광섬유 하이드로폰 배열의 수중음향 감지특성 연구

Characteristics of Underwater Sound Detection of the Fiber Optic Hydrophone Array

저주파용 광섬유 하이드로폰을 개발하기 위하여 본 논문에서는 2 채널을 가진 TDM 방식 광섬유 하이드로폰 배역을 구성하고 이를 수조에서 음향특성 실험을 수행하였다. 150m의 광섬유를 중공 원통형 맨드릴에 감아 광섬유 하이드로폰을 제작하였으며 저주파용임을 감안하여 맨드릴의 고유진동수를 10kHz이상에 위치하도록 설계하였다. 제작된 광섬유 하이드로폰은 수중과 음향 임피던스 정합을 이루기 위하여 폴리우레탄으로 몰딩 하였다. 음향 특성을 보기 위하여 TDM 방식의 불평형 간섭계를 구성하여 수조에서 3kHz의 연속파형을 신호입력으로 실험하였다. 실험 결과 제작된 TDM 방식의 광섬유 하이드로폰은 수중에서 3kHz의 음향 신호를 안정적으로 검출함을 확인하였다. 이는 향후 다채널을 가진 광섬유 하이드로폰 배열 개발에 응용 가능성이 기대된다.

In this paper, to develop the fiber optic hydrophone for the use of low frequency applications, two channels TDM(Time Division Multiplexing) fiber-optic hydrophone array was fabricated and their acoustic charateristics were investigated in the acoustic water tank. A fiber length of the order of 150m is wounded at the hollow cylinder type aluminum mandrel and the fundamental natural frequency of the mandrel maintained above 10kHz. An unbalanced interferometer (discrete Mach-Zehnder type) was used. Sound detection performance is tested in the underwater tank with 3kHz continuous sound source. Finally, it is shown that two channels TDM fiber-optic hydrophone array can detect 3kHz sound stably. This results can also applicable for the development of multi-channel fiber optic hydrophone array.