적 비트 신호 파워(PDYN)의 다이내믹 영역은 30℃ 내지 100℃사이서 계산되었다.
도 5를 참조하면, 다이내믹 레인지는
Figure 112011082428033-pat00005
로 주기적으로 공진한다.
진폭 엔벨로프[amplitude envelope]는
Figure 112011082428033-pat00006
의 주기를 가진다.
이러한 결과로부터, 최적 RF 변조 주파수는 대략 387MHz로 결정될 수 있다.
이하, 387MHz의 RF 변조 주파수를 사용하여, 도 2a 내지 도 2c의 실험예에 대해서 온도 측정을 수행하였다. 오븐(650)의 온도는, 30℃ 내지 100℃사이에서 5℃씩 증가시키면서 측정을 수행하였다.
도 6a 내지 도 6c는 30℃에서 측정한 광학 방사를 도시하는 도면이다. 도 6a 내지 도 6c에서는 해상도(resolution) 대역폭이 0.1nm인 광학 방사로부터 방사 피크 파워를 측정하였다. 도 6a는 도 2a의 구성, 도 6b는 도 2b의 구성, 도 6c는 도 2c의 구성에서의 측정 결과를 각각 도시한다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, OSNR(Optical Signal-to-noise Ratio)값은 도 2a 내지 도 2c의 구성에 대해서 각각 21.8dB, 12.3dB, 7.4dB로 측정되었다. OSNR 관점에서 본다면, 도 2a의 구성이 가장 좋은 성능을 가진다.
방사 피크 파워 레벨은 도 2a 내지 도 2c의 구성에 대해서 각각 -27.8, -13.6, -59.5dBm으로 측정되었다. 도 2c의 구성에 대해서는, 방사 피크 파워 레벨이 너무 적어서 적절한 전기적 비트 신호를 검출하는 것이 어렵기 때문에, 광 증폭부(900)를 추가하였다. 이 경우의 결과를 도 6c의 우측 상단에 별도로 도시한다. 광 증폭부(900)를 추가한 경우, OSNR과 방사 피크 파워 레벨은 각각 3.2dB 및 -34.1dBm이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 비록 도 2a의 구성이 OSNR 측면에서는 가장 좋은 성능을 가지지만, 센싱 신호 파워 면에서는 도 2b의 구성이 가장 좋은 성능을 가지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 도 2b의 구성은 입력 펌프 파워 대 출력 센싱 신호 파워의 면에서 가장 파워-효율적인 구성이다.
도 7a 내지 도 7c는 온도에 따른 전기적 비트 신호 파워를 도시하는 도면이다. 도 7a는 도 2a의 구성, 도 7b는 도 2b의 구성, 도 7c는 도 2c의 구성에서의 측정 결과를 각각 도시한다. 측정된 전기적 비트 신호 파워는 각각의 온도에 대해서 다수의 측정된 데이터들의 앙상블(ensemble) 평균값이다. 도 7a 및 도 7b는 이론적으로 계산된 값에 비해서 에러가 적으나, 도 7c의 경우는 무시할 수 없는 에러(error)가 있다.
도 8a 내지 도 8b는 측정 에러들의 앙상블 평균값을 도시하는 도면이다. 도 8a는 도 2a의 구성, 도 8b는 도 2b의 구성, 도 8c는 도 2c의 구성에 대해서 각각 도시한다.
도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 평균화된 측정 에러는 ±3℃이다. 그러나 도 8c를 참조하면, 평균화된 측정 에러는 ±9℃이다. 도 8c에서의 과도한 에러는 OSNR값 및 센싱 신호 파워 모두가 작은 것 때문으로 판단된다.
도 9a 내지 도 9c는 측정 에러들의 표준 편차를 도시하는 도면이다. 도 9a는 도 2a의 구성, 도 9b는 도 2b의 구성, 도 9c는 도 2c의 구성에 대해서 각각 도시한다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 표준 편차는 각각 대략 2 내지 3℃, 0.3 내지 0.5℃, 12 내지 30℃이다.
한편 ESNR(Electrical Signal-to-noise Ratio) 관점에 대해서 고려하면 다음과 같다.
도 10a 내지 도 10c는 검출된 센싱 신호들의 전기적 방사를 도시하는 도면이다. 도 10a는 도 2a의 구성, 도 10b는 도 2b의 구성, 도 10c는 도 2c의 구성에 대해서 각각 도시한다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, ESNR 값은 각각 22.25dB, 42.06dB 및 0dB로 측정되었다.
도 2c의 구성에 대해서는, 센싱 신호 피크 파워 레벨이 너무 적어서 적절한 전기적 비트 신호를 검출하는 것이 어렵기 때문에, 광 증폭부(900)를 추가하였다. 이 경우의 결과를 도 10c의 우측 상단에 별도로 도시한다. 광 증폭부(900)를 추가한 경우, ESNR값은 17.07dB이다.
전술한 실험 결과에 따르면, 특히 도 2b의 구성이 펌프 파워 효율, 측정 정확도 및 ESNR 측면에서가장 우수한 성능을 가지는 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 별도의 증폭기를 사용하지 않는 단순한 복조 스킴을 이용하면서도, 전송 가능 거리를 증가시킬 수 있고, 파워-효율적이며, 장거리 및 원격 센싱 기능을 수행할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 특히 도 2c의 구성에서와 같이 별도의 광 증폭부를 추가하는 경우, 측정 성능이 향상될 수도 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한 전술한 실시예에서 본 발명이 온도를 측정하는 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 광섬유 브래그 격자 센서 시스템은 예컨대 압력이나 변형율 등의 측정에도 사용될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 별도의 증폭기를 사용하지 않는 단순한 복조 스킴을 이용하면서도, 전송 가능 거리를 증가시킬 수 있고, 파워-효율적이며, 장거리 및 원격 센싱 기능을 수행할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 제공할 수 있다.
100: 광 변조부 100': 광 출력부
200: 펌프 광 출력부 300: 다중화부
400: 양방향 전송 선로 410: SMF
420: EDF 500: 기준 광섬유 브래그 격자(기준 FBG)
600: 센서 헤드 광섬유 브래그 격자(센서 헤드 FBG)
650: 오븐 700: 광 검출부
750: 신호 분석부 800: 순환부
900: 광 증폭부(900)

Claims (24)

  1. 입력되는 라디오 주파수(RF) 신호를 광 변조하여 광 변조 신호를 출력하는 광 변조부;
    펌프 광을 출력하는 펌프 광 출력부;
    상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광을 다중화하는 다중화부;
    양방향 전송 선로;
    상기 양방향 전송 선로에 접속되며, 상기 다중화부로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 전송되는 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 기준 광섬유 브래그 격자;
    상기 기준 광섬유 브래그 격자에 이격하여 접속되며, 상기 기준 광섬유 브래그 격자를 통과한 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자;
    상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트(beat) 신호를 생성하는 광 검출부; 및
    상기 전기적 비트 신호를 분석하는 신호 분석부
    를 포함하되,
    상기 양방향 전송 선로는 복조를 위하여 GVD(group velocity-dispersion)를 부여하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조부는 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 다중화부 측에 접속되는 SMF(Single Mode Fiber) 전송 선로와, 상기 SMF 전송 선로에 접속되는 EDF(Erbium Doped Fiber) 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만(Raman) 증폭하는 것이고,
    상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 다중화부 측에 접속되는 EDF 전송 선로와, 상기 EDF 전송 선로에 접속되는 SMF 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만 증폭하는 것이고,
    상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 EDF 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 다중화부 측 및 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 접속되는 SMF 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해 라만 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 신호를 상기 다중화부로 전달하고, 상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 상기 광 검출부로 전달하는 순환부(Circulator)
    를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 광 증폭하여 상기 광 검출부로 전달하는 광 증폭부
    를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광 증폭부는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조부는 광대역의 상기 광 변조 신호를 출력하는 것이고,
    상기 펌프 광 출력부는 1420nm 내지 1490nm 범위 내에서 선택되는 파장을 가지는 상기 펌프 광을 출력하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  13. 삭제
  14. 입력되는 라디오 주파수 신호를 광 변조한 광 변조 신호 및 펌프 광을 출력하는 광 출력부;
    양방향 전송 선로;
    상기 양방향 전송 선로에 접속되며, 상기 양방향 전송 선로를 통하여 전송되는 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 미리 지정된 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 기준 광섬유 브래그 격자;
    상기 기준 광섬유 브래그 격자에 이격하여 접속되며, 상기 기준 광섬유 브래그 격자를 통과한 상기 광 변조 신호와 상기 펌프 광 중에서 센싱 환경에 따라서 가변되는 대역의 광신호만을 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사하는 센서 헤드 광섬유 브래그 격자;
    상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 결합하여 전기적 비트 신호를 생성하는 광 검출부; 및
    상기 전기적 비트 신호를 분석하는 신호 분석부
    를 포함하되,
    상기 양방향 전송 선로는 복조를 위하여 GVD를 부여하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 광 출력부 측에 접속되는 SMF 전송 선로와, 상기 SMF 전송 선로에 접속되는 EDF 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것이고,
    상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 EDF 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 광 출력부 측에 접속되는 EDF 전송 선로와, 상기 EDF 전송 선로에 접속되는 SMF 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것이고,
    상기 EDF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 EDF 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 양방향 전송 선로는,
    상기 광 출력부 측 및 상기 기준 광섬유 브래그 격자에 접속되는 SMF 전송 선로
    를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 SMF 전송 선로는 상기 광 변조 신호를 상기 펌프 광에 의해서 라만 증폭하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 기준 광섬유 브래그 격자 및 상기 센서 헤드 광섬유 브래그 격자 각각으로부터 상기 양방향 전송 선로를 통하여 반사되는 광 신호들을 광 증폭하여 상기 광 검출부로 전달하는 광 증폭부
    를 더 포함하는 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 광 증폭부는 EDFA를 포함하는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 광 변조 신호는 광대역 빔이고,
    상기 펌프 광은 1420nm 내지 1490nm 범위 내에서 선택되는 파장을 가지는 것인 광섬유 브래그 격자 센서 시스템.
  24. 삭제
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