KR20190042218A - Apparatus for detecting light temperature using polarization maintaining optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 편광유지광섬유가 온도변화에 따라 길이가 변화하여 느린축(slow axis)으로 진동하는 빛과 빠른축(fast axis)으로 진동하는 빛의 거리차가 달라지는 특성을 이용하여 광온도를 측정할 수 있는 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치에 관한 것이다.The present invention can measure a light temperature using a characteristic that a polarization difference between the light oscillating in the slow axis and the light oscillating in the fast axis is changed by changing the length of the polarization maintaining optical fiber according to the temperature change Maintaining optical fiber using a polarization maintaining optical fiber.
기존 기술을 살펴보면, 강한 EMI(electromagnetic interference)가 발생하는 환경에서 기존의 전기식 온도계는 오작동 및 측정상 오차가 심하게 발생하여 적용하기가 매우 어렵다. 이러한 환경에서 보다 정확한 온도 측정하기 위해 현재까지 빛을 이용한 온도센서가 많이 연구되어 상용화 되었다. In the existing technology, it is very difficult to apply the conventional electric thermometer in the environment where strong EMI (electromagnetic interference) occurs, since the malfunction and the measurement error are severe. In order to measure temperature more precisely in this environment, many temperature sensors using light have been studied and commercialized.
그러나, 상용화된 온도센서의 방식은 FBG (fiber Bragg grating)을 사용하여 온도에 따라 반사되는 파장변화를 확인하는 것으로, 이러한 방법을 사용하는 온도센서는 고가의 광대역 파장을 출력하는 광원이나 파장 가변형 광원 및 파장변화를 측정하기 위한 파장 분석기가 필요하므로 매우 고가에 판매된다.However, a commercially available temperature sensor uses a fiber Bragg grating (FBG) to confirm the wavelength change reflected by the temperature. The temperature sensor using this method is a light source that outputs an expensive broadband wavelength or a wavelength variable light source And a wavelength analyzer for measuring the change in wavelength, and are sold at a very high price.
이에, 위와 같은 문제점을 극복할 수 있도록, 강한 EMI환경에서도 정확한 온도측정과 간단한 구조로 저가격의 온도를 측정하기 위한 기술에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, in order to overcome the above problems, it is necessary to research and develop a technology for measuring temperature at low cost with accurate temperature measurement and simple structure even in a strong EMI environment.
본 발명은 위에서 언급한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 편광유지 광섬유의 온도의존성을 이용하여 발생되는 편광변화를 편광기와 포토디텍터로 광파워만을 측정하여 온도를 확인함으로써, 간단하면서도 정확하게 온도를 확인할 수 있는 편광유지 광섬유를 이용한 광온도 측정 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a polarization maintaining optical fiber which can measure a polarization change generated by a temperature dependency of a polarization maintaining optical fiber by using only a polarizer and a photodetector, And an optical temperature measuring device using the polarization maintaining optical fiber.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.
본 발명의 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치는 광을 생성하는 광원와, 상기 광원과 연결되고 광을 전송하며, 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 느린축(slow axis)에 수직한 제 1 빠른축(fast axis)을 포함하는 제 1 편광유지광섬유와, 상기 제 1 편광유지광섬유로부터 수신되는 광을 전송하며, 상기 제 1 편광유지광섬유과 일정한 각도를 가지도록 융착되어 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis)과 일정한 각도를 가지도록 배치된 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 제 2 느린축(slow axis)에 수직한 제 2 빠른축(fast axis)을 포함하는 제 2 편광유지광섬유와, 상기 제 2 편광유지광섬유의 끝단에 배치되어 수신되는 광을 반사시키는 미러를 포함하는 온도측정부와, 상기 제 1 편광유지광섬유와 연결되고, 상기 미러에 의해 반사되어 상기 제 2 편광유지광섬유 및 상기 제 1 편광유지광섬유를 통과한 광의 출력을 검출하는 제 1 광검출부 및 기준온도에서의 광의 출력 및 상기 제 1 광검출부에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값에 기초하여 기준온도 대비 온도변화량을 연산하여 현재 상기 온도측정부로 수신되는 광의 온도를 연산하는 온도연산부를 포함할 수 있다.An apparatus for measuring optical temperature using a polarization maintaining optical fiber according to the present invention comprises a light source for generating light, a light source connected to the light source, for transmitting light, and having a first slow axis and a second light source perpendicular to the first slow axis A first polarization maintaining optical fiber including a first fast axis and a first polarization maintaining optical fiber that transmits light received from the first polarization maintaining optical fiber and is fused so as to have a certain angle with the first polarization maintaining optical fiber, a slow axis and a second fast axis perpendicular to the second slow axis that are arranged to have a certain angle with the first fast axis and a slow axis that is perpendicular to the second slow axis, a second polarization maintaining optical fiber including a first polarization maintaining optical fiber and a second polarization maintaining optical fiber, and a mirror disposed at an end of the second polarization maintaining optical fiber and reflecting the received light; And the second polarized light A first optical detector for detecting the output of light passing through the holding optical fiber and the first polarization maintaining optical fiber, and a difference value between the output of light at the reference temperature and the output of light measured at the first optical detector, And a temperature calculator for calculating a temperature change amount with respect to a reference temperature based on the difference value and calculating a temperature of light currently received by the temperature measurement unit.
편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치는 상기 광원으로부터 수신되는 광을 분배하는 광분배부 및 상기 광원 및 상기 광분배부 사이에 배치되며, 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광만을 통과시키는 제 1 편광부를 더 포함하고, 상기 광원부터 상기 온도측정부 사이는 제 1 편광유지광섬유로 연결되고, 상기 제 1 편광유지광섬유 및 상기 제 2 편광유지광섬유가 일정한 각도를 가지고 융착되어 있으므로, 상기 제 1 편광부를 통과한 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광이 상기 제 2 편광유지광섬유를 통과하면서 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 2 빠른축(fast axis)으로 진행하는 2개의 선편광으로 나뉘어지며, 2개의 선편광의 위상차가 생성될 수 있다. An apparatus for measuring optical temperature using a polarization maintaining optical fiber includes a light distribution unit for distributing light received from the light source, and a light source disposed between the light source and the light distribution unit, the first slow axis and the first fast axis fast axis of the first polarized light holding fiber and the second polarized light holding axis of the first polarized light holding fiber and the first polarized light holding fiber, Since the two polarization maintaining optical fibers are fused at a constant angle, linearly polarized light traveling along any one axis of the first slow axis and the first fast axis passing through the first polarizer And two linearly polarized lights passing through the second slow axis and the two fast axes while passing through the second polarization maintaining optical fiber, and the phase difference between the two linearly polarized light is Lt; / RTI >
편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치는 상기 광분배부에 연결되고, 상기 미러에 의해 반사되어 상기 제 2 편광유지광섬유, 상기 제 1 편광유지광섬유 및 상기 광분배부를 통과한 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 제 2 빠른축(fast axis)으로 진행된 2개의 선편광 중 어느 하나 축으로 진행하는 선편광만을 통과시키는 제 2 편광부를 더 포함하고, 상기 제 1 광검출부는 상기 제 2 편광부를 통과한 선편광의 출력(power)을 검출할 수 있다.The optical temperature measuring device using the polarization maintaining optical fiber is connected to the optical distributor and is reflected by the mirror and passes through the second polarization maintaining optical fiber, the first polarization maintaining optical fiber, and the second slow axis slow and a second polarizer which passes only linearly polarized light proceeding along any one of two linear polarized light proceeding along the first fast axis and the second linear polarized light, It is possible to detect the output power of the motor.
온도 연산부는 온도측정부에 수신되는 광빔의 온도의 변화에 따라 상기 제 2 편광유지광섬유의 길이가 변화되고, 길이의 변화에 따라 상기 2개의 선편광의 위상 차가 변하게 되고, 위상 차가 변하게 됨에 따라 상기 제 1 광검출부에서 측정한 광의 출력(power)이 변하므로, 기준온도에서의 광의 출력(power) 및 상기 제 1 광검출부에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값에 기초하여 현재 상기 온도측정부로 수신되는 광의 온도를 연산할 수 있다.The temperature calculating unit changes the length of the second polarization maintaining optical fiber according to the change of the temperature of the light beam received by the temperature measuring unit and changes the phase difference between the two linearly polarized light according to the change of the length, Since the output power of the light measured by the first photodetector unit changes, the current value of the light received by the current temperature measurement unit is received by the current temperature measurement unit based on the difference between the power of the light at the reference temperature and the power of the light measured by the first photodetector unit. It is possible to calculate the temperature of the light.
개시된 발명에 따르면, 편광유지 광섬유의 온도의존성을 이용하여 발생되는 편광변화를 편광기와 광검출부를 이용하여 광 출력만을 측정함으로써, 간단한 구조를 이용하여 쉽게 온도를 측정할 수 있다.According to the disclosed invention, it is possible to easily measure the temperature by using a simple structure by measuring only the optical output by using the polarizer and the optical detection unit for the polarization change generated by the temperature dependency of the polarization maintaining optical fiber.
또한, 파장을 가변하지 않고, 빛의 출력을 바로 측정하여 온도를 측정함으로써, 측정 시간을 단축할 수 있다.In addition, the measurement time can be shortened by directly measuring the output of the light without changing the wavelength and measuring the temperature.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 2개의 선편광의 위상차이에 따른 광 출력의 변화를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an optical temperature measuring apparatus using a polarization maintaining optical fiber according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a change in optical output according to a phase difference between two linearly polarized lights. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an optical temperature measuring apparatus using a polarization maintaining optical fiber according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치(100)는 광원(110), 제 1 편광부(120), 광분배부(130), 제 1 편광유지광섬유(140), 온도측정부(150), 제 2 편광부(160), 제 1 광검출부(170), 온도연산부(180) 및 제 2 광검출부(190)를 포함한다.1, an optical
광원(110)은 광을 생성할 수 있다. The
제 1 편광부(120)는 광원(110) 및 광분배기(130) 사이에 배치될 수 있다.The first polarizing
제 1 편광부(120)는 제 1 편광유지광섬유(140)에 포함된 제 1 느린축(slow axis) 및 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광만을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 편광부(120)는 제 1 편광유지광섬유(140)에 포함된 제 1 느린축(slow axis)으로 진행하는 선 편광만을 통과시킬 수 있다. 제 1 느린축(slow axis) 또는 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 축을 통과시키는 편광부를 사용할지는 구현 상황에 따라 선택할 수 있다.The
광분배부(130)는 수신되는 광을 분배할 수 있다. 광분배부(130)는 제 1 편광부(120), 제 2 편광부(160), 온도측정부(150) 및 제 2 광검출부(180) 사이에 배치될 수 있다.The
광분배부(130)는 광원(110)으로부터 수신된 광을 온도측정부(150) 및 제 2 광검출부(180)으로 분배시킬 수 있다. 예를 들면, 광분배부(130)는 광원(110)으로부터 수신된 광을 온도측정부(150) 및 제 2 광검출부(180)에 50 : 50의 비율로 분배할 수 있다.The
광분배부(130)는 온도측정부(150)로부터 수신된 광을 제 1 광검출부(170)로 분배시킬 수 있다.The
제 1 편광유지광섬유(140)는 광원(110)과 연결되고 광을 전송하며, 제 1 느린축(slow axis) 및 제 1 느린축(slow axis)에 수직한 제 1 빠른축(fast axis)을 포함할 수 있다. 제 1 느린축(slow axis) 상에는 다른 부분보다 상대적으로 굴절률이 높은 부분이 존재하여, 제 2 빠른축(fast axis)에 비해 광이 느리게 전송될 수 있다. The first polarization maintaining
제 1 편광유지광섬유(140)는 광원(110), 제 1 편광부(120), 광분배부(130), 온도측정부(150), 제 2 편광부(160), 제 1 광검출부(170) 및 제 2 광검출부(180)들 사이에 배치될 수 있다.The first polarization maintaining
온도측정부(150)는 제 2 편광유지섬유(151) 및 미러(152)를 포함한다.The
제 2 편광유지섬유(151)는 제 1 편광유지광섬유(140)로부터 수신되는 광을 전송하거나 미러(152)로부터 반사된 광을 전송할 수 있다.The second
제 2 편광유지섬유(151)는 제 2 느린축(slow axis) 및 제 2 느린축(slow axis)에 수직한 제 2 빠른축(fast axis)을 포함한다.The second
제 2 편광유지섬유(151)는 제 1 편광유지광섬유(140)과 일정한 각도를 가지도록 융착된다. 이에 따라, 제 2 느린축(slow axis) 및 제 2 빠른축(fast axis)은 제 1 느린축(slow axis) 및 제 1 빠른축(fast axis)과 일정한 각도를 가지도록 배칠할 수 있다. 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 느린축(slow axis) 및 제 2 빠른축(fast axis)은 제 1 느린축(slow axis) 및 제 1 빠른축(fast axis)과 45도 각도를 가지도록 융착시킬 수 있다.The second
제 1 편광유지광섬유(140) 및 상기 제 2 편광유지광섬유(151)가 일정한 각도를 가지고 융착되어 있으므로, 제 1 편광부(120)를 통과한 제 1 느린축(slow axis) 및 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광이 제 2 편광유지광섬유(151)를 통과하면서 제 2 느린축(slow axis) 및 제 2 빠른축(fast axis)으로 진행하는 2개의 선편광으로 나뉘어지게 된다. 이에 따라, 2개의 선편광의 위상차가 생성될 수 있다.Since the first polarization maintaining
미러(152)는 제 2 편광유지광섬유(151)의 끝단에 배치되며, 수신되는 광을 반사시킬 수 있다. 즉, 미러(152)는 제 1 편광유지광섬유(140) 및 제 2 편광유지광섬유(151)을 통해 수신된 광을 반사시킬 수 있다.The
제 2 편광부(160)는 광분배기(130)에 연결될 수 있다.The
제 2 편광부(160)는 미러(152)에 의해 반사되어 제 2 편광유지광섬유(151), 제 1 편광유지광섬유(140) 및 광분배기(130)를 통과한 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 제 2 빠른축(fast axis)으로 진행된 2개의 선편광 중 어느 하나 축으로 진행하는 선편광만을 통과시킬 수 있다.The second polarized
제 1 광검출부(170)는 광분배기(130)와 연결되고, 미러(152)에 의해 반사되어 제 2 편광유지광섬유(151) 및 제 1 편광유지광섬유(140)를 통과한 광의 출력(power)을 검출할 수 있다.The first
온도연산부(180)가 광의 온도를 연산하는 원리는 아래와 같다. 제 2 편광유지광섬유(151)의 길이는 온도측정부(150)에 수신되는 광빔의 온도의 변화에 따라 변화된다. 제 2 편광유지광섬유(151)의 길이가 변화함 따라 제 2 편광유지광섬유(151)에서 생성된 2개의 선편광의 위상 차가 변하게 되고, 위상 차가 변하게 됨에 따라 제 1 광검출부(170)에서 측정한 광의 출력(power)이 변하게 된다. 이에, 온도연산부(180)는 기준온도에서의 광의 출력(power) 및 제 1 광검출부(170)에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값에 기초하여 현재 온도측정부(150)로 수신되는 광의 온도를 연산할 수 있다.The principle that the temperature
온도연산부(180)는 기준온도에서의 광의 출력(power) 및 현재 제 1 광검출부(170)에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값을 연산할 수 있다. 예를 들면, 온도 연산부(180)는 제 1 광검출부(170)를 이용하여 25도에서의 광의 출력(power)을 검출하여 기준값으로 설정하고, 설정된 기준값과 현재 측정된 광의 출력(power)의 차이값을 연산할 수 있다.The
온도연산부(180)는 연산된 차이값에 기초하여 기준온도 대비 온도변화량을 연산할 수 있다. 예를 들면, 광의 출력(power)의 차이값이 A 만큼 변할 경우, 온도연산부(180)는 광의 출력(power) 변화와 온도 변화의 상관 관계에 기초하여 온도 변화량을 연산할 수 있다. The temperature
온도연산부(180)는 연산된 온도 변화량에 기초하여 현재 상기 온도측정부로 수신되는 광의 온도를 연산할 수 있다. 예를 들면, 온도 변화량이 + 0.5도인 경우, 온도연산부(180)는 현재 온도는 25.5도로 연산할 수 있다. 광의 출력이 A 만큼 차이날 때마다, 온도가 1도씩 변화한다고 가정한다. 설정된 기준값과 현재 측정된 광의 출력(power)의 차이값이 2A만큼 변화하였다면, 온도연산부(180)는 기준 온도(25도)에서 +2를 더하여, 현재 온도를 27도로 측정할 수 있다. The temperature
제 2 광검출부(180)는 광분배기(130)를 통해 수신된 광의 출력(power)을 검출할 수 있다. 제 2 광검출부(180)에서 검출된 광의 출력(power)에 의해, 광원(110)에서 생성된 광의 특성을 모니터링할 수 있다. 예를 들면, 제 2 광검출부(180)에서 측정된 광원(110)의 광특성을 파악함으로써, 제 1 광검출부(170)에서 생성된 광 출력의 변화가 광원(110)의 출력 변화에 따른 것인지, 제 2 편광유지 광섬유의 길이 변화에 따른 광 출력 변화인지를 알 수 있다. 구체적으로, 광원(110)의 출력이 A만큼 변화한 경우, 제 2 광검출부(180)는 광원(110)의 출력 변화를 측정하여 A만큼을 변화를 인식할 수 있다. 이에. 제 1 광검출부(170)에서 측정된 변화값이 A만큼인 경우, 그 원인을 제 2 편광유지 광섬유의 길이 변화에 따른 광 출력 변화가 아닌 광원(110)의 출력 변화에 따른 것임을 알 수 있다. The second
본 발명에 따른 광온도 측정 장치에 따르면, 편광유지 광섬유의 온도의존성('온도의 변화에 따라 길이가 변화되고, 길이의 변화에 따라 2개의 선편광의 위상차가 변화되는 성질')을 이용하여 발생되는 편광변화를 편광기와 광검출부를 이용하여 광 출력만을 측정함으로써, 간단한 구조를 이용하여 쉽게 온도를 측정할 수 있다.According to the optical temperature measuring apparatus of the present invention, the temperature dependence of the polarization maintaining optical fiber is generated by using the temperature dependency (the property that the length changes according to the temperature change and the phase difference of the two linearly polarized light changes according to the change in length) By simply measuring the optical output using the polarizer and the optical detector, the temperature can be easily measured using a simple structure.
또한, 본 발명에 따른 광온도 측정 장치에 따르면, 파장을 가변하지 않고, 빛의 출력을 바로 측정하여 온도를 측정함으로써, 측정 시간을 단축할 수 있다. Further, according to the optical temperature measuring apparatus according to the present invention, the measurement time can be shortened by directly measuring the output of light without changing the wavelength and measuring the temperature.
도 2 및 도 3은 2개의 선편광의 위상차이에 따른 광 출력의 변화를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a change in optical output according to a phase difference between two linearly polarized lights. FIG.
도 1, 도 2 및 도3을 참조하면, 파란색선은 제 2 빠른축(fast axis)을 통과한 광의 출력(power)을 표시한 것이며, 빨간색선은 제 2 느린축(slow axis)을 통과한 광의 출력을 표시한 것이다.Referring to FIGS. 1, 2 and 3, the blue line represents the power of light passing through the second fast axis, and the red line represents the light passing through the second slow axis And the output of light.
광의 출력(power)은 아래의 수학식들을 통해 얻을 수 있다. The power of light can be obtained by the following equations.
여기서 y1은 제 2 느린축(slow axis)으로 출력된 빛의 광의 출력(power)이고, y2는 제 2 빠른축(fast axis)으로 출력된 빛의 광의 출력(power)을 의미한다.Here, y 1 is the output power of the light output to the second slow axis, and y 2 is the output power of the light output to the second fast axis.
또한, Eox는 제 2 편광부(160)으로부터 출력되는 제 2 느린축(slow axis)의 빛의 electric field 크기이며, Eoy는 제 2 편광부(160)으로부터 출력되는 제 2 빠른축(fast axis)의 electric field 크기이며, Eix는 제 2 편광부(160)로 입력되는 제 2 느린축(slow axis)의 빛의 electric field 크기이며, Eiy는 제 2 편광부(160)로 입력되는 제 2 빠른축(fast axis)의 electric field 크기이며, δ는 위상차(phase difference)를 의미한다. Eox is the electric field magnitude of the light of the second slow axis output from the
2개의 선편광의 위상차가 0도 - 90도 사이를 살펴보면, 위상의 차가 커질 수록 제 2 빠른축(fast axis)을 통과한 광의 출력(power)가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 90도를 기준으로 반복된다.When the phase difference between the two linearly polarized light is between 0 and 90 degrees, the power of the light passing through the second fast axis increases as the phase difference increases. This phenomenon is repeated based on 90 degrees.
온도측정부(150)에 수신되는 광빔의 온도의 변화에 따라 제 2 편광유지광섬유(151)의 길이가 변화하고, 최종적으로는 2개의 선편광의 위상 차가 변하게 된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 온도연산부(180)는 위상 차의 변화에 따른 광의 출력(power) 변화에 기초하여 온도 변화량을 연산하고, 연산된 온도 변화량에 기초하여 현재 온도를 연산할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 위상 차의 변화에 따른 광의 출력(power)의 변화('기울기')가 큰 구간('45도 전후')을 기준점으로 설정하고, 온도연산부(180)는 현재 온도를 연산할 수 있다. 위상 차의 변화에 따른 광의 출력(power)의 변화가 큰 구간을 이용하면, 작은 위상 차의 변화에도 광의 출력(power)의 변화가 크므로, 온도연산부(180)가 작은 온도 변화를 더욱 정확하게 연산할 수 있다.The length of the second polarization maintaining
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The embodiments described may be constructed by selectively combining all or a part of each embodiment so that various modifications can be made.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should also be noted that the embodiments are for explanation purposes only, and not for the purpose of limitation. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
100 : 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치
110 : 광원
120 : 제 1 편광부
130 : 광분배부
140 : 제 1 편광유지광섬유
150 : 온도측정부
151 : 제 2 편광유지섬유
152 : 미러
160 : 제 2 편광부
170 : 제 1 광검출부
180 : 온도연산부
190 : 제 2 광검출부100: Optical temperature measurement device using polarization maintaining optical fiber
110: Light source
120: first polarization section
130:
140: First polarization maintaining optical fiber
150: Temperature measuring unit
151: second polarization maintaining fiber
152: mirror
160: second polarizing portion
170:
180:
190:
Claims (4)
상기 광원과 연결되고 광을 전송하며, 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 느린축(slow axis)에 수직한 제 1 빠른축(fast axis)을 포함하는 제 1 편광유지광섬유;
상기 제 1 편광유지광섬유로부터 수신되는 광을 전송하며, 상기 제 1 편광유지광섬유과 일정한 각도를 가지도록 융착되어 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis)과 일정한 각도를 가지도록 배치된 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 제 2 느린축(slow axis)에 수직한 제 2 빠른축(fast axis)을 포함하는 제 2 편광유지광섬유와, 상기 제 2 편광유지광섬유의 끝단에 배치되어 수신되는 광을 반사시키는 미러를 포함하는 온도측정부;
상기 제 1 편광유지광섬유와 연결되고, 상기 미러에 의해 반사되어 상기 제 2 편광유지광섬유 및 상기 제 1 편광유지광섬유를 통과한 광의 출력(power)을 검출하는 제 1 광검출부; 및
기준온도에서의 광의 출력(power) 및 현재 상기 제 1 광검출부에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값에 기초하여 기준온도 대비 온도변화량을 연산하여 현재 상기 온도측정부로 수신되는 광의 온도를 연산하는 온도연산부를 포함하는, 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치.
A light source for generating light;
A first polarization maintaining optical fiber coupled to the light source and transmitting light and including a first slow axis and a first fast axis perpendicular to the first slow axis;
And a second polarization maintaining optical fiber for transmitting light received from the first polarization maintaining optical fiber and fused so as to have a predetermined angle with the first polarization maintaining optical fiber to form a constant angle with the first slow axis and the first fast axis A second polarization maintaining optical fiber including a second slow axis arranged to have a second axis and a second fast axis perpendicular to the second slow axis, A temperature measuring unit disposed at an end of the light source and including a mirror for reflecting the received light;
A first optical detector connected to the first polarization maintaining optical fiber and detecting a power of light reflected by the mirror and having passed through the second polarization maintaining optical fiber and the first polarization maintaining optical fiber; And
Calculating a difference value between a power of light at a reference temperature and a power of light currently measured at the first optical detector, calculating a temperature change amount with respect to a reference temperature based on the calculated difference value, And a temperature calculation unit for calculating a temperature of light received by the polarization maintaining optical fiber.
상기 광원으로부터 수신되는 광을 분배하는 광분배부; 및
상기 광원 및 상기 광분배부 사이에 배치되며, 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광만을 통과시키는 제 1 편광부를 더 포함하고,
상기 제 1 편광유지광섬유 및 상기 제 2 편광유지광섬유가 일정한 각도를 가지고 융착되어 있으므로, 상기 제 1 편광부를 통과한 상기 제 1 느린축(slow axis) 및 상기 제 1 빠른축(fast axis) 중 어느 하나의 축으로 진행하는 선 편광이 상기 제 2 편광유지광섬유를 통과하면서 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 2 빠른축(fast axis)으로 진행하는 2개의 선편광으로 나뉘어지며, 2개의 선편광의 위상차가 생성되는, 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
A light distribution unit for distributing light received from the light source; And
And a first polarizer disposed between the light source and the light distribution unit and passing only linearly polarized light traveling along any one of the first slow axis and the first fast axis, ,
Since the first polarization maintaining optical fiber and the second polarization maintaining optical fiber are fused at a certain angle, it is preferable that the first slow axis and the first fast axis, which pass through the first polarization section, A linear polarized light traveling on one axis is divided into two linear polarized lights passing through the second slow axis and the two fast axes while passing through the second polarization maintaining optical fiber, Wherein the phase difference is generated by using the polarization maintaining optical fiber.
상기 광분배부에 연결되고, 상기 미러에 의해 반사되어 상기 제 2 편광유지광섬유, 상기 제 1 편광유지광섬유 및 상기 광분배부를 통과한 상기 제 2 느린축(slow axis) 및 상기 제 2 빠른축(fast axis)으로 진행된 2개의 선편광 중 어느 하나 축으로 진행하는 선편광만을 통과시키는 제 2 편광부를 더 포함하고,
상기 제 1 광검출부는 상기 제 2 편광부를 통과한 선편광의 출력(power)을 검출하는, 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치.
3. The method of claim 2,
And the second slow axis and the second fast axis that are reflected by the mirror and pass through the second polarization maintaining optical fiber, the first polarization maintaining optical fiber, and the optical splitter, and a second polarizer for passing only linearly polarized light proceeding along any one of the two linear polarized lights proceeding in the direction of the axis,
Wherein the first optical detecting unit detects power of linearly polarized light having passed through the second polarizing unit.
상기 온도 연산부는,
온도측정부에 수신되는 광빔의 온도의 변화에 따라 상기 제 2 편광유지광섬유의 길이가 변화되고, 길이의 변화에 따라 상기 2개의 선편광의 위상 차가 변하게 되고, 위상 차가 변하게 됨에 따라 상기 제 1 광검출부에서 측정한 광의 출력(power)이 변하므로, 기준온도에서의 광의 출력(power) 및 상기 제 1 광검출부에서 측정된 광의 출력(power)의 차이값에 기초하여 현재 상기 온도측정부로 수신되는 광의 온도를 연산하는, 편광유지광섬유를 이용한 광온도 측정 장치.
The method of claim 3,
The temperature calculation unit calculates,
The length of the second polarization maintaining optical fiber is changed according to a change in the temperature of the light beam received by the temperature measuring unit, the phase difference between the two linearly polarized light changes according to the change in length, The temperature of the light that is currently received by the temperature measuring unit based on the difference between the power of the light at the reference temperature and the power of the light measured at the first optical detecting unit, Holding optical fiber.
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