A novel fiber-optic sensor system is suggested in which fiber Bragg grating sensors are demodulated by a wavelength-sweeping fiber laser source and a spectrometer. The spectrometer consists of a diffraction grating and a 512-pixel photo-diode array. The reflected Bragg wavelength information is transformed into spatial intensity distribution on the photo-diode array. The peak locations linearly correspond to the Bragg wavelengths, regardless of the nonlinearities in the wavelength tuning mechanism of the fiber laser. The high power density of the fiber laser enables obtaining high signal-to-noise ratio outputs. The improved demodulation characteristics were experimentally demonstrated with a fiber Bragg grating sensor array with 5 gratings. The sensor outputs were in much more linear fashion compared with the conventional tunable band-pass filter demodulation. Also it showed advantages in signal processing, due to the high level of photo-diode array signals, over the broadband light source system, especially in measurement of fast varying dynamic physical quantities.
In this paper we propose a wavelength-switchable fiber ring laser that employs a polarization-dependent fiber band stop filter. The fiber filter was fabricated by inscribing a long-period fiber grating on a high birefringent fiber. Dual-wavelength switching operation was accomplished by controlling the rotatable linear polarizer which rotated the polarization plane of the light circulating through the fiber laser cavity. The amplitude variation of both laser lines was measured to be less than 0.5 dB and the signal-to-amplified spontaneous emission ratio was more than 55 dB.
처프된 광섬유 브라그 격자를 사용하여 발진모드 수를 조절할 수 있는 외부 공진기 레이저를 제안하였다. 광섬유 브라그 격자에 인가되는 선형적인 온도차를 변화시킴으로써 광섬유 브라그 격자의 반사 대역폭을 조절할 수 있었으며 이러한 격자를 외부 공진기 레이저의 외부 반사경으로 사용하여 발진모드 수를 단일모드에서 세 개의 모드까지 조절할 수 있었다.
본 논문에서는 RLD (Reflective Laser Diode)와 FBG (Fiber Bragg Grating)가 하이브리드 집적된 LD (이하 FG-LD)의 정적 및 동적 특성을 해석하기 위하여 대신호 시영역 모델링 방법을 구현하였다. FBG의 유효길이 2.1 mm를 포함한 외부 집적 공진기의 길이가 8 m인 경우에 0.44GHz의 동적 주파수 요동과 6.4 GHz 정도의 동적 주파수 요동 결과를 나타내었다. 또한 10 Gbps NRZ 신호의 아이가 크게 오픈된 상태를 잘 유지함을 확인하였다. FG-LD는 50 km 정도의 길이를 커버하는 10 Gbps 급 단일파장 레이저로서의 효용성이 있을 것으로 기대된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권1호
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pp.153-158
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2009
Stable and tunable dual-wavelength erbium-doped fiber ring laser(EDFL) using a single fiber Bragg grating(FBG) and two coil heaters is proposed and demonstrated. Installing two identical coils into a single FBG, the FBG is symmetrically divided into two different portions. While a current supply to the coil, the refractive index of the FBG under the coil is changed. The FBG can operate as a joint of two different FBGs. Due to the thermo-optic effect of a fiber, the resonance wavelength split into two peaks. The spacing between two adjacent channels was changed as much as the difference of heating power. It was tuned up to 3 nm of wavelength under the electrical power with a 1000 mW. Moreover, the lasing wavelength can be individually tuned without influencing to the adjacent channel.
가우스 광분포를 가지는 KrF 엑시머 레이저와 위상마스크를 이용해 3dB 파장 선폭이 0.7 nm인 단주기 광섬유 격자(Fiber Bragg Grating)가 제작되었고, 이 격자의 파장에 따른 삽입 손실이 단일파장 광원과 cutback방식을 이용해 측정되었다. 이 격자의 온도 의존성을 확인하기 위해 -10 $^{\circ}C$ ~ 70 $^{\circ}C$ 범위에서 중심 파장의 변화를 측정하였는데 0.01 nm/$^{\circ}C$을 얻었으며 이 값은 온도 변화 방향과 무관하였다. 진폭마스크를 이용해 3 dB 선폭이 14.22 nm인 장주기 격자도 제작되었으며 이 경우는 같은 온도 범위에서 0.044 nm/$^{\circ}C$로 단주기 격자에 비해 온도 의존성이 4배 이상 컸다. 장주기 격자는 광섬유 코팅의 존재 여부도 온도 변화에 큰 영향을 미쳤다.
광섬유격자와 단방향성 광섬유 loop mirror를 이용하여 단일모드로 발진하는 erbium첨가 광섬유레이저를 구성하였다. 이득매질인 erbium첨가 광섬유를 단방향성 loop내에 둠으로써 레이저광이 이득매질내에서 진행파를 이루도록 하고 loop 밖에서 반사 선폭이 0.2nm인 광섬유격자로 파장선택적 귀환시켜 주는 방식으로 공진기를 구성하였다. 수동형 광섬유 링공진기 형태의 광스펙트럼 분석기를 별도로 구성하여 광섬유레이저의 모드 스펙트럼을 관찰한 결과, 외부 온도변화로 인한 분 단위의 모드 튐을 제외하고는 대부분의 시간에 안정적인 단일모드 및 단일편광 상태의 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
We propose a fiber grating sensor system for condition monitoring of large scale wind turbine blades. For the feasibility test of the proposed sensor system, a down-scaled wind turbine has been constructed and experimented. Fiber grating sensors were attached on a blade surface for distributed strain and temperature measurements. An optical rotary joint was used to transmit optical signals between the FBG sensor array and the signal processing unit. Instead of broadband light source, we used a wavelength-swept fiber laser to obtain high output power density. A spectrometer demodulation is used to alleviate the nonlinear wavelength tuning problem of the laser source. With the proposed sensor system we could measure dynamic strain and temperature profiles at multi-positions of rotating wind turbine blades.
Based on a semiconductor optical amplifier and sampled fiber Bragg gratings, polarization-controlled waveband switching in multiwavelength fiber laser is successfully demonstrated at room temperature by using high polarization selectivity of a polarization beam splitter. A multiwavelength-switching operation between eight and six laser lines with signal to noise ratio over 35 dB and wavelength spacing of ${\sim}0.8nm$ has been successfully demonstrated. The switching displacement of the proposed laser was ${\sim}7.1nm$. The intensity unevenness between different laser lines was measured to be less than 6.5 dB. The switching displacement between wavebands (groups of contiguous wavelengths), wavelength channels, and their spacings can be flexibly designed by the selected comb filters.
본 논문에서는 새로운 구조의 파장가변 레이저 다이오드를 제안하였다. 제안된 레이저 다이오드는 추출격자 분포궤환 레이저 다이오드와 추출격자 분포 브래그 반사기가 집적된 구조로 되어 있다. 제안된 레이저 다이오드는 특정한 구조에서 27 nm정도의 광대역 파장가변이 가능함을 수치해석을 통해 확인하였다. 또한 이득영역에서 생성된 광파를 다른 수동영역을 거치지 않고 직접 광섬유에 결합시킬 수 있는 구조로 광효율이 기존의 레이저 다이오드에 비해 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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