KR102280299B1 - Brillouin Optical Correlation Domain Analysis System with Injection-Locked Light Source and Analysis Method using Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주입 잠금된 광원을 기반으로 한 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 광학적으로 연결된 복수개의 광원을 포함하며, 세기(amplitude) 변조가 일정 수준 이내로 억제되는 광신호를 출력하는 광원부; 광원부 측과 광학적으로 연결되고, 광원부에서 출력된 광신호를 변조하여 광학적으로 연결된 시험광섬유 측으로 전달하는 광변조부; 및 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 시험광섬유로부터 브릴루앙 산란에 의한 광신호를 검출하는 광검출부;를 포함하므로 브릴루앙 광 상관영역 분석에서 세기 변조와 세기-주파수 위상 지연에 의한 신호 왜곡이 억제되므로, 브릴루앙 광 상관영역 분석시 측정의 정확성이 증대되는 기술이 개시된다.The present invention relates to a Brillouin light correlation region analysis system based on an injection-locked light source and an analysis method using the same. a light source unit for outputting an optical signal suppressed within; an optical modulator that is optically connected to the light source, modulates the optical signal output from the light source and transmits the optical signal to the optically connected test optical fiber; and a photodetector that is optically connected to the test optical fiber and detects an optical signal by Brillouin scattering from the test optical fiber, so that signal distortion caused by intensity modulation and intensity-frequency phase delay in Brillouin optical correlation region analysis is suppressed. , Disclosed is a technique for increasing the accuracy of measurement when analyzing a Brillouin light correlation region.
Description
본 발명은 브릴루앙 광 상관영역 분석시 신호 왜곡의 발생을 억제할 수 있는 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Brillouin optical correlation region analysis system capable of suppressing the occurrence of signal distortion when analyzing the Brillouin optical correlation region, and an analysis method using the same.
분포형 광섬유 센서는 선형의 1차원 구조를 갖는 광섬유에서 모든 부분이 독립적인 센서로 동작하여 위치에 따른 물리량의 분포를 계측하며, 위치 정보를 얻는 방식에 따라 시간영역, 주파수영역, 상관영역으로 구분된다. Distribution type fiber optic sensor measures the distribution of physical quantity according to location by operating as an independent sensor in all parts of the optical fiber having a linear one-dimensional structure, and is divided into time domain, frequency domain and correlation domain according to the method of obtaining location information do.
분포형 브릴루앙 센서는 브릴루앙 주파수의 분포를 측정하는 센서로서 구현하는 방식에 따라 시간영역과 상관영역으로 나누어 진다.The distributed Brillouin sensor is a sensor that measures the distribution of the Brillouin frequency, and is divided into a time domain and a correlation domain according to the implementation method.
브릴루앙 광 상관영역 분석법은 광원의 주파수 변조를 위해 레이저다이오드 구동 전류의 진폭 변조를 이용한다. 레이저다이오드의 구동전류가 변하면, 레이저다이오드 내부의 캐리어 밀도 변화와 온도 변화에 의해 레이저 공진 주파수가 변하게 된다. 레이저다이오드의 전류 변화는 출력 파워 변화를 수반하므로 출력되는 광파에는 주파수 변조와 진폭변조가 함께 발생한다. The Brillouin light correlation domain analysis method uses amplitude modulation of the laser diode driving current to modulate the frequency of the light source. When the driving current of the laser diode is changed, the laser resonant frequency is changed by the change in carrier density and temperature change in the laser diode. Since the current change of the laser diode accompanies the output power change, frequency modulation and amplitude modulation occur together in the output light wave.
레이저다이오드에서 출력되는 광파의 진폭 변조와 주파수 변조 사이에는 레이저다이오드의 종류, 변조주파수, 변조 진폭에 따라 위상 차이가 발생하며, 이를 세기-주파수 위상지연(AM-FM Phase Delay)이라고 한다. 세기-주파수 위상 지연은 브릴루앙 광 상관영역 분석법에서 펌프광과 프로브광의 주파수와 두 빛 세기의 곱에 의해 상관점을 중심으로 각 위치에서 형성되는 비트 스펙트럼의 분포에 비대칭적인 왜곡을 발생시킨다. Between amplitude modulation and frequency modulation of the light wave output from the laser diode, a phase difference occurs depending on the type of laser diode, modulation frequency, and modulation amplitude, and this is called intensity-frequency phase delay (AM-FM Phase Delay). The intensity-frequency phase delay causes asymmetrical distortion in the distribution of the beat spectrum formed at each position with respect to the correlation point by the product of the frequencies of the pump light and the probe light and the two light intensities in the Brillouin light correlation domain analysis method.
브릴루앙 광 상관영역 분석법의 측정 신호는 수학적으로 각 위치의 비트 스펙트럼과 브릴루앙 이득 스펙트럼의 콘볼루션(convolution)을 모두 합한 것이다. 광원의 세기 변화와 그에 따른 세기-주파수 위상 지연이 있는 경우 상관점을 중심으로 비트스펙트럼이 비대칭적으로 왜곡되며, 측정된 브릴루앙 주파수 분포에 오류가 발생하게 된다. The measurement signal of the Brillouin optical correlation domain analysis method is a mathematical sum of the convolutions of the bit spectrum and the Brillouin gain spectrum of each position. When there is a change in the intensity of the light source and a corresponding intensity-frequency phase delay, the bit spectrum is asymmetrically distorted around the correlation point, and an error occurs in the measured Brillouin frequency distribution.
특히 브릴루앙 주파수가 변하는 경계에서 큰 오차가 발생하게 되는데, 이는 브릴루앙 광 상관영역 분석법의 구조적인 오차이기 때문에 평균을 취하거나 다른 디지털 신호 처리 방법을 적용하여도 제거하기가 어려운 측정 오차이다.In particular, a large error occurs at the boundary where the Brillouin frequency changes, which is a structural error of the Brillouin optical correlation domain analysis method, so it is a measurement error that is difficult to remove even by taking an average or applying other digital signal processing methods.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 브릴루앙 산란광 검출 시 신호의 왜곡 발생을 억제할 수 있는 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템 및 이를 이용한 분석방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a Brillouin light correlation region analysis system capable of suppressing signal distortion when detecting Brillouin scattered light, and an analysis method using the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템은, 광학적으로 연결된 복수개의 광원을 포함하며, 세기(amplitude) 변조가 일정 수준 이내로 억제되는 광신호를 출력하는 광원부; 상기 광원부 측과 광학적으로 연결되고, 상기 광원부에서 출력된 광신호를 변조하여 광학적으로 연결된 시험광섬유 측으로 전달하는 광변조부; 상기 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 시험광섬유로부터 브릴루앙 산란에 의한 광신호를 검출하는 광검출부;를 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.The Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a plurality of optically connected light sources, and outputs an optical signal whose amplitude modulation is suppressed within a certain level. light source; an optical modulator that is optically connected to the light source, modulates the optical signal output from the light source and transmits it to the optically connected test optical fiber; It may be characterized by including; a photodetector that is optically connected to the test optical fiber and detects an optical signal by Brillouin scattering from the test optical fiber.
여기서, 상기 광원부에 포함되는 상기 복수개의 광원은 제1광원 및 제2광원이고, 상기 제1광원은 세기와 주파수가 변조된 제1광신호를 출력하고, 상기 제2광원은 상기 제1광원에서 출력된 제1광신호를 주입받아서 상기 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제되는 광신호인 제2광신호를 출력하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the plurality of light sources included in the light source unit are a first light source and a second light source, and the first light source outputs a first light signal of which intensity and frequency are modulated, and the second light source is from the first light source. Another feature may be that a second optical signal, which is an optical signal whose intensity modulation is suppressed within a certain level, is output by receiving the outputted first optical signal.
여기서, 상기 제2광원에서 출력되는 제2광신호의 주파수는 상기 제1광원에서 출력된 제1광신호의 주파수에 따르며, 상기 제2광원에서 출력되는 상기 제2광신호의 세기 변조가 억제되는 수준은 1dB 이내인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the frequency of the second optical signal output from the second light source depends on the frequency of the first optical signal output from the first light source, and intensity modulation of the second optical signal output from the second light source is suppressed. The level may be characterized as being within 1 dB as another feature.
여기서 상기 제2광원에서 출력되는 제2광신호의 변조 주파수에 따른 세기-주파수 위상 지연은 160도(degree) 내지 200도 사이의 범위 내에서 일정 수준으로 유지되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the intensity-frequency phase delay according to the modulation frequency of the second light signal output from the second light source may be maintained at a constant level within a range between 160 degrees and 200 degrees. .
여기서, 상기 제1광원은 마스터 레이저다이오드이고, 상기 제2광원은 슬레이브 레이저다이오드이되, 내부 광고립기(internal isolator)가 제외된 레이저다이오드인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the first light source may be a master laser diode, and the second light source may be a slave laser diode, but may be a laser diode excluding an internal isolator.
여기서, 상기 광원부는 상기 마스터 레이저다이오드에 사인파 형태의 전류 변조를 인가하는 신호발생기; 및 상기 마스터 레이저다이오드 및 상기 슬레이브 레이저다이오드와 광학적으로 연결된 제1광순환기;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다. Here, the light source unit includes a signal generator for applying a sine wave current modulation to the master laser diode; and a first optical circulator optically connected to the master laser diode and the slave laser diode.
상기 광변조부는, 상기 광원부의 상기 제2광원 측에서 출력된 제2광신호를 전달받아서 프로브광과 펌프광으로 나누어 분배하는 광분배기; 상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 프로브광을 전달받아서 측대역신호를 포함하는 광신호로 변조하는 단일측파변조기; 상기 단일측파변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 단일측파변조기에서 전달되는 상기 프로브광을 전달받아서 편광시키는 편광스위치; 상기 편광스위치와 광학적으로 연결되고, 상기 펌프광이 상기 시험광섬유에서 상기 단일측파변조기 측으로 진행되는 것을 억제하는 광고립기; 상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 펌프광을 전달받아서 변조하는 위상변조기 및 상기 위상변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 위상변조기로부터 전달되는 상기 펌프광을 증폭하는 광증폭기; 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.The light modulator may include: a light splitter that receives the second light signal output from the second light source side of the light source unit and divides it into probe light and pump light; a single side wave modulator optically connected to the optical splitter, receiving the probe light from the optical splitter, and modulating it into an optical signal including a sideband signal; a polarization switch optically connected to the single side wave modulator to receive and polarize the probe light transmitted from the single side wave modulator; an advertising filter optically connected to the polarization switch and configured to suppress the pump light from proceeding from the test optical fiber toward the single side wave modulator; a phase modulator optically connected to the optical splitter and modulating by receiving the pump light from the optical splitter, and an optical amplifier optically connected to the phase modulator and amplifying the pump light transmitted from the phase modulator; It may be characterized as another feature to include.
여기서, 상기 광검출부는, 상기 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광을 분기하는 제2광순환기; 상기 제2광순환기에서 분기된 상기 브릴루앙 산란광을 수신하고 전기적 신호로 변환하는 광검출기; 상기 광검출기와 전기적으로 연결되고, 상기 광검출기에서 변환된 전기신호를 수신하여 소정의 위상잠금신호에 따라 단속적으로 검출하는 락인증폭기;를 포함하는 것또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the photodetector may include: a second optical circulator optically connected to the test optical fiber and branching Brillouin scattered light generated from the test optical fiber; a photodetector for receiving the Brillouin scattered light branched from the second optical cycler and converting it into an electrical signal; Another feature may include a lock amplifier electrically connected to the photodetector, receiving the electrical signal converted by the photodetector, and intermittently detecting it according to a predetermined phase lock signal.
여기서, 상기 광검출부는, 상기 락인증폭기로부터 수신된 전기신호를 브릴루앙 이득 스펙트럼의 형태로 변환하는 데이터수집기;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the photodetector may further include a data collector that converts the electrical signal received from the lock amplifier into the form of a Brillouin gain spectrum.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법은, 복수개의 광원을 포함하는 광원부로부터 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제된 광신호가 출력되는 출력단계; 상기 출력단계에서 출력된 상기 광신호를 광변조부가 전달받아서 변조하고 시험광섬유측으로 전달하는 변조단계; 및 상기 변조단계에서 전달된 광신호가 상기 시험광섬유에서 발생되는 브릴루앙 광 산란을 검출하는 검출단계;를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.The analysis method using the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is an output step in which an optical signal whose intensity modulation is suppressed within a certain level is output from a light source unit including a plurality of light sources ; a modulation step of receiving and modulating the optical signal output from the output step, modulating the optical signal, and transmitting the optical signal to the test optical fiber; and a detection step of detecting Brillouin light scattering generated in the test optical fiber by the optical signal transmitted in the modulation step.
여기서, 상기 출력단계에서,상기 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제되어 출력되는 광신호는 제2광신호이고, 상기 출력단계는, 상기 광원부의 상기 복수개의 광원에 포함되는 마스터 레이저다이오드로부터 세기와 주파수가 변조된 제1광신호가 출력되는 제1광신호출력단계; 및 상기 제1광신호출력단계에서 출력된 상기 제1광신호가 상기 광원부의 상기 복수개의 광원에 포함되는 슬레이브 레이저다이오드로 주입되고, 상기 슬레이브 레이저다이오드로부터 세기 변조가 1dB 이내의 수준으로 억제되는 상기 제2광신호가 출력되는 제2광신호출력단계;를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, in the output step, the optical signal output by suppressing the intensity modulation within a certain level is a second optical signal, and in the output step, the intensity and frequency are obtained from the master laser diode included in the plurality of light sources of the light source unit. a first optical signal output step of outputting a modulated first optical signal; and the first optical signal output in the first optical signal output step is injected into a slave laser diode included in the plurality of light sources of the light source unit, and intensity modulation from the slave laser diode is suppressed to a level within 1 dB. A second optical signal output step of outputting two optical signals may be included as another feature.
본 발명에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템 및 이를 이용한 분석방법에 따르면, 브릴루앙 광 상관영역 분석에서 세기 변조와 세기-주파수 위상 지연에 의한 신호 왜곡 즉, 비트스펙트럼이 비대칭적으로 왜곡되는 현상이 억제되므로 측정된 브릴루앙 주파수 분포의 오류 발생이 억제된다. 따라서 브릴루앙 광 상관영역 분석시 측정의 정확성이 향상되는 효과가 있다. According to the Brillouin optical correlation domain analysis system and the analysis method using the same according to the present invention, signal distortion caused by intensity modulation and intensity-frequency phase delay, that is, a phenomenon in which the bit spectrum is asymmetrically distorted in the Brillouin optical correlation domain analysis Since it is suppressed, the occurrence of errors in the measured Brillouin frequency distribution is suppressed. Therefore, there is an effect of improving the measurement accuracy when analyzing the Brillouin light correlation region.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서 광원부에서 출력되는 광신호의 세기 변조특성을 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서 광원부에서 출력되는 광신호의 변조 주파수에 따른 세기-주파수 위상 지연을 측정한 것을 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 종래의 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템으로 측정한 결과를 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용하여 측정한 결과를 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph schematically illustrating intensity modulation characteristics of an optical signal output from a light source unit in a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph schematically illustrating a measurement of intensity-frequency phase delay according to a modulation frequency of an optical signal output from a light source in the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart schematically illustrating an analysis method using a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph schematically showing the results measured by the conventional Brillouin optical correlation region analysis system.
6 is a graph schematically illustrating a result of measurement using the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred embodiment will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood in more detail.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템은 광원부(100), 광변조부(200) 및 광검출부(300)을 포함한다. 그리고 시험광섬유는 광경로상에서의 브릴루앙 산란을 이용하여 물리량의 변화를 측정하고자 하는 위치에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention includes a
광원부(100)는 광학적으로 연결된 복수개의 광원을 포함하며, 세기(amplitude) 변조가 일정 수준 이내로 억제되는 레이저광신호(이하 간략히 광신호 라고 함)를 출력한다. The
이러한 광원부(100)는 제1광원(120) 및 제2광원(130)을 포함하며, 신호발생기(110)와 제1광순환기(140)를 포함할 수 있다.The
제1광원(120)은 세기와 주파수가 변조된 제1광신호를 출력한다. 그리고, 제2광원(130)은 제1광원(120)에서 출력된 제1광신호를 주입받아서 세기 변조가 일정수준 이내로 억제되는 광신호인 제2광신호를 출력한다.The
제1광원(120)과 제2광원(130)은 레이저다이오드인 것이 바람직하며, 제1광원(120)에서 출력된 광이 제2광원(130)으로 주입된다. 따라서, 제1광원(120)은 마스터 레이저다이오드이고, 제2광원(130)은 슬레이브 레이저다이오드라고 할 수 있다. Preferably, the
신호발생기(110)는 제1광원(120)인 마스터 레이저다이오드에서 광신호를 출력하도록 사인파 형태의 전류 변조를 제1광원(120)에 인가한다. 신호발생기(110)를 이용하여 제1광원인 마스터 레이저다이오드(120)로 공급 전류를 변조함으로써, 소정의 변조 주파수를 갖는 정현파 형태로 변조되며, 주파수 변조의 폭이 인 제1광신호를 얻을 수 있게 된다.The
신호발생기(110)로부터 사인파 형태의 전류 변조를 인가받은 제1광원(120)은 사인파 형태의 주파수 변조를 갖는 제1광신호를 출력한다. The
제1광원(120)은 신호발생기(110)로부터 사인파 형태의 전류 변조를 인가받으면 세기(Amplitude)와 주파수가 변조된 광신호를 출력한다. 그리고, 제1광원(120)에서 출력된 제1광신호는 제2광원(130)에 주입(injection)된다.When the
제2광원(130)은 제1광원(120)에서 출력된 제1광신호를 주입받고 제2광신호를 출력한다. 제2광원(130)에서 출력된 제2광신호는 광학적으로 연결된 광변조부(200) 측으로 전달된다. 이러한 제2광원(130)은 슬레이브 레이저다이오드이며, 큰 주입파워(injection power)를 허용하기 위하여 내부 광고립기(internal isolator)가 제외된 레이저다이오드인 것이 바람직하다.The
이와 같이, 제1광원인 마스터 레이저다이오드에서 세기와 주파수가 변조되어 출력되는 광신호를 제2광원 즉, 광고립기가 없는 슬레이브 레이저다이오드에 주입시켜서 슬레이브 레이저다이오드로부터 레이저 광을 출력시키는 것을 주입 잠금 방식 이라고 명명할 수 있다, 이러한 주입 잠금 방식이 적용된 광원을 주입 잠금된 광원 이라고 할 수 있다. As described above, the injection lock method is to inject an optical signal output by modulating intensity and frequency from the master laser diode, which is the first light source, into the second light source, that is, a slave laser diode without an ad particle, and output laser light from the slave laser diode. A light source to which this injection locking method is applied can be called an injection-locked light source.
제1광순환기(140)는 제1광원(120) 및 제2광원(130)과 광학적으로 연결되어 있다. 제2광원(130)에서 출력되는 제2광신호는 제1광순환기(140)를 경유하여 광변조부(200)로 전달된다. The
여기서 도 2와 도 3을 더 참조한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서 광원부의 제2광원에서 출력되는 광신호의 세기 변조특성을 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서 광원부에서 출력되는 광신호의 변조 주파수에 따른 세기-주파수 위상 지연을 측정한 것을 개략적으로 나타낸 그래프이다.Further reference is made here to FIGS. 2 and 3 . 2 is a graph schematically illustrating intensity modulation characteristics of an optical signal output from a second light source of a light source unit in a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a Brillouin light correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention. It is a graph schematically showing the measurement of the intensity-frequency phase delay according to the modulation frequency of the optical signal output from the light source in the Rouen optical correlation region analysis system.
제2광원(130)에서 출력되는 제2광신호의 주파수는 제1광원(120)에서 출력된 제1광신호의 주파수에 따르며, 도 2에서 참조되는 바와 같이, 제2광원(130)인 슬레이브 레이저다이오드에서 출력되는 제2광신호의 세기 변조가 억제되는 수준은 1dB 이내인 것이 바람직하다.The frequency of the second light signal output from the
또한, 도 3에서 참조되는 바와 같이, 제2광원(130)인 슬레이브 레이저다이오드에서 출력되는 제2광신호의 변조 주파수에 따른 세기-주파수 위상 지연은 160도(degree) 내지 200도 사이의 범위 내에서 일정 수준으로 유지되는 것이 바람직하다. In addition, as shown in FIG. 3 , the intensity-frequency phase delay according to the modulation frequency of the second optical signal output from the slave laser diode, which is the second
광변조부(200)는 광원부(100) 측과 광학적으로 연결되고, 광원부(100)의 제2광원에서 출력된 제2광신호를 변조하여 시험광섬유 측으로 프로브광과 펌프광을 전달한다. The
이러한 광변조부(200)는 광분배기(205), 단일측파변조기(210), 편광스위치(220), 광고립기(230), 위상변조기(260) 및 광증폭기(270)를 포함한다. The
광분배기(205)는 제2광원(130)에서 출력되어 광순환기(140)을 경유하여 전달되는 제2광신호를 프로브광과 펌프광으로 나누어 분배한다. 광원부(100)에서 출력된 광을 대략 50:50의 비율로 펌프광 및 프로브광으로 나누어 분배한다. The
프로브광은 광분배기(205)로부터 광변조부(200)의 단일측파변조기(210)로 전달되고, 펌프광은 광분배기(205)로부터 위상변조기(260)로 전달된다. The probe light is transmitted from the
시험광섬유는 광경로상에서 브릴루앙 산란을 이용하여 물리량의 변화를 측정하고자 하는 위치에 배치될 수 있다.The test optical fiber may be disposed at a position to measure a change in a physical quantity using Brillouin scattering on the optical path.
단일측파변조기(single band modulator)(210)는 광분배기(205)와 광학적으로 연결되어 있다. 그리고 광분배기(205)로부터 프로브광을 전달받아서 측대역(side band)신호를 포함하는 광신호로 변조하여 출력한다. A
단일측파변조기(210)는 상향 천이된 변조 주파수 및 하향 천이된 변조 주파수 중 하향 천이된 변조 주파수를 출력할 수 있다. The single-
따라서, 주파수에 대해 오프셋 주파수 만큼 하향 천이된 주파수를 갖는 프로브광신호가 출력될 수 있다. Accordingly, a probe light signal having a frequency shifted down by the offset frequency with respect to the frequency may be output.
또는 상향 천이된 변조 주파수 및 하향 천이된 변조 주파수 중 상향 천이된 변조 주파수를 프로브광신호로서 출력할 수도 있다.Alternatively, an up-shifted modulation frequency among the up-shifted modulation frequency and the down-shifted modulation frequency may be output as a probe light signal.
편광스위치(220)는 단일측파변조기(210)와 광학적으로 연결되어 있다. 그리고, 단일측파변조기(210)에서 전달되는 프로브광을 전달받아서 편광시킨다.The
예컨대, 편광스위치(220)는 프로브광신호의 편광을 한번은 0도, 다른 한번은 90도로 번갈아 회전시킬 수 있다. 또는 다른 실시 예에서 편광스위치(220)는 프로브광신호의 편광을 이와 상이한 다른 각도로 주기적으로 변경할 수도 있다. For example, the
펌프광신호와 프로브광신호의 편광이 일치할 때 유도 브릴루앙 산란 증폭이 일어나나, 펌프광신호 및/또는 프로브광신호의 편광은 시간 또는 공간에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 편광스위치를 이용하여 프로브광신호의 편광을 변화시켜가면서 측정을 수행하고, 측정된 값의 평균값을 이용함으로써 편광 문제를 해결할 수 있다. Induced Brillouin scattering amplification occurs when the polarizations of the pump light signal and the probe light signal match, but the polarizations of the pump light signal and/or the probe light signal may change with time or space. Therefore, the polarization problem can be solved by performing the measurement while changing the polarization of the probe light signal using the polarization switch and using the average value of the measured values.
광고립기(230)는 편광스위치와 광학적으로 연결된다. 그리고 펌프광이 시험광섬유에서 단일측파변조기(210) 측으로 진행되는 것을 억제한다. The
그리고, 광변조부(200)는 지연광섬유를 더 포함할 수도 있다. 일반적인 브릴루앙 광 상관영역 분석법에서, 상관점들은 변조 주파수를 바꾸어 위치를 조절할 수 있다. 하지만, 전체 광경로를 구성하는 광섬유의 정중앙에서는 변조주파수를 변경하여도 브릴루앙 이득 피크의 위치가 변하지 않으며, 광섬유의 정중앙을 기준으로 피크의 위치가 멀리 떨어질수록 변조주파수에 따라 피크의 위치 조절이 용이한 특징이 있다. 따라서, 지연광섬유가 없는 경우에는 상관점의 위치조절이 불가능한 피크가 시험광섬유의 중앙에 위치하게 된다. In addition, the
따라서, 이와 같은 이유로 인하여 지연광섬유를 사용할 수 있다. 지연광섬유의 길이를 적절하게 조절함으로써 전체 광경로 중앙에서 멀리 떨어진 브릴루앙 이득 피크 중 어느 하나가 시험광섬유상에 위치하도록 할 수 있다. Therefore, for this reason, a delayed optical fiber can be used. By properly adjusting the length of the delay fiber, any one of the Brillouin gain peaks far from the center of the entire optical path can be located on the test fiber.
지연광섬유는 광고립기(230)를 통해 시험광섬유에 광학적으로 연결되며, 시험광섬유를 통과한 펌프광신호는 광고립기(230)에 의해 차단되어 지연광섬유로 입력되지 않으므로, 시험광섬유에서만 브릴루앙 산란광이 발생될 수 있다. The delayed optical fiber is optically connected to the test optical fiber through the
지연광섬유는 시험광섬유와 동일한 재질로 이루어질 수도 있다.The delay optical fiber may be made of the same material as the test optical fiber.
위상변조기(260)는 광분배기(205)와 광학적으로 연결되어 있으며, 광분배기(205)로부터 펌프광을 전달받는다. 위상변조기(260)에 의해 변조된 광신호는 입출력 전후의 주파수가 동일하며, 펌프광의 주파수는 앞서 언급한 슬레이브 레이저다이오드(130)에서 출력된 제2광신호의 주파수이다. The
광증폭기(270)는 위상변조기(260)와 광학적으로 연결되어 있다. 그리고, 위상변조기(260)로부터 전달되는 펌프광을 증폭한다. 광증폭기(270)는 유도 브릴루앙 산란효과를 발생시키기 위하여 펌프신호의 세기를 증폭시켜서 브릴루앙 임계치 이상으로 만드는 역할을 한다. The
광검출부(300)는 시험광섬유와 광학적으로 연결되어 있으며, 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광, 즉, 유도 브릴루앙 산란으로 인한 프로브 광신호의 증폭된 신호를 검출한다. The
이러한 광검출부(300)는 광검출기(310) 및 락인증폭기(320)를 포함하며, 광순환기(305)와 데이터수집부(350)를 더 포함한다.The
제2광순환기(305)는 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광을 분기한다. The second
광검출기(310)은 제2광순환기(305)에서 분기된 브릴루앙 산란광을 수신하고 전기적 신호로 변환한다. 이러한 광검출기(310)로서 포토다이오드가 이용될 수 있다.The
락인증폭기(320)는 광검출기와 전기적으로 연결되고, 광검출기(310)에서 변환된 전기신호를 수신하여 소정의 위상잠금신호에 따라 단속적으로 검출한다. 이러한 락인증폭기(320)는 교류신호채널, 믹서, 직류증폭기 및 저역통과 필터 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
데이터수집부(Data Acquisition;DAQ)(350)는 락인증폭(320)기에서 출력된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 브릴루앙 이득 스펙트럼의 형태로 변환하여 시험광섬유의 물리적인 변화를 측정할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시 예에서는 다른 상이한 하나 이상의 데이터처리수단을 이용하여 신호처리 및 분석을 수행할 수도 있다.The data acquisition unit (Data Acquisition; DAQ) 350 receives the signal output from the
이상에서 설명한 바와 같은 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용하여 브릴루앙 광 상관영역 분석시 세기 변조와 세기-주파수 위상 지연에 의한 신호 왜곡이 억제되어 측정의 정확성을 확보할 수 있게 된다.When the Brillouin optical correlation domain is analyzed using the Brillouin optical correlation domain analysis system as described above, signal distortion due to intensity modulation and intensity-frequency phase delay is suppressed, thereby ensuring measurement accuracy.
다음으로 도 4를 더 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법에 대하여 설명하기로 한다. Next, an analysis method using the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention will be described with further reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart schematically illustrating an analysis method using a Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법은 출력단계(S110), 변조단계(S120) 및 검출단계(S130)을 포함한다.Referring to FIG. 4 , the analysis method using the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention includes an output step (S110), a modulation step (S120), and a detection step (S130).
<< S110 >><< S110 >>
출력단계(S110)는, 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서 복수개의 광원을 포함하는 광원부(100)로부터 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제된 광신호가 출력되는 단계이다.The output step ( S110 ) is a step of outputting an optical signal whose intensity modulation is suppressed within a predetermined level from the
여기서, 복수개의 광원으로서 제1광원(120) 및 제2광원(130)을 포함한다. 그리고, 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제되어 출력되는 광신호는 앞서 설명한 바와 같이 제2광원(130)인 슬레이브 레이저다이오드(130)에서 출력되는 제2광신호이다. Here, the plurality of light sources includes a first
이러한 출력단계(S110)는 제1광신호출력단계(S111) 및 제2광신호출력단계(S113)를 포함한다. This output step (S110) includes a first optical signal output step (S111) and a second optical signal output step (S113).
<< S111 >> << S111 >>
제1광신호출력단계(S111)는 광원부(100)의 복수개의 광원에 포함되는 제1광원인 마스터 레이저다이오드(120)로부터 세기와 주파수가 변조된 제1광신호가 출력되는 단계이다. The first optical signal output step S111 is a step of outputting a first optical signal whose intensity and frequency are modulated from the
신호발생기(110)로부터 제1광원인 마스터 레이저다이오드(120)로 전류 변조가 인가된다. 전류 변조가 인가된 마스터레이저다이오드(120)으로부터 출력된 제1광신호는 제2광원인 슬레이브 레이저다이오드(130)으로 주입된다.Current modulation is applied from the
<< S113 >> << S113 >>
다음으로 제2광신호출력단계(S113)에서는 제1광신호출력단계(S111)에서 출력된 제1광신호가 광원부(100)의 복수개의 광원에 포함되는 제2광원인 슬레이브 레이저다이오드(130)로 주입된다. 그리고, 슬레이브 레이저다이오드(130)로부터 세기 변조가 1dB 이내의 수준으로 억제되는 제2광신호가 출력된다. ,Next, in the second optical signal output step S113 , the first optical signal output in the first optical signal output step S111 is sent to the
슬레이브 레이저다이오드(130)에서 출력된 제2광신호는 광순환기(140)를 경유하여 광변조부(200)의 광분배기(205)로 전달된다.The second optical signal output from the
<< S120 >> << S120 >>
변조단계(S120)는 출력단계(S110)에서 출력된 광신호 즉, 슬레이브 레이저다이오드(130)에서 출력된 제2광신호를 광변조부(200)가 전달받아서 변조하고 시험광섬유 측으로 전달하는 단계이다.The modulation step (S120) is a step in which the
슬레이브 레이저다이오드(130)에서 출력된 제2광신호가 광분배기(205)로 입력되면, 광분배기(205)에서는 펌프광과 프로브광으로 나누어 분배한다. When the second optical signal output from the
광분배기(205)에서 분배되어 나오는 프로브광은 광변조부(200)의 단일측파변조기(210)로 전달되고, 펌프광은 광분배기(205)로부터 위상변조기(260)로 전달된다. The probe light distributed from the
광분배기(205)로부터 프로브광을 단일측파변조기(210)이 입력받아서 측대역(side band)신호를 포함하는 광신호로 변조하여 출력한다. The single
단일측파변조기(210)에서 변조되어 출력되는 프로브광신호는 편광스위치(220)로 전달된다. 편광스위치(220)는 입력받은 프로브광신호를 편광시킨다. The probe light signal modulated and output from the single
편광스위치(220)는, 예를 들어, 프로브광신호의 편광을 한번은 0도, 다른 한번은 90도로 번갈아 회전시킬 수 있다. 또는 프로브광신호의 편광을 이와 상이한 다른 각도로 주기적으로 변경할 수도 있다. The
편광스위치(220)에서 편광된 프로브광신호는 지연광섬유를 통해 시험광섬유의 일측단으로 진행된다. The probe optical signal polarized by the
그리고, 광분배기(205)에서 분배된 펌프광은 위상변조기(260)으로 입력된다. Then, the pump light distributed from the
위상변조기(260)으로 입력된 펌프광은 변조되어 광증폭기(270)으로 전달된다. 펌프광을 입력받은 광증폭기(270)는 유도 브릴루앙 산란효과를 발생시킬 수 있도록 하기 위하여 펌프신호의 세기를 증폭시켜서 브릴루앙 임계치 이상으로 만든다.The pump light input to the
광증폭기(270)에서 증폭된 펌프광은 시험광섬유의 타측단으로 입력된다.The pump light amplified by the
따라서, 시험광섬유의 일측단으로 프로브광이 입력되고, 시험광섬유 타측단으로 펌프광이 입력되어 유도 브릴루앙 산란이 발생된다.Accordingly, the probe light is input to one end of the test optical fiber and the pump light is input to the other end of the test optical fiber, thereby generating induced Brillouin scattering.
<< S130 >> << S130 >>
검출단계(S130)는 시험광섬유에서 발생되는 브릴루앙 광 산란을 검출하는 단계이다. 즉, 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광, 즉, 유도 브릴루앙 산란으로 인한 프로브 광신호의 증폭된 신호를 검출한다는 것이다.The detection step S130 is a step of detecting Brillouin light scattering generated from the test optical fiber. That is, Brillouin scattered light generated from the test optical fiber, that is, the amplified signal of the probe optical signal due to induced Brillouin scattering is detected.
제2광순환기(305)는 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광을 분기한다. The second
그리고, 제2광순환기(305)에서 분기된 브릴루앙 산란광을 광검출기(310)가 수신하고 전기적 신호로 변환한다. 이러한 광검출기(310)로서 포토다이오드가 이용될 수 있다.Then, the
광검출기(310)에서 변환된 전기신호를 락인증폭기(320)가 수신하여 소정의 위상잠금신호에 따라 단속적으로 검출한다. The
그리고, 데이터수집부(Data Acquisition;DAQ)(350)는 락인증폭(320)기에서 출력된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 브릴루앙 이득 스펙트럼의 형태로 변환하여 시험광섬유의 물리적인 변화를 측정할 수 있다. Then, the data acquisition unit (Data Acquisition; DAQ) 350 receives the signal output from the
도 5는 종래의 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템으로 측정한 결과를 개략적으로 나타낸 그래프도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용하여 측정한 결과를 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.FIG. 5 is a graph schematically showing the results measured by the conventional Brillouin optical correlation region analysis system, and FIG. 6 is a schematic diagram showing the results measured using the Brillouin optical correlation region analysis system according to an embodiment of the present invention. It is a graph diagram shown.
도 5에서 참조되는 바와 같이, 주입-잠금 광원이 적용되지 않은 종래의 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서의 측정 결과를 보면 브릴루앙 주파수 변화의 실제 값(B)과 측정된 값(A) 사이에 차이가 크게 나타나고 있지만, 도 6에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 주입-잠금 광원이 적용된 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서의 측정 결과를 보면 브릴루앙 주파수 변화의 실제값(B)과 측정된 값(A) 사이에 차이가 미미하다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 주입-잠금 광원이 적용된 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에서는 신호 왜곡의 발생이 억제됨 알 수 있다.As shown in FIG. 5 , looking at the measurement results in the conventional Brillouin optical correlation region analysis system to which no injection-locked light source is applied, the difference between the actual value (B) and the measured value (A) of the Brillouin frequency change is shown. Although there is a large difference, as shown in FIG. 6 , when looking at the measurement results in the Brillouin optical correlation region analysis system to which the injection-locked light source according to the embodiment of the present invention is applied, the actual value (B) of the Brillouin frequency change and The difference between the measured values (A) is insignificant. As described above, it can be seen that the occurrence of signal distortion is suppressed in the Brillouin optical correlation region analysis system to which the injection-locked light source is applied according to the embodiment of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템에 따르면, 전류 변조가 인가된 마스터 레이저다이오드로부터 세기와 주파수가 변조된 광신호가 출력된다. 마스터 레이저다이오드로부터 출력된 광신호를 광고립기가 없는 슬레이브 레이저다이오드로 주입시키고 슬레이브 레이저다이오드로부터 출력되는 광신호를 브릴루앙 광 상관영역 분석을 위한 광원으로 이용한다. 슬레이브 레이저다이오드로부터 출력되는 광신호의 주파수는 마스터 레이저다이오드로부터 주입받는 광신호의 주파수에 따르지만, 세기의 변화는 억제된다. As described above, according to the Brillouin optical correlation region analysis system according to the present invention, an optical signal whose intensity and frequency are modulated is output from the master laser diode to which current modulation is applied. The optical signal output from the master laser diode is injected into the slave laser diode without an ad particle, and the optical signal output from the slave laser diode is used as a light source for Brillouin optical correlation region analysis. The frequency of the optical signal output from the slave laser diode depends on the frequency of the optical signal injected from the master laser diode, but the change in intensity is suppressed.
슬레이브 레이저다이오드에서 출력된 광신호는 마스터 레이저다이오드로부터 출력되는 광과 동일한 주파수 변화를 갖지만 세기의 변화가 10% 미만의 수준으로 억제된다. 또한 브릴루앙 광 상관영역 분석시 세기-주파수 위상 지연이 신호 왜곡이 최소화되는 180도 부근에서 유지된다. The optical signal output from the slave laser diode has the same frequency change as the light output from the master laser diode, but the change in intensity is suppressed to a level of less than 10%. In addition, when analyzing the Brillouin optical correlation region, the intensity-frequency phase delay is maintained around 180 degrees where signal distortion is minimized.
이와 같이 본 발명에 따른 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템 및 이를 이용한 분석방법에 따르면, 브릴루앙 광 상관영역 분석에서 세기 변조와 세기-주파수 위상 지연에 의한 신호 왜곡 즉, 비트스펙트럼이 비대칭적으로 왜곡되는 현상이 억제되므로 측정된 브릴루앙 주파수 분포의 오류 발생이 억제된다. 따라서, 브릴루앙 광 상관영역 분석시 측정의 정확성이 증대되는 장점이 있다. As described above, according to the Brillouin optical correlation domain analysis system and the analysis method using the same according to the present invention, signal distortion due to intensity modulation and intensity-frequency phase delay in the Brillouin optical correlation domain analysis, that is, the bit spectrum is asymmetrically distorted. Since the phenomenon is suppressed, the occurrence of errors in the measured Brillouin frequency distribution is suppressed. Accordingly, there is an advantage in that the measurement accuracy is increased when analyzing the Brillouin light correlation region.
또한, 락인증폭기를 이용한 측정 신호 처리과정에서 기준신호의 주파수를 레이저다이오드 변조 주파수에 따라 제어할 필요가 없으므로 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템이 단순화된다는 장점도 있다.In addition, since there is no need to control the frequency of the reference signal according to the laser diode modulation frequency in the measurement signal processing process using the lock amplifier, the Brillouin optical correlation domain analysis system is simplified.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings, but since the above-described embodiments have only been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, the present invention It should not be construed as being limited only to the embodiments, and the scope of the present invention should be understood as the following claims and their equivalents.
10 : 브릴루앙 광 상관영역 분석시스템
100 : 광원부
110 : 신호발생기 120 : 제1광원(마스터 레이저다이오드)
140 : 광순환기 130 : 제2광원(슬레이브 레이저다이오드)
200 : 광변조부
205 : 광분배기 210 : 변조기
220 : 편광스위치 230 : 광고립기
260 : 위상변조기 270 : 광증폭기
300 : 광검출부
305 : 광순환기 310 : 광검출기
320 : 락인 증폭기 350 : 데이터수집기10: Brillouin optical correlation region analysis system
100: light source unit
110: signal generator 120: first light source (master laser diode)
140: optical cycler 130: second light source (slave laser diode)
200: light modulator
205: optical splitter 210: modulator
220: polarization switch 230: advertising granularity
260: phase modulator 270: optical amplifier
300: photodetector
305: photocirculator 310: photodetector
320: lock-in amplifier 350: data collector
Claims (7)
상기 광원부 측과 광학적으로 연결되고, 상기 광원부에서 출력된 광신호를 변조하여 광학적으로 연결된 시험광섬유 측으로 전달하는 광변조부;
상기 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 시험광섬유로부터 브릴루앙 산란에 의한 광신호를 검출하는 광검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 광원부는, 사인파 형태의 전류 변조를 인가하는 신호발생기를 포함하여 구성되고,
상기 광변조부는,
상기 광원부측에서 출력된 광신호를 전달받아서 프로브광과 펌프광으로 나누어 분배하는 광분배기와,
상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 프로브광을 전달받아서 측대역신호를 포함하는 광신호로 변조하는 단일측파변조기와,
상기 단일측파변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 단일측파변조기에서 전달되는 상기 프로브광을 전달받아서 편광시키는 편광스위치와,
상기 편광스위치와 광학적으로 연결되고, 상기 펌프광이 상기 시험광섬유에서 상기 단일측파변조기 측으로 진행되는 것을 억제하는 광고립기와,
상기 편광스위치에서 편광된 프로브광신호를 상기 광고립기를 통해 시험광섬유에 광학적으로 연결시키는 지연광섬유를 포함하며,
상기 광원부에 포함되는 상기 복수개의 광원은 제1광원 및 제2광원이고,
상기 제1광원은 세기와 주파수가 변조된 제1광신호를 출력하고,
상기 제2광원은 상기 제1광원에서 출력된 상기 제1광신호를 주입받아서 상기 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제되는 광신호인 제2광신호를 출력하며,
상기 제2광원에서 출력되는 제2광신호의 주파수는 상기 제1광원에서 출력된 제1광신호의 주파수에 따르며,
상기 제2광원에서 출력되는 상기 제2광신호의 세기 변조가 억제되는 수준은 1dB 이내인 것을 특징으로하고,
상기 광변조부는,
상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 펌프광을 전달받아서 변조하는 위상변조기; 및
상기 위상변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 위상변조기로부터 전달되는 상기 펌프광을 증폭하는 광증폭기를 더 포함하고,
상기 위상변조기에 의해 변조된 광신호는 입출력 전후의 주파수가 동일하되, 상기 펌프광의 주파수는 상기 제2광신호의 주파수인 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.a light source unit including a plurality of optically connected light sources and outputting an optical signal in which amplitude modulation is suppressed within a predetermined level;
an optical modulator that is optically connected to the light source, modulates the optical signal output from the light source and transmits it to the optically connected test optical fiber;
A photodetector that is optically connected to the test optical fiber and detects an optical signal by Brillouin scattering from the test optical fiber;
The light source unit is configured to include a signal generator for applying a sine wave type current modulation,
The light modulator,
a light splitter that receives the optical signal output from the light source and divides it into probe light and pump light;
a single side wave modulator optically connected to the optical splitter, receiving the probe light from the optical splitter, and modulating it into an optical signal including a sideband signal;
a polarization switch optically connected to the single side wave modulator to receive and polarize the probe light transmitted from the single side wave modulator;
an advertising particle device optically connected to the polarization switch and suppressing the pump light from proceeding from the test optical fiber toward the single side wave modulator;
and a delay optical fiber that optically connects the probe optical signal polarized in the polarization switch to the test optical fiber through the optical particle device,
The plurality of light sources included in the light source unit are a first light source and a second light source,
The first light source outputs a first light signal whose intensity and frequency are modulated,
The second light source receives the first optical signal output from the first light source and outputs a second optical signal that is an optical signal in which the intensity modulation is suppressed within a certain level,
The frequency of the second optical signal output from the second light source depends on the frequency of the first optical signal output from the first light source,
The level at which the intensity modulation of the second light signal output from the second light source is suppressed is within 1 dB,
The light modulator,
a phase modulator optically connected to the light splitter and modulated by receiving the pump light from the light splitter; and
Further comprising an optical amplifier optically connected to the phase modulator and amplifying the pump light transmitted from the phase modulator,
The optical signal modulated by the phase modulator has the same frequency before and after input and output, characterized in that the frequency of the pump light is the frequency of the second optical signal,
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 제2광원에서 출력되는 제2광신호의 변조 주파수에 따른 세기-주파수 위상 지연은 160도(degree) 내지 200도 사이의 범위 내에서 일정 수준으로 유지되는 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.The method of claim 1,
The intensity-frequency phase delay according to the modulation frequency of the second light signal output from the second light source is maintained at a constant level within a range between 160 degrees and 200 degrees,
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 제1광원은 마스터 레이저다이오드이고,
상기 제2광원은 슬레이브 레이저다이오드이되, 내부 광고립기(internal isolator)가 제외된 레이저다이오드인 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.3. The method of claim 2,
The first light source is a master laser diode,
The second light source is a slave laser diode, characterized in that it is a laser diode excluding an internal isolator,
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 신호발생기는,
상기 마스터 레이저다이오드에 사인파 형태의 전류 변조를 인가하고,
상기 광원부는,
상기 마스터 레이저다이오드 및 상기 슬레이브 레이저다이오드와 광학적으로 연결된 제1광순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.4. The method of claim 3,
The signal generator is
Applying a sinusoidal current modulation to the master laser diode,
The light source unit,
Characterized in that it further comprises a first optical circulator optically connected to the master laser diode and the slave laser diode,
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 광검출부는,
상기 시험광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 시험광섬유에서 발생된 브릴루앙 산란광을 분기하는 제2광순환기;
상기 제2광순환기에서 분기된 상기 브릴루앙 산란광을 수신하고 전기적 신호로 변환하는 광검출기;
상기 광검출기와 전기적으로 연결되고, 상기 광검출기에서 변환된 전기신호를 수신하여 소정의 위상잠금신호에 따라 단속적으로 검출하는 락인증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.The method of claim 1,
The photodetector,
a second optical circulator optically connected to the test optical fiber and branching Brillouin scattered light generated from the test optical fiber;
a photodetector for receiving the Brillouin scattered light branched from the second optical cycler and converting it into an electrical signal;
and a lock amplifier electrically connected to the photodetector, receiving the electrical signal converted by the photodetector, and intermittently detecting it according to a predetermined phase lock signal;
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 광검출부는,
상기 락인증폭기로부터 수신된 전기신호를 브릴루앙 이득 스펙트럼의 형태로 변환하는 데이터수집기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템.6. The method of claim 5,
The photodetector,
Characterized in that it further comprises a data collector for converting the electrical signal received from the lock amplifier into the form of a Brillouin gain spectrum,
Brillouin Optical Correlation Area Analysis System.
상기 출력단계에서 출력된 상기 광신호를 광변조부가 전달받아서 변조하고 시험광섬유측으로 전달하는 변조단계; 및
상기 변조단계에서 전달된 광신호가 상기 시험광섬유에서 발생되는 브릴루앙 광 산란을 검출하는 검출단계를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 출력단계에서, 상기 광원부는, 사인파 형태의 전류 변조를 인가하는 신호발생기를 포함하여 구성되고,
상기 변조단계에서, 상기 광변조부는,
상기 광원부측에서 출력된 광신호를 전달받아서 프로브광과 펌프광으로 나누어 분배하는 광분배기와,
상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 프로브광을 전달받아서 측대역신호를 포함하는 광신호로 변조하는 단일측파변조기와,
상기 단일측파변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 단일측파변조기에서 전달되는 상기 프로브광을 전달받아서 편광시키는 편광스위치와,
상기 편광스위치와 광학적으로 연결되고, 상기 펌프광이 상기 시험광섬유에서 상기 단일측파변조기 측으로 진행되는 것을 억제하는 광고립기와,
상기 편광스위치에서 편광된 프로브광신호를 상기 광고립기를 통해 시험광섬유에 광학적으로 연결시키는 지연광섬유를 포함하며,
상기 출력단계에서,
상기 세기 변조가 일정 수준 이내로 억제되어 출력되는 광신호는 제2광신호이고,
상기 출력단계는,
상기 광원부의 상기 복수개의 광원에 포함되는 마스터 레이저다이오드로부터 세기와 주파수가 변조된 제1광신호가 출력되는 제1광신호출력단계; 및
상기 제1광신호출력단계에서 출력된 상기 제1광신호가 상기 광원부의 상기 복수개의 광원에 포함되는 슬레이브 레이저다이오드로 주입되고, 상기 슬레이브 레이저다이오드로부터 세기 변조가 1dB 이내의 수준으로 억제되는 상기 제2광신호가 출력되는 제2광신호출력단계를 포함하고,
상기 슬레이브 레이저다이오드에서 출력되는 상기 제2광신호의 주파수는 상기 마스터 레이저다이오드에서 출력된 제1광신호의 주파수에 따르며,
상기 광변조부는,
상기 광분배기와 광학적으로 연결되고, 상기 광분배기로부터 상기 펌프광을 전달받아서 변조하는 위상변조기; 및
상기 위상변조기와 광학적으로 연결되고, 상기 위상변조기로부터 전달되는 상기 펌프광을 증폭하는 광증폭기를 더 포함하고,
상기 위상변조기에 의해 변조된 광신호는 입출력 전후의 주파수가 동일하되, 상기 펌프광의 주파수는 상기 제2광신호의 주파수인 것을 특징으로 하는,
브릴루앙 광 상관영역 분석시스템을 이용한 분석방법.
an output step of outputting an optical signal whose intensity modulation is suppressed within a predetermined level from a light source unit including a plurality of light sources;
a modulation step of receiving and modulating the optical signal output from the output step, modulating the optical signal, and transmitting the optical signal to the test optical fiber; and
A detection step of detecting Brillouin light scattering generated in the test optical fiber by the optical signal transmitted in the modulation step;
In the output step, the light source unit is configured to include a signal generator for applying a current modulation in the form of a sine wave,
In the modulation step, the light modulator,
a light splitter that receives the optical signal output from the light source and divides it into probe light and pump light;
a single side wave modulator optically connected to the optical splitter, receiving the probe light from the optical splitter, and modulating it into an optical signal including a sideband signal;
a polarization switch optically connected to the single side wave modulator to receive and polarize the probe light transmitted from the single side wave modulator;
an advertising particle device optically connected to the polarization switch and suppressing the pump light from proceeding from the test optical fiber toward the single side wave modulator;
and a delay optical fiber that optically connects the probe optical signal polarized in the polarization switch to the test optical fiber through the optical particle device,
In the output step,
The optical signal output by suppressing the intensity modulation within a certain level is a second optical signal,
The output step is
a first optical signal output step of outputting a first optical signal of which intensity and frequency are modulated from a master laser diode included in the plurality of light sources in the light source unit; and
The first optical signal output in the first optical signal output step is injected into a slave laser diode included in the plurality of light sources of the light source unit, and the intensity modulation from the slave laser diode is suppressed to a level within 1 dB. a second optical signal output step in which an optical signal is output;
The frequency of the second optical signal output from the slave laser diode depends on the frequency of the first optical signal output from the master laser diode,
The light modulator,
a phase modulator optically connected to the light splitter and modulated by receiving the pump light from the light splitter; and
Further comprising an optical amplifier optically connected to the phase modulator and amplifying the pump light transmitted from the phase modulator,
The optical signal modulated by the phase modulator has the same frequency before and after input and output, characterized in that the frequency of the pump light is the frequency of the second optical signal,
Analysis method using Brillouin optical correlation region analysis system.
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