초록

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

본 논문에서는 PMF와 FBG로 구성된 PDL 기반 사냑 간섭계를 이용하여 편광 간섭형 광섬유 압력 센서를 구현하였다. 여러 종류의 PMF들에서 압력 민감도를 비교하기 위해, 서로 다른 세 종류의 보우-타이형 PMF를 센서부로 사용하였다. 구현된 광섬유 압력 센서를 이용하여 0~0.3 MPa의 범위에서 압력 측정을 수행하였으며, 최대 압력 민감도는 근사적으로 -15.07 nm/MPa로 측정되었고, 센서의 선형성을 나타내는 $R^2$값은 ~0.992로 측정되었다. 제안된 센서는 FBG를 이용하여 외부 온도 변화의 보상이 가능하면서도, 이전의 편광유지 광자결정 광섬유 기반 압력 센서에 비해 압력 민감도를 4배까지 증가시킬 수 있었다.

본 논문에서는 PMF와 FBG로 구성된 PDL 기반 사냑 간섭계를 이용하여 편광 간섭형 광섬유 압력 센서를 구현하였다. 여러 종류의 PMF들에서 압력 민감도를 비교하기 위해, 서로 다른 세 종류의 보우-타이형 PMF를 센서부로 사용하였다. 구현된 광섬유 압력 센서를 이용하여 0~0.3 MPa의 범위에서 압력 측정을 수행하였으며, 최대 압력 민감도는 근사적으로 -15.07 nm/MPa로 측정되었고, 센서의 선형성을 나타내는 $R^2$값은 ~0.992로 측정되었다. 제안된 센서는 FBG를 이용하여 외부 온도 변화의 보상이 가능하면서도, 이전의 편광유지 광자결정 광섬유 기반 압력 센서에 비해 압력 민감도를 4배까지 증가시킬 수 있었다.

AI 본문요약

엑셀 다운로드 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 센서부는 14 cm 길이의 보우-타이 형 PMF와 FBG로 구성하여 금속 챔버 (Steel Chamber) 내에 위치시켰으며, 금속 챔버 내에 질소 가스를 주입하여 압력을 인가하였다. 그리고 PMF는 압력 변화를 감지하기 위해 사용되고, FBG는 센서부인 PMF 주변 온도 변화를 보상하기 위한 목적으로 사용되었다. 광원으로는 광대역 광원(Broadband Source: 이하 BBS)을 사용하였고, 출력되는 스펙트럼 분석을 위해 광 스펙트럼 분석기 (Optical Spectrum Analyzer: 이하 OSA) 를 사용하였다.
• 본 논문에서는 PBS, PMF, FBG, HWP, QWP로 구성된 PDL 구조 사냑 간섭계를 이용하여 편광 간섭형 광섬유 압력 센서 시스템을 제안하였다. 센서부는 14 cm 길이의 보우-타이형 PMF와 센서부 주변의 온도를 보상하기 위한 FBG로 구성되었다.
• 본 논문에서는 PMF를 센서부로 사용한 편광 상이 루프 (Polarization Diversity Loop: 이하 PDL) 구조 기반의 편광 간섭형 광섬유 압력 센서를 제안하였다.

제안 방법

• 그림 2에서 압력 증가시 출력 스펙트럼이 단파장으로 이동 (Blue Shift) 되며, FBG 반사 스펙트럼은 변화하지 않는 것을 확인할 수 있다. PMF의 광학적 특성에 따른 압력 민감도 비교를 위해 서로 다른 세 종류의 보우-타이 (Bow-Tie) 형 PMF를 각각 센서부로 사용하여 압력 응답 실험을 수행하였다. 세 종류의 PMF로는 Fibercore사의 HB1250T, Oxford Electronics사의 HB1500-125P, 그리고 Fibercore사의 HB1500 모델이다.
• 그리고 모든 광학 요소들은 SMF로 연결되어 있다. 제안된 압력 센서 시스템의 동작 원리는 BBS에서 출력되는 입사광이 PBS를 통과한 뒤 수평 편광과 수직 편광을 가진 두 선형 편광 성분으로 나뉜다. 수평 편광 성분은 시계 방향 (Clockwise: 이하 CW) 으로 순환하면서 HWP, QWP, PMF, 그리고 FBG를 거치고, 수직 편광 성분은 반시계 방향 (Count-Clockwise: 이하 CCW) 으로 순환하며 FBG, PMF, QWP, 그리고 HWP를 거친다.
• 제안된 압력 센서 시스템의 압력 측정 실험은 0∼0.3 MPa의 압력 범위에서 0.025 MPa씩 압력을 증가 시켜 OSA를 이용하여 출력 스펙트럼을 관측하였다.
• 센서부는 14 cm 길이의 보우-타이형 PMF와 센서부 주변의 온도를 보상하기 위한 FBG로 구성되었다. 제작된 압력 센서의 압력 측정 실험에서는 PMF의 광학적 특성에 따른 압력 민감도 비교를 위해 서로 다른 세 종류의 보우-타이형 PMF로 센서부를 사용하였고, 제안된 편광 간섭형 광섬유 압력 센서의 압력 응답 실험을 각각 수행하였다. 센서부가 위치한 금속 챔버 내부의 압력을 0 MPa부터 0.
• 따라서, 간섭 스펙트럼의 파장 이동을 측정함으로써 인가된 압력을 추정할 수 있다. 하지만 PMF는 주변의 온도가 변할 경우에도 출력 간섭 스펙트럼의 파장이 변하게 되므로, 온도 보상을 위해 FBG를 PMF와 융착 접속하여 센서부를 제작하였다. FBG는 온도와 압력 변화를 가했을 때, 압력 변화로 인한 파장 변화는 일어나지 않고 온도 변화에만 파장 변화가 일어난다.

대상 데이터

• PMF의 광학적 특성에 따른 압력 민감도 비교를 위해 서로 다른 세 종류의 보우-타이 (Bow-Tie) 형 PMF를 각각 센서부로 사용하여 압력 응답 실험을 수행하였다. 세 종류의 PMF로는 Fibercore사의 HB1250T, Oxford Electronics사의 HB1500-125P, 그리고 Fibercore사의 HB1500 모델이다. 세 PMF들은 모델 별로 복굴절, 스트레스 요소 (Stress Element) 의 크기, 스트레스 요소의 기계적 특성, 모드-필드 직경 (Mode-Field Diameter), 차단 파장 (Cut-Off Wavelength) 등이 다른 특성을 가진다.

이론/모형

• 그리고 PMF는 압력 변화를 감지하기 위해 사용되고, FBG는 센서부인 PMF 주변 온도 변화를 보상하기 위한 목적으로 사용되었다. 광원으로는 광대역 광원(Broadband Source: 이하 BBS)을 사용하였고, 출력되는 스펙트럼 분석을 위해 광 스펙트럼 분석기 (Optical Spectrum Analyzer: 이하 OSA) 를 사용하였다. 그리고 모든 광학 요소들은 SMF로 연결되어 있다.

성능/효과

• 이는 이전에 보고되었던 PM-PCF를 이용한 사냑 간섭계 기반 편광 간섭형 압력 센서의 최대 압력 민감도보다 약 4배 증가된 결과이다. 또한, 제안된 압력 센서 시스템의 센서부 길이도 이전의 센서에 비해 약 4배만큼 소형화된 장점을 가진다.
• 센서부가 위치한 금속 챔버 내부의 압력을 0 MPa부터 0.3 MPa까지 0.025 MPa씩 증가시켜 출력 스펙트럼을 분석하였으며, 출력 스펙트럼의 최대 파장 이동량은 ∼4.50 nm, 최대 압력 민감도는 ∼-15.07 nm/MPa를 얻을 수 있었다.

본문요약 정보가 도움이 되었나요? 예 아니오 제출

이 논문을 인용한 문헌

더보기