파장가변 필터를 위한 Plane-Concave Fabry-Perot 공진기의 해석

예윤해,Yeh YunHae 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.6

파장가변 필터를 목적으로 plane-concave 거울쌍으로 구성된 Fabry-Perot 공진기에 대한 해석모델을 제안하고, 이를 실제 제작과정에서의 변수 값을 적용하여 해석한 결과를 제시하였다. 공진기의 결합손실과 거울의 손실이 필터의 삽입손실에 가장 큰 변수로 작용하며, plane-concave 거울쌍 구성을 이용하여 finesse가 600, FSR이 57 nm, 삽입손실 (insertion loss)이 3 dB 이하인 필터를 구현하기 위해서는 손실이 0.09% 이하인 거울을 사용하여 공진기의 결합손실이 0.1% 이하가 되도록 오목거울의 곡률반경과 정렬상태를 조절하여야 하는 것으로 밝혀졌다. We proposed an analysis model for a Fabry-Perot cavity constructed with a plane-mirrored optical fiber and a concave-mirrored one. We presented the analysis results calculated by inserting practical values into the equations derived. The coupling loss of the cavity and the mirror loss are the most important parameters in reducing the insertion loss of the filter. In order to build a filter of finesse 600, FSR 57 nm, and insertion loss < 3 dB, the plane-concave cavity using mirrors of loss < 0.09% should be aligned for the coupling loss to be less than 0.1 %.

디지털 호모다인 검출방식을 이용한 간섭형 광섬유센서의 신호처리

예윤해 한국광학회 1995 한국광학회지 Vol.6 No.1

레이저 다이오드 구동 전류펄스기간의 발진주파수 변조와 간섭계 출력신호의 시간지연 샘플링을 이용하여 3x3 coupler등과 같은 특수 광부품을 사용하지 않고도 1개씩의 광원과 광검출기를 이용하여 측정신호의 변화방향과 함께 half fringe의 수를 count할 수 있으며 광연결선 주변환경의 변화에 의한 세기변화 에러도 피할 수 있는 간섭형 센서를 위한 새로운 신호처리방식을 제안하고 이 방식을 거울내장형 FP간섭계를 이용한 온도센서에 적용하였다. 온도센서소자로 cavity length가 1cm인 FP간섭계를 이용하여 실온에서 360.deg.C에 걸쳐 분해능 2.7.deg.C로 측정하였으며 이때 최대측정속도는 $ 1.378*10^{5}$.deg.C/sec로 계산되었다. 이 방식에서 분해능과 최대측정속도는 반비례 관계를 가지며 감지 광섬유의 길이에 비례하여 분해능을 높일 수 있다. 또한 6개까지의 센서소자를 한개의 광원과 광검출기로 모니터하는 다중화 센싱 또한 가능한 신호처리 방식으로써 불평형 간섭계를 이용한 모든 종류의 센서에 대해 적용이 가능하다.

FOG용 개량형 디지털 serrodyne 신호처리

예윤해,문영백 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.1

폐회로구성의 FOG를 위한 새로운 디지털 신호처리기를 설계하고 이를 구현하였다. 이 신호처리기는 현재의 디지털 Serrodyne(DS) 신호처리기가 갖고 있는 문제를 해결할 수 있도록 새로이 설계된 변조파형을 이용하는 알고리즘을 ASIC으로 구현함으로써 만들어졌다. 이신호처리기를 길이가 210미터이고 광원의 파장이 830nm인 FOG에 적용하였을 경우 달성가능한 이론적 감도는 2.6 deg/hr √Hz 으로 계산되었으며 실험결과 3.3 deg/hr/$\sqrt{Hz}$를 얻었다. 또한 신호처리기의 드리프트는 FOG의 광학계가 가진 Shupe 효과보다는 적은 것을 확인하였다. A new digital serrodyne (DS) signal processor for the close-loop fiber optic gyroscope was designed and implemented. It is based on a new algorithm that can solve the remaining problems of the existing digital serrodyne processing by utilizing a new modulation wavefonn. The algorithm was implemented in an FPGA and tested. Theoretical limit and experimental value of the random walk were measured to be 2.6 and 3.3 deg/hr/$\sqrt{Hz}$, respectively. And drift of the processor is smaller than that by Shupe's effect.effect.

광섬유 센서기술과 실용화 개발방향

예윤해 한국전기전자재료학회 1999 전기전자재료 Vol.12 No.12

간섭형 광섬유센서의 신호처리 기법

예윤해 한국광학회 1995 한국광학회지 Vol.6 No.4

취상변조기나 3*3 광결합기와 같은 특수 광부품을 사용하지 않고도 간섭형 센서의 고감도를 유지할 수 있고, 주변환경의 변화에도 영향을 받지 않는 간섭형 광섬유 센서를 위한 신호처리 기술을 소개하였다. 이 기법은 간섭형 센서의 넓은 다이나믹 레인지와 고감도를 유지한 신호처리를 위해 레이저 다이오드의 주파수 처핑을 이용하며 주변환경의 변화에 의한 측정에러를 보상하기 위해 별도의 간섭계를 기준 간섭계로 사용하였다. 새로운 신호처리 기법을 거울 내장형 Fabry-Perot(FT) 간섭계 온도센서에 적용한 결과 1cm 광섬유 FP 간섭계 센서소자로 부터 $4\times10^{-3\circ}C$(광위상 4.5mrad)의 분해능을 얻었으며 광위상 변화량의 크기가 $\pi$ 이내로 제한되지 않으므로 다이나믹 레인지가 넓은 온도센서의 구현이 가능하였다. A signal processing technique for interferometric fiber-optic sensors is proposed. It does not require a any special optic components such as phase modulator, $3times3$ couplers,to obtain the full sensitivity of the interferometer. Instead, it requires a reference interferometer for phase referencing and a reference mirror for intensity referencing, but intensity referencing can be done without using the r reference mirror. The new technique utilizes the frequency chirping of the laser diode to process t the sensor signal with both wide dynamic range and high sensitivity of the interferometer. It was a applied to an internal-mirrored FP interferometric temperature sensor to obtain the system noise of $4\times10^{-3\circ}C$ from I cm FP Interferometor sensor device.

아날로그 신호처리를 이용한 백색광 간섭 피크의 검출

예윤해,이종권,Yeh, Yun-Hae,Lee, Jong-Kwon 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.4

고속으로 간섭피크의 위치를 찾기 위해 일련의 아날로그 신호처리를 수행하는 백색광간섭(WLI)센서용 신호처리 방식을 고안하고, 이를 WLI 온도센서 시스템에 적용하였다. 새로운 신호처리방식을 적용한 결과 잡음은 $0.019^{\circ}C/\sqrt{Hz}$로 측정되었으며, 선형성도 우수하였다. 그러나 보상용 간섭계에서의 온도변화가 센서출력의 드리프트로 나타났으며, 현재의 구성에서 드리프트의 온도 의존성은 $1.42{\mu}m/^{\circ}C$인 것으로 계산되었다. 또한 간섭피크간 간격이 광원의 가간섭길이에 비해 충분히 넓지 않은 경우 간섭무늬 피크의 간격과 신호처리기가 측정한 피크 간격과의 관계가 비선형적으로 나타날 수 있음도 확인하였다. A signal processing method for white light interferometry (WLI), which performs a series of analog signal processing steps to locate the central interference fringe position at high speed: is developed and applied to a WLI temperature sensor system. We found that the new method has random walk of $0.019^{\circ}C/\sqrt{Hz}$ with good linearity. However, the temperature change in the path-matching interferometer results in drift of the measured sensor output. The temperature dependence of drift in the WLI temperature sensor system, was calculated to be $1.42{\mu}m/^{\circ}C$. It is also found that the relationship between the peak spacing in the interferogram and the spacing measured by the method can be nonlinear when the fringe spacing is comparable to the coherence length of the source.

광섬유 FP 간섭계를 이용한 압력센서 연구 : A Study on Pressure Sensor Utilizing Fiber-Optic Fabry-Perot Interferometors

예윤해 慶熙大學校 레이저 工學硏究所 1994 레이저공학 Vol.5 No.-

This paper describes preliminary results from theoretical and experimental study on a fiber-optic pressure sensor system that maximally utillizes the advantages of an interferometric fiber-optic sensor with potentials for both the cheapest price tag and the simplest configuration through a passive demodulation technique. It simply uses a single set of laser diode and optical detector to count the number of half fringes and interpolate the characterisitec curve of the sensor with the information for the directional change of the quantity being measured. The sensor utilizes the strain-optic effect of an optical fiber attached on the stainless steel diaphragm of a pressure cell assembly to measure hydraulec pressure and preliminary results from theoretical study showed that the sensor system can be easily built to measure the water-height variations with sensitivity of 3 mm. The system is also being equipped with the capablity of performing sensor signal demodulation with intensity and phase referencing to avoid signal fading.

원격측정용 간섭형 광섬유 압력센서

예윤해 경북대학교 센서기술연구소 1994 센서技術學術大會論文集 Vol.5 No.1

This paper describes preliminary results from theoretical and experimental study on a fiber-optic pressure sensor system that maximally utilizes the advantages of an interferometric fiber optic sensor with potentials for both the cheapest price tag and the simplest configuration through a passive demodulation technique. The system is being equipped with the capablity of performing sensor signal demodulation with intensity and phase referencing.

백색광 간섭형 센서의 드리프트 분석

예윤해 慶熙大學校 레이저 工學硏究所 2003 레이저공학 Vol.14 No.-

The signal processing algorithm for white light interferometry, which conducts a series of analog signal processing to locate the central interference fringe with high speed, is reviewed to find the problems with it. The main causes of the problems are the temperature dependence of the Path-matching Michelson interferometer and the nonlinearity between the peak spacing in the interferogram and the measured spacing by the algorithm when the spacing is comparable to the coherence length of the optical source. Temperature dependence of the path-matching interferometer is calculated to be 2.87 ㎛/℃ and it is essential to build a drift-free path-matching interferometer.

광섬유 자이로스코푸의 위상추적 신호처리 분석

예윤해,조성묵,김종호 ( Y . H . Yeh,S . M . Cho,J . H . Kim ) 한국센서학회 1997 센서학회지 Vol.6 No.2

A new open-loop signal processing technique of digital phase tracking is known to have a potential to solve the problems in the open-loop processor such as limited dynamic range, dependence on the optical intensity fluctuations, and dependence on gain fluctuations of signal path. But new problems with digital phase tracking must be solved before it can be a useful signal processing method. In this paper, barriers to the success of the digital phase tracking such as harmonics content, phase difference, amplitude variations of the phase modulation(PM) signal, bandwidth limit of the signal path, and the implementation of the mixer, are pointed out and their effects on the performance of the signal processor are analyzed to calculate the requirements of the signal processor for 1 μ rad-grade FOG.