The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Fiber-Optic Sensor Using Bending-Sensitive Fiber

굽힘에 민감한 광섬유를 이용한 광섬유 센서

  • 이동호 (경북대학교 공과대학 전자공학과) ;
  • 권광희 (LG 전선 안양연구소) ;
  • 이철희 (경북대학교 공과대학 전자공학과) ;
  • 송재원 (경북대학교 공과대학 전자공학과) ;
  • 박재희 (계명대학교 전자공학과)
  • Published : 2004.10.01
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Abstract

Fiber-optic sensor (FOS) using bending-sensitive fiber (BSF which detects physical variables according to the variation of fiber-bending is proposed. BSF is already used in variable optical attenuator. Three-dimensional finite difference beam propagation method (3D FD-BPM) is used to investigate the bending loss of BSF. Then, the results of bending experiment with FOS consisting of BSF is compared to numerical results of 3D FD-BPM. In particular, the optical power of fabricated FOS with BSF varies from -ldB to -2OdB when pressure given to the upper side of FOS changes from 0 MPa to 0.005 MPa, while the FOS consists of SMF shows no change of optical power at the same condition.

가변 광 감쇄기에 사용한 굽힘에 민감한 특수 광섬유 (BSF: bending-sensitive fiber)를 이용하여 굽힘에 따라 물리적인 변화를 감지해 내는 광섬유 센서(FOS: fiber-optic sensor)를 제작하였다. BSF를 이용한 FOS의 제작 가능성을 알아보기 위해 BSF의 굽힘 손실을 3차원 유한차분 빔 전파기법을 이용하여 전산모의 하였고 전산모의 결과를 실제 제작된 BSF를 이용한 FOS의 실험 결과와 비교하였다. 특히 제작된 FOS는 센서 상층부에 가해진 압력이 0 MPa에서 0.005 MPa 로 변할 때 광 에너지는 -1 dB에서 -20 dB 까지 감쇄하였다. 반면에 단일모드 광섬유(SMF: single mode fiber)를 이용하여 동일한 구조로 제작된 FOS는 광 에너지의 변화를 보이지 않았다.

Keywords

References

  1. Katsumi Morishita, Yasuyuki Kondoh, and Nobuaki Kumagai, 'On the accuracy of scalar approximation technique in optical fiber analysis,' IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-28, No. 1, pp. 33-36, 1980
  2. Wojtek J. Bock, Tinko A. Eftimov ,and Andrew Hyett, 'Wide-range fiber-optic strain sensor based on LPOl mode evanescence,' Instrumentation and Measurement Technology Conference, IEEE, Vol. 2, pp. 1158 - 1161, 1998
  3. John W. Berthold III, 'Historical review of microbend fiber-optic sensors,' J. of Lightwave Technology, Vol. 13, No. 7, pp. 1193 - 1199, 1995 https://doi.org/10.1109/50.400697
  4. Nicholas Lagakos, W. J. Trott, T. R Hickman, James H. Cole, and Joseph A. Bucaro, 'Microbend fiber-optic sensor as extended hydrophone,' IEEE J. of Quantum Etectronics,Vol. QE-18, No. 10, pp. 1633 - 1638, 1982
  5. 이동호, 권광희, 송재원, 박재희, '굽힘에 민감한 광섬유를 이용한 가변 광 감쇄기,' 한국통신학회지 제 29권 제 5A호, pp. 566-573, 2004
  6. W. P. Huang, C. L. Xu, W. Lui, and K. Yokoyana, 'The prefectly matched layer (PML) boundary condition for the beam propagation method,' IEEE Photon, Technol. Lett., vol. 8, pp. 649-651, May 1996 https://doi.org/10.1109/68.491568
  7. 권광희, 송재원, 이동호 '3차원 FD-BPM을 이용한 측면 연마된 광섬유와 완전 도체면 아래의 유전체 사이에서의 결합과 전파 특성의 해석,' 한국통신학회지 제 28권 제 9A호, pp. 754-762, 2003