Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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An Intensity Based Self-referencing Fiber Optic Sensor Using Tunable Fabry-Perot Filter and FBG

가변 페브리-페로 필터와 FBG를 이용한 광세기 기반 자기기준 광섬유 센서

  • Choi, Sang-Jin (Department of Electrical Engineering, Smart Grid Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Pan, Jae-Kyung (Department of Electrical Engineering, Smart Grid Research Center, Chonbuk National University)
  • 최상진 (전북대학교 전기공학과, 전북대학교 스마트그리드 연구센터) ;
  • 반재경 (전북대학교 전기공학과, 전북대학교 스마트그리드 연구센터)
  • Received : 2012.07.11
  • Published : 2013.03.25
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Abstract

In this paper, we have proposed and experimentally demonstrated an intensity-based self-referencing fiber optic sensor. The proposed fiber optic sensor consists of a broadband light source (BLS), fiber Bragg grating (FBG), tunable Fabry-Perot (F-P) filter, and LabVIEW program. We define the measurement parameter (X) and the calibration parameter (${\beta}$) to determine the transfer function(H) of the self-referencing fiber optic sensor, and the validity of the theoretical analysis is confirmed by experiments. The self-referencing characteristic for the proposed system has been validated by showing that the measurement parameter (X) is invariant for BLS optical power attenuations of 0 dB, 3 dB, and 6 dB. Also, the measured result is irrelevant to the FBGs with different characteristics. This means that the proposed fiber optic sensor offers the flexibility for determining the FBGs needed for implementation. Experimental results for the proposed fiber optic sensor are in good agreement with a theoretical analysis for BLS optical power attenuations and for three FBG pairs with different characteristics. So, the proposed fiber optic sensor has several benefits, including the self-referencing characteristic and the flexibility to determine the FBGs.

본 논문에서는 자기기준 특성을 가지는 광세기 기반 광섬유 센서 구조를 제안하고 실험적으로 구현하여 성능을 제시한다. 제안하는 광섬유 센서는 광대역 광원(BLS), fiber Bragg grating (FBG), 가변 페브리-페로(Fabry-Perot) 필터, LabVIEW 프로그램으로 구성된다. 제안한 자기기준 광섬유 센서의 이론적인 해석을 통하여 측정 변수(X)와 보정 변수(${\beta}$)를 정의하고, 이를 바탕으로 전달함수(H)를 구한다. 또한 실험을 통하여 이론적인 해석의 타당성을 제시한다. 제안한 광섬유 센서 구조는 광대역 광원의 출력 광세기가 0 dB, 3 dB, 6 dB 감소해도 측정결과에 영향을 미치지 않는 자기기준 특성을 가진다. 또한 다른 특성의 FBG를 사용하여도 측정 가능하므로, 제안한 광섬유 센서 구조는 임의의 규격을 가진 FBG를 사용할 수 있다. 광원의 광세기가 감소하였을 때와 세 가지 다른 특성의 FBG 쌍을 이용하여 측정한 결과 이론적인 값과 잘 일치함을 보였다. 따라서 제안한 광섬유 센서는 자기기준 특성과 구성하는 FBG의 규격이 비교적 엄격하지 않아도 되는 장점을 가진다.

Keywords

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