KR20060102801A - Apparatus and method for compensation of the nonlinearity of an ofdr system - Google Patents

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Abstract

이 발명은 광주파수영역반사측정(OFDR : optical frequency domain reflectometry) 시스템에 관한 것이다. 이 발명에 따른 광주파수영역반사측정 시스템은, 시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력되는 빛을 분할하는 광분할기와, 상기 광분할기에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와, 상기 광분할기에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계와, 상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환기와, 상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산부와, 상기 위상계산부에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기와, 상기 보상기에서 비선형특성이 보상된 주맥신호를 고속퓨리에변환하여 상기 주간섭계에 장착된 광섬유의 절단면 위치를 찾는 FFT변환기를 포함한다.The present invention relates to an optical frequency domain reflectometry (OFDR) system. An optical frequency domain reflectometry system according to the present invention includes a light source for outputting light that changes wavelength non-linearly with time, a light splitter for dividing light output from the light source, and a partial light split in the light splitter. A week interferometer for obtaining a main vein signal due to a path difference, an auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some other light divided by the optical splitter, a phase shifter for converting a phase of the auxiliary vein signal, and the auxiliary The nonlinear characteristic of the main vein signal is calculated using a phase calculator for calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the pulse signal and the phase-converted auxiliary vein signal, and the phase value of the auxiliary vein signal calculated by the phase calculator. A compensator for compensating and a high speed Fourier transform of a vein signal whose nonlinear characteristics are compensated by the compensator, It includes FFT transformer section to find location.

OFDR, 힐버트변환, 비선형, 주파수변위, 가변파장레이저, 테일러정리 OFDR, Hilbert transform, nonlinear, frequency shift, variable wavelength laser, Taylor theorem

Description

광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치 및 방법과, 광주파수영역반사측정 시스템{Apparatus and Method for Compensation of the Nonlinearity of an OFDR system}Apparatus and Method for Compensation of the Nonlinearity of an OFDR system}

도 1은 종래의 보조간섭계를 이용한 트리거 방법으로 OFDR의 비선형주파수변위를 보상하는 장치를 도시한 도면,1 is a diagram illustrating an apparatus for compensating for nonlinear frequency displacement of OFDR by a triggering method using a conventional auxiliary interferometer,

도 2는 이 발명에 따른 비선형주파수변위 보상장치를 포함한 광주파수영역반사측정 시스템을 도시한 도면,FIG. 2 is a diagram illustrating a system for reflecting optical frequency domain including a nonlinear frequency displacement compensation device according to the present invention; FIG.

도 3은 보조맥신호의 신호 파형도,3 is a signal waveform diagram of an auxiliary vein signal;

도 4는 힐버트 변환된 보조맥신호의 신호 파형도,4 is a signal waveform diagram of the Hilbert transformed sub-macro signal;

도 5는 보조맥신호의 위상의 파형도,5 is a waveform diagram of a phase of an auxiliary vein signal;

도 6은 가변파장레이저의 비선형 주파수변위의 파형도,6 is a waveform diagram of nonlinear frequency displacement of a tunable laser;

도 7은 주간섭계에서 출력되는 주맥신호의 신호 파형도,7 is a signal waveform diagram of the jug signal output from the weekly interferometer,

도 8은 비선형특성이 제거된 주맥신호의 신호 파형도,8 is a signal waveform diagram of a main vein signal from which the nonlinear characteristics are removed;

도 9는 주맥신호의 고속퓨리에 변환 결과를 도시한 도면,9 is a diagram showing a fast Fourier transform result of a vein signal;

도 10은 일반적으로 상용화된 가변파장레이저를 사용하여 얻은 보조간섭계의 맥신호의 위상과 가변파장레이저의 주파수변위를 도시한 도면,10 is a diagram showing the phase of the pulse signal and the frequency shift of the variable wavelength laser of the auxiliary interferometer obtained using a commercially available variable wavelength laser,

도 11은 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 보상하지 않은 FFT변환 결과값(a)과 이 발명에 따라 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 보상한 후의 FFT 변환 결과값(b)을 도시한 도면,11 is a diagram showing an FFT conversion result (a) not compensating for a nonlinear frequency displacement of a variable wavelength laser and a FFT conversion result (b) after compensating for a nonlinear frequency displacement of a variable wavelength laser according to the present invention;

도 12는 광원으로서 DFB-LD(distributed feedback laser diode)를 사용할 때 얻는 보조맥신호의 위상 및 주파수변위를 도시한 그래프,12 is a graph showing the phase and frequency shift of the auxiliary pulse signal obtained when using a distributed feedback laser diode (DFB-LD) as a light source,

도 13은 광원으로서 DFB-LD를 사용하는 경우, DFB-LD의 비선형 주파수변위를 보상하지 않은 FFT변환 결과값(a)과 이 발명에 따라 DFB-LD의 비선형 주파수변위를 보상한 후의 FFT 변환 결과값(b)을 도시한 도면이다.13 shows the result of FFT conversion (a) that does not compensate for nonlinear frequency displacement of DFB-LD when using DFB-LD as a light source, and the result of FFT conversion after compensation for nonlinear frequency displacement of DFB-LD according to the present invention. It is a figure which shows the value b.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >  <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

21; 가변파장레이저(TLS) 22; 광분할기21; Variable wavelength laser (TLS) 22; Splitter

23; 주간섭계 24; 보조간섭계23; Weekly 24; Auxiliary Interferometer

25; 힐버트변환기 26; 위상계산기25; Hilbert Converter 26; Phase calculator

27; 보상기 28; FFT변환기27; Compensator 28; FFT Converter

이 발명은 광주파수영역반사측정(OFDR : optical frequency domain reflectometry) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 힐버트 변환(Hilbert transformation)을 이용하여 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위를 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical frequency domain reflectometry (OFDR) system, and more particularly, to an apparatus and method for compensating for nonlinear frequency displacement of an optical frequency domain reflectometry system using Hilbert transformation. It is about.

광주파수영역반사측정(OFDR) 시스템은 빛의 반사광을 이용하여 광섬유의 길이, 절단위치(fault position), 색분산(chromatic dispersion), 편광모드분산(polarization mode dispersion) 및 손실(loss) 등을 측정하는 시스템이다. OFDR 시스템은 광시간영역반사측정(OTDR : optical time domain reflectometry) 시스템보다 분해능이 좋고 동적범위(dynamic range)가 넓어서 광통신과 광센서 분야에 응용되고 있으며, 최근에는 OLCR(optical low coherence reflectometry)을 이용한 광간섭단층촬영기(OCT : optical coherence tomography)를 대체할 새로운 방법으로 모색되고 있다.Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR) systems measure the length, fault position, chromatic dispersion, polarization mode dispersion, and loss of a fiber using reflected light. It is a system. OFDR system is applied to optical communication and optical sensor field because of better resolution and wider dynamic range than optical time domain reflectometry (OTDR) system. Recently, optical low coherence reflectometry (OLCR) is used. New ways to replace optical coherence tomography (OCT) are being explored.

그러나 이 OFDR은 OLCR에 비해 높은 간섭성을 가지는 레이저의 파장을 스캔하기 때문에 레이저의 특성이 좋아야 하며, 불균일한 스캔이 이루어질 경우에는 원하지 않은 파형이 나타나 정확도를 떨어뜨리게 된다. 통상적으로 광원인 레이저로부터 출력되는 빛의 주파수는 시간에 따라 선형적으로 변하지 않고 비선형적으로 변하는데, 이것을 OFDR의 비선형주파수변위라고 한다. 이 비선형주파수변위에 의해 OFDR의 분해능이 낮아진다.However, because OFDR scans the wavelength of laser with higher coherence than OLCR, the characteristics of the laser should be good. In case of non-uniform scanning, undesired waveforms may appear and degrade the accuracy. In general, the frequency of light output from a laser, which is a light source, varies linearly and not linearly with time, which is called nonlinear frequency displacement of OFDR. This nonlinear frequency shift lowers the resolution of the OFDR.

따라서 OFDR의 분해능을 높이려면 OFDR의 비선형주파수변위를 보상해야 하며, OFDR의 비선형주파수변위를 보상하는 방법으로서 종래에는 보조간섭계(Auxiliary interferometer)를 이용한 트리거(trigger) 방법을 사용하였다.Therefore, in order to improve the resolution of the OFDR, the nonlinear frequency displacement of the OFDR should be compensated. As a method of compensating the nonlinear frequency displacement of the OFDR, a trigger method using an auxiliary interferometer has been conventionally used.

도 1은 종래의 보조간섭계를 이용한 트리거 방법으로 OFDR의 비선형주파수변위를 보상하는 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for compensating for nonlinear frequency displacement of an OFDR by a trigger method using a conventional auxiliary interferometer.

이 종래의 장치는 시간에 따라 파장이 달라지는 빛을 출력하는 가변파장레이저(TLS ; tunable laser source)(11)와, 가변파장레이저(11)에서 출력된 빛을 분할하는 광분할기(12)와, 광분할기(12)에서 분할된 빛 중 하나의 빛을 2개로 나누어 상호 간섭시켜서 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계(13)와, 광분할기(12)에서 분할된 빛 중 다른 하나의 빛을 2개로 나누어 상호 간섭시켜서 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계(14)와, 보조맥신호로부터 트리거신호를 생성하는 전자회로(15)와, 트리거신호를 이용하여 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기(16)와, 보상된 주맥신호를 퓨리에변환하는 FFT변환기(17)를 포함한다.The conventional apparatus includes a tunable laser source (TLS) 11 for outputting light whose wavelength varies with time, an optical splitter 12 for dividing the light output from the tunable laser 11, The light from the light splitter 12 divides the light of one of the divided into two and interfering with each other to obtain a jug signal due to the path difference, and the light of the other of the light split from the light splitter 12 Compensating the nonlinear characteristics of the main vein signal by using an auxiliary interferometer 14 to obtain an auxiliary vein signal due to a path difference by interfering with each other, an electronic circuit 15 generating a trigger signal from the auxiliary vein signal, and a trigger signal. Compensator 16, and the FFT converter 17 for Fourier transform the compensated vein signal.

광분할기(12)는 가변파장레이저(11)에서 출력되는 빛을 70:30으로 나누어서, 주간섭계(13)에게 70%를 출력하고 보조간섭계(14)에게 30%를 출력한다. 도면에서 D1과 D2는 주간섭계와 보조간섭계로부터 되돌아오는 빛을 검출하는 광검출기(photo detector)이고, 주간섭계(13)의 FUT(fiber under test)는 OFDR 장비로 측정하기 위한 시험용 광섬유이며, Ref.는 참고용 광섬유(reference arm)로서 간섭을 일으키기 위해 필요한 요소이다. 편광제어기(PC ; polarization controller)는 인지도(visibility) 향상을 위해 장착한다.The light splitter 12 divides the light output from the variable wavelength laser 11 into 70:30, and outputs 70% to the interferometer 13 and 30% to the auxiliary interferometer 14. In the drawing, D1 and D2 are photo detectors for detecting the light returned from the interferometer and the subinterferometer, and the fiber under test (FUT) of the interferometer 13 is a test optical fiber for measuring with OFDR equipment, and Ref Is a reference arm and is necessary to cause interference. A polarization controller (PC) is mounted to improve visibility.

가변파장레이저(11)에서 출력되는 빛은 광분할기(12)에서 분할되어 주간섭계(13)와 보조간섭계(14)로 각각 입력된다. 주간섭계(13)와 보조간섭계(14)로부터 간섭에 의한 주맥신호(B)와 보조맥신호(A)가 얻어지는데, 광검출기(D1, D2)가 이 주맥신호(B)와 보조맥신호(A)를 검출한다. 전자장치(15)는 광검출기(D2)에서 검출된 보조맥신호(A)로부터 트리거신호를 생성한다. 이 트리거신호는 가변파장레이저 (11)에서 출력되는 빛의 비선형 파장 변위에 의해 주기가 가변되는 신호이다.The light output from the variable wavelength laser 11 is split in the optical splitter 12 and input to the interferometer 13 and the auxiliary interferometer 14, respectively. The main vein signal (B) and the auxiliary vein signal (A) by the interference are obtained from the interferometer (13) and the auxiliary interferometer (14), and the photodetectors (D1, D2) are the main vein signal (B) and the auxiliary vein signal ( A) is detected. The electronic device 15 generates a trigger signal from the auxiliary vein signal A detected by the photodetector D2. This trigger signal is a signal whose period is varied by nonlinear wavelength displacement of light output from the variable wavelength laser 11.

보상기(16)는 트리거신호의 모서리(edge)에서 광검출기(D1)에서 검출된 주맥신호(B)를 획득하고, 획득된 주맥신호(B)를 동일한 시간 간격으로 정렬한다. 그러면 주맥신호에 포함되어 있던 비선형특성을 보상할 수 있게 된다. 그리고 FFT변환기(17)는 보상기(16)에서 비선형특성이 보상된 주맥신호를 고속퓨리에변환하여 주맥신호의 주파수성분을 획득한다.The compensator 16 acquires the vein signal B detected by the photodetector D1 at the edge of the trigger signal, and arranges the obtained vein signal B at the same time interval. This makes it possible to compensate for the nonlinear characteristics included in the vein signal. The FFT converter 17 obtains a frequency component of the vein signal by performing fast Fourier transform on the vein signal whose nonlinear characteristic is compensated by the compensator 16.

이렇게 종래의 장치는 트리거신호의 모서리에서만 주맥신호를 획득하기 때문에 주맥신호의 많은 성분을 잃게 된다. 이를 방지하려면 트리거신호의 주기를 짧게 해야하는데, 이렇게 하려면 보조간섭계의 두 팔의 길이 차이가 커야 한다. 하지만 보조간섭계의 길이가 길어질 경우 가변파장레이저에 의한 위상잡음(phase noise)이 발생하여 깨끗한 보조맥신호를 얻지 못하게 되고, 이것은 트리거신호에도 나쁜 영향을 주게 되며, 결국 주맥신호를 보상하는 과정에서 잡음이 발생하게 되어 원하지 않는 결과를 초래하게 된다. 이 때문에 보조간섭계의 경로차 길이를 제한해야 할 필요가 있다.Thus, the conventional device loses many components of the vein signal because it acquires the vein signal only at the edge of the trigger signal. To prevent this, the period of the trigger signal should be short. To do this, the difference between the two arms of the auxiliary interferometer should be large. However, if the length of the auxiliary interferometer becomes longer, phase noise caused by the variable wavelength laser is generated, and thus, the clean auxiliary vein signal cannot be obtained, which also adversely affects the trigger signal, and eventually the noise in the process of compensating the vein signal. This can cause unwanted results. For this reason, it is necessary to limit the path difference length of the auxiliary interferometer.

종래의 OFDR의 비선형특성을 보상하는 보조간섭계를 이용한 트리거방법의 문제점을 정리하면 다음과 같다.The problems of the triggering method using the auxiliary interferometer that compensates the nonlinear characteristics of the conventional OFDR are as follows.

첫째, 트리거신호의 주파수를 높이려면 보조간섭계의 경로차가 커야 하지만, 경로차 길이가 간섭길이보다 길 경우에는 위상잡음(phase noise)에 의해 신호에 왜곡이 생기고 이것은 전체 시스템의 불안정을 가져오기 때문에, 보조간섭계의 경로차 길이는 광원인 가변파장레이저의 간섭길이보다 길지 않아야 한다. 즉, 보조간 섭계의 경로차 길이에 제한이 있기 때문에 보조맥신호 및 트리거신호의 주파수가 제한되고, 그로 인해 충분히 깨끗한 보조맥신호를 얻지 못하는 문제점이 있다.First, in order to increase the frequency of the trigger signal, the path difference of the auxiliary interferometer should be large. However, if the path difference length is longer than the interference length, the signal will be distorted by phase noise, which causes instability of the whole system. The path difference length of the auxiliary interferometer shall not be longer than the interference length of the variable wavelength laser which is the light source. That is, because the path difference length of the auxiliary interferometer is limited, the frequency of the auxiliary vein signal and the trigger signal is limited, and thus there is a problem that a sufficiently clean auxiliary vein signal cannot be obtained.

둘째, 보조맥신호로부터 전기적 펄스로 변환하여 트리거 신호를 생성하는 전자장치가 필요하다는 것이다. 이러한 전자장치로 인하여 전체 시스템의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.Second, there is a need for an electronic device that generates a trigger signal by converting an auxiliary pulse signal into an electrical pulse. This electronic device has a problem that the configuration of the entire system is complicated.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은 트리거신호를 이용하지 않고 보조맥신호의 위상정보를 얻어서 주맥신호의 비선형주파수변위를 보상하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Disclosure of the Invention The object of the present invention is to provide an apparatus and method for compensating for nonlinear frequency displacement of a vein signal by obtaining phase information of an auxiliary vein signal without using a trigger signal.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치는, 시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계를 구비한 광주파수영역반사측정 시스템에서, 상기 주맥신호에 포함된 비선형주파수변위를 보상하는 장치에 있어서,In order to achieve the above object, a nonlinear frequency displacement compensating apparatus of an optical frequency domain reflection measuring system according to the present invention includes a light source for outputting light whose wavelength changes nonlinearly with time, and a light source that is divided into light output from the light source. In an optical frequency domain reflectometry system having a daytime interferometer for obtaining a jug signal due to a path difference from some light, and an auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some other light divided from the light output from the light source. In the device for compensating for the nonlinear frequency shift included in the vein signal,

상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환기와,A phase converter for converting a phase of the auxiliary vein signal;

상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산부와,A phase calculator for calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal;

상기 위상계산부에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a compensator for compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal using the phase value of the auxiliary vein signal calculated by the phase calculator.

또한, 이 발명에 따른 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상방법은, 시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계를 구비한 광주파수영역반사측정 시스템에서, 상기 주맥신호에 포함된 비선형주파수변위를 보상하는 방법에 있어서,In addition, the nonlinear frequency displacement compensation method of the optical frequency domain reflection measurement system according to the present invention is a path difference from a light source for outputting light whose wavelength changes non-linearly with time, and a partial light divided from the light output from the light source In the optical frequency domain reflectometry system having a daytime interferometer for obtaining a jug signal by means of, and an auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some other light split from the light output from the light source, In a method for compensating a nonlinear frequency shift,

상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환단계와,A phase shifting step of converting a phase of the auxiliary vein signal;

상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산단계와,Calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal;

상기 위상계산단계에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a compensation step of compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal using the phase value of the auxiliary vein signal calculated in the phase calculation step.

또한, 이 발명에 따른 광주파수영역반사측정 시스템은,In addition, the optical frequency region reflection measurement system according to the present invention,

시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과,A light source for outputting light whose wavelength varies nonlinearly with time;

상기 광원으로부터 출력되는 빛을 분할하는 광분할기와,A light splitter for dividing light output from the light source;

상기 광분할기에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와,A weekly interferometer for obtaining a jug signal due to a path difference from the partial light divided by the optical splitter;

상기 광분할기에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계와,An auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some other light split by the optical splitter;

상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환기와,A phase converter for converting a phase of the auxiliary vein signal;

상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산부와,A phase calculator for calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal;

상기 위상계산부에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기와,A compensator for compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal using the phase value of the auxiliary vein signal calculated by the phase calculator;

상기 보상기에서 비선형특성이 보상된 주맥신호를 고속퓨리에변환하여 상기 주간섭계에 장착된 광섬유의 절단면 위치를 찾는 FFT변환기를 포함한 것을 특징으로 한다.It characterized in that the compensator includes a FFT converter to find the position of the cut plane of the optical fiber mounted on the interferometer by the fast Fourier transform the non-linear characteristics compensated in the vein signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a nonlinear frequency displacement compensation device and method of an optical frequency domain reflection measurement system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

OFDR 시스템에 사용되는 가변주파수레이저는 시간에 따라 주파수가 변하는 빛을 출력한다. 일반적인 가변주파수레이저는 여러 가지 내부, 외부 요인에 의해 주파수가 비선형적으로 변하는데, 이 가변주파수레이저의 주파수변위를 v(t)로 표현한다. 이렇게 시간에 따라서 주파수 가변속도가 변하면 OFDR 시스템의 분해능에 영향을 주게 된다. 따라서, 이 가변주파수레이저의 비선형주파수변위를 보상하여야 할 필요가 있다.Variable frequency lasers used in OFDR systems output light whose frequency changes over time. In general, the variable frequency laser changes the frequency nonlinearly by various internal and external factors. The frequency variation of the variable frequency laser is expressed as v (t). This change in frequency over time affects the resolution of the OFDR system. Therefore, it is necessary to compensate for the nonlinear frequency displacement of this variable frequency laser.

이 발명에서는 보조간섭계로부터 얻어지는 보조맥신호를 사용하여 광원의 위상 정보를 구하고, 이로부터 가변주파수레이저의 비선형주파수변위를 보상하는 방법을 개시한다.The present invention discloses a method of obtaining phase information of a light source using an auxiliary vein signal obtained from an auxiliary interferometer and compensating for nonlinear frequency displacement of a variable frequency laser.

도 2는 이 발명에 따른 비선형주파수변위 보상장치를 포함한 광주파수영역반사측정 시스템을 도시한 도면이다.2 is a view showing a system for measuring the optical frequency domain reflection including a nonlinear frequency displacement compensation device according to the present invention.

이 발명의 OFDR 시스템은 일반적인 OFDR 시스템에 비선형주파수변위 보상장치를 구비한다. 이 발명의 OFDR 시스템은 시간에 따라 파장이 달라지는 빛을 출력하는 가변파장레이저(TLS ; tunable laser source)(21)와, 가변파장레이저(21)에서 출력된 빛을 분할하는 광분할기(22)와, 광분할기(22)에서 분할된 빛 중 하나의 빛을 2개로 나누어 상호 간섭시켜서 경로차에 의한 주맥신호(B)를 얻는 주간섭계(23)와, 광분할기(22)에서 분할된 빛 중 다른 하나의 빛을 2개로 나누어 상호 간섭시켜서 경로차에 의한 보조맥신호(A)를 얻는 보조간섭계(24)와, 보조맥신호(A)를 힐버트(Hilbert) 변환하는 힐버트변환기(25)와, 보조맥신호(A)와 힐버트 변환된 신호로부터 보조맥신호(A)의 위상을 계산하는 위상계산기(26)와, 주맥신호(B)와 위상계산기(26)에서 계산된 위상값으로부터 주맥신호(B)의 비선형특성을 보상하는 보상기(27)와, 보상된 주맥신호를 퓨리에변환하는 FFT변환기(28)를 포함한다.The OFDR system of the present invention includes a nonlinear frequency displacement compensation device in a general OFDR system. The OFDR system of the present invention includes a tunable laser source (TLS) 21 for outputting light whose wavelength varies with time, an optical splitter 22 for dividing the light output from the tunable laser 21, and , The dichroism 23 which obtains a vein signal B due to a path difference by dividing one of the lights divided by the light splitter 22 into two and interfering with each other, and the other of the lights split by the light splitter 22. An auxiliary interferometer 24 for dividing one light into two and interfering with each other to obtain an auxiliary vein signal A due to a path difference, a Hilbert converter 25 for converting the auxiliary vein signal A into Hilbert and an auxiliary A phase calculator 26 for calculating the phase of the auxiliary pulse signal A from the pulse signal A and the Hilbert-converted signal, and the main signal B from the phase values calculated by the main signal B and the phase calculator 26. A compensator 27 for compensating for the nonlinear characteristics of the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;), &lt; / RTI &gt; Include.

여기서 힐버트변환기(25)와 위상계산기(26)와 보상기(27)가 이 발명에 따른 비선형주파수변위 보상장치를 구성한다. 힐버트변환기(25)는 보조맥신호의 위상을 변환하는 기능을 하는 다른 위상변환기로 변형할 수 있다.Here, the Hilbert transformer 25, the phase calculator 26, and the compensator 27 constitute a nonlinear frequency displacement compensation device according to the present invention. The Hilbert transformer 25 may be transformed into another phase shifter that converts the phase of the auxiliary pulse signal.

가변파장레이저(TLS)(21)에서 발진하는 빛의 전자기장은 일반적으로

Figure 112005015713567-PAT00001
로 표현된다. 여기서, φ(t)는 시간의 함수인 위상신호이고, 이 위상신호를 미분하면 빛의 주파수변위
Figure 112005015713567-PAT00002
가 얻어진다.The electromagnetic field of light oscillating from the variable wavelength laser (TLS) 21 is generally
Figure 112005015713567-PAT00001
It is expressed as Here, φ (t) is a phase signal as a function of time, and when the phase signal is differentiated, frequency shift of light
Figure 112005015713567-PAT00002
Is obtained.

광분할기(22)는 가변파장레이저(TLS)(21)에서 발생한 빛을 70:30으로 나누어서, 주간섭계(23)에게 70%를 출력하고 보조간섭계(24)에 30%를 출력한다. 도면에서 D1과 D2는 주간섭계(23)와 보조간섭계(24)로부터 되돌아오는 빛을 검출하는 광검출기(photo detector)이고, 주간섭계(23)의 FUT(fiber under test)는 OFDR 장비로 측정하기 위한 시험용 광섬유이며, Ref.는 참고용 광섬유(reference arm)로서 간섭을 일으키기 위해 필요한 요소이다. 편광제어기(PC ; polarization controller)는 인지도(visibility) 향상을 위해 장착한다.The light splitter 22 divides the light generated by the variable wavelength laser (TLS) 21 into 70:30, outputs 70% to the interferometer 23 and outputs 30% to the auxiliary interferometer 24. In the drawing, D1 and D2 are photo detectors for detecting the light returned from the interferometer 23 and the auxiliary interferometer 24, and the FUT (fiber under test) of the interferometer 23 is measured by OFDR equipment. Ref. Is a reference arm, which is necessary for causing interference. A polarization controller (PC) is mounted to improve visibility.

가변파장레이저(21)에서 출력되는 빛은 광분할기(22)에서 분할되어 주간섭계(23)와 보조간섭계(24)로 각각 입력된다. 주간섭계(23)와 보조간섭계(24)로부터 간섭에 의한 주맥신호(B)와 보조맥신호(A)가 각각 얻어지는데, 2개의 광검출기(D1, D2)가 이 주맥신호(B)와 보조맥신호(A)를 검출한다.The light output from the variable wavelength laser 21 is divided by the optical splitter 22 and input to the interferometer 23 and the auxiliary interferometer 24, respectively. The main vein signal (B) and the auxiliary vein signal (A) due to interference are obtained from the interferometer 23 and the auxiliary interferometer 24, respectively, and the two photodetectors D1 and D2 are supplemented with the vein signal B and the auxiliary vein signal B. The pulse signal A is detected.

보조간섭계(24)로부터 얻은 보조맥신호(A)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.The auxiliary vein signal A obtained from the auxiliary interferometer 24 is expressed by Equation 1 below.

Figure 112005015713567-PAT00003
Figure 112005015713567-PAT00003

여기서, U0와 ξ0은 각각 보조맥신호의 전압크기와 위상상수이다. 그리고, τ는 보조간섭계의 경로차에 의하여 발생하는 지연시간(group delay)이다. 이 보조맥신호의 신호파형이 도 3에 도시된다. Where U 0 and ξ 0 are the voltage magnitude and phase constant of the auxiliary vein signal, respectively. Τ is a group delay caused by the path difference of the auxiliary interferometer. The signal waveform of this auxiliary vein signal is shown in FIG.

위의 수학식 1에서 지연시간 τ가 짧을 경우 테일러(Taylor) 정리에 의하여, φ(t)-φ(t-τ) = φ(t)-(φ(t)-τ(dφ/dt)) = τ(dφ/dt) = 2πv(t)τ로 변환할 수 있다. 즉 보조맥신호의 위상의 차이값으로부터 가변파장레이저의 주파수변위 v(t)를 알 수 있다. 이때 보조간섭계의 길이가 일정하며 이미 알고 있는 값이기 때문에 지연시간 τ를 미리 알 수 있으며, 이 때문에 보조맥신호의 위상을 알면 위의 테일러 정리에 의해 OFDR 시스템에 사용되는 가변파장레이저의 주파수변위 v(t)를 구할 수 있다. 또한, 이 가변파장레이저의 주파수변위 v(t)를 알면 주맥신호의 비선형성을 보상할 수 있다.In the above Equation 1, if the delay time τ is short, φ (t) -φ (t-τ) = φ (t)-(φ (t) -τ (dφ / dt)) by Taylor's theorem. = τ (dφ / dt) = 2πv (t) τ. That is, the frequency shift v (t) of the variable wavelength laser can be known from the difference value of the phase of the auxiliary pulse signal. At this time, since the length of the auxiliary interferometer is constant and it is a known value, the delay time τ can be known in advance. Therefore, if the phase of the auxiliary vein signal is known, the frequency displacement of the variable wavelength laser used in the OFDR system by Taylor's theorem is explained. (t) can be found. Also, knowing the frequency shift v (t) of the variable wavelength laser can compensate for the nonlinearity of the vein signal.

보조맥신호의 위상을 구하기 위하여, 먼저 보조맥신호를 힐버트변환기(25)로 힐버트(Hilbert) 변환한다. 힐버트변환기(25)는 보조맥신호를 크기 변화없이 위상만 1/2π만큼 바뀌게 한다. 힐버트 변환된 보조맥신호가 도 4에 도시된다. 도 4에서 실선은 원 보조맥신호이고 점선은 힐버트 변환된 보조맥신호이다. 위상계산기(26)는 원 보조맥신호(UAU(t))와 힐버트 변환된 보조맥신호(H(UAU(t)))를 이용하여 보조맥신호의 위상을 얻는다. 이를 식으로 표현하면 수학식 2와 같다In order to obtain the phase of the auxiliary vein signal, first, the auxiliary vein signal is Hilbert transformed by the Hilbert converter 25. The Hilbert transformer 25 changes the auxiliary pulse signal by 1 / 2π only without changing its magnitude. The Hilbert transformed auxiliary vein signal is shown in FIG. 4. In FIG. 4, the solid line is the original auxiliary vein signal and the dotted line is the Hilbert transformed auxiliary vein signal. The phase calculator 26 obtains the phase of the auxiliary vein signal by using the original auxiliary vein signal U AU (t) and the Hilbert transformed auxiliary vein signal H (U AU (t)). This is expressed as equation (2).

Figure 112005015713567-PAT00004
Figure 112005015713567-PAT00004

이렇게 얻어진 보조맥신호의 위상이 도 5에 도시된다.The phase of the auxiliary vein signal thus obtained is shown in FIG. 5.

보조맥신호의 위상을 보면, 특정시각(T1, T2, T3, ...)에서 2π의 위상차가 있으며 이 시각에서 위상을 2π만큼 소급하여 더하면 전체 위상 변위를 얻을 수 있다. 그리고 얻어진 전체 위상변위를 가지고 수학식 3에 적용하여 가변파장레이저의 비선형 주파수변위 v(t)를 얻는다.Looking at the phase of the auxiliary vein signal, there is a phase difference of 2π at a specific time (T1, T2, T3, ...), and at this time, the phase is added retroactively by 2π to obtain the total phase shift. The nonlinear frequency shift v (t) of the tunable laser is obtained by applying Equation 3 with the obtained total phase shift.

Figure 112005015713567-PAT00005
Figure 112005015713567-PAT00005

여기서, c는 진공에서의 빛의 속도, n은 빛이 지나가는 매질의 굴절율, ΔL은 보조간섭계의 경로차이다. 이렇게 얻어진 가변파장레이저의 비선형 주파수변위가 도 6에 도시된다.Where c is the speed of light in a vacuum, n is the refractive index of the medium through which light passes, and ΔL is the path difference of the secondary interferometer. The nonlinear frequency shift of the tunable laser thus obtained is shown in FIG.

보상기(27)는 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 이용하여 주맥신호(B)를 재배열하여 주맥신호(B)에 포함된 비선형 특성을 보상한다. 도 7은 주간섭계에서 출력되는 주맥신호의 신호파형도이다. 이 주맥신호는 시험용 광섬유에 2개의 절단면이 있을 때 얻어지는 신호 파형이다.The compensator 27 compensates for the nonlinear characteristics included in the vein signal B by rearranging the vein signal B using the nonlinear frequency shift of the variable wavelength laser. 7 is a signal waveform diagram of the jug signal output from the weekly interferometer. This vein signal is a signal waveform obtained when two cutting planes exist in a test optical fiber.

보상기(27)는 주맥신호의 시간축을 주파수축으로 변형시키고 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 이용하여 주맥신호에 포함된 비선형특성을 제거한다. 도 8은 비선형특성이 제거된 주맥신호의 신호 파형도이다.The compensator 27 transforms the time axis of the vein signal into the frequency axis and removes the nonlinear characteristics included in the vein signal by using the nonlinear frequency displacement of the variable wavelength laser. 8 is a signal waveform diagram of a main vein signal from which a nonlinear characteristic is removed.

FFT변환기(28)는 비선형특성이 제거된 주맥신호를 고속퓨리에변환한다. 주맥신호의 고속퓨리에 변환 결과가 도 9에 도시된다.The FFT converter 28 converts the vein signal from which the nonlinear characteristic has been removed to a fast Fourier transform. The fast Fourier transform result of the vein signal is shown in FIG.

도 9를 보면 주맥신호의 FFT결과값이 2개의 지연시간(τ)에서 급격하게 변하는 것을 알 수 있는데, 이 2개의 지연시간으로부터 시험용 광섬유(FUT)의 절단면이 2개임을 알 수 있으며, 그 지연시간들로부터 절단면 위치도 계산할 수 있다.9, it can be seen that the FFT result of the vein signal changes abruptly at two delay times (τ). From these two delay times, it can be seen that there are two cut planes of the test optical fiber (FUT). The cut plane position can also be calculated from the times.

도 10은 일반적으로 상용화된 가변파장레이저를 사용하여 얻은 보조간섭계의 맥신호의 위상과 가변파장레이저의 주파수변위를 도시한다. 도 10에서 알 수 있듯이 보조맥신호의 위상과 가변파장레이저의 주파수는 시간에 따라 비선형적으로 변하는데, 이를 미분한 결과를 도 10의 작은 그래프로 표시한다. 즉, 시간에 따라서 주파수가변속도가 변하게 되는데, 이는 OFDR의 분해능에 영향을 주게 된다.Fig. 10 shows the phase of the pulse signal of the auxiliary interferometer and the frequency shift of the variable wavelength laser generally obtained using a commercially available variable wavelength laser. As can be seen in FIG. 10, the phase of the auxiliary vein signal and the frequency of the variable wavelength laser vary nonlinearly with time, and the result of the derivative is represented by a small graph of FIG. 10. In other words, the frequency variable speed changes with time, which affects the resolution of the OFDR.

도 11은 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 보상하지 않은 FFT변환 결과값(a)과 이 발명에 따라 가변파장레이저의 비선형 주파수변위를 보상한 후의 FFT 변환 결과값(b)을 도시한 도면이다. 광섬유의 절단면 위치가 4m일 때 지연시간이 20ns이고, 광섬유의 절단면의 위치가 6m일 때 지연시간이 30ns인 경우를 실험하였다.FIG. 11 is a diagram showing an FFT conversion result (a) not compensating for nonlinear frequency displacement of a variable wavelength laser and an FFT conversion result (b) after compensating for a nonlinear frequency displacement of a variable wavelength laser according to the present invention. The delay time is 20ns when the cutting plane position of the optical fiber is 4m and the delay time is 30ns when the cutting plane position of the optical fiber is 6m.

도 11의 (a)는 지연시간 τ가 22ns에서 32ns까지의 넓은 범위에서 주맥신호의 FFT결과값이 변화하여, 그 변화되는 범위가 약 10ns 정도로 넓다. 이를 해석하면 광섬유의 절단면의 위치는 약 4m 내지 6m의 사이에 위치하는 것이 된다. 반면에 도 11의 (b)는 지연시간 τ가 약 25ns일 때 주맥신호의 FFT결과값이 급격하게 변화하며, 이를 해석하면 광섬유의 절단면의 위치는 약 5m에 위치하는 것이 된다. 즉, 종래의 OFDR 시스템에 비해 이 발명에 따른 OFDR 시스템의 분해능이 월등히 좋음을 알 수 있다.Fig. 11A shows that the FFT result of the main signal changes in a wide range of delay time? From 22ns to 32ns, and the changed range is about 10ns wide. In other words, the position of the cut surface of the optical fiber is located between about 4m to 6m. On the other hand, (b) of FIG. 11 shows that the FFT result of the vein signal changes abruptly when the delay time τ is about 25 ns. If this is interpreted, the position of the cut plane of the optical fiber is about 5 m. That is, it can be seen that the resolution of the OFDR system according to the present invention is much better than that of the conventional OFDR system.

도 12는 광원으로서 가변파장레이저(TLS) 대신에 DFB-LD(distributed feedback laser diode)를 사용한 경우 보조맥신호의 위상 및 주파수변위를 도시한 그래프이다. 상용 가변파장레이저와는 다르게 중간부분(Region Ⅱ)은 선형적이지만 양쪽 끝부분(Region Ⅰ과 Region Ⅲ)은 비선형적이다.FIG. 12 is a graph illustrating phase and frequency displacement of an auxiliary vein signal when a distributed feedback laser diode (DFB-LD) is used instead of a variable wavelength laser (TLS) as a light source. Unlike commercially available variable-wavelength lasers, the middle section (Region II) is linear, but both ends (Region I and Region III) are nonlinear.

도 13은 광원으로서 DFB-LD를 사용하는 경우, DFB-LD의 비선형 주파수변위를 보상하지 않은 FFT변환 결과값(a)과 이 발명에 따라 DFB-LD의 비선형 주파수변위를 보상한 후의 FFT 변환 결과값(b)을 도시한 도면이다. 도 12와 같이 DFB-LD의 주파수변위는 양쪽 끝부분에서 비선형적이기 때문에 종래의 OFDR 시스템에 의하면 도 13의 (a)와 같이 기대하지 않은 잡음이 발생하게 된다. 그러나, 이 발명의 OFDR 시스템과 같이 힐버트 변환을 통해 비선형성을 보상하면 도 6의 (b)와 같이 잡음이 제거된다.13 shows the result of FFT conversion (a) that does not compensate for nonlinear frequency displacement of DFB-LD when using DFB-LD as a light source, and the result of FFT conversion after compensation for nonlinear frequency displacement of DFB-LD according to the present invention. It is a figure which shows the value b. Since the frequency shift of the DFB-LD is nonlinear at both ends as shown in FIG. 12, the conventional OFDR system generates unexpected noise as shown in FIG. 13A. However, when the nonlinearity is compensated for through the Hilbert transform as in the OFDR system of the present invention, the noise is removed as shown in FIG.

이상에서 이 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 이 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

이상과 같이 이 발명에 따르면 보조간섭계의 경로차에 상관없이 보조맥신호의 위상을 얻어서 가변파장레이저의 주파수변위를 얻고, 주맥신호를 재배열하여 주맥신호에 포함된 비선형특성을 보상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 보조맥신호의 위상을 구하고 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 모든 절차가 컴퓨터의 일련의 처리과정을 통해 이루어지기 때문에 전체 시스템이 간소화되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the frequency of the variable wavelength laser is obtained by obtaining the phase of the auxiliary vein signal irrespective of the path difference of the auxiliary interferometer, and the rearrangement of the vein signal allows the compensation of the nonlinear characteristics included in the vein signal. There is. In addition, since all the procedures for obtaining the phase of the auxiliary vein signal and compensating for the nonlinear characteristics of the vein signal are performed through a series of computer processes, the entire system is simplified.

Claims (16)

시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계를 구비한 광주파수영역반사측정 시스템에서, 상기 주맥신호에 포함된 비선형주파수변위를 보상하는 장치에 있어서,A light source that outputs light whose wavelength varies non-linearly with time, a daytime interferometer that obtains a vein signal due to a path difference from some light divided from the light output from the light source, and another light divided by the light output from the light source In an optical frequency domain reflectometry system having an auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some light, the apparatus for compensating nonlinear frequency displacement included in the vein signal 상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환기와,A phase converter for converting a phase of the auxiliary vein signal; 상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산부와,A phase calculator for calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal; 상기 위상계산부에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치.And a compensator for compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal by using the phase value of the auxiliary vein signal calculated by the phase calculator. 제 1 항에 있어서, 상기 위상변환기는 상기 보조맥신호를 힐버트(Hilbert) 변환하는 힐버트변환기인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치.The nonlinear frequency displacement compensation device of claim 1, wherein the phase shifter is a Hilbert transform for converting the auxiliary vein signal into a Hilbert transform. 제 2 항에 있어서, 상기 위상계산부는 아래의 수식을 이용하여 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비 선형주파수변위 보상장치.3. The nonlinear frequency displacement compensation device of claim 2, wherein the phase calculator calculates a phase value of the auxiliary vein signal using the following equation. [수식][Equation]
Figure 112005015713567-PAT00006
Figure 112005015713567-PAT00006
여기서 UAU(t)는 보조맥신호, H(UAU(t))는 힐버트 변환된 보조맥신호, φ(t)는 보조맥신호의 위상값이다.Where U AU (t) is the auxiliary vein signal, H (U AU (t)) is the Hilbert transformed auxiliary vein signal, φ (t) is the phase value of the auxiliary vein signal.
제 1 항에 있어서, 상기 보상기는 상기 보조맥신호의 위상값으로부터 상기 광원의 비선형주파수변위를 구하고, 상기 광원의 비선형주파수변위를 상기 주맥신호에 적용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치.The method of claim 1, wherein the compensator obtains the nonlinear frequency shift of the light source from the phase value of the auxiliary vein signal, and applies the nonlinear frequency shift of the light source to the vein signal to compensate for the nonlinear characteristics of the vein signal. Nonlinear frequency displacement compensation device for optical frequency domain reflection measurement system. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 가변파장레이저(TLS ; tunable laser source)인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치.The nonlinear frequency displacement compensation device of claim 1, wherein the light source is a tunable laser source (TLS). 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 DFB-LD(distributed feedback laser diode)인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상장치.The nonlinear frequency displacement compensation device of claim 1, wherein the light source is a distributed feedback laser diode (DFB-LD). 시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와, 상기 광원으로부터 출력되는 빛에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계를 구비한 광주파수영역반사측정 시스템에서, 상기 주맥신호에 포함된 비선형주파수변위를 보상하는 방법에 있어서,A light source that outputs light whose wavelength varies non-linearly with time, a daytime interferometer that obtains a vein signal due to a path difference from some light divided from the light output from the light source, and another light divided by the light output from the light source In the optical frequency domain reflection measurement system having an auxiliary interferometer which obtains an auxiliary vein signal due to a path difference from some light, the method for compensating nonlinear frequency displacement included in the vein signal 상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환단계와,A phase shifting step of converting a phase of the auxiliary vein signal; 상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산단계와,Calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal; 상기 위상계산단계에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상방법.And a compensation step of compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal using the phase value of the auxiliary vein signal calculated in the phase calculation step. 제 7 항에 있어서, 상기 위상변환단계는 상기 보조맥신호를 힐버트(Hilbert) 변환하는 단계인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상방법.The nonlinear frequency displacement compensation method of claim 7, wherein the phase shifting step is a step of Hilbert transforming the auxiliary vein signal. 제 8 항에 있어서, 상기 위상계산단계는 아래의 수식을 이용하여 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상방법.The nonlinear frequency displacement compensation method of claim 8, wherein the phase calculating step calculates a phase value of the auxiliary vein signal using the following equation. [수식][Equation]
Figure 112005015713567-PAT00007
Figure 112005015713567-PAT00007
여기서 UAU(t)는 보조맥신호, H(UAU(t))는 힐버트 변환된 보조맥신호, φ(t)는 보조맥신호의 위상값이다.Where U AU (t) is the auxiliary vein signal, H (U AU (t)) is the Hilbert transformed auxiliary vein signal, φ (t) is the phase value of the auxiliary vein signal.
제 7 항에 있어서, 상기 보상단계는 상기 보조맥신호의 위상값으로부터 상기 광원의 비선형주파수변위를 구하고, 상기 광원의 비선형주파수변위를 상기 주맥신호에 적용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템의 비선형주파수변위 보상방법.8. The method of claim 7, wherein the compensating step obtains a nonlinear frequency shift of the light source from the phase value of the auxiliary vein signal and compensates the nonlinear characteristics of the vein signal by applying the nonlinear frequency shift of the light source to the vein signal. Nonlinear Frequency Displacement Compensation Method of Optical Frequency Domain Reflective Measurement System. 시간에 따라 파장이 비선형적으로 변하는 빛을 출력하는 광원과,A light source for outputting light whose wavelength varies nonlinearly with time; 상기 광원으로부터 출력되는 빛을 분할하는 광분할기와,A light splitter for dividing light output from the light source; 상기 광분할기에서 분할된 일부 빛으로부터 경로차에 의한 주맥신호를 얻는 주간섭계와,A weekly interferometer for obtaining a jug signal due to a path difference from the partial light divided by the optical splitter; 상기 광분할기에서 분할된 다른 일부 빛으로부터 경로차에 의한 보조맥신호를 얻는 보조간섭계와,An auxiliary interferometer for obtaining an auxiliary vein signal due to a path difference from some other light split by the optical splitter; 상기 보조맥신호의 위상을 변환하는 위상변환기와,A phase converter for converting a phase of the auxiliary vein signal; 상기 보조맥신호와 상기 위상 변환된 보조맥신호로부터 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 위상계산부와,A phase calculator for calculating a phase value of the auxiliary vein signal from the auxiliary vein signal and the phase-converted auxiliary vein signal; 상기 위상계산부에서 계산된 상기 보조맥신호의 위상값을 이용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 보상기와,A compensator for compensating for the nonlinear characteristics of the main vein signal using the phase value of the auxiliary vein signal calculated by the phase calculator; 상기 보상기에서 비선형특성이 보상된 주맥신호를 고속퓨리에변환하여 상기 주간섭계에 장착된 광섬유의 절단면 위치를 찾는 FFT변환기를 포함한 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템.And a FFT transducer for finding the position of the cut surface of the optical fiber mounted on the interferometer by fast Fourier transforming the wort signal compensated for nonlinearity in the compensator. 제 11 항에 있어서, 상기 위상변환기는 상기 보조맥신호를 힐버트(Hilbert) 변환하는 힐버트변환기인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템.The optical frequency domain reflectometry of claim 11, wherein the phase shifter is a Hilbert transform for converting the auxiliary pulse signal to Hilbert. 제 12 항에 있어서, 상기 위상계산부는 아래의 수식을 이용하여 상기 보조맥신호의 위상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템.The optical frequency domain reflection measurement system of claim 12, wherein the phase calculator calculates a phase value of the auxiliary vein signal using the following equation. [수식][Equation]
Figure 112005015713567-PAT00008
Figure 112005015713567-PAT00008
여기서 UAU(t)는 보조맥신호, H(UAU(t))는 힐버트 변환된 보조맥신호, φ(t)는 보조맥신호의 위상값이다.Where U AU (t) is the auxiliary vein signal, H (U AU (t)) is the Hilbert transformed auxiliary vein signal, φ (t) is the phase value of the auxiliary vein signal.
제 11 항에 있어서, 상기 보상기는 상기 보조맥신호의 위상값으로부터 상기 광원의 비선형주파수변위를 구하고, 상기 광원의 비선형주파수변위를 상기 주맥신호에 적용하여 상기 주맥신호의 비선형특성을 보상하는 것을 특징으로 하는 광주파 수영역반사측정 시스템.12. The method of claim 11, wherein the compensator obtains the nonlinear frequency shift of the light source from the phase value of the auxiliary vein signal, and applies the nonlinear frequency shift of the light source to the vein signal to compensate for the nonlinear characteristics of the vein signal. Optical wave reflectance measurement system. 제 11 항에 있어서, 상기 광원은 가변파장레이저(TLS ; tunable laser source)인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템.12. The system of claim 11, wherein the light source is a tunable laser source (TLS). 제 11 항에 있어서, 상기 광원은 DFB-LD(distributed feedback laser diode)인 것을 특징으로 하는 광주파수영역반사측정 시스템.12. The system of claim 11, wherein the light source is a distributed feedback laser diode (DFB-LD).
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