수동 편광 광섬유 감지: 신뢰성 높고 비용 효율적인 OFDR 솔루션

광주파수 영역 반사계(OFDR) 광섬유 감지는 여러 분야에서 라이브, 동시, 다중 포인트 모니터링에 매우 유용한 것으로 확립되었습니다. 간섭계 기반 광섬유 감지 방법론의 치명적 약점은 외부 영향으로 편광 레이저 빛에 복굴절이 생길 때 오류에 취약하다는 점입니다. 현재 이는 능동 편광 제어로 완화할 수 있지만 하드웨어 비용이 많이 들고 센서 수가 늘어나면서 구성 요소 수와 비용이 복합적으로 증가합니다.

기존 OFDR의 문제점

OFDR 감지 광섬유는 길이를 따라 많은 감지 포인트를 가지며 분산 변형, 온도, 화학 물질 존재 등을 동시에 측정하도록 구성할 수 있습니다. 비편광 OFDR은 연결부, 구성 요소, 굽힘, 특히 열악한 환경 요인이 광섬유 결정 구조에 물리적 영향을 미치는 감지 광섬유 위치에서 레이저 빛 편광에 왜곡이 생깁니다.

새로운 수동 편광 광섬유 감지 시스템

최소한의 추가 하드웨어 비용으로 능동 편광 시스템과 동일한 결과를 제공하는 새로운 수동 편광 광섬유 감지 시스템이 개발되었습니다. 이 기술은 광학 알고리즘과 상용 구성 요소를 결합하여 다양한 편광 상태(복굴절)를 식별하고, 100% 편광 다변성을 갖는 감지 시스템을 만들어 이 왜곡 효과에 대한 데이터를 필터링합니다. 결과적으로 광섬유 시스템에서 편광 효과로 인한 측정 오류가 제거됩니다. 또한 이 기술은 센서 스트링을 따라 편광 변화를 정확하게 추적할 수 있어 압력, 비틀림, 굽힘 같은 새로운 센서 유형 응용에도 유용할 수 있습니다.

작동 원리

이 접근법은 상용 3축 편광 필터 배열을 사용하여 신호를 세 개의 60도 편광으로 분리합니다. 감지 광섬유에서 돌아오는 빛을 세 등분으로 나누고 각 1/3을 광전자 변환 및 증폭 전에 선형 필터링합니다. 스플리터 출력단의 세 선형 필터는 스플리터에서 나오는 광섬유 단면에 대해 0°, 60°, 120°로 배치됩니다. 세 신호의 정보는 처리되어 센서 길이 전체에 걸친 복굴절 효과를 철저히 이해하는 데 사용됩니다.

비용 및 하드웨어 이점

이 기술은 기존 OFDR 시스템에 있는 하드웨어를 거의 변경하지 않고 능동 편광 제어와 동일한 이점을 제공합니다. 새로운 접근법을 구현하는 데 사용되는 하드웨어는 능동 편광 제어를 구현하는 OFDR 시스템보다 저렴합니다. 더 저렴한 수동 비편광 구성 요소로 동일한 결과를 얻을 수 있기 때문입니다.

NASA는 이 기술의 상용화를 위해 라이선시 적극적으로 찾고 있습니다. NASA 라이선싱 컨시어지(이메일: 보호됨, 전화: 202-358-7432)로 연락하여 라이선스 논의를 시작하세요. 더 많은 정보는 여기를 참조하세요.