KR101471176B1 - pulse laser generater and optical sensing system using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템에 관한 것으로서, 펄스 레이저 광을 생성하여 출력하는 펄스 레이저 생성기와, 펄스 레이저 생성기에서 생성되는 펄스 레이저 광을 제1입력단으로부터 수신받아 제1출력단과 제2출력단으로 분기시켜 출력하고, 제1출력단과 제2출력단으로부터 역으로 각각 입력되는 광을 제3출력단을 통해 출력하는 메인 광커플러와, 제1출력단과 접속되어 입력된 광을 반사시켜 기준광신호를 제공하며 광섬유로 일정길이 연장된 레퍼런스 광섬유와, 제2출력단과 접속되며 복수의 센싱 포인트에 대해 측정대상 물리량을 측정할 수 있도록 복수의 센싱 포인트에 대응되게 광섬유가 직렬 또는 병렬상으로 접속된 멀티 포인트 센싱 광섬유부와, 제3출력단을 통해 입력되는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출부와, 광검출부에서 출력되는 신호로부터 센싱포인트들에 대한 물리량의 변화를 검출하는 진단처리부를 구비한다. 이러한 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템에 의하면, 다수의 포인트에 대한 물리량의 측정이 용이하면서도 광검출부에 입력되는 광을 시간상으로 분석할 수 있어 분석을 위한 구조가 단순해 지는 장점을 제공한다.The present invention relates to a pulse laser generator and an optical fiber sensor system using the same, and more particularly, to a pulse laser generator for generating and outputting pulsed laser light, a pulse laser generator for generating pulse laser light, A main optical coupler connected to the first output terminal for reflecting the input light and outputting the reference light signal; And a plurality of optical fibers connected in series or in parallel so as to correspond to a plurality of sensing points so as to measure a physical quantity to be measured with respect to a plurality of sensing points, Sensing optical fiber unit, and an optical signal input through the third output terminal into an electrical signal And a diagnostic processing unit for detecting a change in the physical quantity with respect to the sensing points from the signal output from the optical detection unit. According to the pulse laser generator and the optical fiber sensor system using the pulse laser generator, it is possible to easily measure physical quantities for a plurality of points, and to analyze the light input to the optical detector in time, thereby simplifying the structure for analysis.

Figure R1020130062040
Figure R1020130062040

Description

펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템{pulse laser generater and optical sensing system using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse laser generator and an optical fiber sensor system using the pulse laser generator.

본 발명은 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 다수의 센싱 포인트에 대해 물리량을 측정할 수 있는 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse laser generator and an optical fiber sensor system using the pulse laser generator. More particularly, the present invention relates to a pulse laser generator capable of measuring a physical quantity for a plurality of sensing points and an optical fiber sensor system using the same.

최근 교량, 댐, 선박과 같은 대형 구조물 또는 건축물의 안전진단을 위하여 다양한 센서 시스템이 개발되고 있다.Recently, various sensor systems have been developed for safety diagnosis of large structures such as bridges, dams, ships, or buildings.

이러한 센서 시스템 중 광섬유 격자를 이용하여 구조물의 변형을 측정하는 방식이 국내 공개특허 제10-2005-0099087호 등 다양하게 알려져 있다.Among these sensor systems, a method of measuring the deformation of a structure using a fiber grating is variously known as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0099087.

그런데, 이러한 광섬유 격자를 이용하는 방식은 광원으로부터 출사된 광의 파장 이동을 검출하여야 하기 때문에 응답광의 분석이 복잡한 단점이 있다.However, the method using such an optical fiber grating is disadvantageous in that the analysis of the response light is complicated because it is necessary to detect the wavelength shift of the light emitted from the light source.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 다수의 포인트에 대한 물리량의 측정이 용이하면서도 광검출부에 입력되는 광의 분석이 용이한 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a pulse laser generator capable of easily measuring light input to an optical detection unit while easily measuring physical quantities for a plurality of points, and an optical fiber sensor system using the same. There is a purpose.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 펄스 레이저를 이용한 광섬유 센서 시스템은 펄스 레이저 광을 생성하여 출력하는 펄스 레이저 생성기와; 상기 펄스 레이저 생성기에서 생성되어 출력되는 상기 펄스 레이저 광을 제1입력단으로부터 수신받아 제1출력단과 제2출력단으로 분기시켜 출력하고, 상기 제1출력단과 상기 제2출력단으로부터 역으로 각각 입력되는 광을 제3출력단을 통해 출력하는 메인 광커플러와; 상기 제1출력단과 접속되어 상기 메인 광커플러를 통해 입력된 광을 반사시켜 기준광신호를 제공하며 광섬유로 일정길이 연장된 레퍼런스 광섬유와; 상기 제2출력단과 접속되며 복수의 센싱 포인트에 대해 측정대상 물리량을 각각 측정할 수 있도록 상기 복수의 센싱 포인트에 대응되게 광섬유가 직렬 또는 병렬상으로 접속된 멀티 포인트 센싱 광섬유부와; 상기 제3출력단을 통해 입력되는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출부와; 상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 센싱포인트들에 대해 설정된 물리량의 변화를 검출하는 진단처리부;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical fiber sensor system using a pulsed laser, including: a pulse laser generator for generating and outputting pulsed laser light; The pulse laser light generated and output from the pulse laser generator is received from a first input end and branched to a first output end and a second output end, and the light input from the first output end and the second output end, respectively, A main optical coupler for outputting through a third output terminal; A reference optical fiber connected to the first output terminal and reflecting a light input through the main optical coupler to provide a reference light signal and having a predetermined length extended to the optical fiber; A multi-point sensing optical fiber unit connected to the second output terminal and connected in series or in parallel with the plurality of sensing points so as to measure a measurement target physical quantity with respect to the plurality of sensing points; An optical detector for converting an optical signal inputted through the third output terminal into an electrical signal; And a diagnostic processor for detecting a change in a physical quantity set for the sensing points from a signal output from the optical detector.

바람직하게는 상기 펄스 레이저 생성기는 광을 출사하는 펌핑광원과; 상기 펌핑광원으로부터 입사된 광을 증폭시키며 이터븀 또는 어븀이 첨가된 증폭 광섬유과; 상기 펌핑광원에서 공급된 광이 상기 증폭 광섬유를 통해 순환되며 공진될 수 있게 광섬유로 고리형 공진기를 형성하는 광섬유 공진기와; 상기 펌핑광원에서 출사되는 광을 상기 광섬유 공진기로 입사시키는 광입력부와; 상기 광섬유 공진기에 결합되어 상기 광섬유 공진기에서 생성된 펄스광을 메인 출력단을 통해 출력하는 출력 광커플러와; 상기 광섬유 공진기에 결합되어 위상을 동기시키는 위상동기부와; 상기 광섬유 공진기의 양단에 결합되어 입력광의 분산을 보상하여 펄스폭을 협소하게 조정하며 상기 진단처리부에 제어되어 상기 광섬유 공진기의 공진길이를 가변할 수 있도록 된 분산보상 스캐닝부;를 구비한다.Preferably, the pulse laser generator comprises: a pumping light source for emitting light; An amplification optical fiber for amplifying the light incident from the pumping light source and doped with ytterbium or erbium; An optical fiber resonator forming an annular resonator with an optical fiber so that light supplied from the pumping light source can be circulated and resonated through the amplifying optical fiber; A light input unit for allowing light emitted from the pumping light source to enter the optical fiber resonator; An output optical coupler coupled to the optical fiber resonator and outputting pulse light generated by the optical fiber resonator through a main output terminal; A phase synchronization unit coupled to the optical fiber resonator to synchronize the phases; And a dispersion compensation scanning unit coupled to both ends of the optical fiber resonator to compensate dispersion of input light to narrow the pulse width and to control the resonance length of the optical fiber resonator by the diagnosis processing unit.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 분산보상 스캐닝부는 상기 광섬유 공진기의 일단을 통해 입사된 광을 입사경로와 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제1미러와, 상기 제1미러와 대향되게 배치되어 상기 제1미러로부터 입사된 광을 상기 제1미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제2미러와; 상기 제2미러로부터 입사된 광을 상기 제2미러와는 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제3미러와; 상기 제3미러로부터 입사된 광을 반사시켜 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사되게 배치된 제4미러;를 구비하고, 상기 제1 내지 제4미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2미러를 기준으로 상기 제3 및 제4미러의 수평방향으로 이격거리가 가변되게 형성되어 있고, 상기 제2미러와 상기 제3미러가 상기 제1미러와 상기 제4미러에 대해 수직방향으로 상대 이동가능하게 형성된다.According to an aspect of the present invention, the dispersion compensation scanning unit includes a first mirror disposed to reflect light incident through one end of the optical fiber resonator in a direction different from the incident path, and a second mirror disposed to face the first mirror, A second mirror arranged to reflect light incident from the first mirror toward a direction different from the first mirror; A third mirror arranged to reflect light incident from the second mirror in a direction different from the direction of the second mirror; And a fourth mirror disposed on the other surface of the first to fourth mirrors so as to be incident on the other end of the optical fiber resonator by reflecting the light incident from the third mirror, Wherein the third mirror and the third mirror are formed so that the distance in the horizontal direction is variable with respect to the first and second mirrors, And is formed so as to be relatively movable in a direction perpendicular to the fourth mirror.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 분산보상 스캐닝부는 상기 광섬유 공진기의 일단과 결합되어 상기 광섬유 공진기를 통해 입사된 광을 조정 출력단으로 출력하고, 상기 조정 출력단을 통해 입사된 광을 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사시킬 수 있도록 된 광써큘레이터와; 상기 광써큘레이터의 상기 조정 출력단을 통해 출사된 광을 입사된 경로와 다른 방향으로 반사시키는 제1미러와, 상기 제1미러와 대향되게 배치되어 상기 제1미러로부터 입사된 광을 상기 제1미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제2미러와; 상기 제2미러로부터 입사된 광을 상기 제2미러로 반사시키도록 배치된 기준미러;를 구비하고, 상기 제1 및 제2미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고, 상기 기준미러는 상기 진단처리부에 제어되어 상기 제2미러와의 이격거리가 가변될 수 있도록 이동가능하게 설치되어 있다.According to still another aspect of the present invention, the dispersion compensating scanning unit includes: an optical fiber resonator coupled to one end of the optical fiber resonator for outputting light incident through the optical fiber resonator to an adjustment output terminal; An optical circulator adapted to be incident on the other end; A first mirror for reflecting light emitted through the adjustment output end of the optical circulator in a direction different from an incident path; and a second mirror for reflecting light incident from the first mirror so as to face the first mirror, A second mirror arranged to reflect light toward a direction different from the first mirror; And a reference mirror arranged to reflect light incident from the second mirror to the second mirror, wherein a grating of a concave-convex pattern is formed on a surface of the first and second mirrors so as to compensate for dispersion of light And the reference mirror is movably provided so as to be controlled by the diagnostic processing unit so that a distance between the reference mirror and the second mirror can be varied.

또한, 상기 멀티 포인트 센싱 광섬유부는 광섬유가 직렬상으로 상호 접합되며 접합부분이 센싱포인트가 되게 형성될 수 있다.In addition, the multi-point sensing optical fiber unit may be formed such that the optical fibers are connected to each other in series and the junction is a sensing point.

또 다르게는 상기 멀티 포인트 센싱 광섬유부는 길이가 상호 다른 광섬유가 상기 제2출력단으로 통해 입사된 광을 각각 분기받아 종단에서 반사할 수 있도록 병렬상으로 상호 결합되거나 길이가 상호 다른 광섬유가 멀티플렉서에 의해 광을 선택적으로 입사받을 수 있도록 구축될 수 있다.Alternatively, the multipoint sensing optical fiber unit may be configured such that the optical fibers having mutually different lengths are coupled to each other in parallel so that the light beams incident through the second output end are respectively branched and reflected at the terminating ends, or optical fibers having different lengths are coupled by a multiplexer As shown in FIG.

본 발명에 따른 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템에 의하면, 다수의 포인트에 대한 물리량의 측정이 용이하면서도 광검출부에 입력되는 광을 시간상으로 분석할 수 있어 분석을 위한 구조가 단순해 지는 장점을 제공한다.According to the pulse laser generator and the optical fiber sensor system using the pulse laser generator according to the present invention, it is possible to easily measure physical quantities for a plurality of points, and to analyze the light inputted to the optical detector in time, to provide.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 펄스 레이저 생성기를 이용한 광섬유 센서 시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 펄스레이저 생성기의 제1실시예를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 분산 보상 스캐닝부의 공진길이를 가변하는 부분을 확대하여 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 펄스레이저 생성기의 제2실시예를 나타내 보인 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광섬유 센서 시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광섬유 센서 시스템을 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing an optical fiber sensor system using a pulse laser generator according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view showing a first embodiment of the pulse laser generator of FIG. 1,
FIG. 3 is an enlarged view of a part for varying the resonance length of the dispersion compensating scanning unit of FIG. 2,
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the pulse laser generator of FIG. 1,
5 is a view showing an optical fiber sensor system according to a second embodiment of the present invention,
6 is a view showing an optical fiber sensor system according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 펄스 레이저 생성기 및 이를 이용한 광섬유 센서 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a pulse laser generator according to a preferred embodiment of the present invention and an optical fiber sensor system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 펄스 레이저 생성기를 이용한 광섬유 센서 시스템을 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing an optical fiber sensor system using a pulse laser generator according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 센서 시스템(100)은 펄스 레이저 생성기(110)와, 메인 광커플러(150), 레퍼런스 광섬유(160) 및 멀티 포인트 센싱 광섬유부(180), 광검출부(191) 및 진단처리부(195)를 구비한다.1, an optical fiber sensor system 100 according to the present invention includes a pulse laser generator 110, a main optical coupler 150, a reference optical fiber 160 and a multipoint sensing optical fiber 180, 191 and a diagnostic processing unit 195. [

펄스 레이저 생성기(110)는 모드 락킹된 펄스 레이저 광을 생성하여 출력한다.The pulse laser generator 110 generates and outputs mode-locked pulsed laser light.

펄스 레이저 생성기(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 펌핑광원(111), 광입력부(119), 증폭광섬유(113), 광섬유 공진기(114), 아이솔레이터(115)출력광커플러(117), 위상 동기부(118) 및 분산보상 스캐닝부(120)를 갖는 구조로 되어 있다.The pulse laser generator 110 includes a pumping light source 111, an optical input 119, an amplification optical fiber 113, a fiber optic resonator 114, an isolator 115 output optocoupler 117, a phase A synchronizing unit 118 and a dispersion compensation scanning unit 120. [

펌핑광원(111)은 광섬유 공진기(113)로 펌핑용 광을 출사한다.The pumping light source 111 emits pumping light to the optical fiber resonator 113.

펌핑광원(111)은 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드(LD)가 적용되었다.A laser diode (LD) for emitting laser light was applied to the pumping light source 111.

광입력부(119)는 펌핑광원(111)에서 출사된 광을 광섬유 공진기(114) 내로 입력시키며 광커플러 또는 파장분할 다중화기(WDM; wavelength division multiplexer)가 적용될 수 있다.The optical input unit 119 receives the light emitted from the pumping light source 111 into the optical fiber resonator 114 and may be an optical coupler or a wavelength division multiplexer (WDM).

아이솔레이터(115)는 광섬유 공진기(114)의 고리형 루프궤도 내에 직렬상으로 설치되어 있고, 광의 진행방향을 일방향으로 유도한다.The isolator 115 is installed in series in an annular loop orbit of the optical fiber resonator 114 and guides the traveling direction of light in one direction.

증폭 광섬유(113)는 이터븀(Yb) 또는 어븀(Er)이 첨가된 광섬유로 형성되어 있고, 광섬유 공진기(114)의 고리형 루프궤도 내에 직렬상으로 설치되어 광입력부(119)를 통해 입사된 광을 증폭시킨다.The amplified optical fiber 113 is formed of an optical fiber doped with Yb or Er and is installed in series in an annular loop orbit of the optical fiber resonator 114 and is incident through the optical input section 119 Amplifies the light.

출력 광커플러(117)는 광섬유 공진기(114)에 결합되어 공진되는 광의 일부를 메인 출력단(131)을 통해 출력한다.The output optical coupler 117 outputs a part of light resonated with the optical fiber resonator 114 through the main output terminal 131.

광섬유 공진기(114)는 펌핑광원(111)으로부터 광입력부(119)를 통해 공급된 광이 증폭 광섬유(113)를 통해 공진되며 순환될 수 있게 단일모드 광섬유로 폐궤도상의 고리형 공진기를 형성하되 양단(114a)(114b)에 후술되는 분산 보상 스캐닝부(120)가 접속되어 있다.The optical fiber resonator 114 is configured to form an annular resonator in a pulsating orbit by a single mode optical fiber so that light supplied from the pumping light source 111 through the optical input unit 119 can be resonated and circulated through the amplification optical fiber 113, And a dispersion compensation scanning unit 120, which will be described later, are connected to the optical fibers 114a and 114b.

출력광커플러(117)는 광섬유 공진기(114)에 결합되어 메인 출력단(131)을 통해 출력광을 출력한다.The output optical coupler 117 is coupled to the optical fiber resonator 114 and outputs the output light through the main output terminal 131.

위상 동기부(118)는 광섬유 공진기(114) 내에 결합되어 위상을 동기시킨다.The phase synchronization unit 118 is coupled into the optical fiber resonator 114 to synchronize the phases.

위상 동기부(118)는 입사된 광의 편광을 변화시키는 복수개의 위상판을 갖는 구조로 되어 있다. 여기서, 위상 동기부(118)의 위상판은 하나의 반파장 위상판, 두 개의 1/4파장 위상판이 적용될 수 있다.The phase synchronization unit 118 has a structure having a plurality of phase plates for changing the polarization of the incident light. Here, the phase plate of the phase synchronization unit 118 may be applied to one half-wave phase plate and two quarter-wave phase plates.

분산보상 스캐닝부(120)는 광섬유 공진기(114)의 양단(114a)(114b)에 결합되어 입력광의 분산을 보상하여 펄스폭을 협소하게 조정하며 광섬유 공진기(114)를 포함한 전체 공진길이를 가변할 수 있도록 되어 있다.The dispersion compensating scanning unit 120 is coupled to both ends 114a and 114b of the optical fiber resonator 114 to compensate dispersion of input light to narrow the pulse width and to vary the total resonance length including the optical fiber resonator 114 .

분산보상 스캐닝부(120)를 도 3을 함께 참조하여 설명한다.The dispersion compensation scanning unit 120 will be described with reference to FIG.

분산보상 스캐닝부(120)는 제1 내지 제4미러(121 내지 124)로 되어 있다.The dispersion compensation scanning unit 120 includes first to fourth mirrors 121 to 124.

즉, 제1미러(121)는 광섬유 공진기(114)의 일단을 통해 입사된 광을 입사경로와 다른 방향 즉, 제2미러(122)로 향하도록 반사시키게 배치되어 있다.That is, the first mirror 121 is disposed so as to reflect the light incident through one end of the optical fiber resonator 114 in a direction different from the incident path, that is, toward the second mirror 122.

제2미러(122)는 제1미러(121)와 대향되게 배치되어 제1미러(121)로부터 입사된 광을 제1미러(121)와는 다른 방향인 제3미러(123)를 향해 반사시키도록 배치되어 있다.The second mirror 122 is disposed to face the first mirror 121 so as to reflect the light incident from the first mirror 121 toward the third mirror 123 in a direction different from the first mirror 121 Respectively.

제3미러(123)는 제2미러(122)로부터 입사된 광을 제2미러(122)와는 다른 방향인 제4미러(124)를 향해 반사시키도록 배치되어 있다.The third mirror 123 is disposed so as to reflect the light incident from the second mirror 122 toward the fourth mirror 124 which is different from the direction of the second mirror 122.

제4미러(124)는 제3미러(123)로부터 입사된 광을 반사시켜 광섬유 공진기(114)의 타단(114b)으로 입사되게 배치되어 있다.The fourth mirror 124 is arranged so as to reflect the light incident from the third mirror 123 and enter the other end 114b of the optical fiber resonator 114. [

제1 내지 제4미러(121 내지 124)들은 입력된 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴(125)의 그레이팅이 형성되어 있다. 이러한 제1 내지 제4미러(121 내지 124)들은 회절격자로서 기능하여 광의 경로를 조정함으로써 분산된 광의 펄스폭이 좁게 밀집화시키는 기능을 한다.The first to fourth mirrors 121 to 124 are formed with a grating of the concavo-convex pattern 125 on the surface so as to compensate the dispersion of the input light. The first to fourth mirrors 121 to 124 function as a diffraction grating to narrow the pulse width of the dispersed light by adjusting the light path.

여기서 제1미러 내지 제4미러(121 내지 124)는 도시된 예와 다르게 다수개의 프리즘을 적용하여 분산보상을 할 수 있도록 구축될 수 있음은 물론이다.It is needless to say that the first to fourth mirrors 121 to 124 may be constructed so as to perform dispersion compensation by applying a plurality of prisms differently from the illustrated example.

또한, 분산 보상 스캐닝부(120)는 제1미러(121)와 제2미러(122)가 제1하우징(126)에 설치되고, 제3미러(123)와 제4미러(124)는 제2하우징(127)에 설치되되 제2하우징(127)에 대해 제1하우징(126)이 수평방향으로 이동가능하게 구축되어 있다.In the dispersion compensation scanning unit 120, the first mirror 121 and the second mirror 122 are installed in the first housing 126, and the third mirror 123 and the fourth mirror 124 are disposed in the second housing 126, The first housing 126 is installed in the housing 127 and the first housing 126 is constructed to be movable in the horizontal direction with respect to the second housing 127. [

도시된 예와 다르게 제3미러(123)와 제4미러(124)가 설치된 제2하우징(127)이 제1하우징(126)에 대해 상대 이동가능하게 구축될 수 있음은 물론이다.The second housing 127 provided with the third mirror 123 and the fourth mirror 124 may be constructed so as to be movable relative to the first housing 126, unlike the illustrated example.

또한, 제2미러(122)와 제3미러(123)가 제1미러(121)와 제4미러(124)에 대해 수직방향으로 상대 이동가능하게 형성되어 있다.The second mirror 122 and the third mirror 123 are formed so as to be relatively movable in the vertical direction with respect to the first mirror 121 and the fourth mirror 124.

여기서 제1하우징(126), 제2미러(122) 및 제3미러(123)는 진단처리부(195)에 제어되는 이동 구동부(128)의 구동에 의해 제1하우징(126)에 대한 제2하우징(127)에 대한 수평방향의 이격거리와, 제2미러(122) 및 제3미러(123)의 수직방향으로의 이격거리가 가변되어 광경로 길이의 가변 및 분산보상을 동시에 수행할 수 있도록 되어 있다.The first housing 126, the second mirror 122 and the third mirror 123 are driven by the drive unit 128 controlled by the diagnostic processing unit 195 to move the first housing 126, the second mirror 122, The horizontal distance between the first mirror 127 and the third mirror 122 and the vertical distance between the second mirror 122 and the third mirror 123 can be varied to simultaneously perform variable and dispersion compensation of the optical path length have.

여기서, 제2하우징(127)에 대해 제1하우징(126)의 상대 이동구조는 제2하우징(127)에 대해 제1하우징(126)을 레일(미도시)을 통해 이동가능하게 결합하고, 제1하우징(126)을 실린더(미도시)에 의해 진퇴될 수 있는 구조 등 다양한 방식으로 구축할 수 있음은 물론이다.Here, the relative movement structure of the first housing 126 with respect to the second housing 127 is such that the first housing 126 is movably coupled to the second housing 127 via a rail (not shown) 1 housing 126 can be constructed in various ways such as a structure that can be advanced and retreated by a cylinder (not shown).

또한, 제1하우징(126) 내에서의 제2미러(122)의 이동 및 제2하우징(127) 내에서의 제3미러(123)의 이동구조도 제1하우징(126) 및 제2하우징(127) 내에서 제2미러(122) 및 제3미러(123)가 이동구동부(128)에 제어되어 수직상으로 상호 동일한 이동거리로 연동되어 이동가능하게 구축하면 된다.The movement of the second mirror 122 in the first housing 126 and the movement of the third mirror 123 in the second housing 127 are also performed in the first housing 126 and the second housing 127 The second mirror 122 and the third mirror 123 are controlled by the movement driving unit 128 so as to be movable vertically and interlocked with each other at the same moving distance.

한편, 도시된 예와 다르게 분산보상 스캐닝부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 광써큘레이터(225), 제5 및 제6 미러(221)(222) 및 기준미러(223)를 갖는 구조로 형성될 수 있다.4, the dispersion compensating scanning unit 220 may include a structure having the optical circulator 225, the fifth and sixth mirrors 221 and 222, and the reference mirror 223, as shown in FIG. As shown in FIG.

여기서, 광써큘레이터(225)는 광섬유 공진기(114)의 일단(114a)과 결합되어 광섬유 공진기(114)를 통해 입사된 광을 조정 출력단(226)으로 출력하고, 조정 출력단(226)을 통해 입사된 광을 광섬유 공진기(114)의 타단(114b)으로 입사시킬 수 있도록 되어 있다.The optical circulator 225 is coupled to one end 114a of the optical fiber resonator 114 to output the light input through the optical fiber resonator 114 to the adjustment output terminal 226, So that the light can be incident on the other end 114b of the optical fiber resonator 114.

제5미러(221)는 광써큘레이터(225)의 조정 출력단(225)을 통해 출사된 광을 입사된 경로와 다른 방향인 제6미러(222)를 향해 반사시키도록 배치되어 있다.The fifth mirror 221 is disposed so as to reflect the light emitted through the adjustment output terminal 225 of the optical circulator 225 toward the sixth mirror 222 which is different from the incident path.

제6미러(222)는 제5미러(221)와 대향되게 배치되어 제5미러(221)로부터 입사된 광을 제5미러(221)와는 다른 방향인 기준미러(223)를 향해 반사시키도록 배치되어 있다.The sixth mirror 222 is disposed so as to face the fifth mirror 221 so as to reflect the light incident from the fifth mirror 221 toward the reference mirror 223 in a direction different from the direction of the fifth mirror 221 .

여기서, 제5 및 제6미러(221)(222)의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있다.Here, on the surfaces of the fifth and sixth mirrors 221 and 222, a grating of a concave-convex pattern is formed on the surface so as to compensate for the dispersion of light.

기준미러(223)는 제6미러(222)로부터 입사된 광을 다시 제6미러(222)로 반사시키도록 배치되어 있다.The reference mirror 223 is disposed so as to reflect the light incident from the sixth mirror 222 back to the sixth mirror 222.

여기서 기준미러(223)는 제6미러(222)와의 이격거리가 이동구동부(128)에 의해 가변될 수 있도록 이동가능하게 설치되어 있다.The reference mirror 223 is movably installed so that a distance between the reference mirror 223 and the sixth mirror 222 can be varied by the movement driving unit 128.

메인 광커플러(150)는 펄스 레이저 생성기(110)에서 생성되는 펄스 레이저 광을 펄스 레이저 생성기(110)의 메인 출력단(131)과 접속된 제1입력단(151)으로부터 수신받아 제1출력단(152)과 제2출력단(153)으로 분기시켜 출력하고, 제1출력단(152)과 제2출력단(153)으로부터 역으로 각각 입력되는 광을 제3출력단(153)을 통해 출력한다.The main optical coupler 150 receives the pulse laser light generated by the pulse laser generator 110 from the first input terminal 151 connected to the main output terminal 131 of the pulse laser generator 110 and outputs the first output terminal 152, And the second output stage 153 and outputs the light input from the first output stage 152 and the second output stage 153 through the third output stage 153, respectively.

레퍼런스 광섬유(160)는 제1출력단(152)과 접속되어 입력된 광을 종단에서 반사시켜 기준광신호를 제공하며 일정길이 연장된 광섬유가 적용되어 있다.The reference optical fiber 160 is connected to the first output terminal 152 and reflects the input light at the end to provide a reference light signal, and an optical fiber having a predetermined length is applied.

멀티 포인트 센싱 광섬유부(180)는 제2출력단(153)과 접속되며 복수의 센싱 포인트(S1 내지 S5)에 대해 측정대상 물리량을 측정할 수 있도록 복수의 센싱 포인트(S1 내지 S5)에 대응되게 광섬유가 직렬상으로 접속되어 있다.The multi-point sensing optical fiber unit 180 is connected to the second output terminal 153 and is connected to the plurality of sensing points S1 to S5 so as to measure the physical quantity to be measured with respect to the plurality of sensing points S1 to S5. Are connected in series.

멀티 포인트 센싱 광섬유부(180)는 광섬유가 직렬상으로 상호 접합되며 접합부분(182)이 입사광의 일부를 반사시키는 센싱포인트가 되게 형성된 센싱부를 갖는 구조로 되어 있다. 여기서 인접된 센싱 포인트(S1 내지 S5) 상호간의 이격거리는 등간격으로 형성된다.The multi-point sensing optical fiber unit 180 has a structure in which optical fibers are connected in series and the bonding portion 182 has a sensing unit formed to be a sensing point for reflecting a part of the incident light. Here, the spacing distance between adjacent sensing points (S1 to S5) is formed at equal intervals.

도시된 예와 다르게 멀티 포인트 센싱 광섬유부(180)는 길이가 상호 다른 광섬유가 제2출력단(153)으로 통해 입사된 광을 각각 분기받아 종단에서 반사할 수 있도록 병렬상으로 상호 결합되거나 멀티플렉서에 의해 광을 선택적으로 입사받을 수 있도록 구축될 수 있다.Unlike the illustrated example, the multi-point sensing optical fiber unit 180 may be coupled to each other in parallel so that the optical fibers having different lengths branch the light incident through the second output end 153 and reflect at the terminating end, And can be constructed so as to selectively receive incident light.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 제2출력단(153)에 광스위치인 멀티플렉서(211)가 접속되어 메인 광커플러(150)로부터 입력된 광을 상호 연장길이가 다른 광섬유들이 접속된 출력채널을 선택적으로 또는 순차적으로 순환하면서 접속시키거나, 멀티플렉서(211) 대신 도 6에 도시된 바와 같이 양방향으로 광이 전송될 수 있는 광분배기(213)를 적용하고 광분배기(213)의 출력채널에 상호 다른 길이를 갖는 광섬유가 각각 접속된 구조로 구축할 수 있음은 물론이다.5, the multiplexer 211, which is an optical switch, is connected to the second output terminal 153 to selectively output the light input from the main optical coupler 150 to the output channels to which the optical fibers having different extension lengths are connected Or the optical splitter 213 may be connected to the optical splitter 213 by circulating sequentially or by using an optical splitter 213 capable of transmitting light in both directions as shown in FIG. 6 instead of the multiplexer 211, May be connected to the optical fiber.

여기서, 멀티플렉서(211)의 각 출력채널에 상호 길이가 다르게 접속된 광섬유들 또는 광분배기(213)의 출력채널에 상호 다른 길이가 다르게 접속된 광섬유들이 센싱부(281)에 해당하고, 각 광섬유의 종단이 센싱포인트에 해당한다.Here, the optical fibers connected to the output channels of the multiplexer 211 having different lengths or the optical fibers connected to different output lengths of the output channels of the optical distributor 213, respectively, correspond to the sensing unit 281, The termination corresponds to the sensing point.

이러한 센싱부(281)를 구성하는 센싱 광섬유 상호간의 길이 차이는 설정된 단위 길이의 정수배 만큼 차이를 갖는 것을 적용하면 된다.The difference in length between the sensing optical fibers constituting the sensing unit 281 may be an integer multiple of the set unit length.

광검출부(191)는 제3출력단(154)을 통해 입력되는 광신호를 전기적 신호로 변환한다.The optical detector 191 converts the optical signal input through the third output terminal 154 into an electrical signal.

입력부(196)는 측정 물리량을 설정하거나 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 되어 있다. 여기서 측정대상 물리량은 온도, 압력, 변형 등을 말한다. The input unit 196 can set a measurement physical quantity or set a supported function. Here, the physical quantity to be measured refers to temperature, pressure, deformation, and the like.

표시부(197)는 진단 처리부(195)에 제어되어 표시정보를 표시한다.The display unit 197 is controlled by the diagnostic processing unit 195 to display the display information.

진단처리부(195)는 광검출부(191)에서 출력되는 신호로부터 센싱포인트들에 대한 물리량의 변화를 검출한다.The diagnostic processing unit 195 detects a change in the physical quantity with respect to the sensing points from the signal output from the optical detection unit 191. [

진단처리부(195)는 분산보상 스캐닝부(120)를 이동시키는 이동구동부(128)에 의해 공진길이가 설정된 이동거리 범위내로 이동시키면서 광검출부(191)를 통해 입력된 간섭패턴을 통해 센싱 포인트들의 물리량 변화를 산출한다.The diagnostic processing unit 195 moves the resonance length within the movement distance range set by the movement driving unit 128 that moves the dispersion compensating scanning unit 120 and detects the physical quantity of the sensing points through the interference pattern input through the optical detection unit 191 Calculate the change.

즉, 진단처리부(195)는 도 1의 광검출부(191)에서 각 센싱포인트(S1 내지 S5)로부터 광경로길이 차이에 대응되게 시간상으로 간격을 두고 입력되는 신호로부터 온도 또는 그 밖의 외부 환경요인에 의해 광섬유가 인장되거나 수축될 경우 피크신호의 검출시간 차이를 이용하여 물리량의 변화를 산출할 수 있다.That is, the diagnostic processing unit 195 detects the temperature or other external environmental factors from the signals inputted at intervals in time corresponding to the optical path length difference from the sensing points S1 to S5 in the optical detecting unit 191 of FIG. 1 The change in the physical quantity can be calculated using the difference in detection time of the peak signal when the optical fiber is stretched or contracted.

또한, 진단처리부(195)는 광검출부(191)로부터 검출되는 피크 검출시간의 차이에 대응되는 물리량의 변화값을 미리 실험에 의해 기록한 룩업테이블(미도시)이 내장되어 룩업테이블을 참조하여 설정된 물리량을 각 센싱 포인트들에 대해 산출하도록 구축될 수 있다.The diagnostic processing unit 195 includes a look-up table (not shown) in which a change value of a physical quantity corresponding to a difference in peak detection time detected by the photodetector unit 191 is recorded in advance by experiment, For each of the sensing points.

이러한 광섬유 센서 시스템(100)은 교량 또는 건축 구조물과 같이 측정하고자 하는 위치에 센싱 포인트가 위치되게 설치하면 된다. The optical fiber sensor system 100 may be installed such that a sensing point is located at a position to be measured, such as a bridge or a building structure.

110: 펄스 레이저 생성부 150: 광커플러
160: 레퍼런스 광섬유 180: 멀티 포인트 센싱 광섬유부
191: 광검출부 195: 진단처리부110: Pulse laser generator 150: Optical coupler
160: Reference optical fiber 180: Multipoint sensing optical fiber part
191: Optical detection unit 195: Diagnostic processing unit

Claims (9)

모드 락킹된 펄스 레이저 광을 생성하여 출력하는 펄스 레이저 생성기와;
상기 펄스 레이저 생성기에서 생성되어 출력되는 상기 펄스 레이저 광을 제1입력단으로부터 수신받아 제1출력단과 제2출력단으로 분기시켜 출력하고, 상기 제1출력단과 상기 제2출력단으로부터 역으로 각각 입력되는 광을 제3출력단을 통해 출력하는 메인 광커플러와;
상기 제1출력단과 접속되어 상기 메인 광커플러를 통해 입력된 광을 반사시켜 기준광신호를 제공하며 광섬유로 일정길이 연장된 레퍼런스 광섬유와;
상기 제2출력단과 접속되며 복수의 센싱 포인트에 대해 측정대상 물리량을 각각 측정할 수 있도록 상기 복수의 센싱 포인트에 대응되게 광섬유가 직렬 또는 병렬상으로 접속된 멀티 포인트 센싱 광섬유부와;
상기 제3출력단을 통해 입력되는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광검출부와;
상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 센싱포인트들에 대해 설정된 물리량의 변화를 검출하는 진단처리부;를 구비하고,
상기 멀티 포인트 센싱 광섬유부는
광섬유가 직렬상으로 상호 접합되며 접합부분이 센싱포인트가 되게 형성되거나 길이가 상호 다른 광섬유가 상기 제2출력단으로 통해 입사된 광을 각각 분기받아 종단에서 반사할 수 있도록 병렬상으로 상호 결합된 것을 특징으로 하는 펄스 레이저를 이용한 광섬유 센서 시스템. A pulse laser generator for generating and outputting mode locked pulse laser light;
The pulse laser light generated and output from the pulse laser generator is received from a first input end and branched to a first output end and a second output end, and the light input from the first output end and the second output end, respectively, A main optical coupler for outputting through a third output terminal;
A reference optical fiber connected to the first output terminal and reflecting a light input through the main optical coupler to provide a reference light signal and having a predetermined length extended to the optical fiber;
A multi-point sensing optical fiber unit connected to the second output terminal and connected in series or in parallel with the plurality of sensing points so as to measure a measurement target physical quantity with respect to the plurality of sensing points;
An optical detector for converting an optical signal inputted through the third output terminal into an electrical signal;
And a diagnostic processor for detecting a change in a physical quantity set for the sensing points from a signal output from the optical detector,
The multi-point sensing optical fiber unit
Wherein the optical fibers are connected in series so that the junctions are formed as sensing points or optical fibers of different lengths are coupled to each other in parallel so that light incident through the second output end can be split and reflected at the end. Optical fiber sensor system using pulsed laser. 제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저 생성기는
광을 출사하는 펌핑광원과;
상기 펌핑광원으로부터 입사된 광을 증폭시키며 이터븀 또는 어븀이 첨가된 증폭 광섬유과;
상기 펌핑광원에서 공급된 광이 상기 증폭 광섬유를 통해 순환되며 공진될 수 있게 광섬유로 고리형 공진기를 형성하는 광섬유 공진기와;
상기 펌핑광원에서 출사되는 광을 상기 광섬유 공진기로 입사시키는 광입력부와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 상기 광섬유 공진기에서 생성된 펄스광을 메인 출력단을 통해 출력하는 출력 광커플러와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 위상을 동기시키는 위상동기부와;
상기 광섬유 공진기의 양단에 결합되어 입력광의 분산을 보상하여 펄스폭을 협소하게 조정하며 상기 진단처리부에 제어되어 상기 광섬유 공진기의 공진길이를 가변할 수 있도록 된 분산보상 스캐닝부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저를 이용한 광섬유 센서 시스템.2. The apparatus of claim 1, wherein the pulse laser generator
A pumping light source for emitting light;
An amplification optical fiber for amplifying the light incident from the pumping light source and doped with ytterbium or erbium;
An optical fiber resonator forming an annular resonator with an optical fiber so that light supplied from the pumping light source can be circulated and resonated through the amplifying optical fiber;
A light input unit for allowing light emitted from the pumping light source to enter the optical fiber resonator;
An output optical coupler coupled to the optical fiber resonator and outputting pulse light generated by the optical fiber resonator through a main output terminal;
A phase synchronization unit coupled to the optical fiber resonator to synchronize the phases;
And a dispersion compensating scanning unit coupled to both ends of the optical fiber resonator to compensate dispersion of input light to narrow the pulse width and control the resonance length of the optical fiber resonator by the diagnostic processing unit. Optical fiber sensor system using pulsed laser. 제2항에 있어서,
상기 분산보상 스캐닝부는
상기 광섬유 공진기의 일단을 통해 입사된 광을 입사경로와 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제1미러와,
상기 제1미러와 대향되게 배치되어 상기 제1미러로부터 입사된 광을 상기 제1미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제2미러와;
상기 제2미러로부터 입사된 광을 상기 제2미러와는 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제3미러와;
상기 제3미러로부터 입사된 광을 반사시켜 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사되게 배치된 제4미러;를 구비하고,
상기 제1 내지 제4미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고,
상기 제1 및 제2미러를 기준으로 상기 제3 및 제4미러의 수평방향으로 이격거리가 가변되게 형성되어 있고, 상기 제2미러와 상기 제3미러가 상기 제1미러와 상기 제4미러에 대해 수직방향으로 상대 이동가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 펄스 레이저를 이용한 광섬유 센서 시스템.3. The method of claim 2,
The dispersion compensation scanning unit
A first mirror arranged to reflect light incident through one end of the optical fiber resonator in a direction different from the incident path,
A second mirror arranged to face the first mirror and arranged to reflect light incident from the first mirror toward a direction different from the first mirror;
A third mirror arranged to reflect light incident from the second mirror in a direction different from the direction of the second mirror;
And a fourth mirror that reflects the light incident from the third mirror and is arranged to be incident on the other end of the optical fiber resonator,
A grating of a concave-convex pattern is formed on the surface of the first to fourth mirrors so as to compensate for dispersion of light,
Wherein the third mirror and the fourth mirror are formed so that a distance in the horizontal direction of the third and fourth mirrors is variable with respect to the first and second mirrors, Wherein the optical fiber sensor system is configured to be relatively movable in a vertical direction relative to the optical fiber. 제2항에 있어서,
상기 분산보상 스캐닝부는
상기 광섬유 공진기의 일단과 결합되어 상기 광섬유 공진기를 통해 입사된 광을 조정 출력단으로 출력하고, 상기 조정 출력단을 통해 입사된 광을 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사시킬 수 있도록 된 광써큘레이터와;
상기 광써큘레이터의 상기 조정 출력단을 통해 출사된 광을 입사된 경로와 다른 방향으로 반사시키는 제5미러와,
상기 제5미러와 대향되게 배치되어 상기 제5미러로부터 입사된 광을 상기 제5미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제6미러와;
상기 제6미러로부터 입사된 광을 상기 제6미러로 반사시키도록 배치된 기준미러;를 구비하고,
상기 제5 및 제6미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고,
상기 기준미러는 상기 진단처리부에 제어되어 상기 제6미러와의 이격거리가 가변될 수 있도록 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 펄스 레이저를 이용한 광섬유 센서 시스템.3. The method of claim 2,
The dispersion compensation scanning unit
An optical circulator coupled to one end of the optical fiber resonator to output light incident through the optical fiber resonator to an adjustment output terminal and to allow light incident through the adjustment output terminal to enter the other end of the optical fiber resonator;
A fifth mirror for reflecting the light emitted through the adjustment output end of the optical circulator in a direction different from the incident path,
A sixth mirror arranged to face the fifth mirror and arranged to reflect light incident from the fifth mirror toward a direction different from the fifth mirror;
And a reference mirror arranged to reflect the light incident from the sixth mirror to the sixth mirror,
A grating of a concave-convex pattern is formed on the surface of the fifth and sixth mirrors so as to compensate for dispersion of light,
Wherein the reference mirror is movably installed to be controlled by the diagnostic processing unit so that a distance between the reference mirror and the sixth mirror can be varied. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 펄스 레이저광을 생성하는 펄스 레이저 생성기에 있어서,
광을 출사하는 펌핑광원과;
상기 펌핑광원으로부터 입사된 광을 증폭시키며 이터븀 또는 어븀이 첨가된 증폭 광섬유과;
상기 펌핑광원에서 공급된 광이 상기 증폭 광섬유를 통해 순환되며 공진될 수 있게 광섬유로 고리형 공진기를 형성하는 광섬유 공진기와;
상기 펌핑광원에서 출사되는 광을 상기 광섬유 공진기로 입사시키는 광입력부와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 상기 광섬유 공진기에서 생성된 펄스광을 메인 출력단을 통해 출력하는 출력 광커플러와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 위상을 동기시키는 위상동기부와;
상기 광섬유 공진기의 양단에 결합되어 입력광의 분산을 보상하여 펄스폭을 협소하게 조정하며 진단처리부에 제어되어 상기 광섬유 공진기의 공진길이를 가변할 수 있도록 된 분산보상 스캐닝부;를 구비하고,
상기 분산보상 스캐닝부는
상기 광섬유 공진기의 일단을 통해 입사된 광을 입사경로와 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제1미러와,
상기 제1미러와 대향되게 배치되어 상기 제1미러로부터 입사된 광을 상기 제1미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제2미러와;
상기 제2미러로부터 입사된 광을 상기 제2미러와는 다른 방향으로 반사시키도록 배치된 제3미러와;
상기 제3미러로부터 입사된 광을 반사시켜 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사되게 배치된 제4미러;를 구비하고,
상기 제1 내지 제4미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고,
상기 제1 및 제2미러를 기준으로 상기 제3 및 제4미러의 수평방향으로 이격거리가 가변되게 형성되어 있고, 상기 제2미러와 상기 제3미러가 상기 제1미러와 상기 제4미러에 대해 수직방향으로 상대 이동가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 생성기.1. A pulse laser generator for generating pulsed laser light,
A pumping light source for emitting light;
An amplification optical fiber for amplifying the light incident from the pumping light source and doped with ytterbium or erbium;
An optical fiber resonator forming an annular resonator with an optical fiber so that light supplied from the pumping light source can be circulated and resonated through the amplifying optical fiber;
A light input unit for allowing light emitted from the pumping light source to enter the optical fiber resonator;
An output optical coupler coupled to the optical fiber resonator and outputting pulse light generated by the optical fiber resonator through a main output terminal;
A phase synchronization unit coupled to the optical fiber resonator to synchronize the phases;
And a dispersion compensating scanning unit coupled to both ends of the optical fiber resonator to compensate dispersion of input light to narrow the pulse width and to control the resonance length of the optical fiber resonator,
The dispersion compensation scanning unit
A first mirror arranged to reflect light incident through one end of the optical fiber resonator in a direction different from the incident path,
A second mirror arranged to face the first mirror and arranged to reflect light incident from the first mirror toward a direction different from the first mirror;
A third mirror arranged to reflect light incident from the second mirror in a direction different from the direction of the second mirror;
And a fourth mirror that reflects the light incident from the third mirror and is arranged to be incident on the other end of the optical fiber resonator,
A grating of a concave-convex pattern is formed on the surface of the first to fourth mirrors so as to compensate for dispersion of light,
Wherein the third mirror and the fourth mirror are formed so that a distance in the horizontal direction of the third and fourth mirrors is variable with respect to the first and second mirrors, So as to be relatively movable in the vertical direction relative to the pulse laser beam. 펄스 레이저광을 생성하는 펄스 레이저 생성기에 있어서,
광을 출사하는 펌핑광원과;
상기 펌핑광원으로부터 입사된 광을 증폭시키며 이터븀 또는 어븀이 첨가된 증폭 광섬유과;
상기 펌핑광원에서 공급된 광이 상기 증폭 광섬유를 통해 순환되며 공진될 수 있게 광섬유로 고리형 공진기를 형성하는 광섬유 공진기와;
상기 펌핑광원에서 출사되는 광을 상기 광섬유 공진기로 입사시키는 광입력부와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 상기 광섬유 공진기에서 생성된 펄스광을 메인 출력단을 통해 출력하는 출력 광커플러와;
상기 광섬유 공진기에 결합되어 위상을 동기시키는 위상동기부와;
상기 광섬유 공진기의 양단에 결합되어 입력광의 분산을 보상하여 펄스폭을 협소하게 조정하며 진단처리부에 제어되어 상기 광섬유 공진기의 공진길이를 가변할 수 있도록 된 분산보상 스캐닝부;를 구비하고,
상기 분산보상 스캐닝부는
상기 광섬유 공진기의 일단과 결합되어 상기 광섬유 공진기를 통해 입사된 광을 조정 출력단으로 출력하고, 상기 조정 출력단을 통해 입사된 광을 상기 광섬유 공진기의 타단으로 입사시킬 수 있도록 된 광써큘레이터와;
상기 광써큘레이터의 상기 조정 출력단을 통해 출사된 광을 입사된 경로와 다른 방향으로 반사시키는 제5미러와,
상기 제5미러와 대향되게 배치되어 상기 제5미러로부터 입사된 광을 상기 제5미러와는 다른 방향을 향해 반사시키도록 배치된 제6미러와;
상기 제6미러로부터 입사된 광을 상기 제6미러로 반사시키도록 배치된 기준미러;를 구비하고,
상기 제5 및 제6미러의 표면에는 광의 분산을 보상하도록 표면에 요철패턴의 그레이팅이 형성되어 있고,
상기 기준미러는 상기 제6미러와의 이격거리가 가변될 수 있도록 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 생성기.1. A pulse laser generator for generating pulsed laser light,
A pumping light source for emitting light;
An amplification optical fiber for amplifying the light incident from the pumping light source and doped with ytterbium or erbium;
An optical fiber resonator forming an annular resonator with an optical fiber so that light supplied from the pumping light source can be circulated and resonated through the amplifying optical fiber;
A light input unit for allowing light emitted from the pumping light source to enter the optical fiber resonator;
An output optical coupler coupled to the optical fiber resonator and outputting pulse light generated by the optical fiber resonator through a main output terminal;
A phase synchronization unit coupled to the optical fiber resonator to synchronize the phases;
And a dispersion compensating scanning unit coupled to both ends of the optical fiber resonator to compensate dispersion of input light to narrow the pulse width and to control the resonance length of the optical fiber resonator,
The dispersion compensation scanning unit
An optical circulator coupled to one end of the optical fiber resonator to output light incident through the optical fiber resonator to an adjustment output terminal and to allow light incident through the adjustment output terminal to enter the other end of the optical fiber resonator;
A fifth mirror for reflecting the light emitted through the adjustment output end of the optical circulator in a direction different from the incident path,
A sixth mirror arranged to face the fifth mirror and arranged to reflect light incident from the fifth mirror toward a direction different from the fifth mirror;
And a reference mirror arranged to reflect the light incident from the sixth mirror to the sixth mirror,
A grating of a concave-convex pattern is formed on the surface of the fifth and sixth mirrors so as to compensate for dispersion of light,
Wherein the reference mirror is movably installed so that a distance between the reference mirror and the sixth mirror can be varied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006324613A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Alnair Labs:Kk Passive mode-locking short pulsed light fiber laser and scanning pulsed laser
JP2010054366A (en) * 2008-08-28 2010-03-11 Fujikura Ltd Optical fiber sensor with optical marking section for identification of optical fiber position, and optical fiber sensor measurement method and optical fiber sensor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11295153A (en) * 1998-04-13 1999-10-29 Fuji Electric Co Ltd Wavelength detecting device
JP2006324613A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Alnair Labs:Kk Passive mode-locking short pulsed light fiber laser and scanning pulsed laser
JP2010054366A (en) * 2008-08-28 2010-03-11 Fujikura Ltd Optical fiber sensor with optical marking section for identification of optical fiber position, and optical fiber sensor measurement method and optical fiber sensor device

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