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KR101670287B1 - wavelength variable optical filter and optical sensor system using the same - Google Patents

wavelength variable optical filter and optical sensor system using the same Download PDF

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KR101670287B1
KR101670287B1 KR1020150191038A KR20150191038A KR101670287B1 KR 101670287 B1 KR101670287 B1 KR 101670287B1 KR 1020150191038 A KR1020150191038 A KR 1020150191038A KR 20150191038 A KR20150191038 A KR 20150191038A KR 101670287 B1 KR101670287 B1 KR 101670287B1
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KR
South Korea
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optical
wavelength
light
time
core layer
Prior art date
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KR1020150191038A
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Korean (ko)
Inventor
김명진
노병섭
김영호
Original Assignee
한국광기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템에 의하면, 코어층과, 코어층에 입사된 광에 대해 투과 또는 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부 및 적어도 파장조정부에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드를 갖는 광도파체와, 광도파체에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 광도파체에 접속된 전기펄스 생성부와, 전기 펄스 생성부에서 설정된 제1시간 동안 펄스 전위가 인가되도록 전기펄스 생성부의 구동을 제어하는 제어부를 구비하고, 제1시간은 파장조정부에 의해 투과 또는 반사되는 광의 파장이 제1시간동안 가변되도록 클래드를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된다. 이러한 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템에 의하면, 전기광학물질의 고유한 특성인 반응시간 동안의 선형적 파장가변 특성을 이용하여 파장을 가변시킬 수 있어 구조가 단순화 되는 장점을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a wavelength tunable optical filter and an optical sensor system using the tunable optical filter, the optical tunable optical filter including a core layer, a wavelength adjusting section capable of adjusting wavelengths of light transmitted or reflected by the core layer, An electric pulse generating unit connected to the optical waveguide so as to apply a pulse potential to the optical waveguide; and an electric pulse generating unit configured to generate the electric pulse, And a control section for controlling the driving of the electric pulse generating section so that the pulse potential is applied for a first time period, wherein the first time is a period during which the wavelength of the light transmitted or reflected by the wavelength adjusting section changes during the first time, And the reaction time before the state of change to the stable state at the refractive index corresponding to the applied electric potential is applied. According to the wavelength tunable optical filter and the optical sensor system using the tunable optical filter, the wavelength can be varied by using the linear wavelength tuning characteristic during the reaction time, which is an inherent characteristic of the electro-optical material.

Figure R1020150191038
Figure R1020150191038

Description

전기적 펄스 응답 특성을 이용한 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템{wavelength variable optical filter and optical sensor system using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength tunable optical filter using an optical pulse response characteristic,

본 발명은 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 전기광학물질의 인가된 전위에 대한 전기적 펄스 응답시간 동안의 굴절율 변화를 이용하여 파장을 가변시킬 수 있는 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunable optical filter and an optical sensor system using the tunable optical filter. More particularly, the present invention relates to a tunable optical filter capable of varying a wavelength using a change in refractive index during an electrical pulse response time And an optical sensor system using the same.

파장영역에서 센서신호가 변화하는 광섬유격자 등 광센서는 1 pm에 이르는 매우 높은 수준의 파장정확도를 요구함에 따라 센서 시스템에서는 고가의 복잡한 파장가변광원이 사용된다. Optical sensors such as fiber gratings, which change the sensor signal in the wavelength range, require a very high level of wavelength accuracy up to 1 pm, so expensive complex wavelength tunable light sources are used in sensor systems.

이러한 파장가변광원은 국내 공개특허 제10-2011-0070305호 등 다양하게 게시되어 있다.Such a wavelength variable light source is variously disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0070305.

센서 시스템은 100개 내외로 최대한 많은 수의 센서 운영이 가능하도록 발전시켜 왔다. The sensor system has developed to be able to operate as many sensors as possible with about 100 sensors.

한편, 보호계전기, 수배전반 등 전력설비 분야와 가스저장소 및 배관 등 가스에너지 분야에 대한 센서 수요가 증가하고 있으며, 이들 분야에서는 10개 이내 센서를 소규모로 운영해야하는 광센서 시스템이 필요하다. 그러나, 기존 기기들은 고가로서 상기 분야에 적용하기에는 어려움이 있다.On the other hand, sensor demand for power equipment such as protection relays, switchgear, and gas energy fields such as gas storage and piping is increasing. In these fields, optical sensor systems that operate small number of 10 sensors are needed. However, existing devices are expensive and difficult to apply to the field.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전기광학물질이 외부 인가전압에 따라 안정화 상태에 이르기까지의 반응시간 동안의 굴절율 변화를 이용하여 파장이 가변되는 광을 생성할 수 있는 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a wavelength conversion device capable of generating light having a variable wavelength using a change in refractive index during a reaction time from an electro- A variable optical filter, and an optical sensor system using the variable optical filter.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파장가변 광필터는 코어층과, 상기 코어층에 입사된 광에 대해 투과 또는 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부 및 적어도 상기 파장조정부에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드를 갖는 광도파체와; 상기 광도파체에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 상기 광도파체에 접속된 전기펄스 생성부와; 상기 전기 펄스 생성부에서 설정된 제1시간 동안 상기 펄스 전위가 인가되도록 상기 전기펄스 생성부의 구동을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제1시간은 상기 파장조정부에 의해 투과 또는 반사되는 광의 파장이 상기 제1시간동안 가변되도록 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wavelength tunable optical filter including a core layer, a wavelength adjusting section capable of adjusting a wavelength of light transmitted or reflected by the core layer, And a cladding formed of an electrooptic material whose refractive index changes according to the applied electric energy; An electric pulse generator connected to the optical waveguide so as to apply a pulse potential to the optical waveguide; And a controller for controlling the driving of the electric pulse generator so that the pulse potential is applied for a first time set by the electric pulse generator, wherein the first time is a time when the wavelength of the light transmitted or reflected by the wavelength adjuster The reaction time until the electro-optical material forming the clad is changed to the stable state at the refractive index corresponding to the applied electric potential is applied so as to be varied during the first time.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 형성된 광섬유 격자가 적용된다.According to an aspect of the present invention, an optical fiber grating formed on the core layer is applied to the wavelength adjusting section of the optical waveguide.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 180 내지 220㎛로 이격되어 폐궤도로 형성되며 직경이 10 내지 20㎛인 마이크로 링이 적용된다.According to still another aspect of the present invention, the wavelength adjuster of the optical waveguide is formed of a pulsed orbital spaced apart from the core layer by 180 to 220 占 퐉 and has a diameter of 10 to 20 占 퐉.

바람직하게는 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질은 PMMA(Poly-methylmethacrylate), Poly MSMA(α-methylstyrene-co-maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti:LiNbO3, LiNbO3 중 어느 하나가 적용된다.Preferably, the electro-optical material forming the clad is at least one selected from the group consisting of poly-methylmethacrylate (PMMA), α-methylstyrene-co-maleic anhydride (Poly MSMA), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti: LiNbO3 and LiNbO3 do.

또한, 상기 제1시간은 1ns 내지 5ms가 적용된다.Also, the first time is 1 ns to 5 ms.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 센서 시스템은 코어층과, 상기 코어층에 입사된 광에 대해 투과 또는 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부 및 적어도 상기 파장조정부에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드를 갖는 광도파체와; 상기 코어층에 광을 입사시키는 광원과; 상기 광도파체에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 상기 광도파체에 접속된 전기펄스 생성부와; 상기 파장조정부에 의해 조정되어 투과 또는 반사되는 광을 수신받아 복수개의 분배채널로 분배하는 광분배부와; 상기 광분배부의 분배 채널 각각에 대응되게 마련된 광섬유격자 센서들과; 상기 광분배부의 분배 채널 각각에 접속되어 입사된 광을 상기 광섬유격자 센서로 전송하고, 상기 광섬유격자센서로부터 역으로 진행하는 신호를 검출단으로 출력하는 검출용 광커플러와; 상기 검출용 광커플러들 각각의 검출단으로부터 수신된 신호를 검출하는 광검출부와; 상기 전기 펄스 생성부에서 설정된 제1시간 동안 상기 펄스 전위가 인가되도록 상기 전기펄스 생성부의 구동을 제어하고, 상기 광검출부에서 수신된 신호를 처리하는 제어부;를 구비하고, 상기 제1시간은 상기 파장조정부에 의해 투과 또는 반사되는 광의 파장이 상기 제1시간동안 가변되도록 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor system including a core layer, a wavelength adjusting unit adapted to adjust a wavelength of light transmitted or reflected by the core layer, And a cladding formed of an electrooptic material whose refractive index changes according to the applied electric energy; A light source for introducing light into the core layer; An electric pulse generator connected to the optical waveguide so as to apply a pulse potential to the optical waveguide; A light distribution unit that receives light transmitted through or reflected by the wavelength adjusting unit and distributes the light to a plurality of distribution channels; Optical fiber grating sensors corresponding to the distribution channels of the optical distributor; A detection optical coupler connected to each of the distribution channels of the optical distributor and transmitting the incident light to the optical fiber grating sensor and outputting a signal traveling backward from the optical fiber grating sensor to a detection end; A photodetector for detecting a signal received from a detection terminal of each of the optical couplers for detection; And a controller for controlling the driving of the electric pulse generator so that the pulse potential is applied for a first time set by the electric pulse generator and processing a signal received by the optical detector, A reaction time until a stable state is obtained with a refractive index corresponding to a potential applied to the electrooptic material forming the clad is changed so that the wavelength of light transmitted or reflected by the adjusting unit varies during the first time.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 형성된 광섬유 격자가 적용되고, 상기 광분배부는 상기 광원에서 출사된 광을 상기 코어층에 입사시키고, 상기 광섬유격자에서 반사되어 역으로 진행하는 광을 메인 출력단으로 출력하는 광서큘레이터와; 상기 광서큘레이터의 메인 출력단에서 출력된 광을 상기 분배채널 각각으로 분배시키는 분배용 광커플러;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, an optical fiber grating formed on the core layer is applied to the wavelength adjuster of the optical waveguide, the light splitting unit causes the light emitted from the light source to enter the core layer, An optical circulator for outputting light traveling in a reverse direction to a main output terminal; And a distribution optical coupler for distributing the light output from the main output terminal of the optical circulator to each of the distribution channels.

본 발명에 따른 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템에 의하면, 전기광학물질의 고유한 특성인 반응시간 동안의 선형적 파장가변 특성을 이용하여 파장을 가변시킬 수 있어 구조가 단순화 되는 장점을 제공한다. 또한, 파장옵셋이 발생하는 기존 장비에서 기준 파장을 제공하는 파장라커(wavelength locker)를 사용해야만 하는 불편을 해소할 수 있으며, 파장정확도를 확보하기 위한 별도의 소자가 불필요함에 따라 광센서 시스템의 구조를 간단하게 제작할 수 있는 장점을 제공한다. 더불어 기존 장비의 경우 고가임에 따라 100개 내외의 센서를 활용할 수 있는 응용분야로 제한되었으나, 본 발명을 통해 10개 이내의 소규모 센서 응용이 가능함에 따라 그 활용분야가 확대되는 장점이 있다. According to the wavelength tunable optical filter and the optical sensor system using the wavelength tunable optical filter according to the present invention, the wavelength can be varied by using the linear wavelength tuning characteristic during the reaction time, which is an inherent characteristic of the electro-optical material, do. In addition, since it is possible to eliminate the inconvenience of using a wavelength locker that provides a reference wavelength in existing equipment in which wavelength offset occurs, and since there is no need for a separate device to secure wavelength accuracy, It is possible to simplify the manufacturing process. In addition, since the existing equipment is expensive, it is limited to applications where about 100 sensors can be utilized. However, since the present invention can be applied to small-sized sensor applications of less than 10, the application field is expanded.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장가변 광필터를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 적용되는 또 다른 실시예의 광도파체의 평면도이고,
도 3은 도 2의 광도파체의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 파장가변 필터가 적용된 센서 시스템을 나타내 보인 도면이다.
1 is a view showing a wavelength tunable optical filter according to an embodiment of the present invention,
2 is a plan view of a light waveguide according to another embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of the optical waveguide of FIG. 2,
4 is a view showing a sensor system to which a wavelength tunable filter according to the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장가변 광필터 및 이를 적용한 광센서 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a wavelength tunable optical filter according to a preferred embodiment of the present invention and an optical sensor system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장가변 광필터를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing a wavelength tunable optical filter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파장가변 광필터(100)는 광도파체(110), 전기펄스 생성부(130) 및 제어부(150)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a tunable optical filter 100 according to the present invention includes a light waveguide 110, an electric pulse generator 130, and a controller 150.

광도파체(110)는 코어층(112)과, 코어층(112)에 입사된 광에 대해 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부로서 코어층(112)의 일부영역에 형성된 광섬유격자(121) 및 광섬유격자(121)에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드(116)를 갖는 구조로 되어 있다.The optical waveguide 110 includes a core layer 112 and an optical fiber grating 121 formed in a partial region of the core layer 112 as a wavelength adjusting section capable of adjusting the wavelength of light reflected on the light incident on the core layer 112 And a clad 116 surrounding the region corresponding to the optical fiber grating 121 and formed of an electrooptic material whose refractive index is changed according to the applied electric energy.

이러한 광도파체(110)는 코어(112) 통해 입사된 광에 대해 광섬유격자(121)에 의해 결정되는 특정파장의 광을 반사시키며, 반사되는 파장은 온도, 굴절율 등의 변화에 의해 변동된다.The optical waveguide 110 reflects light of a specific wavelength determined by the optical fiber grating 121 with respect to light incident through the core 112, and the wavelength of the reflected light is varied by changes in temperature, refractive index, and the like.

광도파체의 또 다른 예로서 도 2 및 도 3에 도시된 구조가 적용될 수 있다.As another example of the optical waveguide, the structure shown in Figs. 2 and 3 can be applied.

도 2 및 도 3을 참조하면, 광도파체(210)는 클래드(116)에 의해 감싸며 도파로를 형성하는 코어층(112) 갭(g)이 180 내지 220㎛로 이격되어 폐궤도로 형성되며 직경이 10 내지 20㎛인 마이크로 링(221)이 파장조정부로서 적용된 구조가 적용될 수 있다.2 and 3, the optical waveguide 210 includes a core layer 112 which surrounds the waveguide by the clad 116 and has a gap g of 180 to 220 μm and is formed into a pulsed orbit, A structure in which a microring 221 having a thickness of 10 to 20 占 퐉 is applied as a wavelength adjusting portion can be applied.

여기서, 파장조정부로 적용된 마이크로 링(221)에 대응되는 영역 또는 클래드(116) 전부가 전기광학물질로 형성된다.Here, the region corresponding to the microring 221 applied to the wavelength adjusting portion or the entire clad 116 is formed of an electro-optic material.

이러한 광도파체(210)는 마이크로 링(221)에 의해 투과되는 광의 파장이 결정된다.In this optical waveguide 210, the wavelength of the light transmitted by the microring 221 is determined.

한편, 이러한 광도파체의 파장조정부 영역에 대응되는 클래드(116) 일부 또는 클래드(116) 전부에 적용되는 전기광학물질은 인가된 전위에 대해 굴절율이 인가된 전위에 대응되게 안정되기까지 고유한 반응시간(response time)을 갖으며 반응시간 동안 굴절율이 선형적으로 변하는 특성을 갖는 물질을 적용한다.On the other hand, a part of the clad 116 corresponding to the wavelength tuning region of the optical waveguide, or the electro-optical material applied to the entire clad 116, has a unique reaction time until it is stabilized corresponding to the potential applied with the refractive index a material having a response time and a refractive index linearly changing during a reaction time is applied.

여기서 반응시간은 인가된 전위에 대해 안정된 굴절율 값에 도달하기 전에 전위 인가전의 초기 굴절률값에서 굴절율이 점진적으로 변화면서 인가 전위에 대응하는 안정된 굴절율값에 도달하기 까지 굴절율이 변화하는 시간을 말한다. Here, the reaction time refers to the time at which the refractive index changes until the refractive index gradually changes from the initial refractive index before the application of the potential to a stable refractive index value corresponding to the applied potential, before reaching a stable refractive index value with respect to the applied potential.

바람직하게는 광도파체에 적용되는 전기광학물질은 PMMA(Poly-methylmethacrylate), Poly MSMA(α-methylstyrene-co-maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti:LiNbO3, LiNbO3 중 어느 하나가 적용된다.Preferably, the electro-optical material to be applied to the optical waveguide is one selected from the group consisting of PMMA (poly-methylmethacrylate), Poly MSMA (alpha-methylstyrene-co-maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti: LiNbO3 and LiNbO3 do.

전기펄스 생성부(130)는 파장조정부에 대응되는 위치를 통해 광도파체(110)(210)에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 광도파체(110)(210)에 접속되어 있다.The electric pulse generating unit 130 is connected to the optical waveguide 110 and 210 so that a pulse potential can be applied to the optical waveguide 110 and 210 through a position corresponding to the wavelength adjusting unit.

전기펄스 생성부(130)에서 인가되는 전위는 1.8 내지 2.2볼트가 적용될 수 있다.The electric potential applied from the electric pulse generating unit 130 may be 1.8 to 2.2 volts.

제어부(150)는 전기 펄스 생성부(130)에서 설정된 제1시간 동안 펄스 전위가 인가되도록 전기펄스 생성부(130)의 구동을 제어한다.The controller 150 controls the driving of the electric pulse generator 130 so that the pulse electric potential is applied for the first time set by the electric pulse generator 130.

여기서, 제1시간은 광섬유격자(121) 또는 마이크로 링(221)이 적용된 파장조정부에 의해 반사 또는 투과되는 광의 파장이 제1시간동안 가변되도록 클래드(116)를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된다.Here, the first time is a potential applied to the electro-optical material forming the clad 116 such that the wavelength of the light reflected or transmitted by the wavelength adjusting unit to which the optical fiber grating 121 or the microring 221 is applied is varied during the first time The reaction time is changed to a stable state at a refractive index corresponding to the refractive index.

제1시간은 1ns 내지 5ms에서 전기광학물질의 특성을 고려하여 적용하면 된다.The first time may be applied in consideration of the characteristics of the electro-optical material at 1 ns to 5 ms.

이러한 파장가변 광필터(100)에 의하면, 전기광학물질의 반응시간 이내로 설정한 제1시간동안 펄스전위를 광도파체(110)(210)에 인가하면 선형적으로 파장이 시간에 따라 가변되는 광을 얻을 수 있다.According to such a tunable optical filter 100, when a pulse potential is applied to the optical waveguide 110 (210) for a first time set within the reaction time of the electro-optical material, light whose wavelength varies linearly with time Can be obtained.

이하에서는 파장가변 광필터(100)가 적용된 센서 시스템을 도 4를 참조하여 설명한다. 앞서 도시된 되면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.Hereinafter, a sensor system to which the tunable optical filter 100 is applied will be described with reference to FIG. Elements that perform the same functions as those in the preceding figures are denoted by the same reference numerals.

도 4를 참조하면, 광센서 시스템(300)은 광원(310), 광서큘레이터(320), 광도파체(110), 분배용 광커플러(330), 검출용 광커플러(340), 광섬유격자센서(345), 광검출부(360), 전기펄스 생성부(130), 제어부(350) 및 표시부(370)를 구비한다.4, the optical sensor system 300 includes a light source 310, an optical circulator 320, a light waveguide 110, a distribution optical coupler 330, a detection optical coupler 340, A light detector 360, an electric pulse generator 130, a controller 350,

이하의 설명에서 광도파체(110)는 도 1의 광섬유격자(121)가 파장조정부로서 적용된 구조를 적용한 경우에 대해 설명한다.In the following description, the optical waveguide 110 will be described in a case where a structure in which the optical fiber grating 121 of FIG. 1 is applied as a wavelength adjusting unit is applied.

광원(310)은 광대역광을 출사하는 광원을 적용한다.The light source 310 applies a light source that emits broadband light.

일 예로서, 광원(310)은 10nm의 파장폭을 갖는 것을 적용한다.As an example, the light source 310 has a wavelength width of 10 nm.

광원(310)은 후술되는 제어부(350)에 의해 온/오프 구동이 제어된다.On / off driving of the light source 310 is controlled by the control unit 350, which will be described later.

광분배부는 광도파체(110)의 파장조정부에 의해 조정되어 투과 또는 반사되는 광을 수신받아 복수개의 분배채널로 분배할 수 있도록 되어 있고, 도시된 예에서는 광서큘레이터(320) 및 분배용 광커플러(330)가 적용되었다.The optical distributor is adapted to receive light transmitted through or reflected by the wavelength tuning section of the optical waveguide 110 to be distributed to a plurality of distribution channels. In the illustrated example, the optical circulator 320 and the distribution optical coupler (330) was applied.

광서큘에이터(320)는 광원(310)에서 출사된 광을 광도파체(110)의 코어층(112)에 입사시키고, 광도파체(110)의 광섬유격자(121)에서 반사되어 역으로 진행하는 광을 메인 출력단을 통해 후술된 분배용 광커플러(330)로 출력한다.The optical circulator 320 irradiates the light emitted from the light source 310 to the core layer 112 of the optical waveguide 110 and reflects the light reflected by the optical fiber grating 121 of the optical waveguide 110 To the distribution optical coupler 330, which will be described later, through the main output terminal.

분배용 광커플러(330)는 광서큘레이터(320)의 메인 출력단에서 출력된 광을 분배채널 각각으로 분배시킨다.The distribution optocoupler 330 distributes the light output from the main output of the optical circulator 320 to each of the distribution channels.

분배용 광커플러(330)는 8개 분배채널을 갖는 1×8 광커플러가 적용되는 것이 바람직하다.The distribution optical coupler 330 is preferably a 1x8 optical coupler having eight distribution channels.

검출용 광커플러(340)들은 광분배부의 분배용 광커플러(330)의 분배 채널 각각에 접속되어 입사된 광을 대응되는 광섬유격자 센서(345)로 각각 전송하고, 광섬유격자센서(345)로부터 역으로 진행하는 신호를 광검출부(360)로 이어지는 검출단으로 출력한다.The detecting optical couplers 340 are connected to each of the distribution channels of the distribution optical coupler 330 of the optical distributor and transmit the incident light to the corresponding optical fiber grating sensor 345 and the optical fiber grating sensor 345 To a detection end that leads to the photodetector unit 360.

검출용 광커플러(340)는 1×2 광커플러가 적용되는 것이 바람직하다.It is preferable that a 1x2 optical coupler is applied to the optical coupler 340 for detection.

광섬유격자센서(345)들은 검출용 광커플러(340)의 제1출력단에 접속되어 있고 광섬유격자가 형성된 광섬유가 적용되어 있다. The optical fiber grating sensors 345 are connected to the first output end of the optical coupler 340 for detection and an optical fiber having an optical fiber grating is applied.

광검출부(360)는 검출용 광커플러(340)들 각각의 검출단으로부터 수신된 신호를 검출하고, 검출된 신호에 대응되는 전기적 신호를 제어부(350)에 출력한다.The photodetector 360 detects a signal received from each of the detection ends of the optical couplers 340 for detection and outputs an electrical signal corresponding to the detected signal to the controller 350.

제어부(350)는 전기 펄스 생성부(130)에서 설정된 제1시간 동안 펄스 전위가 광도파체(110)에 인가되도록 전기펄스 생성부(130)의 구동을 제어하고, 광검출부(360)에서 수신된 신호를 처리한다.The control unit 350 controls the driving of the electric pulse generating unit 130 so that the pulse electric potential is applied to the optical waveguide 110 for the first time set by the electric pulse generating unit 130, Signal.

제어부(350)는 광섬유격자센서(345)들이 설치된 영역에 대해 온도를 검출하도록 구축될 수 있고 온도 검출방식을 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다.The control unit 350 can be constructed so as to detect the temperature of the region where the fiber grating sensors 345 are installed, and the temperature detection method is known, and detailed description is omitted.

또한, 제어부(350)는 검출결과를 표시부(370)를 통해 표시한다.In addition, the control unit 350 displays the detection result through the display unit 370.

한편, 도 2의 광도파체가 적용되는 경우 광서큘레이터(320)는 생략되고, 광도파체를 투과한 광을 분배용 광커플러(330)에 입사되게 구축하면 된다.On the other hand, when the optical waveguide of FIG. 2 is applied, the optical circulator 320 may be omitted, and the light transmitted through the optical waveguide may be incident on the optical coupler for distribution 330.

이러한 센서 시스템(300)은 전기광학물질의 고유한 특성인 반응시간 동안의 선형적 파장가변 특성을 이용하여 파장을 가변시킬 수 있어 구조가 단순화 되는 장점을 제공한다. Such a sensor system 300 can advantageously simplify the structure because the wavelength can be varied by using the linear wavelength tuning characteristic during the reaction time, which is a characteristic of the electro-optical material.

110, 210; 광도파체 130: 전기펄스 생성부
150, 350: 제어부
110, 210; Optical waveguide 130: Electric pulse generating unit
150, 350:

Claims (9)

코어층과, 상기 코어층에 입사된 광에 대해 투과 또는 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부 및 적어도 상기 파장조정부에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드를 갖는 광도파체와;
상기 광도파체에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 상기 광도파체에 접속된 전기펄스 생성부와;
상기 전기 펄스 생성부에서 설정된 제1시간 동안 상기 펄스 전위가 인가되도록 상기 전기펄스 생성부의 구동을 제어하는 제어부;를 구비하고,
상기 제1시간은 상기 파장조정부에 의해 투과 또는 반사되는 광의 파장이 상기 제1시간동안 가변되도록 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된 것을 특징으로 하는 파장가변 광필터.
A core layer; a wavelength adjusting unit adapted to adjust a wavelength of light transmitted or reflected by the core layer; and an electro-optical material surrounding the area corresponding to at least the wavelength adjusting unit and having a refractive index changed according to the applied electric energy, An optical waveguide having a cladding formed thereon;
An electric pulse generator connected to the optical waveguide so as to apply a pulse potential to the optical waveguide;
And a controller for controlling driving of the electric pulse generator so that the pulse electric potential is applied for a first time set by the electric pulse generator,
Wherein the first time is a time until the wavelength of the light transmitted or reflected by the wavelength adjuster changes during the first period of time until the electrooptic material forming the clad is changed to a stable state at a refractive index corresponding to the applied electric potential Wherein the time-varying optical filter is applied with time.
제1항에 있어서, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 형성된 광섬유 격자가 적용된 것을 특징으로 하는 파장가변 광필터.The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the wavelength tuning section of the optical waveguide has an optical fiber grating formed on the core layer. 제1항에 있어서, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 180 내지 220㎛로 이격되어 폐궤도로 형성되며 직경이 10 내지 20㎛인 마이크로 링이 적용되는 것을 특징으로 하는 파장가변 광필터.2. The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the wavelength tuning section of the optical waveguide is formed of a microwave ring having a diameter of 10 to 20 mu m, . 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질은 PMMA(Poly-methylmethacrylate), Poly MSMA(α-methylstyrene-co-maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti:LiNbO3, LiNbO3 중 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 파장가변 광필터.4. The electro-optical device according to claim 2 or 3, wherein the electro-optical material forming the clad is at least one selected from the group consisting of PMMA (poly-methylmethacrylate), Poly MSMA (alpha-methylstyrene-co- maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti: LiNbO3 , And LiNbO3 are applied to the wavelength tunable optical filter. 제1항에 있어서, 상기 제1시간은 1ns 내지 5ms인 것을 특징으로 하는 파장가변 광필터.The tunable optical filter according to claim 1, wherein the first time is 1 ns to 5 ms. 코어층과, 상기 코어층에 입사된 광에 대해 투과 또는 반사되는 광의 파장을 조정할 수 있도록 된 파장조정부 및 적어도 상기 파장조정부에 대응되는 영역을 감싸며 인가된 전기에너지에 따라 굴절율이 변화되는 전기광학물질로 형성된 클래드를 갖는 광도파체와;
상기 코어층에 광을 입사시키는 광원과;
상기 광도파체에 펄스 전위를 인가할 수 있도록 상기 광도파체에 접속된 전기펄스 생성부와;
상기 파장조정부에 의해 조정되어 투과 또는 반사되는 광을 수신받아 복수개의 분배채널로 분배하는 광분배부와;
상기 광분배부의 분배 채널 각각에 대응되게 마련된 광섬유격자 센서들과;
상기 광분배부의 분배 채널 각각에 접속되어 입사된 광을 상기 광섬유격자 센서로 전송하고, 상기 광섬유격자센서로부터 역으로 진행하는 신호를 검출단으로 출력하는 검출용 광커플러와;
상기 검출용 광커플러들 각각의 검출단으로부터 수신된 신호를 검출하는 광검출부와;
상기 전기 펄스 생성부에서 설정된 제1시간 동안 상기 펄스 전위가 인가되도록 상기 전기펄스 생성부의 구동을 제어하고, 상기 광검출부에서 수신된 신호를 처리하는 제어부;를 구비하고,
상기 제1시간은 상기 파장조정부에 의해 투과 또는 반사되는 광의 파장이 상기 제1시간동안 가변되도록 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질이 인가된 전위에 대응한 굴절율로 안정상태로 변화되기 이전까지의 반응시간이 적용된 것을 특징으로 하는 광센서 시스템.
A core layer; a wavelength adjusting unit adapted to adjust a wavelength of light transmitted or reflected by the core layer; and an electro-optical material surrounding the area corresponding to at least the wavelength adjusting unit and having a refractive index changed according to the applied electric energy, An optical waveguide having a cladding formed thereon;
A light source for introducing light into the core layer;
An electric pulse generator connected to the optical waveguide so as to apply a pulse potential to the optical waveguide;
A light distribution unit that receives light transmitted through or reflected by the wavelength adjusting unit and distributes the light to a plurality of distribution channels;
Optical fiber grating sensors corresponding to the distribution channels of the optical distributor;
A detection optical coupler connected to each of the distribution channels of the optical distributor and transmitting the incident light to the optical fiber grating sensor and outputting a signal traveling backward from the optical fiber grating sensor to a detection end;
A photodetector for detecting a signal received from a detection terminal of each of the optical couplers for detection;
And a controller for controlling the driving of the electric pulse generator so that the pulse potential is applied for a first time set by the electric pulse generator and processing the signal received by the optical detector,
Wherein the first time is a time until the wavelength of the light transmitted or reflected by the wavelength adjuster changes during the first period of time until the electrooptic material forming the clad is changed to a stable state at a refractive index corresponding to the applied electric potential Time is applied to the optical sensor system.
제6항에 있어서, 상기 광도파체의 상기 파장조정부는 상기 코어층에 형성된 광섬유 격자가 적용되고,
상기 광분배부는
상기 광원에서 출사된 광을 상기 코어층에 입사시키고, 상기 광섬유격자에서 반사되어 역으로 진행하는 광을 메인 출력단으로 출력하는 광서큘레이터와;
상기 광서큘레이터의 메인 출력단에서 출력된 광을 상기 분배채널 각각으로 분배시키는 분배용 광커플러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광센서 시스템.
The optical fiber grating according to claim 6, wherein the wavelength adjuster of the optical waveguide is an optical fiber grating formed on the core layer,
The light-
A photocoupler for injecting light emitted from the light source into the core layer and outputting light propagating in a direction opposite to that of the light reflected from the optical fiber grating to a main output;
And a distribution optical coupler for distributing the light output from the main output terminal of the optical circulator to each of the distribution channels.
제7항에 있어서, 상기 클래드를 형성하는 전기광학물질은 PMMA(Poly-methylmethacrylate), Poly MSMA(α-methylstyrene-co-maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti:LiNbO3, LiNbO3 중 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 광센서 시스템.8. The electro-optical device according to claim 7, wherein the electro-optical material forming the clad is at least one selected from the group consisting of PMMA (poly-methylmethacrylate), Poly MSMA (alpha-methylstyrene-co- maleic anhydride), P2ANS, KH2PO4, NH4H2PO4, LiTaO3, Ti: LiNbO3, Wherein one of the first and second optical sensors is applied. 제6항에 있어서, 상기 제1시간은 1ns 내지 5ms인 것을 특징으로 하는 광센서 시스템.

The optical sensor system according to claim 6, wherein the first time is 1 ns to 5 ms.

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