KR20210088681A - 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템 - Google Patents

평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210088681A
KR20210088681A KR1020217017693A KR20217017693A KR20210088681A KR 20210088681 A KR20210088681 A KR 20210088681A KR 1020217017693 A KR1020217017693 A KR 1020217017693A KR 20217017693 A KR20217017693 A KR 20217017693A KR 20210088681 A KR20210088681 A KR 20210088681A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light path
temperature measurement
spectral
reflected light
light paths
Prior art date
Application number
KR1020217017693A
Other languages
English (en)
Inventor
지앤하오 시에
동창 리우
지앤핑 장
Original Assignee
선전 이쉰 테크놀로지 씨오., 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 선전 이쉰 테크놀로지 씨오., 엘티디. filed Critical 선전 이쉰 테크놀로지 씨오., 엘티디.
Publication of KR20210088681A publication Critical patent/KR20210088681A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125Bends, branchings or intersections
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133Functions
    • G02B2006/12138Sensor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133Functions
    • G02B2006/1215Splitter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본원 발명은 평면 광 도파관 소자 및 검출 광원, 광 검출기, 평면 광 도파관 소자 및 측정 광섬유를 포함하는 온도 측정 시스템에 관한 것으로서, 평면 광 도파관 소자는 N개의 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하고; 각각의 온도 측정 채널은 입사광 경로, 반사광 경로 및 출사광 경로를 포함하며; N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되고; 검출 광원은 입사광 경로와 연통되며, 광 검출기는 반사광 경로와 연통되고, 측정 광섬유는 출사광 경로와 연통되며; 측정 광섬유 내에는 FBG 센서가 설치된다. 다중 채널 온도 측정을 수행하면 N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되어 광 신호의 전송, 측정 및 복조를 실현한다.

Description

평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템
본원 발명은 2018년 11월 14일에 중국 특허청에 제출한, 출원 번호가 201811350200.4이고 발명의 명칭이 “평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전부 내용은 인용을 통해 본원 발명에 결부된다.
본원 발명은 광섬유 감지 기술분야에 관한 것으로, 특히 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템에 관한 것이다.
일반적인 온도 측정 시스템은 일반적으로 온도 센서 및 적외선 측정기와 같은 기기를 사용하여 물체의 온도를 검출하는 바; 보다 진보적으로는 광섬유 온도 측정 기술을 통해 온도 측정을 수행할 수도 있다. FBG(Fiber Bragg Grating, 광섬유 브래그 격자) 센서는 광섬유 온도 측정 기술에서 흔히 사용하는 소자이다. FBG 센서는 전기 기반의 센서와 근본적으로 구별되고, FBG 센서는 민감한 정보의 캐리어로 빛을 사용하며, 민감 정보를 전달하는 매질로 광섬유를 사용하고, 강한 전자기 간섭 방지 능력 및 우수한 방사선 방지 성능 등 장점을 가지며, 특히 가연성, 폭발성, 제한된 공간 및 강한 전자기 간섭과 같은 열악한 환경에서 사용하기에 적합하다. 새로운 에너지 차량의 배터리 온도 측정은 좋은 예이다. 새로운 에너지 차량의 배터리 팩의 작업 환경의 제한으로 인해 기존의 온도 센서 및 적외선 측정기는 새로운 에너지 차량의 배터리 온도 측정에 적용될 수 없다. 따라서, FBG 센서는 새로운 에너지 차량의 배터리 온도 측정의 바람직한 해결수단이다.
온도 측정점이 많을 경우, 복수개의 온도 측정 채널을 설치하여 온도를 측정하여야 하고, 복수개의 온도 측정 채널의 광 경로 사이에는 교차점이 불가피하게 존재한다. 선행기술에서, 일반적으로 온도 측정 시스템과 측정 물체 사이에는 많은 전송 광섬유가 결합되어 있고, 상이한 온도 측정 채널의 광 경로 사이는 전송 광섬유를 통해 교차될 수 있다. 그러나 온도 측정 시스템과 측정 물체 사이에 전송 광섬유를 결합하면 다음과 같은 문제가 존재한다. 한편, 다량의 전송 광섬유를 결합하면 시간과 노동력이 필요하여 생산 비용을 증가시키고; 다른 한편, 다량의 전송 광섬유는 온도 측정 시스템의 구조를 매우 복잡하게 하여 사후의 유지 보수에 용이하지 않다.
상기 선행기술의 단점을 극복하기 위하여 본원 발명은 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템을 제시하는 바, FBG 센서를 사용하여 온도를 측정하는 과정에서, 평면 광 도파관 소자로 선행기술의 전송 광섬유를 대체하여 기기의 구조를 단순화시키고, 기기의 생산 비용과 유지 비용을 감소시키며, 사후의 유지 보수가 용이하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 해결수단은 다음과 같다. 평면 광 도파관 소자는, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이고; 각각의 상기 온도 측정 채널은 하나의 입사광 경로, 하나의 반사광 경로 및 하나의 출사광 경로를 포함하되; 동일한 온도 측정 채널에서, 상기 입사광 경로, 상기 반사광 경로 및 상기 출사광 경로는 공통 노드를 통해 연통되고;
N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치된다.
선행기술과 비교하면, 본 기술적 해결수단의 유리한 효과는 다음과 같다. 검출광은 입사광 경로의 일단에서 온도 측정 채널에 진입하고, 입사광 경로의 타단을 통과하여 교차점에 도달하며, 나아가 출사광 경로에 진입하고; 출사광 경로에 진입한 검출광은 FBG 센서를 통과할 때 온도 정보를 구비한 광 신호를 반사할 수 있으며, 광 신호는 교차점에 다시 전송된 후 반사광 경로에 진입하고, 반사광 경로를 통해 광 검출기에 진입하여 복조한다. 다중 채널 온도 측정을 수행할 경우, 본 기술적 해결수단의 본 평면 광 도파관 소자에서, 일반적으로 전송 광섬유를 통해 상이한 광 경로 사이의 교차를 실현하는 선행기술과 달리, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되어 광 신호의 전송, 측정 및 복조를 실현한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 해결수단은 다음과 같다. 온도 측정 시스템은 검출 광원, 광 검출기, 평면 광 도파관 소자 및 측정 광섬유를 포함하는데;
상기 평면 광 도파관은 N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이고;
각각의 상기 온도 측정 채널은 하나의 입사광 경로, 하나의 반사광 경로 및 하나의 출사광 경로를 포함하되; 동일한 온도 측정 채널에서, 상기 입사광 경로, 상기 반사광 경로 및 상기 출사광 경로는 공통 노드를 통해 연통되고;
N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되며;
상기 검출 광원은 공통 노드로부터 멀어지는 상기 입사광 경로의 일단과 연통되고, 상기 광 검출기는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 반사광 경로의 일단과 연통되며, 상기 측정 광섬유는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 출사광 경로의 일단과 연통되고;
상기 측정 광섬유 내에는 FBG 센서가 설치된다.
선행기술과 비교하면, 본 기술적 해결수단의 유리한 효과는 다음과 같다. 검출 광원에서 방출된 검출광은 입사광 경로의 일단에서 온도 측정 채널에 진입하고, 입사광 경로의 타단을 통과하여 교차점에 도달하며, 나아가 출사광 경로에 진입하고; 출사광 경로에 진입한 검출광은 FBG 센서를 통과할 때 온도 정보를 구비한 광 신호를 반사할 수 있으며, 광 신호는 교차점에 다시 전송된 후 반사광 경로에 진입하고, 반사광 경로를 통해 광 검출기에 진입하여 복조한다. 다중 채널 온도 측정을 수행할 경우, 본 기술적 해결수단에서, 일반적으로 전송 광섬유를 통해 상이한 광 경로 사이의 교차를 실현하는 선행기술과 달리, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되어 광 신호의 전송, 측정 및 복조를 실현한다.
도 1은 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 하나의 온도 측정 채널의 모식도이고;
도 2는 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 일 실시예의 모식도이며;
도 3은 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 경사 스테이지의 모식도이고;
도 4는 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 다른 일 실시예의 모식도이며;
도 5는 본원 발명의 온도 측정 시스템의 제1 실시예의 모식도이고;
도 6은 본원 발명의 온도 측정 시스템의 제2 실시예의 모식도이며;
도 7은 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 다른 일 실시예의 모식도이고;
도 8은 본원 발명의 평면 광 도파관 소자의 다른 일 실시예의 모식도이다.
이하 도면과 결부하여 본원 발명의 원리 및 특징을 설명하는데 열거된 구현예는 단지 본원 발명을 해석하기 위한 것일 뿐 본원 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
평면 광 도파관은 바로 PLC, Planar Lightwave Circuit이다. 선행기술의 평면 광 도파관 소자는 통신 광 분할에 주로 사용되고, 평면 광 도파관 소자는 일반적으로 기판을 포함하며, 기판에서 리소그래피, 부식, 현상과 같은 기술을 통해 기판에 광 경로를 새기고, 광 신호는 반사를 통해 광 경로에서 앞으로 전파된다. 따라서, 평면 광 도파관 소자의 작동 원리는 기판에 설치된 광 경로를 통해 특정된 방향으로 광 신호를 전파하는 것이다. 구체적으로, 기판의 재료는 이산화규소, 니오브산 리튬 및 III-V족 반도체 화합물을 사용할 수 있다.
통신 시스템은 크로스 토크에 대한 요구가 비교적 높고, 통신 광 분할을 위한 평면 광 도파관 소자에서, 각 상이한 통신 채널 사이에는 교차점이 존재할 수 없다. 따라서, 두 개의 통신 채널의 광 경로를 교차시켜야 할 경우, 단지 광섬유를 통한 방식으로 두 개의 광 경로를 교차시킬 수 있고, 평면 광 도파관 소자에서 두 개의 통신 채널의 광 경로를 교차시킬 수 없다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에서, 평면 광 도파관 소자는, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이다. 본원 발명에서, 적어도 두 개의 온도 측정 채널(31)을 설치하되, 만약 평면 광 도파관 소자 내에 단지 하나의 온도 측정 채널(31)이 설치되면 상이한 온도 측정 채널(31)의 광 경로 사이의 교차가 나타나지 않는다.
N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)에서, 각각의 상기 온도 측정 채널(31)은 하나의 입사광 경로(311), 하나의 반사광 경로(312) 및 하나의 출사광 경로(313)를 포함한다. 동일한 온도 측정 채널(31)에서, 상기 입사광 경로(311), 상기 반사광 경로(312) 및 상기 출사광 경로(313)는 공통 노드를 통해 연통되고; N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로(311)와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로(312) 사이에는 교차점이 설치된다.
상기 평면 광 도파관 소자의 작동 원리는 다음과 같다. 각 입사광 경로(311), 반사광 경로(312) 및 출사광 경로(313)는 모두 교차점으로부터 멀어지는 일단을 통해 온도 측정 시스템에 도킹되고, 검출광은 온도 측정 채널(31)에 진입한 후, 입사광 경로(311) 내에서 앞으로 전파되며, 교차점을 통과하여 출사광 경로(313)에 진입하고; 온도 측정 시스템은 FBG 센서를 통해 출사광 경로(313)에 도킹되며, 검출광은 교차점에서 출사광 경로(313)에 진입하고, 검출광이 FBG 센서를 만나면 FBG 센서는 온도 정보를 구비한 광 정보를 반사할 수 있으며, 반사된 광 정보는 다시 교차점을 통과하여 반사광 경로(312)에 진입하고, 다시 반사광 경로(312)에 의해 온도 측정 시스템에 전송되며; 온도 측정 시스템이 온도 정보를 구비한 광 정보를 복조하면 측정점의 온도를 얻을 수 있어 온도 측정의 목적을 달성한다.
이러한 방식으로, 하나의 평면 광 도파관 소자 내에 복수개의 온도 측정 채널이 병렬로 설치되더라도 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에 교차점을 설치하여 광 경로를 배치할 수 있고, 선행기술의 전송 광섬유를 통해 온도 측정 시스템과 상이한 온도 측정 채널 사이의 도킹을 실현할 필요가 없다.
설명해야 할 부분으로는, 선행기술의 통신 광 분할용 평면 광 도파관 소자에서, 상이한 통신 채널의 광 경로 사이에 교차점이 존재하면 크로스 토크가 발생할 수 있다. 통신 시스템이 민감하기 때문에, 이러한 크로스 토크는 통신에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 선행기술의 평면 광 도파관 소자에서 상이한 채널의 광 경로 사이에는 교차점이 존재할 수 없다.
본원 발명의 요점은, 온도 측정에 사용되는 평면 광 도파관 소자 내에서, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서의 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되고, 이러한 방식으로, 각 온도 측정 채널의 온도 측정 기능에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라, 온도 측정 시스템과 측정 물체 사이에 전송 광섬유를 통해 도킹할 필요가 없으므로 광섬유 손상으로 인한 고장이 완전히 존재하지 않아 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있고 사후의 유지 보수에 편리하며; 동시에, 온도 측정 시스템을 측정 물체에 장착할 경우, 본 기술적 해결수단의 평면 광 도파관 소자를 통해 결합을 완성할 수 있고, 이러한 평면 광 도파관 소자는 대량 생산에 편리하며, 전송 광섬유를 장착할 필요가 없어 기기의 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
평면 광 도파관 소자를 FBG 센서에 결합시켜 온도 측정을 수행할 경우, 온도 측정 시스템은 크로스 토크에 민감하지 않다. 예를 들어, 검출광이 입사광 경로에서 교차점에 전파된 후, 대부분은 출사광 경로에 진입하지만 작은 부분은 반사광 경로에 진입하고, 이때 크로스 토크가 나타난다. 그러나 온도 측정 시스템은 정밀도에 대한 요구가 높지 않기에 크로스 토크는 온도 측정 시스템의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 상이한 온도 측정 채널의 광 경로 사이에 교차점이 존재하는 평면 광 도파관 소자는 온도 측정에 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 입사광 경로의 일단은 제1 인터페이스(34)를 집중 형성하고, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 반사광 경로의 일단은 제2 인터페이스(35)를 집중 형성하며, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 출사광 경로의 일단은 제3 인터페이스(36)를 집중 형성한다.
온도 측정 시스템의 각 부품에는 제1 인터페이스(34), 제2 인터페이스(35) 및 제3 인터페이스(36)와 매칭되는 인터페이스가 설치되고, 온도 측정 시스템의 인터페이스를 통해 각각 제1 인터페이스(34), 제2 인터페이스(35) 및 제3 인터페이스(36)에 도킹되기만 하면 온도 측정 시스템과 평면 광 도파관 소자의 결합을 완성할 수 있어 모듈식 도킹을 실현한다.
바람직하게는, 제1 인터페이스(34) 및 제2 인터페이스(35)는 기판의 일측에 공통으로 설치되지만 제3 인터페이스(36)는 기판의 타측에 설치된다. 제1 인터페이스(34) 및 제2 인터페이스(35)는 온도 측정 시스템에 도킹되어야 하지만 제3 인터페이스(36)는 측정 광섬유를 통해 측정 물체에 도킹되어야 하기에 이러한 설치는 전체 시스템의 구조가 보다 합리화되도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시형태에서, 상기 평면 광 도파관 소자에는 광 검출기(2)가 집적되어 있고, 상기 광 검출기(2)는 광 신호를 전기 신호로 변환시킨다. 상기 광 검출기(2)는 기판(5)에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측에 수직으로 설치되고, 즉 상기 광 검출기(2)와 기판(5)은 서로 수직되며, 상기 광 검출기(2)는 제2 인터페이스(34)를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통된다. 이러한 설치는, 반사광 경로를 통해 출력되는 광 신호로 하여금 먼저 광섬유 라인을 통해 상기 반사광 경로에 연결되지 않고 직접 광 검출기(2)의 입력 단자에 주입할 수 있도록 하며, 다음 다시 광섬유 라인을 통해 광 검출기(2)의 입력 단자에 연결되어 연결 광섬유의 사용을 감소시키고, 광 경로의 연결을 단순화시키며, 시스템의 유지 보수성을 향상시키고, 나아가 비용을 감소시킬 수 있다.
도 3, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기판은 시트형 구조이고, 상기 기판의 일측변에 경사각을 갖는 경사 스테이지(32)를 설치하며, 상기 제2 인터페이스는 상기 경사 스테이지(32)에 설치된다. 바람직하게는, 경사 스테이지(32)의 경사각의 각도는 40°~50°이고, 이러한 설치의 장점은 공정이 간단하며, 결합 효율이 높고, 반사광 경로에서 출력되는 광 신호가 경사 스테이지에 의해 반사된 후 수직 수평면에서 방출될 수 있도록 한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 경사 스테이지(32)의 경사각의 각도는 또한 7°, 8° 또는 45°일 수 있거나, 또한 다른 각도일 수 있고, 구체적인 각도는 기판 내의 반사광 경로와 수평되는 협각에 근거하여 결정되며, 일반적으로 반사광 경로에서 출력되는 광 신호가 경사 스테이지에 의해 반사된 후 수직 수평면에서 방출될 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 본원 발명은 추가 한정하지 않는다.
반사광 경로에서 나오는 것은 온도 정보를 구비한 광 정보이고, 온도 측정 시스템은 반사광 경로에서 온도 정보를 구비한 광 정보를 얻은 후, 다시 복조하면 측정 물체의 온도를 얻을 수 있다. 양자 사이의 광 전송을 실현하기 위하여 온도 측정 시스템과 각 반사광 경로 사이를 결합시켜야 한다. 광 검출기(2)를 예로 경사 스테이지(32)의 작동 원리를 설명한다. 기판에는 경사 스테이지(32)가 설치되고, 광 검출기(2)와 기판을 상대적으로 고정시키며, 온도 정보를 구비한 광 정보는 경사 스테이지(32)를 통과한 후 광 검출기 내에 입사된다. 이러한 방식으로, 광 검출기(2)는 다음 단계의 복조를 수행할 수 있다.
설명해야 할 부분으로는, 본 실시예에서, 상기 광 검출기(2)는 평면 광 도파관 소자에 집적적으로 설치되고, 상기 광 검출기(2)는 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측에 설치된다. 구체적으로, 광 검출기(2)는 경사 스테이지의 경사 방향 및 경사 각도에 근거하여 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 상이한 위치에 설치되고, 예를 들어, 경사 스테이지가 아래로 경사지면 광 검출기(2)를 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 하방향에 설치하며; 경사 스테이지가 위로 경사지면 광 검출기(2)를 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 상방향에 설치하고; 이 밖에, 광 검출기(2)는 또한 일정한 경사각 각도로 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 상방향, 하방향, 좌측 또는 우측에 설치될 수 있으며, 광 검출기(2)가 상기 제2 인터페이스(34)를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통되도록 확보하면 된다. 본 발명의 실시예는 이러한 설치를 통해, 반사광 경로에 의해 출력되는 광 신호로 하여금 먼저 광섬유 라인을 통해 상기 반사광 경로에 연결되지 않고 직접 광 검출기(2)의 입력 단자에 전부 주입할 수 있도록 하며, 다음 다시 광섬유 라인을 통해 광 검출기(2)의 입력 단자에 연결되어 연결 광섬유의 사용을 감소시키고, 광 경로의 연결을 단순화시키며, 시스템의 유지 보수성을 향상시키고, 나아가 비용을 감소시킬 수 있다. 이 밖에, 광 검출기(2)를 상기 평면 광 도파관 소자의 하방향 또는 상방향에 설치, 즉 상기 광 검출기(2)를 상기 평면 광 도파관 소자의 하방향 또는 상방향에 수직으로 배치하며, 기판과 서로 수직되게 설치하지 않아, 광 검출기를 수직으로 설치할 경우 폭이 커서 평면 광 도파관 소자의 두께가 두꺼워지는 문제를 해결할 수 있음으로써, 평면 광 도파관 소자의 두께를 감소시킬 수 있고, 나아가 평면 광 도파관 소자의 경량화를 실현한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서, 상기 기판 내에 분광 유닛(33)을 더 설치한다. 상기 분광 유닛(33)은 하나의 분광 입력광 경로(331) 및 N개의 분광 출력광 경로(332)를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로(331)의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로(332)의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로(332)의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통된다.
분광 유닛(33)의 작용은 검출광을 균일한 N개로 분할하는 것이다. 이 목적을 실현하기 위하여 하나의 분광 유닛은 복수개의 하나를 두 개로 분할한 광 경로로 구성된다. 예를 들면, 분광 유닛이 하나의 분광 입력광 경로 및 네 개의 분광 출력광 경로를 포함할 경우, 실제적으로, 분광 유닛은 세 개의 하나를 두 개로 분할한 광 경로로 구성되고, 구체적인 구조는 첫번째 하나를 두 개로 분할한 광 경로의 두 개의 출력단은 각각 두번째 하나를 두 개로 분할한 광 경로 및 세번째 하나를 두 개로 분할한 광 경로의 입력단에 연결되며, 두번째 하나를 두 개로 분할한 광 경로 및 세번째 하나를 두 개로 분할한 광 경로의 출력단은 네 개의 출구를 형성하여 하나를 네 개로 분할하는 것을 실현한다. 물론, 복수개의 하나를 두 개로 분할한 광 경로로 분광 유닛을 구성하는 외에, 직접 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 분광 입력광 경로(331) 및 N개의 분광 출력광 경로(332)로 분광 유닛(33)을 구성할 수 있다.
일반적으로, 복수개의 온도 측정 채널이 설치되기 때문에, 검출광은 분광기를 통과한 후 각각의 입사광 경로 내에 각각 접속되어야 하고, 이러한 방식으로, 분광기를 추가로 배치하여야 하며, 분광기로 하여금 각 입사광 경로와 연통되도록 하기 위하여 복수개의 전송 광섬유가 설치되어야 한다.
이에 대해, 본원 발명에서 제공하는 해결수단은 기판 내에 분광 유닛(33)을 더 설치하는 것이다. 검출광은 분광 입력광 경로(331)에 진입한 후, 다중 경로로 분할되고, 다시 복수개의 분광 출력광 경로(332)를 통해 출력되며, 복수개의 입사광 경로 내에 하나씩 진입한다. 이러한 방식으로, 분광기를 추가로 배치할 필요가 없어 온도 측정 시스템을 더욱 단순화시킨다.
설명해야 할 부분으로는, 분광 유닛은 분광 입력광 경로만 통하면 검출광에 도킹 될 수 있으므로, 제2 실시예에서, 제1 인터페이스를 설치할 필요가 없다.
온도 측정 채널이 많을수록, 광섬유를 사용하여 결합시킬 경우 시스템이 더 복잡해지고; 대응되게, 온도 측정 채널이 많을수록, 본원 발명을 실시하는 유리한 효과는 더 현저하다. 구체적으로, 온도 측정 채널의 개수는 2, 3, 4일 수 있거나, 실제 수요에 근거하여 12, 16, 18 또는 24개의 온도 측정 채널을 설치할 수 있다. 즉 N은 1보다 큰 정수이다.
제1 실시예 및 제2 실시예에는 모두 4개의 온도 측정 채널이 설치된다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판 내에는 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되고, 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)은 제1 온도 측정 채널(314), 제2 온도 측정 채널(315), 제3 온도 측정 채널(316) 및 제4 온도 측정 채널(317)을 포함한다.
상기 제1 온도 측정 채널(314)의 입사광 경로(311)는 각각 상기 제2 온도 측정 채널(315)의 반사광 경로(312), 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 반사광 경로(312) 및 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치된다. 상기 제2 온도 측정 채널(315)의 입사광 경로(311)는 각각 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 반사광 경로(312) 및 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치된다. 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 입사광 경로(311)는 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치된다.
따라서, 제1 실시예 및 제2 실시예에서, 모두 6개의 교차점이 설치된다. 광섬유를 통해 도킹하면 12개의 광섬유가 필요하고, 이는 온도 측정 시스템이 매우 복잡해져서 사후의 유지 보수에 용이하지 않다.
이하 온도 측정 시스템을 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에서, 온도 측정 시스템은, 검출 광원(1), 광 검출기(2), 평면 광 도파관 소자(3) 및 측정 광섬유(4)를 포함한다. 상기 평면 광 도파관 소자(3)는 N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이다. 본원 발명에서, 적어도 두 개의 온도 측정 채널이 설치되고, 평면 광 도파관 소자 내에 단지 하나의 온도 측정 채널이 설치되면 상이한 온도 측정 채널의 광 경로 사이의 교차가 나타나지 않는다.
각각의 상기 온도 측정 채널(31)은 하나의 입사광 경로(311), 하나의 반사광 경로(312) 및 하나의 출사광 경로(313)를 포함하고; 동일한 온도 측정 채널(31)에서, 상기 입사광 경로(311), 상기 반사광 경로(312) 및 상기 출사광 경로(313)는 공통 노드를 통해 연통된다. N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로(311)와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로(312) 사이에는 교차점이 설치된다.
상기 검출 광원(1)은 공통 노드로부터 멀어지는 상기 입사광 경로(311)의 일단과 연통되고, 상기 광 검출기(2)는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 반사광 경로(312)의 일단과 연통되며, 상기 측정 광섬유(4)는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 출사광 경로(313)의 일단과 연통되고; 상기 측정 광섬유(4) 내에는 FBG 센서가 설치된다.
온도 측정 시스템이 온도 측정을 수행하는 원리는 다음과 같다. 검출 광원은 검출광을 방출하고, 검출광은 측정 광섬유를 따라 전파되며; 측정 광섬유 내에는 FBG 센서가 설치되고, FBG 센서는 상이한 온도 하에서, 열팽창 및 냉수축으로 인해 상이한 광섬유 격자 구조를 나타내며, 검출광이 FBG 센서에 전파될 경우 반사될 수 있어 온도 정보를 구비한 광 정보를 반사하고, 상이한 온도 하에서 광섬유 격자 구조가 상이하기에, FBG 센서는 상이한 파장의 광 정보를 반사할 수 있으며, 광 검출기는 반사된 온도 정보를 구비한 광 정보를 수신하고, 검출 광원에서 방출되는 검출광과 비교하며, 중심 파장 오프셋에 근거하여 온도 값을 얻을 수 있어 온도 측정이 완료된다.
평면 광 도파관 소자를 결부하여 온도 측정 시스템의 작동 원리를 설명한다. 각 입사광 경로, 반사광 경로 및 출사광 경로는 모두 교차점으로부터 멀어지는 일단을 통해 온도 측정 시스템에 도킹되고, 여기서, 입사광 경로는 교차점으로부터 멀어지는 일단을 통해 검출 광원에 도킹되며, 반사광 경로는 교차점으로부터 멀어지는 일단을 통해 광 검출기에 도킹되고, 출사광 경로는 교차점으로부터 멀어지는 일단을 통해 측정 광섬유에 도킹되며; 검출광은 검출 광원에서 온도 측정 채널에 진입한 후, 입사광 경로 내에서 앞으로 전파되고, 교차점을 통과하여 출사광 경로에 진입하며; 측정 광섬유 내의 FBG 센서는 출사광 경로에 도킹되고, 검출광은 교차점에서 출사광 경로에 진입하며, 검출광이 FBG 센서를 만나면 FBG 센서는 온도 정보를 구비한 광 정보를 반사할 수 있고, 반사된 광 정보는 다시 교차점을 통과하여 반사광 경로에 진입하며, 다시 반사광 경로에 의해 광 검출기에 전송되고; 온도 측정 시스템이 광 검출기를 통해 온도 정보를 구비한 광 정보를 복조하면 측정점의 온도를 얻을 수 있어 온도 측정의 목적을 달성한다.
이러한 방식으로, 하나의 평면 광 도파관 소자 내에 복수개의 온도 측정 채널이 병렬로 설치되더라도, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에 교차점을 설치하여 광 경로를 배치할 수 있고, 선행기술의 전송 광섬유를 통해 온도 측정 시스템과 상이한 온도 측정 채널 사이의 도킹을 실현할 필요가 없다.
설명해야 할 부분으로는, 선행기술의 통신 광 분할용 평면 광 도파관 소자에서, 상이한 통신 채널의 광 경로 사이에 교차점이 존재하면 크로스 토크가 발생할 수 있다. 통신 시스템이 민감하기 때문에, 이러한 크로스 토크는 통신에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 선행기술의 평면 광 도파관 소자에서, 상이한 채널의 광 경로 사이에는 교차점이 존재할 수 없다.
본원 발명의 요점은, 온도 측정에 사용되는 평면 광 도파관 소자 내에서, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되고, 이러한 방식으로, 각 온도 측정 채널의 온도 측정 기능에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라, 온도 측정 시스템과 측정 물체 사이에 전송 광섬유를 통해 도킹할 필요가 없으므로 광섬유 손상으로 인한 고장이 완전히 존재하지 않아 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있고 사후의 유지 보수에 편리하며; 동시에, 온도 측정 시스템을 측정 물체에 장착할 경우, 본 기술적 해결수단의 평면 광 도파관 소자를 통해 결합을 완성할 수 있고, 이러한 평면 광 도파관 소자는 대량 생산에 편리하며, 전송 광섬유를 장착할 필요가 없어 기기의 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
평면 광 도파관 소자를 FBG 센서에 결합시켜 온도 측정을 수행할 경우, 온도 측정 시스템은 크로스 토크에 민감하지 않다. 예를 들어, 검출광이 입사광 경로에서 교차점에 전파된 후, 대부분은 출사광 경로에 진입하지만, 작은 부분은 반사광 경로에 진입하고, 이때 크로스 토크가 나타난다. 그러나 온도 측정 시스템은 정밀도에 대한 요구가 높지 않기에, 크로스 토크는 온도 측정 시스템의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 상이한 온도 측정 채널의 광 경로 사이에 교차점이 존재하는 평면 광 도파관 소자는 온도 측정에 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널에서, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 입사광 경로의 일단은 제1 인터페이스(34)를 집중 형성하고, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 반사광 경로의 일단은 제2 인터페이스(35)를 집중 형성하며, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 출사광 경로의 일단은 제3 인터페이스(36)를 집중 형성한다.
검출 광원, 광 검출기 및 측정 광섬유에 각각 제1 인터페이스(34), 제2 인터페이스(35) 및 제3 인터페이스(36)와 매칭되는 인터페이스가 설치되고, 검출 광원, 광 검출기 및 측정 광섬유의 인터페이스를 통해 각각 제1 인터페이스(34), 제2 인터페이스(35) 및 제3 인터페이스(36)에 도킹되기만 하면 온도 측정 시스템과 평면 광 도파관 소자의 결합을 완성할 수 있어 모듈식 도킹을 실현한다.
구체적으로, 상기 검출 광원은 상기 제1 인터페이스(34)를 통해 N개의 상기 입사광 경로와 연통되고, 상기 광 검출기는 상기 평면 광 도파관 소자에 집적적으로 설치되며, 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측에 수직으로 설치되고, 즉 상기 광 검출기는 기판과 서로 수직되며, 상기 광 검출기는 제2 인터페이스(34)를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통된다. 이러한 설치는, 반사광 경로를 통해 출력되는 광 신호로 하여금 먼저 광섬유 라인을 통해 상기 반사광 경로에 연결되지 않고 직접 광 검출기(2)의 입력 단자에 주입할 수 있도록 하며, 다음 다시 광섬유 라인을 통해 광 검출기(2)의 입력 단자에 연결되어 연결 광섬유의 사용을 감소시키고, 광 경로의 연결을 단순화시키며, 시스템의 유지 보수성을 향상시키고, 나아가 비용을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 제1 인터페이스(34) 및 제2 인터페이스(35)는 기판의 일측에 공통으로 설치되지만, 제3 인터페이스(36)는 기판의 타측에 설치된다. 제1 인터페이스(34) 및 제2 인터페이스(35)는 온도 측정 시스템에 도킹되어야 하지만 제3 인터페이스(36)는 측정 광섬유를 통해 측정 물체에 도킹되어야 하기에 이러한 설치는 전체 시스템의 구조가 보다 합리화되도록 한다.
바람직하게는, 도 3, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기판은 시트형 구조이고, 상기 기판의 일측변에 경사각을 갖는 경사 스테이지(32)를 설치하며, 상기 제2 인터페이스는 상기 경사 스테이지(32)에 설치된다. 바람직하게는, 경사 스테이지(32)의 경사각의 각도는 40°~50°이고, 이러한 설치의 장점은 공정이 간단하며, 결합 효율이 높고, 반사광 경로에서 출력되는 광 신호가 경사 스테이지에 의해 반사된 후 수직 수평면에서 방출될 수 있도록 한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 경사 스테이지(32)의 경사각의 각도는 또한 7°, 8° 또는 45°일 수 있거나, 또한 다른 각도일 수 있고, 구체적인 각도는 기판 내의 반사광 경로와 수평되는 협각에 근거하여 결정되며, 일반적으로 반사광 경로에서 출력되는 광 신호가 경사 스테이지에 의해 반사된 후 수직 수평면에서 방출될 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 본원 발명은 추가 한정하지 않는다.
반사광 경로에서 나오는 것은 온도 정보를 구비한 광 정보이고, 광 검출기는 반사광 경로에서 온도 정보를 구비한 광 정보를 얻은 후, 다시 복조하면 측정 물체의 온도를 얻을 수 있다. 양자 사이의 광 전송을 실현하기 위하여 광 검출기과 각 반사광 경로 사이를 결합시켜야 한다. 기판에는 경사 스테이지가 설치되고, 광 검출기를 경사 스테이지에 부착한 후, 온도 정보를 구비한 광 정보는 경사 스테이지를 직접 통과하여 광 검출기 내에 진입할 수 있다. 이러한 방식으로, 광 검출기는 다음 단계의 복조를 수행할 수 있다.
설명해야 할 부분으로는, 본 실시예에서, 상기 광 검출기(2)는 평면 광 도파관 소자에 집적적으로 설치되고, 상기 광 검출기(2)는 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측에 설치된다. 구체적으로, 광 검출기(2)는 경사 스테이지의 경사 방향 및 경사 각도에 근거하여 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 상이한 위치에 설치되고, 예를 들어, 경사 스테이지가 아래로 경사지면 광 검출기(2)를 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 하방향에 설치하며; 경사 스테이지가 위로 경사지면 광 검출기(2)를 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 상방향에 설치하고; 이 밖에, 광 검출기(2)는 또한 일정한 경사각 각도로 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스(34)의 일측의 상방향, 하방향, 좌측 또는 우측에 설치될 수 있으며, 광 검출기(2)가 상기 제2 인터페이스(34)를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통되도록 확보하면 된다. 본 발명의 실시예는 이러한 설치를 통해, 반사광 경로를 통해 출력되는 광 신호로 하여금 먼저 광섬유 라인을 통해 상기 반사광 경로에 연결되지 않고 직접 광 검출기(2)의 입력 단자에 주입할 수 있도록 하며, 다음 다시 광섬유 라인을 통해 광 검출기(2)의 입력 단자에 연결됨으로써, 광섬유를 절약할 수 있고, 비용을 감소시킨다. 이 밖에, 광 검출기(2)를 상기 평면 광 도파관 소자의 하방향 또는 상방향에 설치하고, 즉 상기 광 검출기(2)를 상기 평면 광 도파관 소자의 하방향 또는 상방향에 수직으로 배치하며, 기판과 서로 수직되게 설치하지 않아 광 검출기를 수직으로 설치할 경우 폭이 커서 평면 광 도파관 소자의 두께가 두꺼워지는 문제를 해결할 수 있어 평면 광 도파관 소자의 두께를 감소시킬 수 있고, 나아가 평면 광 도파관 소자의 경량화를 실현한다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서, 상기 기판 내에 분광 유닛(33)을 더 설치한다. 상기 분광 유닛(33)은 하나의 분광 입력광 경로(331) 및 N개의 분광 출력광 경로(332)를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로(331)의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로(332)의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로(332)의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통된다. 상기 검출 광원(1)은 상기 분광 입력광 경로(331)의 입력단에 연결되고, 평면 광 도파관 소자(3)의 복수개의 입사광 경로는 각각 복수개의 분광 출력광 경로(332)에 연결된다.
일반적으로, 복수개의 온도 측정 채널이 설치되기 때문에, 검출광은 분광기를 통과한 후 각각의 입사광 경로 내에 각각 접속되어야 하고, 이러한 방식으로, 분광기를 추가로 배치하여야 하며, 분광기로 하여금 각 입사광 경로와 연통되도록 하기 위하여 복수개의 전송 광섬유가 설치되어야 한다.
이에 대해, 본원 발명에서 제공하는 해결수단은 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하는 것이다. 검출광은 분광 입력광 경로에 진입한 후, 다중 경로로 분할되고, 다시 복수개의 분광 출력광 경로를 통해 출력되며, 복수개의 입사광 경로 내에 하나씩 진입한다. 이러한 방식으로, 분광기를 추가로 배치할 필요가 없어 온도 측정 시스템을 더욱 단순화시킨다.
설명해야 할 부분으로는, 분광 유닛은 분광 입력광 경로만 통하면 검출광에 도킹 될 수 있으므로, 제2 실시예에서, 제1 인터페이스를 설치할 필요가 없다.
온도 측정 채널이 많을수록, 광섬유를 사용하여 결합시킬 경우 시스템이 더 복잡해지고; 대응되게, 온도 측정 채널이 많을수록, 본원 발명을 실시하는 유리한 효과는 더 현저하다. 구체적으로, 온도 측정 채널의 개수는 2, 3, 4일 수 있거나, 실제 수요에 근거하여 12, 16, 18 또는 24개의 온도 측정 채널을 설치할 수 있다. 즉 N은 1보다 큰 정수이다.
제1 실시예 및 제2 실시예에는 모두 4개의 온도 측정 채널이 설치된다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판 내에는 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되고, 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널(31)은 제1 온도 측정 채널(314), 제2 온도 측정 채널(315), 제3 온도 측정 채널(316) 및 제4 온도 측정 채널(317)을 포함한다.
상기 제1 온도 측정 채널(314)의 입사광 경로(311)는 각각 상기 제2 온도 측정 채널(315)의 반사광 경로(312), 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 반사광 경로(312) 및 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치되고; 상기 제2 온도 측정 채널(315)의 입사광 경로(311)는 각각 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 반사광 경로(312) 및 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치된다. 상기 제3 온도 측정 채널(316)의 입사광 경로(311)는 상기 제4 온도 측정 채널(317)의 반사광 경로(312)와 교차점이 설치된다.
따라서, 제1 실시예 및 제2 실시예에서, 모두 6개의 교차점이 설치된다. 광섬유를 통해 도킹하면 12개의 광섬유가 필요하고, 이는 온도 측정 시스템이 매우 복잡하도록 하여 사후의 유지 보수에 용이하지 않다.
도 2, 도 4, 도 5 및 도 6의 점선은 또한 레이저 전송 경로임을 유의해야 한다. 단지 상이한 부품을 구분하기 위하여 점선으로 레이저 전송 경로를 나타낸다.
상기 설명은 단지 본원 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본원 발명을 제한하려는 것이 아니고, 본원 발명의 정신 및 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체, 개선 등은 모두 본원 발명의 보호 범위에 포함되어야 한다.
1: 검출 광원 2: 광 검출기
3: 평면 광 도파관 소자 4: 측정 광섬유
5: 기판 31: 온도 측정 채널
32: 경사 스테이지 33: 분광 유닛
34: 제1 인터페이스 35: 제2 인터페이스
36: 제3 인터페이스 311: 입사광 경로
312: 반사광 경로 313: 출사광 경로
314: 제1 온도 측정 채널 315: 제2 온도 측정 채널
316: 제3 온도 측정 채널 317: 제4 온도 측정 채널
331: 분광 입력광 경로 332: 분광 출력광 경로

Claims (20)

  1. N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이고;
    각각의 상기 온도 측정 채널은 하나의 입사광 경로, 하나의 반사광 경로 및 하나의 출사광 경로를 포함하되; 동일한 온도 측정 채널에서, 상기 입사광 경로, 상기 반사광 경로 및 상기 출사광 경로는 공통 노드를 통해 연통되고;
    N개가 병렬로 설치된 상기 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    N개가 병렬로 설치된 상기 온도 측정 채널에서, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 입사광 경로의 일단은 제1 인터페이스를 집중 형성하고, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 반사광 경로의 일단은 제2 인터페이스를 집중 형성하며, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 출사광 경로의 일단은 제3 인터페이스를 집중 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 시트형 구조이고, 상기 기판의 일측변에 경사각을 갖는 경사 스테이지를 설치하며, 상기 제2 인터페이스는 상기 경사 스테이지에 설치되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 평면 광 도파관 소자는,
    상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스의 일측에 수직으로 설치되고, 상기 제2 인터페이스를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통되는 광 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 평면 광 도파관 소자는,
    상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스의 일측에 설치되고, 상기 제2 인터페이스를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통되는 광 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 경사 스테이지의 상기 경사각의 각도는 40°~50°인 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 내에는 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되고, 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널은 제1 온도 측정 채널, 제2 온도 측정 채널, 제3 온도 측정 채널 및 제4 온도 측정 채널을 포함하며;
    상기 제1 온도 측정 채널의 입사광 경로는 각각 상기 제2 온도 측정 채널의 반사광 경로, 상기 제3 온도 측정 채널의 반사광 경로 및 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되고;
    상기 제2 온도 측정 채널의 입사광 경로는 각각 상기 제3 온도 측정 채널의 반사광 경로 및 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되며;
    상기 제3 온도 측정 채널의 입사광 경로는 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되는 것을 특징으로 하는 평면 광 도파관 소자.
  11. 검출 광원, 광 검출기, 평면 광 도파관 소자 및 측정 광섬유를 포함하는 온도 측정 시스템에 있어서,
    상기 평면 광 도파관 소자는 N개가 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되는 기판을 포함하되; 여기서, N은 1보다 큰 정수이고;
    각각의 상기 온도 측정 채널은 하나의 입사광 경로, 하나의 반사광 경로 및 하나의 출사광 경로를 포함하되; 동일한 온도 측정 채널에서, 상기 입사광 경로, 상기 반사광 경로 및 상기 출사광 경로는 공통 노드를 통해 연통되고;
    N개가 병렬로 설치된 상기 온도 측정 채널에서, 하나의 온도 측정 채널의 입사광 경로와 다른 적어도 하나의 온도 측정 채널의 반사광 경로 사이에는 교차점이 설치되며;
    상기 검출 광원은 공통 노드로부터 멀어지는 상기 입사광 경로의 일단과 연통되고, 상기 광 검출기는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 반사광 경로의 일단과 연통되며, 상기 측정 광섬유는 공통 노드로부터 멀어지는 상기 출사광 경로의 일단과 연통되고;
    상기 측정 광섬유 내에는 FBG 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    N개가 병렬로 설치된 상기 온도 측정 채널에서, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 입사광 경로의 일단은 제1 인터페이스를 집중 형성하고, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 반사광 경로의 일단은 제2 인터페이스를 집중 형성하며, 공통 노드로부터 멀어지는 N개의 상기 출사광 경로의 일단은 제3 인터페이스를 집중 형성하고;
    상기 검출 광원은 상기 제1 인터페이스를 통해 N개의 상기 입사광 경로와 연통되며, 상기 광 검출기는 상기 제2 인터페이스를 통해 N개의 상기 반사광 경로와 연통되고, 상기 측정 광섬유는 상기 제3 인터페이스를 통해 N개의 상기 출사광 경로와 연통되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판은 시트형 구조이고, 상기 기판의 일측변에 경사각을 갖는 경사 스테이지를 설치하며, 상기 제2 인터페이스는 상기 경사 스테이지에 설치되고;
    상기 광 검출기는 상기 경사 스테이지의 외측에 설치되며, 상기 반사광 경로 내의 레이저 신호는 상기 경사 스테이지에서 반사된 후, 상기 광 검출기에 진입하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되고;
    상기 검출 광원은 상기 분광 입력광 경로의 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되고;
    상기 검출 광원은 상기 분광 입력광 경로의 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 기판 내에 분광 유닛을 더 설치하되;
    상기 분광 유닛은 하나의 분광 입력광 경로 및 N개의 분광 출력광 경로를 포함하고, 상기 분광 입력광 경로의 출력단은 각각 N개의 상기 분광 출력광 경로의 입력단과 연통되며, N개의 상기 분광 출력광 경로의 출력단은 N개의 상기 입사광 경로와 하나하나 대응되게 연통되고;
    상기 검출 광원은 상기 분광 입력광 경로의 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 평면 광 도파관 소자에 집적적으로 설치되고, 상기 광 검출기는 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스의 일측에 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 광 검출기는 상기 평면 광 도파관 소자에 집적적으로 설치되고, 상기 광 검출기는 상기 기판에 접근하는 제2 인터페이스의 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 경사 스테이지의 상기 경사각의 각도는 40°~50°인 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 기판 내에는 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널이 설치되고, 4개의 병렬로 설치된 온도 측정 채널은 제1 온도 측정 채널, 제2 온도 측정 채널, 제3 온도 측정 채널 및 제4 온도 측정 채널을 포함하며;
    상기 제1 온도 측정 채널의 입사광 경로는 각각 상기 제2 온도 측정 채널의 반사광 경로, 상기 제3 온도 측정 채널의 반사광 경로 및 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되고;
    상기 제2 온도 측정 채널의 입사광 경로는 각각 상기 제3 온도 측정 채널의 반사광 경로 및 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되며;
    상기 제3 온도 측정 채널의 입사광 경로는 상기 제4 온도 측정 채널의 반사광 경로와 교차점이 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 시스템.

KR1020217017693A 2018-11-14 2019-11-08 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템 KR20210088681A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811350200.4A CN109115365A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种平面光波导器件及温度测量***
CN201811350200.4 2018-11-14
PCT/CN2019/116731 WO2020098577A1 (zh) 2018-11-14 2019-11-08 一种平面光波导器件及温度测量***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210088681A true KR20210088681A (ko) 2021-07-14

Family

ID=64854025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217017693A KR20210088681A (ko) 2018-11-14 2019-11-08 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210381907A1 (ko)
EP (1) EP3882594A4 (ko)
KR (1) KR20210088681A (ko)
CN (1) CN109115365A (ko)
WO (1) WO2020098577A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109115365A (zh) * 2018-11-14 2019-01-01 深圳伊讯科技有限公司 一种平面光波导器件及温度测量***
CN109660300A (zh) * 2019-02-01 2019-04-19 深圳供电局有限公司 荧光收发器
CN110456449B (zh) * 2019-09-12 2024-03-15 珠海市光辰科技有限公司 一种阵列单模器件和光纤光栅解调仪
CN115327710A (zh) * 2021-05-11 2022-11-11 飞巽传感技术(上海)有限公司 光波导装置
CN114018303A (zh) * 2021-11-04 2022-02-08 天津工业大学 一种用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2764376B1 (fr) * 1997-06-04 1999-07-16 Commissariat Energie Atomique Dispositif integre de lecture des raies spectrales contenues dans un spectre optique
JP2001083349A (ja) * 1999-09-14 2001-03-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 光平面導波路型回路モジュール
US20010053260A1 (en) * 2000-03-13 2001-12-20 Toshiyuki Takizawa Optical module and method for producing the same, and optical circuit device
CN100364482C (zh) * 2000-05-02 2008-01-30 富士胶片株式会社 超声波诊断装置
GB0111295D0 (en) * 2001-05-09 2001-06-27 Europ Economic Community Sensor system and method incorporating fibre bragg gratings
US20070280605A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Mendoza Edgar A Fiber bragg grating sensor interrogator and manufacture thereof
BRPI0807248A2 (pt) * 2007-02-15 2014-07-22 Hifi Engineering Inc "método para determinar se há fluxo de fluido ao longo do comprimento vertical de um poço fora do revestimento de produção, método de se obter um perfil de ruído para uma região de um poço, método de se obter um perfil de ruido estático de uma região de um poço, método de se obter um perfil de varredura de ruido dinâmico para uma região de um poço, método de se determinar a localização de uma fonte de migração de um fluido ao longo do comprimento de um poço, método de se determinar a localização de uma fonte de migração de ruído ao longo da extensão de um poço, método de determinar o local de uma fonte de migração de fluido ao longo da extensão de um poço, método para se obter um perfil de migração de fluido para um poço e, aparelho para se obter um perfil de migração de fluido para um poço"
CN101832792A (zh) * 2010-05-14 2010-09-15 无锡光芯科技有限公司 一种光波导传感器及其制作方法
KR20120080670A (ko) * 2011-01-08 2012-07-18 주식회사에스에이치시스템 광섬유 소자와 자유공간 광학계를 병용하는 편광식 광간섭 계측장치
DE102012214440B3 (de) * 2012-08-14 2013-10-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Planaroptisches Element, Sensorelement und Verfahren zu deren Herstellung
CN103604446B (zh) * 2013-11-04 2016-01-13 清华大学 一种基于单探测器的多通道光纤光栅绝对波长解调***的解调方法
CN103759855B (zh) * 2014-02-14 2017-01-18 太原理工大学 一种带有光纤布拉格光栅的温度传感***
CN109115365A (zh) * 2018-11-14 2019-01-01 深圳伊讯科技有限公司 一种平面光波导器件及温度测量***
CN208921318U (zh) * 2018-11-14 2019-05-31 深圳伊讯科技有限公司 一种平面光波导器件及温度测量***

Also Published As

Publication number Publication date
CN109115365A (zh) 2019-01-01
WO2020098577A1 (zh) 2020-05-22
EP3882594A1 (en) 2021-09-22
US20210381907A1 (en) 2021-12-09
EP3882594A4 (en) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210088681A (ko) 평면 광 도파관 소자 및 온도 측정 시스템
US6061481A (en) Optoelectronic circuit
CN102412902B (zh) 带光时域反射功能的光网络单元光电器件
US7654750B2 (en) Bidirectional optical fiber link systems component couplers
US8223128B1 (en) Optical input system and method
CN102752051B (zh) 具有光时域反射功能的光网络单元光组件
CN109477791A (zh) 浓度测定装置
US6476919B1 (en) Polarization-independent reflectometry and polarization-independent reflectometer
WO2008141417A1 (en) Silicon photonic wire waveguide biosensor configurations
US7313293B2 (en) Optical power monitoring apparatus, optical power monitoring method, and light receiving device
CN202679371U (zh) 具有光时域反射功能的光网络单元光组件
CN102736197B (zh) 阵列型光模块
US20230318703A1 (en) Optical monitor device
US7489841B2 (en) Device for transferring optical signals by means of planar optical conductors
CN112698450B (zh) 一种光模块
CN201004103Y (zh) 单纤多向光电模块
CN113551874A (zh) 光整合器件及光时域反射仪
JPS63132139A (ja) 液体屈折率計
CN208921318U (zh) 一种平面光波导器件及温度测量***
CN202455358U (zh) 带光时域反射功能的光网络单元光电器件
KR20130006353A (ko) 광학 데이터 전송 시스템
CN202818297U (zh) 具有光时域反射功能的光网络单元光电器件
US6894770B2 (en) Inspection apparatus for optical transmission device
CN117192703B (zh) 光芯片、激光雷达及可移动设备
US20230008989A1 (en) Optical structure, optical coupling method, and photonic integrated circuit chip

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal