양방향 Raman/EDF 복합 증폭기 구조에 따른 장거리 FBG 센서 시스템의 성능 비교 = Performance comparison of Raman/EDF hybrid-amplification-based long-distance fiber Bragg grating sensor systems

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 가장 파워 효율성을 갖고 정확한 광섬유 기반의 장거리 온도 센서 시스템을 구현하기 위하여 3가지 다른 구조의 양방향 Raman과 EDF 복합 증폭기를 적용시킨 FBG 센서 시스템의 성능을 비교하였다. 3가지 센서시스템은 각각 EDF가 Raman 분배 증폭기 섹션 앞에 위치한 Type I, EDF가 Raman 분배 증폭기 섹션 뒤에 위치한 Type II, 마지막으로 EDF 없이 Raman 분배 증폭기만 이용한 Type III이다. 모든 센서 시스템은 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA)에서 직접 변조되어 나오는 ASE를 광원으로 사용하였으며, Sensor Head FBG와 reference FBG에 의해 발생하는 beat 신호의 RF 파워의 변화를 측정하는 복조 구조를 적용하였다. 3가지 센서시스템의 펌프 파워 출력 효율, 전기 신호의 신호대잡음비 및 측정 정확도를 비교해 본 결과, EDF 증폭기가 Raman 분배 증폭기 섹션 앞에 위치한 Type II가 최고의 성능을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we compared the three different types of long distance fiber brag grating (FBG) sensor systems based on bidirectional Raman and erbium-doped fiber (EDF) amplification in order to determine the most power-efficient and accurate configuration. Proposed experimental configurations are: a bidirectional hybrid Raman amplifier with i) an EDF located after the distributed Raman amplification section, ii) an EDF located before the distributed Raman amplification section, and iii) without an EDF. All FBG sensor systems are based on a demodulation scheme using RF power measurements of a beat signal, in which a directly sine-modulated amplified spontaneous emission from a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) was employed as a broadband light source. As a result of our experimentation, the sensor system with the EDF located prior to the Raman amplification section provided the best performance in regards to its pump power efficiency, electrical signal-to-noise ratio, and measurement accuracy.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 Fiber Bragg Grating 센서의 이론 3
• 제 1 절 Fiber Bragg Grating 3
• 제 2 절 Demodulation 시스템 구조 5
• 제 3 장 장거리 FBG 센서 구현을 위한 증폭기 6
• 제 1 절 Raman 분배 증폭기 6
• 제 2 절 Erbium Doped Fiber 증폭기 8
• 제 4 장 실험 구조 9
• 제 1 절 3 가지 양방향 Raman/EDF 복합 증폭기 구조의 장거리 센서 시스템 9
• 제 2 절 최대 Dynamic range를 가지는 변조 주파수 계산 11
• 제 5 장 3 가지 장거리 센서 시스템의 성능 비교 14
• 제 6 장 결 론 25
• 참고문헌 26
• Abstract 28
• Publication List 29
• 감사의 글 30