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.
Recently, there has been considerable interest in the development of fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings (FBGs), which can be made into Ge-doped fiber's core by UV phase mask or holographic methods. A good sensitivity and small size of this sensor make it an ideal candidate for distributed sensing in smart structures or other structural monitoring applications. In this study, fiber optic Bragg grating sensor, which could be applied to measure the absolute strains, was constructed and the strain sensitivity of this sensor was investigated in order to apply to the structural health monitoring. Fiber Fabry-Perot (FFP) filter has been used to detect the optical signals instead of optical spectrum analyzer. It has been convenient to determine the structural strains from the output signal of FBGs. The fiber optic Bragg grating sensor was attached on the aluminum beam near the electrical strain gage to measure the same strain. The relationship between strain and fiber signal was linearly fitted. The strain sensitivity of the fiber optic Bragg grating sensor was determined as $l.57{\mu}{\varepsilon}/{\mu}sec$ from the aluminum beam test.
This paper shows the development of flexible force sensor using the fiber Bragg grating. This force sensor consists of a Bragg grating fiber and flexible silicone rubber (DC184, Dow corning co. Ltd). This sensor does not have special structure to maximize the deflection or elongation, but have good sensitivity and very flexible characteristics. In addition, this sensor has the immunity to the electro magnetic field and can be multiplexed easily, which is inherited from the characteristics of fiber Bragg grating sensor. In the future, this sensor can be utilized the tactile sensor system minimizing the sensor size and developing the fabrication method.
This paper demonstrated the performance of a palladium wire hydrogen sensor based on a fiber Bragg grating as a means of developing a quasi-distributed hydrogen sensor network capable of operating at cryogenic temperatures. The new approach employing a fiber Bragg grating based palladium hydrogen sensor described in this study is advantageous over other traditional hydrogen sensors because of the multiplexing capability of fiber Bragg gratings. The sensitivity of the hydrogen sensor at room temperature is approximately 2.5 times that of the hydrogen sensor at cryogenic temperatures.
We proposed and demonstrated a simultaneous measurement method to detect the refractive index and temperature of a medium using a side-polished fiber involving FBG (fiber Bragg grating). The temperature of a medium was obtained by using the Bragg wavelength shift of FBG, while the refractive index of medium were calculated by using the transmission loss. The Bragg wavelength is independent on the refractive index of the covering medium placed on surface of side-polished fiber, while the transmission loss at off-Bragg wavelength highly depends on the environmental temperature because of thermo-optic effect of the medium.
We have proposed and demonstrated a fiber optic RH (relative humidity) sensor based on fiber Bragg grating covered with a polyimide film. As the polyimide film absolves the moisture in the air, its volume expands. As a result, the grating period of the FBG (fiber Bragg grating) covered with a polyimide film becomes wide and the Bragg wavelength is shifted. The sensor is implemented by fixing a 30 ㎛ thickness polyimide film on the surface of an optical fiber grating using an adhesive, and the characteristics of the device according to humidity are analyzed. The fabricated FBG RH sensor showed a high sensitivity of 0.0186 nm/RH% and a wide measurement range from 30% to 90%. The influence of environmental temperature on the characteristics of the RH sensor was also measured and analyzed. The feasibility of commercialization is presented.
We propose a centralized passive-optical-network monitoring scheme using the resonance-spectrum properties of a Fabry-Perot cavity based on fiber Bragg gratings. Each cavity consists of two identical uniform fiber Bragg gratings and a varying cavity length or grating length, which can produce a unique single-mode resonance spectrum for the drop-fiber link. The output spectral properties of each cavity can be easily adjusted by the cavity length or the grating length. The resonance spectrum for each cavity is calculated by the transfer-matrix method. To obtain the peak wavelength of the resonance spectrum more accurately, the effective cavity length is introduced. Each drop fiber with a specific resonance spectrum distinguishes between the peak wavelength or linewidth. We also investigate parameters such as reflectivity and bandwidth, which determine the basic performance of the fiber Bragg grating used, and thus the output-spectrum properties of the Fabry-Perot cavity. The feasibility of the proposed scheme is verified using the Optisystem software for a simplified 1 × 8 passive optical network. The proposed scheme provides a simple, effective solution for passive-optical-network monitoring, especially for a high-density network with small end-user distance difference.
가우스 광분포를 가지는 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저 빔과 1.072um 주기를 가지는 위상마스크를 이용하여 최저 투과율 파장이 1549.9nm 인 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)를 제작하였다. 레이저 빔과 마스크 그리고 광섬유의 최적 정렬 과정을 조사하기 위해 평행 정렬 오차와 각 정렬 오차가 조사되었고 또한 엑시머 레이저의 투과 에너지와 발진 주파수의 변화에 따른 영향도 조사되었다. 실험 결과 얻어진 최적 정렬 조건 하에서 제작된 광섬유 격자의 광 투과 스펙트럼 형성 과정을 측정하여 특성이 분석되었고 이 같이 사용된 제작 조건의 안정성을 확인하기 위해 재현성 실험이 수행되었다.
본 연구는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 텐서그리티 구조물의 실시간 모니터링 결과를 보고한다. 기존의 간접적인 계측방식에서 탈피하여 케이블에 직접적으로 센서를 부착하여 케이블의 변형율을 측정하였다. 우선, 텐서그리티 구조모형을 시험체를 제작하고, 시험체에 광섬유 브래그 격자 센서를 부착하여 외력을 가하였다. 그 결과 하중의 증가에 따라 광섬유 브래그 격자센서는 케이블의 변형을 정밀히 측정할 수 있었으며, 계측의 안정성 측면에서 탁월함을 알 수 있었다. 또한 텐서그리티 구조물과 같이 케이블로 구성된 구조물의 변형측정 및 상시모니터링에는 광섬유 브래그 격자 센서가 유용함을 확인하였다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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