We have constructed and characterized a depolarized fiber-optic gyroscope that uses a length of single-mode fiber as a sensing loop fiber. We have also calculated the noise characteristics of the gyroscope and have found an optimum phase modulation depth that gives the highest signal-to-noise ratio in the gyroscope. The random walk coefficient as small as 0.7$\times$10$^{-3}$ deg/√hr was obtained at the modulation depth of around 2.4 rad. The random walk coefficients measured at various modulation depths were found to be in reasonable agreement with the calculation.
This paper describes a development of a fiber optic common-path optical coherence tomography (OCT) based imaging and guided system that possess ability to reliably identify optically transparent targets that are on the micron scale; ability to maintain a precise and safe position from the target; ability to provide spectroscopic imaging; ability to imaging biological target in 3-D. The system is based on a high resolution fiber optic Common-Path OCT (CP-OCT) that can be integrated into various mini-probes and tools. The system is capable of obtaining >70K A-scan per second with a resolution better than $3\;{\mu}m$. We have demonstrated that the system is capable of one-dimensional real-time depth tracking, tool motion limiting and motion compensation, oxygen-saturation level imaging, and high resolution 3-D images for various biomedical applications.
We fabricated a fiber-optic alpha/beta detector, which is composed of a sensing probe, a plastic optical fiber, a photomultiplier tube, and a multichannel analyzer, to obtain the energy spectra of radioactive isotopes. As inorganic scintillators of a sensing probe, a ZnS(Ag) film was coupled with a $CaF_2$(Eu) crystal for alpha and beta spectroscopy. In this study, $^{210}Po$ and $^{90}Sr$ were used as alpha and beta sources, respectively, and we measured the radiation energy spectra using a fiber-optic alpha/beta detector to identify alpha and beta emitting radionuclides for nuclear medicine application. Also, the variations of energy spectrum were obtained according to the length of plastic optical fiber.
The feasibility of producing a practical buried fiber optic sensor with high sensitivity for detecting intruders is demonstrated. Experiments were carried out with the use of an all fiber Michelson interferometer, the sensing arm of which was buried in sand. When the sensing arm was buried 8 inches deep in sand, the pressure length product required for a half fringe shift in: the sensor output was $1.09\;kPa{\cdot}m$. The relation between the applied weight and the phase change was almost linear. Experimental results indicated that the sensitivity of the optical fiber sensor was sufficient to detect people on foot and vehicles passing over the buried fiber.
The transmission characteristics of multi-channel long period fiber gratings (LPFGs) in terms of the physical parameters like the separation distance, grating length and number of gratings will be discussed. Their transmission characteristics such as channel spacing, number of channels, loss peak depth, and channel bandwidth can be easily controlled by physical parameters. Based on the experimental results, their applications to optical multiwavelength Raman lasers and optical sensors will be investigated. A multiwavelength Raman fiber ring laser with 9 WDM channels with 100 ㎓ spacing and 19 channels with 50 ㎓ spacing using tunable multi-channel LPFGs will be experimentally demonstrated. The fiber-optic sensing applications with high resolution and sensitivity based on multi-channel LPFGs will be also presented.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.36
no.6
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pp.443-450
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2016
In this study, we propose a novel fiber optic sensor to show the measurement feasibility of distributed temperature and strains in a single sensing fiber line. Distributed temperature can be measured using optical time domain reflectometry (OTDR) with a Raman anti-Stokes light in the sensing fiber line. Moreover, the strain can be measured by fiber Bragg gratings (FBGs) in the same sensing fiber line. The anti-Stokes Raman back-scattering lights from both ends of the sensing fiber, which consists of a 4 km single mode optical fiber, are acquired and inserted into a newly formulated equation to calculate the temperature. Furthermore, the center wavelengths from the FBGs in the sensing fiber are detected by an optical spectrum analyzer; these are converted to strain values. The initial wavelengths of the FBGs are selected to avoid a cross-talk with the wavelength of the Raman pulsed pump light. Wavelength shifts from a tension test were found to be 0.1 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm, with corresponding strain values of $85.76{\mu}{\epsilon}$, $145.55{\mu}{\epsilon}$, $247.86{\mu}{\epsilon}$, and $0.00{\mu}{\epsilon}$, respectively. In addition, a 50 m portion of the sensing fiber from $30^{\circ}C$ to $70^{\circ}C$ at $10^{\circ}C$ intervals was used to measure the distributed temperature. In all tests, the temperature measurement accuracy of the proposed sensor was less than $0.50^{\circ}C$.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.6
no.2
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pp.59-66
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2005
Accuracy of current measurement in fiber optic current sensor(FOCS), especially, unidirectional polarimetric fiber optic current sensor(PFOCS) is affected by the environment perturbations such as acoustic vibrations changes to the sensing fiber, and intrinsic perturbations such as the bending fiber that the sensing fiber wound around a current carrying wire. The perturbations affect the birefringence properties of sensing fiber in sensor head and cause false current readings. Thus, using compensation technique, reciprocal PFOCS, for unidirectional PFOCS the perturbations are suppressed. In this paper, we carried out the numerical analysis of performance in reciprocal PFOCS including the degree of polarization error, and false current of environmental and intrinsic perturbations on the sensing fiber. Also, we compared the effect of mirror with the faraday rotation mirror(FRM) in reciprocal PFOCS configuration. And the different optical source's wavelengths, 633nm and 1300nm is used. In the results, at 633nm, using mirror and FRM, the degree of polarization error is calculated to $2.3\%$ and $0.0196\%$, respectively. At $1300{\cal}nm$ using mirror and FRM the degree of polarization error is calculated to $9.97\%$ and $0.0196\%$, respectively. Also, compared with false current, the results is calculated to $9.82{\times}10^{-9}A$ and $1.4{\times}10^{-17}A$, respectively, and show that the reciprocal PFOCS is more robust configuration than unidiretionnal PFOCS for environmental and intrinsic perturbations.
Kim, S.G.;Shin, S.H.;Jeon, D.;Hong, S.H.;Sim, H.I.;Jang, K.W.;Yoo, W.J.;Lee, B.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.7
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pp.1009-1013
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2013
In this study, we developed a fiber-optic goniometer for the continuous measurement of knee joint angle which provides important medical information on Alzheimer's disease. The fiber-optic goniometer is composed of a light-emitting diode (LED), a plastic optical fiber (POF), and a voltage output photodiode (PD). As a sensing part of the fiber-optic goniometer, a unclad fiber with regular intervals of 1 mm was fabricated to improve efficiency of bending loss according to the angle variation of knee joint. The emitting light with a center wavelength of 470 nm from a LED is guided by a POF to the PD, the transmitted light is then attenuated by the bending loss inside the bent POF. The intensity variation of the light transmitted from the POF gives rise to a change in output voltage in the fiber-optic goniometer. Therefore, we measured the real-time output voltage of the proposed fiber-optic goniometer using the unclad fiber according to the knee joint angle. Through the repeated experiments, the fiber-optic goniometer shows that it has a reversibility and a wide measurable angle range.
Norov, Erdene;Jeong, Hyeon-Ho;Park, Jae-Hyoung;Lee, Seung-Ki;Jeong, Dae Hong
Rapid Communication in Photoscience
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v.2
no.2
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pp.46-51
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2013
This study reports a fiber-optic sensor detecting biomolecule by simultaneously monitoring localized surface plasmon resonance (LSPR) from gold nanoparticles (Au NPs) of ca. $50{\pm}5$ nm attached on one end of optical fiber and surface enhanced Raman scattering (SERS) of the reporter molecules adsorbed on the gold surfaces as an additional sensing tool. The sensor was fabricated by immobilizing Au NPs on one end of an optical fiber by chemical reaction. LSPR and SERS signals of the sensor were measured using various refractive indices solutions. Finally, the sensor was applied to observe real-time LSPR sensor-gram and SERS spectra of the reporter molecule of 4-aminothiphenol during the antibody-antigen reaction of interferon-gamma (IFN-${\gamma}$) as a proof-concept experiment of biological applications.
Derkevorkian, Armen;Pena, Francisco;Masri, Sami F.;Richards, W. Lance
Smart Structures and Systems
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v.20
no.3
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pp.385-396
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2017
The recent advancements in sensing technologies allow us to record measurements from target structures at multiple locations and with relatively high spatial resolution. Such measurements can be used to develop data-driven methodologies for condition assessment, control, and health monitoring of target structures. One of the state-of-the-art technologies, Fiber Optic Strain Sensors (FOSS), is developed at NASA Armstrong Flight Research Center, and is based on Fiber Bragg Grating (FBG) sensors. These strain sensors are accurate, lightweight, and can provide almost continuous strain-field measurements along the length of the fiber. The strain measurements can then be used for real-time shape-sensing and operational load-estimation of complex structural systems. While several works have demonstrated the successful implementation of FOSS on large-scale real-life aerospace structures (i.e., airplane wings), there is paucity of studies in the literature that have investigated the potential of extending the application of FOSS into civil structures (e.g., tall buildings, bridges, etc.). This work assesses the feasibility of using FOSS to predict operational loads (e.g., wind loads) on chain-like structures. A thorough investigation is performed using analytical, computational, and experimental models of a 4-story steel building test specimen, developed at the University of Southern California. This study provides guidelines on the implementation of the FOSS technology on building-like structures, addresses the associated technical challenges, and suggests potential modifications to a load-estimation algorithm, to achieve a robust methodology for predicting operational loads using strain-field measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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